JP2021188813A - 情報処理装置、情報処理方法、燃焼制御装置、および燃焼制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態による情報処理装置が適用される火格子式のごみ焼却炉(以下、火格子焼却炉)を示す。図1に示すように、廃棄物焼却炉である火格子焼却炉は、廃棄物の燃焼が行われる炉1、廃棄物を投入する廃棄物投入口2、およびボイラ9を備える。蒸気発生部としてのボイラ9は、炉1の炉出口7の下流側に設置された熱交換器9aおよび蒸気ドラム9bを備える。
情報処理装置としての識別予測装置40は、制御部41、出力部42、入力部43、および記憶部44を備える。識別予測装置40は、ボイラ9において生じる蒸気の蒸気流量すなわち蒸気発生量を予測する蒸気発生量予測装置として機能する。なお、識別予測装置40を、廃棄物供給速度を計測する廃棄物供給速度の計測装置や、燃切点の位置を測定する燃切点の位置測定装置としても機能させることも可能である。
ここで、記憶部44に記憶されている境界識別学習モデル44aおよびその生成方法について説明する。図4は、本実施形態の撮像部26によって撮像された燃焼中の廃棄物の透過画像データの例を示す図である。図5は、本実施形態による撮像部26により撮像された透過画像データに対して境界線を生成した境界画像データの例を示す図である。
次に、記憶部44に格納されている蒸気量予測学習モデル44bおよびその生成方法について説明する。蒸気量予測学習モデル44bは、少なくとも1種類の燃焼プロセス測定値などのプロセスデータと、上述した透過画像データや境界画像データなどの炉1内の画像データとに基づいて、ボイラ9における蒸気発生量を予測する処理を実行可能な学習モデルである。
廃棄物50の落下面積(図5中、領域A3における廃棄物50の面積)
廃棄物50の落下高さ(図5中、平均の廃棄物層高さH、廃棄物高さh)
廃棄物50の燃え切り点の位置(図5中、F線)
供給前廃棄物51の平均温度、領域面積、および温度重心(図5中、領域A1)
段差壁13の平均温度、領域面積、および温度重心(図5中、領域A2)
火格子上廃棄物52の平均温度、領域面積、および温度重心(図5中、領域A3)
火格子4の平均温度、領域面積、および温度重心(図5中、領域A4)
境界画像データにおける層別メッシュ温度
画像データにおける等分メッシュ温度
なお、画素(x座標,y座標,画素温度)とした場合に、画素A(x1,y1,t1)、画素B(x2,y2,t2)、画素C(x3,y3,t3)の画素における温度重心は、(1)式で表される。
温度重心=(X重心,Y重心)
=((x1t1+x2t2+x3t3)/(t1+t2+t3),(y1t1+y2t2+y3t3)/(t1+t2+t3))…(1)
次に、本発明の一実施形態による情報処理方法である識別予測方法について説明する。図7は、本実施形態による情報処理方法を説明するための、識別予測装置40による制御動作を示すフローチャートである。なお、ステップST1は炉1における撮像部26、ステップST2,ST3,ST5,ST7,ST8は識別予測装置40、ステップST4,ST6は燃焼制御装置30が行う処理である。
蒸気量算出部413は、蒸気量予測学習モデル44bからの出力パラメータとして、現時点から所定の予測時間T2後の蒸気発生量予測値130を出力して、記憶部44に格納する。ここで、所定の予測時間の設定について説明する。図8は、燃焼制御装置30により制御される従来の自動燃焼制御に基づいた、蒸気発生量および廃棄物の時間変化を示すグラフである。図8に示すグラフは、蒸気発生量が所定時間に所定割合だけ急激に低下した場合における、蒸気発生量および吸塵装置速度制御値のデータを100データ以上取得して平均化したグラフである。図8に示すように、炉1の運転中において、蒸気発生量が急激に低下する場合がある。従来の自動燃焼制御においては、制御部31が、現在の蒸気発生量や1分程度後の蒸気発生量予測値に基づいて、吸塵装置速度制御値を調整している。ところが、従来の自動燃焼制御においては、蒸気発生量が低下してから、または1分程度後に蒸気発生量が低下することを予測してから、給塵速度を増加させる制御を行っている。そのため、蒸気発生量が低下し始めてから、再度上昇し始めるまでの回復時間TDとして、通常5分〜15分程度、場合によっては30分程度必要であった。なお、蒸気発生量が所定時間に所定割合だけ急激に増加した場合に、給塵速度を低下させる制御を行う場合も同様である。
ステップST8において識別予測装置40の蒸気量算出部413は、記憶部44に格納されている蒸気量予測学習モデル44bの切り替えを行う。以下に、蒸気量予測学習モデル44bの切替方法について説明する。
次に、上述した一実施形態の変形例について説明する。図11は、境界画像データの変形例を示す図である。変形例においては、上述した図7に示すステップST2において、境界生成部411は境界識別学習モデル44aを読み込んで、撮像部26から取得した透過画像データに対し、廃棄物50と、廃棄物供給部12、段差壁13、炉壁1a、および火格子4の境界を識別する。なお、境界生成部411は、廃棄物50と、廃棄物供給部12と、段差壁13と、炉壁1aと、火格子4とを相互に識別して、それらの境界を識別するようにしてもよい。
上述の一実施形態において、燃焼制御装置30、または識別予測装置40が実行する処理方法を実行させるプログラムを、コンピュータその他の機械やウェアラブルデバイスなどの装置(以下、コンピュータなど、という)が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。コンピュータなどに、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、当該コンピュータなどが移動体制御装置として機能する。ここで、コンピュータなどが読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラムなどの情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータなどから読み取ることができる非一時的な記録媒体をいう。このような記録媒体のうちのコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R/W、DVD、BD、DAT、磁気テープ、フラッシュメモリなどのメモリカードなどがある。また、コンピュータなどに固定された記録媒体としてハードディスク、ROMなどがある。さらに、SSDは、コンピュータなどから取り外し可能な記録媒体としても、コンピュータなどに固定された記録媒体としても利用可能である。
一実施形態においては、上述した「部」を、「回路」などに読み替えることができる。例えば、制御部は、制御回路に読み替えることができる。
1a 炉壁
2 廃棄物投入口
3 廃棄物供給装置
4 火格子
5 灰落下口
6 燃焼用空気ブロア
7 炉出口
8 煙突
9 ボイラ
9a 熱交換器
9b 蒸気ドラム
10 二次空気吹き込み口
11 二次空気ブロア
12 廃棄物供給部
13 段差壁
14 燃焼用空気ダンパ
14a,14b,14c,14d 火格子下燃焼用空気ダンパ
15 二次空気ダンパ
16 中間天井
17 燃焼室ガス温度計
18 主煙道ガス温度計
19 炉出口下部ガス温度計
20 炉出口中部ガス温度計
21 炉出口ガス温度計
22 ボイラ出口酸素濃度計
23 ガス濃度計
24 排ガス流量計
25 蒸気流量計
26 撮像部
30 燃焼制御装置
31,41 制御部
32,44 記憶部
33 操作量調整部
40 識別予測装置
42 出力部
43 入力部
44a 境界識別学習モデル
44b 蒸気量予測学習モデル
50 廃棄物
51 供給前廃棄物
52 火格子上廃棄物
53,53a,53b,53c,54,54a,54b 境界線
331 燃焼用空気量調整部
332 空気量比率調整部
333 二次空気量調整部
334 廃棄物供給装置送り速度調整部
335 火格子送り速度調整部
411 境界生成部
412 学習部
413 蒸気量算出部
Claims (12)
- 廃棄物焼却炉に設けられた蒸気を発生させる蒸気発生部における蒸気発生量を予測する制御部を備えた情報処理装置であって、
前記制御部は、
前記廃棄物焼却炉における複数の燃焼プロセス測定値および複数の制御値のうちの少なくとも1つを含むプロセスデータを前記廃棄物焼却炉から取得して記憶部に格納し、
前記廃棄物焼却炉に設けられ、前記廃棄物焼却炉内の廃棄物を含む領域を撮像する撮像部が撮像した熱画像情報に基づいた画像データを取得または生成して、前記記憶部に格納し、
前記記憶部から読み出した前記プロセスデータおよび前記画像データに基づいて、所定の予測時間後の前記蒸気発生量を予測して、蒸気発生量予測値を出力する
情報処理装置。 - 前記制御部は、
前記記憶部から前記プロセスデータおよび前記画像データを入力パラメータとして取得し、前記記憶部から読み出した前記プロセスデータおよび前記画像データを蒸気量予測学習モデルに入力し、
前記予測時間後の前記蒸気発生量を出力パラメータとして出力し、
前記蒸気量予測学習モデルは、所定の時間間隔で設定される所定時点から、所定の参照時間だけ遡った時点までの前記プロセスデータおよび前記画像データを学習用入力パラメータとし、前記所定時点から前記予測時間だけ経過後の前記蒸気発生量の計測値を学習用出力パラメータとした入出力データセットを用いて、機械学習によって生成された学習モデルである
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記制御部は、
前記学習用入力パラメータが互いに異なる前記蒸気量予測学習モデルを複数生成し、
前記複数の蒸気量予測学習モデルから一の蒸気量予測学習モデルを選択して適用し、
前記一の蒸気量予測学習モデルを適用する適用時間において、前記一の蒸気量予測学習モデルによって前記蒸気発生量を予測して、出力パラメータとして出力し、
前記複数の蒸気量予測学習モデルの前記一の蒸気量予測学習モデル以外の他の蒸気量予測学習モデルによって前記蒸気発生量を予測して前記記憶部に格納し、
前記複数の蒸気量予測学習モデルのそれぞれによって予測されたそれぞれの前記蒸気発生量を比較して、前記複数の蒸気量予測学習モデルから次に適用する一の蒸気量予測学習モデルを選択する
請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記制御部は、
前記蒸気量予測学習モデルを所定の適用時間において適用し、
前記適用時間において前記廃棄物焼却炉から取得した前記プロセスデータおよび前記画像データを前記学習用入力パラメータに追加して更新し、前記適用時間において前記廃棄物焼却炉から取得した前記蒸気発生量の計測値を前記学習用出力パラメータに追加して更新し、
前記更新された学習用入力パラメータおよび前記更新された学習用出力パラメータを、更新された入出力データセットとして用いて前記蒸気量予測学習モデルを更新する
請求項2または3に記載の情報処理装置。 - 前記参照時間は60分以下である
請求項2〜4のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 前記画像データは、前記撮像部が撮像した熱画像情報に基づいた、前記廃棄物焼却炉内の火炎が透過された状態の透過画像データ、または前記透過画像データに対して、前記廃棄物焼却炉内における前記廃棄物の存在領域と前記廃棄物以外の領域との境界が識別されて、前記境界の少なくとも一部を規定する境界線が描画された境界画像データである
請求項1〜5のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 前記制御部は、
前記記憶部から前記透過画像データを入力パラメータとして取得し、前記記憶部から読み出した前記透過画像データを境界識別学習モデルに入力し、
前記境界画像データを出力パラメータとして出力して、前記記憶部に格納し、
前記境界識別学習モデルは、前記透過画像データを学習用入力パラメータとし、前記画像データに対して前記境界線が描画された境界画像データを学習用出力パラメータとして、機械学習によって生成された学習モデルである
請求項6に記載の情報処理装置。 - 前記廃棄物焼却炉は、前記廃棄物を移動させる火格子と、前記火格子上に前記廃棄物を供給する廃棄物供給装置とを備え、
前記プロセスデータに含まれる制御値として、前記廃棄物の供給速度を調整する廃棄物供給装置の送り速度の制御値、および前記火格子上の前記廃棄物の移動速度を調整する火格子送り速度の制御値の少なくとも一方を含む
請求項1〜7のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 廃棄物を燃焼させる廃棄物焼却炉を制御する燃焼制御部を備えた燃焼制御装置であって、
前記燃焼制御部は、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の情報処理装置から前記蒸気発生部における所定の予測時間後の前記蒸気発生量の予測値を取得し、
前記取得した蒸気発生量に基づいて、前記廃棄物焼却炉における燃焼を制御する
燃焼制御装置。 - 前記廃棄物焼却炉は、前記廃棄物を移動させる火格子と、前記火格子上に前記廃棄物を供給する廃棄物供給装置とを備え、
前記燃焼制御部は、
前記廃棄物の供給速度を調整する前記廃棄物供給装置の送り速度、および前記火格子上の前記廃棄物の移動速度を調整する火格子送り速度の少なくとも一方を制御する
請求項9に記載の燃焼制御装置。 - 廃棄物焼却炉に設けられた蒸気を発生させる蒸気発生部における蒸気発生量を予測する制御部を備えた情報処理装置が実行する情報処理方法であって、
前記制御部は、
前記廃棄物焼却炉における複数の燃焼プロセス測定値および複数の制御値のうちの少なくとも1つを含むプロセスデータを前記廃棄物焼却炉から取得して記憶部に格納し、
前記廃棄物焼却炉に設けられ、前記廃棄物焼却炉内の廃棄物を含む領域を撮像する撮像部が撮像した熱画像情報に基づいた画像データを取得または生成して、前記記憶部に格納し、
前記記憶部から読み出した前記プロセスデータおよび前記画像データに基づいて、所定の予測時間後の前記蒸気発生量を予測して、蒸気発生量予測値を出力する
情報処理方法。 - 廃棄物を燃焼させて蒸気発生部によって蒸気を発生させる廃棄物焼却炉を制御する燃焼制御部を備えた燃焼制御装置が実行する燃焼制御方法であって、
前記燃焼制御部は、
請求項11に記載の情報処理方法によって前記蒸気発生部における所定の予測時間後の前記蒸気発生量予測値を取得して記憶部に格納し、
前記記憶部から読み出した前記蒸気発生量予測値に基づいて、前記廃棄物焼却炉における燃焼を制御する
燃焼制御方法。
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