JP2018044831A - 水質自動監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 原水に含まれる毒物、油、カビ等を自動で検知できる小型で簡便な水質自動監視装置の提供。
【解決手段】 原水中の毒物の混入を検知する水質自動監視装置に原水が流通する臭い検知水槽４ａを備え、この臭い検知水槽４ａに油臭やカビ臭等の臭いを検知する臭いセンサを備えた、毒物、油、カビ等を検知すると警報を自動発報する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、原水中に含まれる水質汚染事故に該当する原因物質を検出する水質自動監視装置に関する。

河川表流水や湖沼水や地下水等の原水に有毒物質が混入する事故が起こっている、2012年に利根川水系からホルムアルデヒド（がん要因物質）が検出され、取水停止措置により87万人が断水の影響を受けた事例もある。有毒物質はＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）などの有機塩素系化合物、水銀、カドミュム、鉛、亜鉛、六価クロムなどの有害重金属、史上最悪といわれるダイオキシン、急性毒物であるシアン化カリウムや農薬などあげればきりがないほどである。またこれら単体の化学物質が河川などで複合した化学反応による危険物質が生まれる可能性も含んでいる。公共水道や食品工場などは、有毒物質の原水混入をいち早く検知して取水を停止するなどの最善処置が求められる。そのため魚類や甲殻類や藻類などの水生生物を使った毒物監視のバイオアッセイ法は昔から広く認知され使われてきた。近年、魚類を監視水槽に飼育して目視監視や自動で監視をする装置も広く実用に供されている。毒物の混入は場合によっては人間の生死にかかわるためバイオアッセイ法は水道法では設置が義務付けされており水道法の第２３条１項には給水の緊急停止がうたわれており水道事業者は、その供給する水道水が人の健康を害する恐れがあることを知ったときは、直ちに給水を停止し、かつ、その水を使用することが危険である旨を関係者に周知させる措置を講じなければならないとある。罰則規定（水道法 第５２条）第２３条１項の規定に違反した者は、３年以下の懲役又は３００万円以下の罰金などの刑法の適用、と厳しく制定されている。しかし原水の水質汚染事故では急性毒物混入は少なく油類流失事故やカビ臭の苦情などが圧倒的に多いのが実情である。（下記表１に水質汚染事故の種類表を添付）

現在、原水中の油分を検知する自動油分測定には，ヘキサンに抽出された物質の質量を測定するヘキサン抽出法や紫外線照射による紫外蛍光法，高分子膜を使用するオルガスタ法，におい感応膜に吸着したにおい分子質量を測定する水晶振動式やガスクロマトグラフィーなどがある。
また，油膜の検知法として，浮上油を油膜として検出する比誘電率法，水面に光を照射し反射光を測定する光反射法などがあるが、いずれも形状が大きく高額であったりして、現在実用に供されている有毒物質を魚類の行動などで解析するバイオアッセイ法（生物検定法）による水質自動監視装置に具備するような小型、高性能で安価な装置はなく、バイオアッセイ装置メーカーと油分検知装置メーカーも技術分野が違うことから毒物検知と油分検知を合体する発想も試みも今まで無かった。しかし使用者側からは毒物検知装置と油分検知装置が一体になれば設置スペースも少なく価格も安くなるとの思いで開発の要請が多く聞かれたものである。
油類が浄水場などの着水井やろ過池等に一旦入ると清掃しても残臭が除去できなくて水道水を使用する住民の苦情で困っていた。そのため油分検知装置を設置しているが高額で設置スペースも大きく保守管理も大変なため広く実用に供されている魚類によるバイオアッセイの毒物監視装置で油類の検知もできないかとの要望が以前から多く寄せられていた。本発明者は油分に関して灯油とエンジンオイルを使ってメダカに暴露試験を行った。１２リットルの試料水（純水または水道水の２４時間以上の汲み置き）に灯油６０ｍＬ（ミリリットル）を混入した水に対しては死亡しないが動きが止まりアラームを発報した。同じように１２リットルの試料水にエンジンオイル６０ｍＬ（ミリリットル）に対してもメダカは死亡しないが動きが止まりアラームを発報した。しかし微量の油分例えば上記記載の灯油とエンジンオイル１．０ｍＬに対してメダカは正常で動きが止まることもなくアラームも発報しなかった。上記試験及び以後の試験もメダカ（学名Oryzias latipes）は養殖メダカの通称ヒメダカを使用したが、バイオアッセイに使用する小型生物（メダカ、ファトヘッドミノー、ゼブラフィッシュ、無脊椎生物のミジンコや甲殻類生物など）は多種多様にある。実験に使用されたメダカは日本では多量に養殖され品質が安定して入手が容易なヒメダカを使用したが、上記記載した小型生物も適応できる。水道水を使用する住民の苦情で油臭と同じほどに苦情が多いのがカビ臭である。カビ臭においてはカビ臭の原因はカビそのものではなく、水道水源であるダム、湖沼、貯水池、及び河川等で繁殖する藻類等が産生する物質が原因であり藍藻類の中でも問題となる種類は、Pholmi-dium（フォルミディウム）、Anabena（アナベナ）等が知られており、これらが増殖すると、ジェオスミンと2-MIB（2-メチルイソボルネオール）が産生されカビ臭が発生する。

特開平１１−２９５２０３号公報 特開平０７−０６３７４７号公報 特開平０９−２２９９２４号公報 特開２００２−２５７８１５号公報 特開２００４−１２５７５３号公報 特開２００３−３３４５３７号公報 特開２０１５−１２７６４４号公報 特開２０１４−２２８４５７号公報 特開２０１２−９８１５０号公報

本発明の解決しようとする課題は、河川表流水や湖沼水や地下水等の原水に有毒物質の混入を自動検知するバイオアッセイ法（生物監視）の装置に油臭やカビ臭を検知する臭いセンサを具備することで原水の水質汚染事故の解決を計るものである。
下表によって水質汚染事故の種類が調査されている。（水質汚染事故総件数の現象別内訳（総発生件数１００６件）、（突発水質汚染の監視対策指針2002 Ｐ34 社団法人 日本水道協会）

上記課題を解決するため請求項１記載の水質自動監視装置１は、原水が流通する臭い検知水槽４ａ内に、油臭やカビ臭等の臭いを検知する臭いセンサを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の水質自動監視装置１は、魚類水槽４ｄにメダカ４ｅを複数匹常時飼育しておき、この水槽に河川表流水や湖沼水や地下水等の水道原水を常時連続的に入排水し原水に有毒物質が含有していると飼育しているメダカ４ｅが群れで固まって動かなくなったり忌避行動をしたり狂奔行動や死亡などの異常行動をＣＣＤビデオカメラで撮影し、その映像信号をデジタル変換し画像処理により魚類水槽全面に縦７ブロックと横８ブロックの計５６ブロックを配置し、一つのブロックは検知ドットが縦８個と横８個の計６４ドットで構成され検知ドットにメダカ４ｅが触れると所属するブロックがモニターテレビ１ｅに表示されブロックがカウントされる。自動アラームのアルゴリズムは予め決められた時間内に検知されるブロック数を決めておき時間内に決められたブロック数が検知されないときにアラームとする仕組みである。
下表がその設定事例である。
時間やブロック数は固定ではなく水質や現場の状況に合わせて自由に設定できる。アラームは注意１、注意２、注意３、異常の４段階で構成され、それぞれに時間とブロック数を予め決めることで段階的に自動アラームとすることが可能となる。注意１、注意２、注意３、はアラームが１度出てもメダカ４ｅが正常な動きに戻るとアラームは自動的に解除される、その監視フローが下表である。
異常アラームが発報すると魚類水槽の原水が自動的に電磁弁を開放してサンプリング水として一定水量保管される。この水質自動監視装置１内の監視水槽４は受水槽４ｍと臭い検知水槽４ａと魚類水槽４ｄで構成され、臭い検知水槽４ａに臭いセンサ検知素子部３を備え、臭いセンサ制御部２を装置前面に備え、その間をケーブル３ｇで接続した臭いセンサで油臭やカビ臭等の臭いを検知することを特徴とする。

請求項３記載の水質自動監視装置１は、請求項１又は２に記載の水質自動監視装置において、
前記臭い検知水槽４ａ内に流通する原水を温めるヒーター４ｂを備えていることを特徴とする。

請求項４記載の水質自動監視装置1は、請求項３に記載の水質自動監視装置において、
前記ヒーター４ｂの電源の自動でのＯＮ−ＯＦＦ切り替えにより臭い検知水槽４ａ内の原水温度を制御するサーモスタット４ｋを備えることを特徴とする。

請求項５記載の水質自動監視装置１は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水質自動監視装置１において、
前記臭い検知水槽４ａ内の原水温度を測定する温度センサ１ｈと原水温度を表示する水温計１ｆを備えたことを特徴とする。

請求項６記載の水質自動監視装置１は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
前記ヒーター４ｂがセラミックヒーターであることを特徴とする。

請求項７記載の水質自動監視装置１は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水質自動監視装置１において、
前記臭い検知水槽４ａは、原水の入出口以外は外気から遮断されていることを特徴とする。

請求項８記載の水質自動監視装置1は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の水質自動監視装置1において、
前記臭いセンサは、臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２とを備え、
前記臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２は分割され、両者間がケーブル３ｇで接続され、
前記臭いセンサ検知素子部３は、臭い検知水槽４ａ内に備えられていることを特徴とする。

請求項９記載の水質自動監視装置１は、請求項８記載の水質自動監視装置１において、
前記臭いセンサ検知素子部３は、金属酸化物半導体表面の還元性ガスの化学吸着による電気抵抗との変化を測定する半導体センサが用いられていることを特徴とする。

請求項１０記載の水質自動監視装置１は、請求項８又は９に記載の水質自動監視装置１において、
前記臭いセンサ制御部２は、臭いの感度を調整する感度調整ボリューム２ａと感度レンジ調整ツマミ２ｂを備えていることを特徴とする。

請求項１１記載の水質自動監視装置１は、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の水質自動監視装置１において、
前記臭いセンサ検知素子部３が検知している臭いの濃度をレベル表示するＬＥＤ表示器２ｄと数値表示する濃度ＬＥＤバー２ｃを備えたことを特徴とする。

請求項１２記載の水質自動監視装置１は、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
前記臭いセンサ検知素子部３からの信号はケーブル３ｇにより臭いセンサ制御部２に内蔵されているマイコン２ｈによって制御され、
前記マイコン２ｈは、臭いセンサ検知素子部３で検知した検知データーをＬＥＤ表示器２ｄに表示するための変換プログラムを作成し、ロータリー式の感度調整ボリューム２ａによる検知データーの段階毎の演算加工による濃度ＬＥＤバー２ｃを濃度に合わせて表示するように構成されていることを特徴とする。

請求項１３記載の水質自動監視装置１は、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の水質自動監視装置１において、
前記臭いセンサ検知素子部３で油臭やカビ臭等の臭いを検知すると臭いセンサ制御部２で解析され、警報条件を満たしたときは外部に警報を自動的に出力する警報装置２ｋを備えたことを特徴とする。

請求項１４記載の水質自動監視装置１は、請求項２〜１３のいずれか１項に記載の水質自動監視装置１において、
前記臭い検知水槽４ａは、魚類を飼育している魚類水槽４ｄの原水流路の途中に備えられていることを特徴とする。

請求項１５記載の水質自動監視装置1は、請求項１４に記載の水質自動監視装置1において、
前記臭い検知水槽４ａは、魚類を飼育している魚類水槽４ｄへの原水受入側の流路に備えられていることを特徴とする。

請求項１６記載の水質自動監視装置１は、請求項８〜１５のいずれか１項に記載の水質自動監視装置１において、
前記臭いセンサ制御部２は、水質自動監視装置の表示パネル１ｄに併設されていることを特徴とする。

請求項１記載の水質自動監視装置１では、上述のように、原水が流通する臭い検知水槽４ａ内に、油臭やカビ臭等の臭いを検知する臭いセンサを備えたことで、原水への油類やカビ臭物質等の流入を検知することができるようになるという効果が得られる。

請求項２記載の水質自動監視装置1では、上述のように、原水中への毒物の混入を検知する魚類による水質自動監視装置に、原水が流通する臭い検知水槽４ａを備え、臭い検知水槽４ａに、油臭やカビ臭等の臭いを検知する臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２とその間をつなぐケーブル３ｇを備えた臭いセンサを具備したことで、毒物の他に油類やカビ臭物質等を臭いで検知することができるようになるという効果が得られる。
即ち、本発明者は長年メダカを使った水質自動監視装置の研究開発から実用化までを担ってきたが水道管理者の近々の課題でもある油類流失事故やカビ臭の苦情などの解決のために既に製品化され広く実用に供されているメダカを使った水質自動監視装置に臭いセンサを具備することで既に稼働中のメダカを使った水質自動監視装置にも付加設置できるメリットがある。
また、本発明の臭いセンサは小型かつ軽量であるため、従来例の油分検知装置に比べて水質自動監視装置内に具備できることでスペースの狭小化が可能になる。
水道施設の例えば浄水場の機械室や水質検査室などには多くの測定器や検査機器が並ぶため省スペースは運営する側からも大きなメリットになる。
また、臭いセンサは従来例の油分検知装置に比べて安価であるため、装置価格の低減化が可能になる。
また、臭いセンサによると油分の他に、従来例の油分検知装置では検知できなかった油以外のカビ等の臭いも検知が可能になる。

また、前記臭い検知水槽４ａ内に流通する原水を温めるヒーター４ｂを備えることで、油臭やカビ臭等が分解を促進され臭いが強くなり検知機能が促進される。

また、前記ヒーター４ｂの自動での電源ＯＮ−ＯＦＦにより臭い検知水槽内の原水温度を制御するサーモスタット４ｋを備えることで、臭い検知水槽４ａ内の原水温度を一定の範囲に安定させることができ、これにより、原水温度変化による油臭やカビ臭の検知精度の安定性を高めることができるようになる

また、前記臭い検知水槽４ａ内の原水温度を測定する温度センサ１ｈと原水温度を表示する水温計１ｆを備えることで、原水温度の目視によるヒーター４ｂやサーモスタット４ｋの異常確認が可能になるのと水温データーを出力できることでパソコン２ｉなどに水温データーの記録を残すこともできる。

また、前記臭い検知水槽４ａは、原水の出入り口以外は外気から遮断された構成とすることで、外気からの臭いの進入による臭いセンサの検知精度の悪化や誤検知を防止することができる。

また、前記臭いセンサは、臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２を備え、臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２は分割され、両者間がケーブル３ｇで接続され、臭いセンサ検知素子部３は、臭い検知水槽４ａ内に備えられることで、以下の効果が得られる。
即ち、臭いセンサ検知素子部３は水分や蒸気や湿気の発生する劣悪な場所に設置するため通常の使い方と比べて劣化が早いが、臭いセンサ検知素子部３のみを交換が可能であるため、安価で容易な保守作業が可能になる。

前記臭いセンサ検知素子部３からの信号はケーブル３ｇにより臭いセンサ制御部２に内蔵されたマイコン２ｈによって制御され、マイコン２ｈは、臭いセンサ検知素子部３で検知された検知データーをＬＥＤ表示器２ｄや濃度ＬＥＤバー２ｃに表示するための変換プログラムを作成し、感度調整ボリューム２のロータリースイッチによる検知データーの段階毎の演算加工を行う、マイコン２ｈの割り込み機能によるアラーム出力回路のプログラムの作成を行うように構成されることで外部出力が可能になることでインターネット等の接続で遠隔監視ができることで省力化にも貢献できる。

また、前記臭いセンサ制御部２は、臭いの感度を調整する感度調整ボリューム２ａのロータリースイッチや感度レンジ調整ツマミ２ｂを備えることで、誤検知を排除し油臭やカビ臭の感度最適値を選択することができる。

また、前記臭いセンサ検知素子部３が検知している臭いの濃度を表示する濃度ＬＥＤバー２ｃやＬＥＤ表示器２ｄを備えたことで、臭いセンサ検知素子部２の動作機能を目視確認することができる。

また、前記臭いセンサで油、カビ等の臭を検知すると臭いセンサ制御部２に内蔵したマイコン２ｈで解析され、警報条件を満たしたときは外部に警報を自動的に出力する警報発信機能を備えたことで、装置の近くにいなくても、油やカビの混入を発報音や警告灯で察知することができ、これにより、早急な対応が可能になる。

また、前記臭い検知水槽４ａは、メダカ４ｅを飼育している魚類水槽４ｄの原水流路の途中に備えられていることで、装置のコンパクト化が可能になる。

また、前記臭い検知水槽４ａは、メダカ４ｅを飼育している魚類水槽４ｄへの原水受入側の流路に備えられることで、メダカ４ｅが水温低下で仮死状態や行動停止になるのを防ぐヒーター４ｂを備えていることで機能を発揮させることができるようになる。

また、前記臭いセンサ制御部２は、図３にあるようにボックスに収納することもできるし表示パネル１ｄにすることもできる。水質自動監視装置１の表示パネル１ｄに臭いセンサ制御部２をパネルとして併設することで監視と操作が容易になり誤操作を排除できるようになる。

実施例１の水質自動監視装置を示す外観図である。 実施例１の水質自動監視装置における監視水槽のプロセス図である。 実施例１の水質自動監視装置における監視水槽の全体図と臭い検知水槽に備えた臭いセンサ検知素子部とケーブルで接続した臭いセンサ制御部を示す構成図である。 実施例２の水質自動監視装置を示す外観図である。 実施例２の水質自動監視装置における臭い検知水槽に備えた臭いセンサ検知素子部とケーブルで接続した臭いセンサ制御部を示す構成図である。 実施例１又は２の水質自動監視装置における臭いセンサ検知素子部とケーブルで接続した臭いセンサ制御部において油臭やカビ臭の検知試験の試験装置の構成図である。 実施例１又は２の水質自動監視装置における臭いセンサ検知素子部とケーブルで接続した臭いセンサ制御部の裏面の接続図である。 実施例１又は２の水質自動監視装置における臭いセンサ検知素子部にミニ・プラグ及びジャックでの差し込み接続とケーブルの接続図である。 実施例１又は２の水質自動監視装置における臭いセンサ制御部に内臓のマイコンの入出力の構成図である。 側面撮影式を示す図である。 俯瞰撮影式を示す図である。 捕獲ネットにメダカが掛着された時の魚類水槽を示す写真である。 シアン化カリウムの０．０１ｍｇ/Ｌのアラームが出たときのメダカたちが一つの群れなして固まった状態を示す写真である。

以下に実施例を挙げ、本発明の魚類による水質自動監視装置に、臭いセンサを備えた水質自動監視装置１について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本実施例１の臭いセンサが適用される従来例の魚類による自動監視装置１を図１〜３に基づいて説明する。
この魚類による自動監視装置１の監視水槽は、受水槽４ｍと、ポンプ水槽を兼ねた臭い検知水槽４ａと魚類水槽４ｄで構成されている。

まず原水は給水口４ｎから給水され、受水槽４ｍに溜まる。受水槽４ｎには階段式に開孔された数個の給水孔４ｏがあり、水位状態に応じて階段式に開孔された給水孔４ｏから臭い検知水槽４ａに原水を給水する。

給水口４ｎからの給水量が給水孔４ｏから臭い検知水槽４ａに給水する水量より多い場合は、原水は受水槽４ｍの受水槽オーバーフロー管４ｐから排水される。

臭い検知水槽４ａに給水された原水は、水中ポンプ４ｃの運転可能水位５センチメートル以上になると原水を吸込み、勢いよく原水を魚類水槽４ｄの内壁面に向かって吐出する。

魚類水槽４ｄに飼育されているメダカ群のうち、メダカ４ｅは水中ポンプ４ｃで吐出された原水の位置に好んで現れる。メダカを含めて河川に生息する魚類の多くが水流に向かって行動する習性をもつためである。メダカはOryzias latipes（オリジアス ラティペス） 和名 ニホンメダカが原種でOryzias は、イネの学名 Oryza sativa に由来する。現在ニホンメダカは希少生物で保護されている。ニホンメダカを観賞用として養殖しているのが試験魚としてのメダカであり多量に養殖され遺伝的な要因を排除した純正魚でＯＥＣＤ（経済協力開発機構）の検査対象魚の指定魚にもなっており小型魚種で毒物に敏感に反応する。Oryzias latipesは東南アジアから東アジアと広く生息しており稲作地域に生息する魚種であるため西欧では生息しておらず西欧ではファットヘッドミノやゼブラフィッシュなどの小型魚種を使用している。金魚などを使用している事例も見られるが金魚は人間が観賞用に交配を繰り返しているため毒性に対する耐性が分からずこの種の試験魚としては不適当と考える。冒頭に記載したがバイオアッセイに使用する小型生物（メダカやファトヘッドミノーやゼブラフィッシュや無脊椎生物のミジンコや甲殻類生物など）は多種多様にある。
下表が日本国内で使用される試験魚の評価表である。

魚類水槽４ｄの内壁面に沿って回流する原水に対して、水流に向かって行動する習性をもつメダカ群は一定の場所に留まるのではなく行動する場所を移動する。

魚類水槽４ｄの水位が８センチメートル以上になると、監視水槽オーバーフロー排水管４ｑから原水が排水される。

監視水槽オーバーフロー排水管４ｑの下部に水位調整管４ｒが接続され、水位調整管４ｒの延長配管と排水口４ｓの延長配管を監視水槽４の下限水位５センチメートルの位置で連結配管したため、下限水位５センチメートル以下になると原水は排水を停止し、下限水位５センチメートルを保持する。

魚類水槽４ｄは最低水位５センチメートルを保持するため、メダカ群が乾水で死亡することはない。

原水は魚類水槽４ｄの内壁面に沿って回流し、原水は捕獲ネット４ｆの網目を通過する。魚類水槽４ｄの３か所のコーナは半円板４ｔが取り付けられているため回流をスムーズにすることで遠心分離により残餌や糞やゴミなどが中心部に集まり排水口４ｓから常に排水されることで魚類水槽４ｄを自動洗浄し原水を常に新鮮な状態で受け入れができる。半円板４ｔを設置しない場合はコーナで渦流が発生し残餌や糞やゴミがコーナで固まり化学反応を起こし硝酸態窒素等の発生によりメダカ４ｅの死亡原因になる。本発明の水質自動監視装置の毒物検知は試験魚であるメダカ４ｅが元気で長期に生息することで原水中の毒物混入時に反応することで効果を発揮させる必要があり生息環境の悪い設計の魚類水槽では毒物混入ではないのに魚類が死亡することは利用者に誤判定の情報を与えることとなり不適合な装置と言える。

図１０によればメダカ４ｅは毒物の種類によって独特な行動を起こす。例えばシアン化カリウムでは呼吸器官が損傷されるためエラ呼吸ができなくなり水面に口を開けて空気呼吸をする。これを鼻上げ行動と呼ばれている。また有機リン系農薬の殺虫剤のフェニトロチオン等では神経系を侵されるため狂奔行動などが見られる。また川下に逃げる忌避行動や活動停止などである。発明者は初期の発明時では飼育水槽に１匹のメダカ４ｅを入れてＣＣＤビデオカメラ１ａで側面から撮像することで鼻上げ行動や狂奔行動や忌避行動や停止行動を判別する方式を発明したが、餌が水面に浮くとメダカは水面に移動し鼻上げ行動と似た行動で誤発報になった。また１匹のメダカ４ｅが１か月程度で早死にする、水槽の内面に藻が付着しＣＣＤビデオカメラ１ａで撮影ができないなどの課題が発生した。この課題の解決のため図１１のように魚類水槽４ｄに複数匹例えば２０程入れてＣＣＤビデオカメラ１を俯瞰で撮影し画像処理装置１ｂで解析する方法であった。例えば１匹のメダカ４ｅが１か月程度で早死にする原因は、メダカは群れで生息する魚類であり１匹ではストレスが早死の原因と分かった。また重大なことは鼻上げ行動はシアン化カリウム２ｐｐｍでは起こすが０．２ｐｐｍでは起こさないことが分かった。下表がその実験資料である。

因みに水道法のシアン化カリウムの許容量は０．０１ｍｇ/Ｌと明記されており、この低濃度でアラームを出すことが求められていたが鼻上げ行動の解析ではできないことも分かった。１匹の側面撮影方式の課題の解決のために発明者はＣＣＤビデオカメラ１ａを図１０に示す側面撮影式から図１１に示す俯瞰撮影式に変えメダカを約２０匹と多く使うことと新たなアルゴリズムの開発で近年解決した。メダカ４ｅは稲作の田んぼで生息する魚種であることは述べたが田んぼと同じように魚類水槽の水深を５〜８センチメートルと浅くし水の流れを水中ポンプ４ｃで起こし約２０匹の群れで飼育することで長期に生息が可能となり微量毒物の例えばシアン化カリウムの０．０１ｍｇ/Ｌでは鼻上げ行動や狂奔行動や忌避行動や停止行動は起こさないが群れが固まる行動が起こることを近年発見した。鼻上げ行動や狂奔行動や忌避行動や停止行動を起こす毒物濃度のある程度が高いときは、図１２の左側の写真は正常な時のメダカの状態であるが、右側の写真は魚類水槽４ｄの回流にメダカ４ｅは流されて死んではいないが水の流れに向かって泳ぐ力が弱くなり流されて捕獲ネット４ｆに掛着しており元気の泳ぐメダカと弱ったメダカを選別していることが分かる。

また、図１３の右側の写真にあるように、低濃度のシアン化カリウムの０．０１ｍｇ/Ｌをメダカ４ｅたちに暴露したとき、実験では５〜１０時間を経てくると一つの群れに固まることを新たに発見し、その状態でアラームを出すアルゴリズムを開発した。 この時の画像処理は、既に記載したが魚類水槽４ｄの全面に縦７ブロックと横８ブロックの計５６ブロックを配置し、一つのブロックは検知ドットが縦８個と横８個の計６４ドットで構成され検知ドットにメダカが触れると所属するブロックがカウントされる。自動アラームのアルゴリズムは予め決められた時間内に検知されるブロック数を決めておき時間内に決められたブロック数が検知されないときにアラームとする仕組み以外に感度の設定や検知ドット数の設定など新たにアルゴリズムを追加開発した。この時のブロック数とタイマー設定を表６に示す。

臭い検知水槽４ａの下限水位５センチメートルは、水中ポンプ４ｃの空運転故障防止の最低運転可能水位でもある。例えば水位が５センチメートル以下になると、水中ポンプ４ｃは空運転となり、水中ポンプの歯車が加熱し回転停止となる。

下限水位５センチメートルが保持されているため、たとえ給水口４ｎから原水の給水が停止しても水中ポンプ４ｃは運転を持続し、魚類水槽４ｄ内の回流も持続することでメダカ群は生存が可能となる。

捕獲ネット４ｆの網目は、原水は通過するが、メダカ４ｅより小さな密目で構成されているためメダカ４ｅは通過できない。

魚類水槽４ｄ内を回流する原水に向かってメダカ群が行動する習性は、前記で記載したが、例えばシアン化カリウム２ｐｐｍ程度の濃度のものが原水に含有したときメダカ４ｅは、回流の流れに向かって行動する力が弱まり、回流に流されて捕獲ネット４ｆにメダカ４ｅが掛止する。

本発明においては、鼻上げ行動は特定できないが、毒物に侵されたメダカと正常に行動するメダカとを区別することができる。

シアン化カリウム２ｐｐｍ濃度は２４時間半数致死であるため掛止した時点ではメダカ４ｅは死亡しているわけではないが、回流の水圧によって捕獲ネット４ｆから抜け出すことができずに掛止した状態にあり、行動するメダカと区別される。

魚類水槽４ｄのメダカ群は、掛止したメダカと行動するメダカに区別され画像処理は行動するメダカの数を解析する。掛止したメダカの数が多くなると、行動するメダカの数が減少し段階的に警報が発報される。

行動するメダカの数が徐々に減少すると段階的に警報が発報されるが、これはメダカ固有の病気や寿命による行動数の減少とは現象が違うため原水中の毒物含有と判定され警報が発報される。

次に、実施例１の水質自動監視装置の全体のシステムの系統を簡単に説明する。１分間に約１．５リットルの原水を臭い検知水槽４ａに給水し、水中ポンプ４ｃによって魚類水槽４ｄの内壁面に向かって吐出する。

魚類水槽４ｄには約２０匹のメダカ群が長期間飼育される。行動するメダカの数を２４時間連続自動で、画像処理装置１ｂで解析することで含水毒物を監視する。

魚類水槽４ｄに給水した水量だけ排水することでメダカ群は常に新しい原水に曝される、例えば、原水に毒物が含有するとメダカ群の行動数が減少し、減少数によって段階的に自動発報する。段階的な自動発報は「注意１」「注意２」「注意３」「異状」の４段階である。

例えば、原水に毒物が含有すると約２０匹のメダカ群の行動数が減少し、行動数がゼロかゼロに近い数のとき、重警報「異状」と判定し、このとき電磁弁４ｈを開いて魚類水槽４ｄの原水を検査水にするために採水容器４ｉに自動的に保管すると共に、表示パネル１ｄの「異状」のランプ点滅やブザー放鳴や外部出力で管理者に知らせる。

魚類水槽４ｄのメダカ群の餌は給餌器４ｊから自動的に毎日１〜２回電気的に給餌する。

魚類水槽４ｄのメダカ４ｅをＣＣＤビデオカメラ１ａで撮影するが、撮影効果を上げるために５Ｗの小型の蛍光灯４ｇが２４時間連続点灯している。
小型の５Ｗの蛍光灯４ｇによって光合成が抑制され魚類水槽４ｄ内の藻の発生を抑えることができる。

魚類水槽４ｄのメダカ４ｅをＣＣＤビデオカメラ１ａで２４時間連続撮影し、映像信号は周辺制御装置１ｃに入力し、その一つの映像を四つの同一の映像に分割し、画像処理装置１ｂに入力する。

画像処理装置１ｂは表３にあるように四つの映像を順次解析する、一映像の解析時間は二分の一秒を必要とし、四映像全てを解析し終わるのに２秒間を要する。

解析方法は映像を四分の一秒間隔で取り込み、最初の映像と次の映像を重ね合わせ、メダカの行動を画面全体に配置された５６ブロックでとらえ、メダカの動きを検知するセンサドットは縦横８点の６４点で１ブロックを構成し、ブロック数は縦７個、横８個の合計５６ブロックが画面全体に配置されメダカが動いて検知したドットの所属するブロックの数をカウントする。検知の仕組みはメダカの動きを１点毎のドットの濃度の変化としてデジタル値で計測し決められた閾値以上の濃度差のとき検知と判定する。

メダカの行動したブロック数を解析し、四映像ごとに予め設定したブロックの数より減少すると、４段階の「注意１」「注意２」「注意３」「異状」のそれぞれの警報を発報する。

例えば一映像の設定を、０を「異状」にして、実際に０の解析であれば、全画面の５６個に区分したブロック内で一匹のメダカも動いていない。そのため一映像の警報出力は「異状」の警報となる。

ただし、最初の２秒間１回で０と判定しても本当に一匹のメダカも行動いていないのかどうかを確認しなければならない。そのための確認機能としてタイマー設定で時間を設定する。例えば２０秒で設定すれば、１０回繰り返し確認し、０が連続して判定結果になれば最終的な「異状」警報として発報する。この機能によって信頼できる警報を発報することができる。

例えば、７を「注意１」にして、５を「注意２」にして、３を「注意３」にして、０を「異状」に設定すれば、メダカ群の行動の減少数によって段階的に自動発報を可能とする。段階的なアラームは水質管理者の事前対応と言う面で効果がある。

表示パネル１ｄは事前警報の「注意１」「注意２」「注意３」と重大警報の「異状」を表示する、魚類水槽４ｄ内のメダカ４ｅと映像の解析表示のブロックはモニターテレビ１ｅに重畳して映し出される。

画像処理装置１ｂの機能確認やメダカ４ｅの行動確認が、モニターテレビ１ｅ画面上で確認できる、４段階の警報は外部出力から外部に発信する。

メダカ４ｅの行動の解析は画像処理装置１ｂで行い、パーソナルコンピューター２ｉを接続することなく、ロジック回路基板のプログラムを動作させるＣＰＵを組み込んだ画像処理装置１ｂは
コンピュータメーカーの定期的に更新するＯＳ（オペレーションシステム）の影響を受けることなく長期安定して専用の３個のボタン操作で誰でもが容易に操作ができる。

表示パネル１ｄは、水質の警報出力以外に装置警報として、漏水や水位異状や蛍光灯断なども表示する。漏水警報は漏水パットの漏水センサ１ｇで感知して漏水警報とし、水位異状警報は臭い検知水槽４ａに装着した水位センサ３ｃで感知して水位異状警報とし、蛍光灯断警報は通電センサで感知して蛍光灯断警報とする。水位センサ３ｃは水位調整管の下部に設置する、装置警報も外部出力から外部に発信できる。

本発明実施例１では魚類水槽４ｄを俯瞰でＣＣＤビデオカメラ１ａによって撮影し、図１にあるように上部に電子部と下部に原水循環部を配置したことで、横幅寸法を削減でき、筐体の小型化が可能になり、一つの筐体に全ての機器を収納し、自立型のコンパクトな形状は設置場所を選ばず何処にでも設置ができる。

次に、臭いセンサ検知素子部３とケーブル３ｇで接続された臭いセンサ制御部２で構成される臭いセンサによる油臭やカビ臭等の混入自動検知について説明する。
この実施例１では、上述のように、既に製品化され今後納入される又は既に納入されている既存の水質自動監視装置１内にある監視水槽４内の魚類水槽４ｄにメダカ４ｅを約２０匹常時飼育しておき、この魚類水槽４ｄに河川表流水や湖沼水や地下水等の水道原水を常時連続的に入排水し原水に有毒物質が含有していると飼育しているメダカが群れで固まって動かなくなったり忌避行動をしたり狂奔行動や死亡などの異常行動をＣＣＤビデオカメラ１ａで撮影し、その映像信号をデジタル変換し画像処理により異常と判定し警報を自動発報する装置に臭いセンサを具備することで毒物混入と油臭やカビ臭等の混入をも自動検知することができ、これにより、冒頭に表記した水質汚染事故の大半を自動検知することで水道技術者の初期対応が可能となり大きな水質事故に結びつかないことで住民の生命や健康を守ることに供することが可能となる。

上述の魚類による水質自動監視装置１内の監視水槽４を構成する魚類水槽４ｄのメダカ又はファトヘッドミノーやゼブラフィッシュや無脊椎生物のミジンコや甲殻類生物等に数種の少量の油類やカビ臭物質であるジェオスミンや2-MIB（2-メチルイソボルネオール）を暴露しても油類は魚類水槽４ｄの水面に浮いている状態であるため魚類水槽４ｄに飼育している魚類等に損傷や汚染被害は見られない。またカビ臭物質のジェオスミンや2-MIB（2-メチルイソボルネオール）でも魚類に影響をほとんど与えないことから現状の魚類による水質自動監視装置で油類やカビ臭物質を魚類の異常行動で検出することができないことを実験により確認している。既存の油分検知装置は単体で浮上油を油膜として検出する比誘電率法や水面に光を照射し反射光を測定する光反射法などが商品化されているが、いずれも形状が大きく魚類による水質自動監視装置内に組み込めるような製品は市場にはなく唯一考えられるのはハンディタイプの油分測定器があるが長期間連続して使用する設計になっておらず警報を外部に出力する機能がないなど今のところ採用は難しい。

また、原水中のカビ臭物質の検知で公開されているものは汚染物質含有を一定のｐＨにし、センサとして次の（Ｉ）〜（Ｖ）からなるＣＤ誘導体を添加して紫外線を照射し、特定の波長での蛍光強度を測定し汚染を検出・特定する方法で、使用するＣＤ誘導体は、（Ｉ）３−デオキシ−３−（６−ヒドロキシ−２−ナフトアミド）−βＣＤ、（ＩＩ）３−デオキシ−３−（３−ヒドロキシ−２−ナフトアミド）−βＣＤ、（ＩＩＩ）３−デオキシ−３−（３−ヒドロキシ−２−ナフトアミド）−γＣＤ、（ＩＶ）３−デオキシ−３−（６−ヒドロキシ−１−ナフトアミド）−γＣＤ、（Ｖ）３−デオキシ−３−（２−ヒドロキシ−１−ナフトアミド）−αＣＤである。
しかしながら、実用化は現在のところ見当たらず水道利用者(市民)や水道管理者などが人の鼻で臭って検知するのが現状である。

そこで、この実施例１の魚類による水質自動監視装置では、臭いセンサ検知素子部３とケーブル３ｇで接続された臭いセンサ制御部２で構成される臭いセンサを備えることで、上記問題点の解決を計るものである。
即ち、この実施例１の臭いセンサは、小型軽量にした臭いセンサ検知素子部３と、臭いセンサ制御部２を備え、臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２は分割され、両者間をケーブル３ｇで接続されている。

魚類による水質自動監視装置における監視水槽４を構成するのは受水槽４ｍと臭い検知水槽４ａと魚類水槽４ｄで、図３で示されている。まず原水は給水口４ｎから給水され、受水槽４ｍに溜まる。受水槽４ｍには階段式に開孔された数個の給水孔４ｏがあり、水位状態に応じて階段式に開孔された給水孔４ｏから臭い検知水槽４ａに原水を給水する。臭い検知水槽４ａに給水された原水は、水中ポンプ４ｃから原水を魚類水槽４ｄの内壁面に向かって吐出する。

前記臭いセンサ検知素子部３は、この原水流路間の臭い検知水槽４ａの上部に設置する。臭い検知水槽４ａは原水に水没したり、浸水しないように図り設置場所や設置方法を注意しなければならないが、例えば受水槽４ｍの給水孔４ｏの横面に貼着することもできる。また臭いセンサ検知素子部３の検知機能を高めるためには油分温度が高くなるほど低濃度でも検知が容易になることが実験で明らかになったことから臭い検知水槽４ａの底部にヒーターを設置し原水を温めることで原水の水面に浮いている油分も温まり油物質が分解を促進され温水の蒸発で臭いが強くなり検知機能が促進される。

次に、本発明の臭いセンサの検知試験の結果を表記する。
試験方法は図６により説明する。臭い検知水槽４ａに水を入れ底部にセラミックヒーター４ｂを水没させ、試験温度設定をサーモスタット４ｋで行い、臭いセンサを構成する臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２をケーブル３ｇで接続した。
臭いセンサの評価機として米国RAESYSTEMS社製の携帯用ＶＯＣ（揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds）の略称）モニター 型番Ｔｏｘｉｒａ Ｐｒｏ ＰＩＤを臭い検知水槽４ａの上部に臭いセンサ検知素子部３と並べて設置し評価機のＶＯＣ測定数値（ｐｐｍ）をパーソナルコンピューター２ｉに取り込んだ、また臭いセンサ制御部２の検知測定値（ｍＶ）も同じようにパーソナルコンピューター２ｉに取り込んだ。パーソナルコンピューター２ｉにより測定表の左側の縦軸は臭いセンサのｍＶの数値を表記し右側の縦軸はＶＯＣ測定数値ｐｐｍを表記した。
まず臭いセンサの温度特性試験に関して、臭い検知水槽４ａに水を入れ底部にセラミックヒーター４ｂ（ヒーター）を水没させ、試験温度設定をサーモスタット４ｋで行い、水温の変化で臭いセンサの検知機能を確認した。油種は軽油を使い軽油濃度1ｍｇ/Ｌを水温の５℃、１５℃、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、の６段階で感度は低感度で測定した。表７の試験表によれば明らかに温度差で検知の差が出ていることが分かる。温度試験表の横軸は時間(秒)で０秒から１０秒ごとに最長３００秒まで測定した。左の縦軸は臭いセンサの測定値（ｍＶ）で最少を２５０ｍＶから５０ｍＶで刻み上限を５００ｍＶにした。試験開始と同時に水温が最も低い５℃のとき臭いセンサの測定値は２７７ｍＶで水温が最も高い３５℃では２９４ｍＶであった。開始から３００秒後では水温が最も低い５℃のとき臭いセンサの測定値は３３３ｍＶで水温が最も高い３５℃では４８２ｍＶであった。表７の測定値をグラフにしたのが表８である。水温が高いほど臭いセンサの感度機能が上がることが読み取れる。
次に臭いセンサ制御部２の感度調整ボリーム２aと感度レンジ調整ツマミ２ｂによる感度を最も高い高感度にした測定表が表９である。開始と同時に水温が最も低い５℃のとき臭いセンサの測定値は３４３ｍＶで水温が最も高い３５℃では３９３ｍＶであった。開始から３００秒後では水温が最も低い５℃のとき臭いセンサの測定値は４６８ｍＶで水温が最も高い３５℃では６４０ｍＶであった。表７の低感度設定と表８の高感度設定を比較しても臭いセンサ制御部２の感度調整ボリーム２aと感度レンジ調整ツマミ２ｂによる感度調整機能は正常に動作していることが分かる。

本発明の臭いセンサの検知試験では油臭は灯油、軽油、ガソリン、エンジンオイルの４種類とし、カビ臭物質はジェオスミンと2-MIB（2-メチルイソボルネオール）とし、試験濃度を１２０ｍｇ/Ｌ(油臭のみ)、６０ｍｇ/Ｌ(油臭のみ)、３０ｍｇ/Ｌ(油臭のみ)、１５ｍｇ/Ｌ（油臭とカビ臭）、５ｍｇ/Ｌ（油臭とカビ臭）、１ｍｇ/Ｌ（油臭とカビ臭）、０．２５ｍｇ/Ｌ（油臭とカビ臭）、０．０１ｍｇ/Ｌ（油臭とカビ臭）、０．００００1ｍｇ/Ｌ（油臭とカビ臭）で試験を行った。また水温比較は５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、３０℃で行った。また感度は低感度、中感度、高感度で行った。試験方法は上記と同じ方法である、ナチュラル試験として水のみの試験も行った。これらのすべての検知試験で満足な結果が出ているが、以後の実施例においては、下記の条件に限定して検知試験をグラフのみ表示することとする。油臭は灯油、軽油、ガソリン、エンジンオイルの４種類、カビ臭物質はジェオスミンと2-MIB（2-メチルイソボルネオール）で水温は１５℃、感度は低感度、中感度、高感度の３段階とする。濃度は０．０１ｍｇ/Ｌと０．００００１ｍｇ/Ｌの２検体する。
軽油０．０１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
軽油０．００００１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
灯油０．０１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
灯油０．００００１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
ガソリン０．０１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
ガソリン０．００００１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度

エンジンオイル０．０１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
エンジンオイル０．００００１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
ジェオスミン０．０１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
ジェオスミン０．００００１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
２−メチルイソボルネオール(2-MIB) ０．０１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度
２−メチルイソボルネオール(2-MIB) ０．００００１ｍｇ/Ｌ：１５℃：３段階感度

図５に示すように臭い検知水槽４ａに臭い検知水槽フタ３ｂを設け蓋の１ヶ所を開孔し、ここに臭い検知水槽４ａを挿入し固設すると臭いが充満し検知がより早くできる。給水口を直接検知水槽４ａに取り付けても良い、その場合は水位管理用の水位センサ３ｃを設置することでヒーターの空焚き防止及び温度センサ１ｈをも設置することで火災の防止を図る。
前記臭い検知水槽４ａは、外気が入らいないキャビネットなどに収納することで臭いが飛散したり外気に混ざった雑臭から保護し油臭やカビ臭といった目的物で反応させることができる。

また、臭いセンサ制御部２はロータリー式の感度調整ボリューム２aは低感度から中感度へそして高感度へと移行し６段階的の調整である。また感度レンジ調整ツマミ２ｂは６段階的に感度を調整する感度調整ボリューム２ａの上限と下限のレンジを調整が表２２で行い、この上限と下限レンジはどちらのレンジでも検知できる。上記説明したこの二つの感度調整ボリュームと感度調整ツマミを使用することで原水中に含有する油以外の雑臭での誤検知防止や検知感度の調整をして油種やカビ臭の最適な検知できる臭いを設定できる。下表の上の線が上限レンジで下の線が下限レンジでレンジ幅の調整をする。下表の上の線が上限レンジで、下の線が下限レンジで、レンジ幅の調整ができる。

また、臭いセンサの検知素子部３は金属酸化物半導体表面の還元性ガスの化学吸着による電気抵抗との変化を測定する半導体センサ等を使用し、センサの出力信号を臭いセンサ制御部２にケーブル３ｇを使って送信する。半導体センサの信号をデジタル処理し感度の調整などのコントロールは全てマイコン２ｈで行う。

また、臭いセンサ検知素子部３の半導体センサの信号は図９に示すように、ケーブル３ｇにより臭いセンサ制御部２内のマイコン２ｈによって制御される。
また、マイコン２ｈは臭いセンサ検知素子部３の検知データーを液晶表示器２ｄに表示するための変換プログラムを作成する。またマイコンは感度調整警報ボリューム２ａの６段階の感度に切り替える作業を行い、更に感度レンジ調整ツマミ２ｂによる上限と下限のレンジ幅の調整も行う。また臭いセンサ検知素子部３の検知データーを演算加工によりＬＥＤバー２ｃに濃度の高低に合わせてバー表示をする。またマイコンは感度調整警報ボリューム２ａと感度レンジ調整ツマミ２ｂによって設定された感度に至った臭いセンサ検知素子部３の検知データーを警報として外部に信号を出力するプログラムも備えている。

また、図１〜３、６〜９に示すように、臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２を分割し、その間をケーブル３ｇで接続することで臭いセンサ検知素子部３は水分と蒸気の発生する劣悪な場所に２４時間連続測定をするため通常の使い方と比べて劣化が早いことが考えられるため、本発明は臭いセンサ検知素子部３のみを交換することで安価な部品交換で再使用ができ、部品交換は簡易な作業にて短時間で済むため作業時間の短縮は無測定時間の短縮につながりメリットがある。
また、図３にあるように臭いセンサ制御部２はパネル式とボックス式があり、図１にある魚類による自動監視装置１の表示パネル１ｄにパネル式を併設することで毒物監視と臭い監視が同時にできることで操作と監視が容易になり見損ないや見誤りや誤操作を排除できる。
またボックス式は既に稼働中の魚類による自動監視装置にオプション機器として取り付けるには簡易な作業にて短時間で済むメリットがある。

また、臭いセンサ制御部２は感度調整ボリーム２ａと感度レンジ調整ツマミ２ｂを装備することで臭いの感度や油臭やカビ臭を選択したり誤報を排除することができる。また臭いセンサ素子部３が検知している臭いの濃度を濃度ＬＥＤバー２ｃとＬＥＤ表示器２ｄで表示することで臭いセンサ素子部３の動作機能を目視確認することができる。

また、図８に示すように、臭いセンサ検知素子部３で検知した油臭やカビ臭等は臭いセンサ制御部２で解析され警報条件を満たしたときは、警報ランプブザーや外部に警報を自動的に出力する。

また、臭いセンサ検知素子部３は金属酸化物半導体表面の還元性ガスの化学吸着による電気抵抗との変化を測定する半導体センサを使用している、今回臭いセンサの評価機として米国RAESYSTEMS社製の携帯用ＶＯＣ（揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds）の略称）モニター 型番Ｔｏｘｉｒａ Ｐｒｏ ＰＩＤのように臭いセンサは通常は半導体センサと制御部が一体になっているが、図３や図５で示したように本実施例においては臭いセンサ検知素子部３の出力信号を臭いセンサ制御部２にケーブル３ｇを使って検知データーを送信する別置式を特徴とする。

また、臭いセンサ検知素子部３はヒーター４ｂの上部に設置することで油種やカビ臭は一層臭いが強くなり検知が容易になる。また、このヒーター４ｂは、魚類が水温低下で仮死状態や行動停止になるのを防ぐ役目をなす。

また、図８に示したように臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２を分けることで臭い検知水槽４ａ上部に設置してある臭いセンサ検知素子部３はヒーター４ｂで加温されて検知が容易になる反面、検知素子は蒸気や水分で劣化が早まるため臭いセンサ検知素子部３だけを交換することで保守管理費が安価で作業も容易なメリットを生む。

また、臭いセンサ制御部３は感度調整ボリューム２ａや感度レンジ調整ツマミ２ｂで感度の調整ができて臭いの濃度を濃度ＬＥＤバー２ｃのレベルバーやＬＥＤ表示器２ｄの数値で表示し油臭やカビ臭等が流入したときは自動で検知し外部に警報を出力するのは、図３の臭いセンサ制御部２の裏面の警報出力端子２ｅである。

また、図７と図８に示すように、臭いセンサ検知素子部３の電源は臭いセンサ制御部２の裏面のプラグ端子２ｆからケーブル３ｇで電源出力ＤＣ５Ｖを素子の電源に供給し半導体素子の臭い検知データーは同じケーブル３ｇによって臭いセンサ制御部２の裏面のプラグ端子２ｆからマイコン２ｈに送られる。臭いセンサ検知素子部３の検知素子は金属酸化物半導体表面の還元性ガスの化学吸着による電気抵抗との変化を測定する半導体センサを使用し、臭いセンサ検知素子部３を使って送信する。

また、図９に示すように、臭いセンサ検知素子部３の半導体素子の臭い検知データー信号はケーブル３ｇにより臭いセンサ制御部２のマイコン２ｈによって素子からの検知データー信号をＡＤ変換機能で０〜１０２３のデジタル値の検知データーに変換し、濃度ＬＥＤバー２ｃのレベルバーやＬＥＤ表示器２ｄの数値で表示する。またマイコン２ｈの割り込み機能によるアラームを外部に出力する。

また、マイコン２ｈは素子からの検知データー信号をＬＥＤ表示器２ｄに表示するための変換プログラムの作成、感度調整ボリューム２ａによる検知データーの６段階の演算加工による濃度ＬＥＤバー２ｃ表示とアラームレベルの設定、及びマイコン２ｈの割り込み機能によるアラーム出力回路のプログラムを作成する。

また、臭いセンサ制御部２に感度調整ボリューム２ａで感度を６段階に切り替えることや感度レンジ調整ツマミ２ｂによりレンジ幅を調整することで油臭やカビ臭の最適値を選択する。

本発明実施例に述べた臭いセンサの検知精度は、図６の試験機器構成により検知試験が行われ検知機能が表７〜表２２で実証された。図３に示すように本発明の機器構成は臭い検知水槽４ａの底部にヒーター４ｂ(セラミックヒーター３００ｗ２本)を設置し、メダカを含む小型生物が好む水温の例えば１５度から２０度程度をヒーター４ｂに接続されているサーモスタット４ｋにより常時キープするようになっている。そのため臭いセンサの検知精度の維持と実用化のためには水温１５度から２０度程度による温度管理が必要である。メダカを含む小型生物４ｅは水温が５度以下になると動きが鈍くなり停止した状態になり画像処理の解析は毒物流入による死亡と誤判定し誤警報の発報となる。本発明では監視水槽４の流路の臭い検知水槽４ａにヒーター４ｂを設置することで魚類水槽４ｄのメダカを含む小型生物４ｅの最適水温をキープすると同時に臭い検知水槽４ａの水温を暖かくすることで少量の油類でも蒸気とともに溶解気体が飛び出し臭いセンサ検知素子部３の感度が高まるという効能がある。

次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分についてはその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

この実施例２の水質自動監視装置を、図４〜９に基づいて説明する。
この実施例２の水質自動監視装置は、上述の臭いセンサが組み込まれた魚類による水質自動監視装置とは独立した臭いセンサのみによる水質自動監視装置であり、図４に示すように、コンパクトな収容ケースに収められている。

なお、図４において、４ｂはヒーター、２は臭いセンサ制御部、４ａは臭い検知水槽、３は臭いセンサ検知素子部、１ｆは水温計、４ｌは換気ファン、１ｇは漏水センサを示す。

この実施例２の水質自動監視装置によれば、上記実施例１で説明したように、原水中に含まれる油やカビ等の流入を検知することができるようになるという効果が得られる。

以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

本発明は、水道原水などの有毒物質の混入を検知するバイオアッセイ法と言われる魚類等を使用した水質自動監視装置内に油臭やカビ臭等を検知できる臭いセンサを具備することで水質汚染事故の大半の解決を図り水の安全と快適な食生活に貢献できることで、水道事業体から飲料水メーカーや食品メーカーなど、また上水以外でも下水や工業排水など水に関連する産業分野に広く利用が可能である。

１ 水質自動監視装置
１ａ ＣＣＤビデオカメラ
１ｂ 画像処理装置
１ｃ 周辺制御装置
１ｄ 表示パネル
１ｅ モニターテレビ
１ｆ 水温計
１ｇ 漏水センサ
１ｈ 温度センサ
２ 臭いセンサ制御部
２ａ 感度調整ボリューム
２ｂ 感度レンジ調整ツマミ
２ｃ 濃度ＬＥＤバー
２ｄ ＬＥＤ表示器
２ｅ 端子台
２ｆ プラグ端子
２ｇ ＤＣ電源プラグ
２ｈ マイコン
２ｉ パーソナルコンピューター
２ｊ 携帯型ＶＯＣモニター
２ｋ 警報装置
３ 臭いセンサ検知素子部
３ａ 素子部装着口
３ｂ 臭い検知水槽フタ
３ｃ 水位センサ
３ｄ 素子
３ｅ 接続プラグ
３ｆ 接続ジャック
３ｇ ケーブル
４ 監視水槽
４ａ 臭い検知水槽
４ｂ ヒーター
４ｃ 水中ポンプ
４ｄ 魚類水槽
４ｅ 小型生物
４ｆ 捕獲ネット
４ｇ 蛍光灯
４ｈ 電磁弁
４ｉ 採水容器
４ｊ 給餌器
４ｋ サーモスタット
４ｌ 換気フアン
４ｍ 受水槽
４ｎ 給水口
４ｏ 給水孔
４ｐ 受水槽オーバーフロー管
４ｑ 魚類水槽オーバーフロー管
４ｒ 水位調整管
４ｓ 排水口
４ｔ 半月板

上記課題を解決するため請求項１記載の水質自動監視装置１は、魚類水槽４ｄにメダカ４ｅを複数匹常時飼育しておき、この水槽に河川表流水や湖沼水や地下水等の水道原水を常時連続的に受入水し原水に有毒物質が含有していると飼育しているメダカ４ｅが群れで固まって動かなくなったり忌避行動をしたり狂奔行動や死亡などの異常行動をＣＣＤビデオカメラで撮影し、その映像信号をデジタル変換し画像処理により魚類水槽全面に縦７ブロックと横８ブロックの計５６ブロックを配置し、一つのブロックは検知ドットが縦８個と横８個の計６４ドットで構成され検知ドットにメダカ４ｅが触れると所属するブロックがモニターテレビ１ｅに表示されブロックがカウントされる。自動アラームのアルゴリズムは予め決められた時間内に検知されるブロック数を決めておき時間内に決められたブロック数が検知されないときにアラームとする仕組みである。
下表がその設定事例である。
時間やブロック数は固定ではなく水質や現場の状況に合わせて自由に設定できる。アラームは注意１、注意２、注意３、異常の４段階で構成され、それぞれに時間とブロック数を予め決めることで段階的に自動アラームとすることが可能となる。注意１、注意２、注意３、はアラームが１度出てもメダカ４ｅが正常な動きに戻るとアラームは自動的に解除される、その監視フローが下表である。
異常アラームが発報すると魚類水槽の原水が自動的に電磁弁を開放してサンプリング水として一定水量保管される。この水質自動監視装置１内の監視水槽４は受水槽４ｍと臭い検知水槽４ａと魚類水槽４ｄで構成され、臭い検知水槽４ａに臭いセンサ検知素子部３を備え、臭いセンサ制御部２を装置前面に備え、その間をケーブル３ｇで接続した臭いセンサでカビ臭を検知する。
また、前記臭い検知水槽４ａ内に流通する原水を温めるヒーター４ｂを備えている。
また、前記臭い検知水槽４ａは、原水の入出口以外は外気から遮断されている。
また、 前記臭いセンサは、臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２とを備え、
前記臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２は分割され、両者間がケーブル３ｇで接続され、
前記臭いセンサ検知素子部３は、臭い検知水槽４ａ内に備えられている。
また、前記臭いセンサ検知素子部３は、金属酸化物半導体表面の還元性ガスの化学吸着による電気抵抗との変化を測定する半導体センサが用いられている。
また、前記臭いセンサ制御部２は、臭いの感度を調整する感度調整ボリューム２ａと感度レンジ調整ツマミ２ｂを備えている。
また、前記臭いセンサ検知素子部３が検知している臭いの濃度をレベル表示するＬＥＤ表示器２ｄと数値表示する濃度ＬＥＤバー２ｃを備えている。
また、前記臭いセンサ検知素子部３からの信号はケーブル３ｇにより臭いセンサ制御部２に内蔵されているマイコン２ｈによって制御され、
前記マイコン２ｈは、臭いセンサ検知素子部３で検知した検知データーをＬＥＤ表示器２ｄに表示するための変換プログラムを作成し、ロータリー式の感度調整ボリューム２ａによる検知データーの段階毎の演算加工による濃度ＬＥＤバー２ｃを濃度に合わせて表示するように構成されている。
また、前記臭い検知水槽４ａは、魚類を飼育している魚類水槽４ｄへの原水受入側の流路に備えられている。
前記臭いセンサ制御部２は、水質自動監視装置の表示パネル１ｄに併設されていることを特徴とする。

請求項２記載の水質自動監視装置は、請求項１記載の水質自動監視装置において、前記臭い検知水槽４ａ内に流通する原水を温めるヒーター４ｂを備え、
前記ヒーター４ｂの電源の自動でのＯＮ−ＯＦＦ切り替えにより臭い検知水槽４ａ内の原水温度を制御するサーモスタット４ｋを備えることを特徴とする水質自動監視装置。
請求項３記載の水質自動監視装置は、請求項１又は２に記載の水質自動監視装置において、前記ヒーター４ｂがセラミックヒーターであることを特徴とする水質自動監視装置。
請求項４に記載の水質自動監視装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、臭いセンサ制御部２で解析され、警報条件を満たしたときは外部に警報を自動的に出力する警報装置２ｋを備えたことを特徴とする水質自動監視装置。

本発明の水質自動監視装置１では、上述のように、原水が流通する臭い検知水槽４ａ内に、油臭やカビ臭等の臭いを検知する臭いセンサを備えたことで、原水への油類やカビ臭物質等の流入を検知することができるようになるという効果が得られる。

また、原水中への毒物の混入を検知する魚類による水質自動監視装置に、原水が流通する臭い検知水槽４ａを備え、臭い検知水槽４ａに、油臭やカビ臭等の臭いを検知する臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２とその間をつなぐケーブル３ｇを備えた臭いセンサを具備したことで、毒物の他に油類やカビ臭物質等を臭いで検知することができるようになるという効果が得られる。
即ち、本発明者は長年メダカを使った水質自動監視装置の研究開発から実用化までを担ってきたが水道管理者の近々の課題でもある油類流失事故やカビ臭の苦情などの解決のために既に製品化され広く実用に供されているメダカを使った水質自動監視装置に臭いセンサを具備することで既に稼働中のメダカを使った水質自動監視装置にも付加設置できるメリットがある。
また、本発明の臭いセンサは小型かつ軽量であるため、従来例の油分検知装置に比べて水質自動監視装置内に具備できることでスペースの狭小化が可能になる。
水道施設の例えば浄水場の機械室や水質検査室などには多くの測定器や検査機器が並ぶため省スペースは運営する側からも大きなメリットになる。
また、臭いセンサは従来例の油分検知装置に比べて安価であるため、装置価格の低減化が可能になる。

Claims (16)

1. 原水が流通する臭い検知水槽４ａ内に、油臭やカビ臭等の臭いを検知する臭いセンサを備えたことを特徴とする水質自動監視装置。
2. 魚類水槽４ｄにメダカ４ｅを複数匹常時飼育しておき、この魚類水槽４ｄに河川表流水や湖沼水や地下水等の水道原水を常時連続的に入排水し原水に有毒物質が含有していると飼育しているメダカ４ｅが群れで固まって動かなくなったり忌避行動をしたり狂奔行動や死亡などの異常行動をＣＣＤビデオカメラ１ａで撮影し、その映像信号をデジタル変換し画像処理により異常と判定し警報を自動的に出力する水質自動監視装置に、前記原水が流通する臭い検知水槽４ａを備え、
   前記臭い検知水槽４ａに油臭やカビ臭等の臭いを検知する臭いセンサを備えたことを特徴とする水質自動監視装置。
3. 請求項１又は２に記載の水質自動監視装置において、
   前記臭い検知水槽４ａ内に流通する原水を温めるヒーター４ｄを備えていることを特徴とする水質自動監視装置。
4. 請求項３に記載の水質自動監視装置において、
   前記ヒーター４ｄの電源の自動でのＯＮ−ＯＦＦ切り替えにより臭い検知水槽４ａ内の原水温度を制御するサーモスタット４ｋを備えることを特徴とする水質自動監視装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
   前記臭い検知水槽４ａ内の原水温度を測定する温度センサ１ｈと原水温度を表示する水温計１ｆを備えたことを特徴とする水質自動監視装置。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
   前記ヒーター４ｄがセラミックヒーターであることを特徴とする水質自動監視装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
   前記臭い検知水槽４ａは、原水の入出口以外は外気から遮断されていることを特徴とする水質自動監視装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
   前記臭いセンサは、臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２とを備え、
   前記臭いセンサ検知素子部３と臭いセンサ制御部２は分割され、両者間がケーブル３ｇで接続され、
   前記臭いセンサ検知素子部３は、臭い検知水槽４ａ内に備えられていることを特徴とする水質自動監視装置。
9. 請求項８記載の水質自動監視装置において、
   前記臭いセンサ検知素子部３は、金属酸化物半導体表面の還元性ガスの化学吸着による電気抵抗との変化を測定する半導体センサが用いられていることを特徴とする水質自動監視装置。
10. 請求項８又は９に記載の水質自動監視装置において、
    前記臭いセンサ制御部２は、臭いの感度を調整する感度調整ボリューム２ａと感度レンジ調整ツマミ２ｂを備えていることを特徴とする水質自動監視装置。
11. 請求項８〜１０のいずれか１項に記載の水質自動監視装置１において、
    前記臭いセンサ検知素子部３が検知している臭いの濃度をレベル表示するＬＥＤ表示器２ｄと数値表示する濃度ＬＥＤバー２ｃを備えたことを特徴とする水質自動監視装置。
12. 請求項８〜１１のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
    前記臭いセンサ検知素子部３からの信号はケーブル３ｇにより臭いセンサ制御部２に内蔵されているマイコン２ｈによって制御され、
    前記マイコン２ｈは、臭いセンサ検知素子部３で検知した検知データーをＬＥＤ表示器２ｄに表示するための変換プログラムを作成し、ロータリー式の感度調整ボリューム２ａによる検知データーの段階毎の演算加工による濃度ＬＥＤバー２ｃを濃度に合わせて表示するように構成されていることを特徴とする水質自動監視装置。
13. 請求項８〜１２のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
    前記臭いセンサ検知素子部３で油臭やカビ臭等の臭いを検知すると臭いセンサ制御部２で解析され、警報条件を満たしたときは外部に警報を自動的に出力する警報装置２ｋを備えたことを特徴とする水質自動監視装置。
14. 請求項２〜１３のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
    前記臭い検知水槽４ａは、魚類を飼育している魚類水槽４ｄの原水流路の途中に備えられていることを特徴とする水質自動監視装置。
15. 請求項１４に記載の水質自動監視装置において、
    前記臭い検知水槽４ａは、魚類を飼育している魚類水槽４ｄへの原水受入側の流路に備えられていることを特徴とする水質自動監視装置。
16. 請求項８〜１５のいずれか１項に記載の水質自動監視装置において、
    前記臭いセンサ制御部２は、水質自動監視装置の表示パネル１ｄに併設されていることを特徴とする水質自動監視装置。