JP2021196161A - 燃焼状態判定装置、燃焼装置、燃焼状態判定システム及び携帯型端末 - Google Patents
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Abstract
【課題】コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定装置を提供する。【解決手段】燃焼状態判定装置Fは、燃料を燃焼する燃焼部1での燃焼により発生する火炎を撮影した画像データを取得する画像データ取得部31と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部32とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定装置、燃焼装置、燃焼状態判定システム及び携帯型端末に関する。
特許文献1には、燃焼部での異常な燃焼を精度良く検出することを目的とした装置が記載されている。具体的には、特許文献1に記載の装置では、燃焼部の燃焼排ガスと空気との混合気が流れる送出経路の途中に、混合気中の一酸化炭素の濃度に比例した電流を出力する電気化学式COセンサを設け、電気化学式COセンサの出力電流に基づいて、燃焼部の燃焼状態を検知しようとしている。
特許文献1に記載の装置では、送出経路の途中での混合気の流れの状態などにより、電気化学式COセンサが一酸化炭素を適切に捕集できない可能性がある。そのため、燃焼部での不完全燃焼などの異常を適切に検知できない場合がある。
尚、送出経路の途中に複数個の電気化学式COセンサを設ければ、電気化学式COセンサが一酸化炭素を適切に捕集できる可能性は高まるが、その分だけ装置のコストが上昇するという問題がある。
尚、送出経路の途中に複数個の電気化学式COセンサを設ければ、電気化学式COセンサが一酸化炭素を適切に捕集できる可能性は高まるが、その分だけ装置のコストが上昇するという問題がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定装置、燃焼装置、燃焼状態判定システム及び携帯型端末を提供する点にある。
上記目的を達成するための本発明に係る燃焼状態判定装置の特徴構成は、燃料を燃焼する燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影した画像データを取得する画像データ取得部と、
蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを備える点にある。
蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを備える点にある。
上記特徴構成によれば、燃焼状態判定装置が備える燃焼状態判定部は、燃料を燃焼する燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影した画像データに、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定できる。特に本特徴構成では、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを人間が判定するのではなく、燃焼状態判定部が、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が画像データに含まれているか否か判定する。
その結果、特別な装置を設置せずに、短時間で、且つ、一貫性のある判定結果を得ることができる。
従って、コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定装置を提供できる。
その結果、特別な装置を設置せずに、短時間で、且つ、一貫性のある判定結果を得ることができる。
従って、コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定装置を提供できる。
上記目的を達成するための本発明に係る燃焼装置の特徴構成は、前記燃焼状態判定装置と、前記燃焼部と、前記燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部とを備える点にある。
上記特徴構成によれば、前記燃焼状態判定装置と、前記燃焼部と、前記撮像部とを備える燃焼装置を得ることができる。つまり、燃焼部を備える燃焼装置自体で、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知できる。
本発明に係る燃焼装置の別の特徴構成は、警報を出力する出力部と、前記燃焼部の動作を制御する動作制御部とを有し、前記動作制御部は、前記燃焼状態判定部によって前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれていると判定された場合、前記出力部から警報を出力させる点にある。
上記特徴構成によれば、出力部が警報を出力することで、燃焼部での異常な燃焼が発生したと判定されたことを外部に知らせることができる。
本発明に係る燃焼装置の更に別の特徴構成は、前記燃焼部の動作を制御する動作制御部を有し、前記動作制御部は、前記燃焼部が燃料の燃焼を行っている間に前記燃焼状態判定部によって前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれていると判定された場合、前記燃焼部での燃料の燃焼を停止させる点にある。
上記特徴構成によれば、燃焼部での異常な燃焼が発生したと判定された状態のままで燃焼部での燃料の燃焼が継続されることを防止できる。
上記目的を達成するための本発明に係る燃焼状態判定システムの特徴構成は、互いに情報通信可能な、燃焼部を有する燃焼装置と、燃焼状態判定装置とを備え、
前記燃焼装置は、前記燃焼部と、前記燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部と、動作制御部とを有し、前記動作制御部は、前記撮像部が撮影した画像データを前記燃焼状態判定装置へ送信する画像送信処理を行うように構成され、
前記燃焼状態判定装置は、前記燃焼装置が送信した前記画像データを取得する画像データ取得部と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを有し、前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている前記画像データを送信してきた前記燃焼装置に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている点にある。
前記燃焼装置は、前記燃焼部と、前記燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部と、動作制御部とを有し、前記動作制御部は、前記撮像部が撮影した画像データを前記燃焼状態判定装置へ送信する画像送信処理を行うように構成され、
前記燃焼状態判定装置は、前記燃焼装置が送信した前記画像データを取得する画像データ取得部と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを有し、前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている前記画像データを送信してきた前記燃焼装置に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、燃焼装置と情報通信可能な燃焼状態判定装置が備える燃焼状態判定部は、画像データ取得部が燃焼装置から取得した、燃焼部での燃焼により発生する火炎の画像データに、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定できる。特に本特徴構成では、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを人間が判定するのではなく、燃焼状態判定部が、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が画像データに含まれているか否か判定する。その結果、燃焼状態判定装置は、特別な装置を設置せずに、短時間で、且つ、一貫性のある判定結果を得ることができる。そして、燃焼状態判定装置が、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている画像データを送信してきた燃焼装置に対して、異常な燃焼が発生したことを示す異常燃焼発生情報を送信できる。
従って、コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定システムを提供できる。
従って、コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定システムを提供できる。
本発明に係る燃焼状態判定システムの別の特徴構成は、前記燃焼装置は、警報を出力する出力部を有し、
前記動作制御部は、前記燃焼状態判定装置から前記異常燃焼発生情報を受信した場合、前記出力部から警報を出力させる点にある。
前記動作制御部は、前記燃焼状態判定装置から前記異常燃焼発生情報を受信した場合、前記出力部から警報を出力させる点にある。
上記特徴構成によれば、出力部が警報を出力することで、燃焼部での異常な燃焼が発生したと判定されたことを外部に知らせることができる。
本発明に係る燃焼状態判定システムの更に別の特徴構成は、前記動作制御部は、前記燃焼部が燃料の燃焼を行っている間に前記燃焼状態判定装置から前記異常燃焼発生情報を受信した場合、前記燃焼部での燃料の燃焼を停止させる点にある。
上記特徴構成によれば、燃焼部での異常な燃焼が発生したと判定された状態のままで燃焼部での燃料の燃焼が継続されることを防止できる。
本発明に係る燃焼状態判定システムの更に別の特徴構成は、互いに情報通信可能な、携帯型端末と、燃焼状態判定装置とを備え、
前記携帯型端末は、撮像部と、動作制御部とを有し、前記動作制御部は、前記撮像部が撮影した、燃焼部での燃焼により発生する火炎の画像データを前記燃焼状態判定装置へ送信する画像送信処理を行うように構成され、
前記燃焼状態判定装置は、前記携帯型端末が送信した前記画像データを取得する画像データ取得部と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを有し、前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている前記画像データを送信してきた前記携帯型端末に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている点にある。
前記携帯型端末は、撮像部と、動作制御部とを有し、前記動作制御部は、前記撮像部が撮影した、燃焼部での燃焼により発生する火炎の画像データを前記燃焼状態判定装置へ送信する画像送信処理を行うように構成され、
前記燃焼状態判定装置は、前記携帯型端末が送信した前記画像データを取得する画像データ取得部と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを有し、前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている前記画像データを送信してきた前記携帯型端末に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、携帯型端末と情報通信可能な燃焼状態判定装置が備える燃焼状態判定部は、画像データ取得部が携帯型端末から取得した、燃焼部での燃焼により発生する火炎の画像データに、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定できる。特に本特徴構成では、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを人間が判定するのではなく、燃焼状態判定部が、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が画像データに含まれているか否か判定する。その結果、燃焼状態判定装置は、特別な装置を設置せずに、短時間で、且つ、一貫性のある判定結果を得ることができる。そして、燃焼状態判定装置が、燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている画像データを送信してきた携帯型端末に対して、異常な燃焼が発生したことを示す異常燃焼発生情報を送信できる。
従って、コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定システムを提供できる。
従って、コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定システムを提供できる。
上記目的を達成するための本発明に係る携帯型端末の特徴構成は、前記燃焼状態判定装置と、前記燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部とを備える点にある。
上記特徴構成によれば、上記燃焼状態判定装置の機能を備える携帯型端末を得ることができる。つまり、携帯型端末の使用者は、携帯型端末を所持して燃焼部の設置場所に出向くことで、燃焼部での異常な燃焼の有無を確認できる。
<第1実施形態>
以下に図面を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、燃焼状態判定システムの構成を示す図である。図示するように、燃焼状態判定システムは、情報通信線Wを介して互いに情報通信可能な燃焼装置10と燃焼状態判定装置Fとを備える。本実施形態の燃焼状態判定装置Fは、情報通信線Wを介して燃焼装置10と情報通信可能なサーバ装置30を用いて実現される。図1に示す例では、3台の燃焼装置10(10A,10B,10C)を描いているが、本実施形態において燃焼装置10の台数は適宜変更可能である。
以下に図面を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、燃焼状態判定システムの構成を示す図である。図示するように、燃焼状態判定システムは、情報通信線Wを介して互いに情報通信可能な燃焼装置10と燃焼状態判定装置Fとを備える。本実施形態の燃焼状態判定装置Fは、情報通信線Wを介して燃焼装置10と情報通信可能なサーバ装置30を用いて実現される。図1に示す例では、3台の燃焼装置10(10A,10B,10C)を描いているが、本実施形態において燃焼装置10の台数は適宜変更可能である。
燃焼装置10は、燃焼部1と、燃焼部1での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部2と、動作制御部4とを有し、動作制御部4は、撮像部2が撮影した画像データをサーバ装置30(燃焼状態判定装置F)へ送信する画像送信処理を行うように構成されている。
また、本実施形態の燃焼装置10は、装置側記憶装置3と、装置側通信部5と、出力部6とを備える。
また、本実施形態の燃焼装置10は、装置側記憶装置3と、装置側通信部5と、出力部6とを備える。
燃焼装置10は、例えば調理用の装置(例えばガスコンロなど)、給湯用の装置(例えば給湯器など)、暖房用の装置(例えばガス燃焼式のファンヒーター、温水式暖房装置など)である。燃焼部1は、例えばガスなどの燃料を燃焼して熱を発生する機器である。
装置側通信部5は、情報通信線Wを介したサーバ装置30との通信を行う。装置側記憶装置3は、燃焼装置10で取り扱われる情報を記憶する。
出力部6は、燃焼装置10の利用者などに対して、音、文字、光などで情報を出力する。
出力部6は、燃焼装置10の利用者などに対して、音、文字、光などで情報を出力する。
各燃焼装置10(10A,10B,10C)は、燃料を燃焼する燃焼部1での燃焼により発生する火炎を所定のタイミングで撮像部2によって撮影する。撮像部2が撮影した画像データは装置側記憶装置3に記憶される。そして、動作制御部4は、その撮像部2が撮影した画像データを装置側通信部5からサーバ装置30へ送信する画像送信処理を行う。
尚、撮像部2が撮像する画像データは、1枚の画像だけで構成される場合の他に、複数枚の画像又は複数枚の連続する画像で構成される動画像で構成されてもよい。そして、本実施形態では、各燃焼装置10(10A,10B,10C)は、自身を識別するための識別子と、撮像部2が撮影した画像データとを関連付けて、サーバ装置30へ送信する。つまり、サーバ装置30は、画像データがどの燃焼装置10から送信されたものなのかを上記識別子を用いて判別できる。
尚、撮像部2が撮像する画像データは、1枚の画像だけで構成される場合の他に、複数枚の画像又は複数枚の連続する画像で構成される動画像で構成されてもよい。そして、本実施形態では、各燃焼装置10(10A,10B,10C)は、自身を識別するための識別子と、撮像部2が撮影した画像データとを関連付けて、サーバ装置30へ送信する。つまり、サーバ装置30は、画像データがどの燃焼装置10から送信されたものなのかを上記識別子を用いて判別できる。
撮像部2は、燃料を燃焼する燃焼部1での燃焼により発生する火炎を撮影できるように配置される。例えば、火炎を横方向、斜め上方向、上方向などの少なくとも何れか一つから撮影できるように1台以上の撮像部2が配置される。その場合、撮像部2の視野に火炎全体が入ることが好ましい。そのため、できるだけ広い視野で撮影できるように、撮像部2を、広角レンズや魚眼レンズなどのレンズと組み合わせて設置してもよい。
サーバ装置30が有する燃焼状態判定装置Fは、燃焼装置10が送信した画像データを取得する画像データ取得部31と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部32とを有し、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている画像データを送信してきた燃焼装置10に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている。
図2〜図7は、火炎の画像例を示す図である。具体的には、図2は斜め上方から撮影した正常な火炎の画像であり、図3は斜め上方から撮影した異常な火炎の画像である。図3に示す例では、環状に広がる火炎のうち、右側部分に火炎の欠損が見られる。また、図4は横方向から撮影した正常な火炎の画像であり、図5〜図7は横方向から見た異常な火炎の画像である。図5〜図7に示す例では、横方向に広がる火炎のうち、右側部分に火炎の欠損が見られる。このように、火炎の形状の特徴を見ることで、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かを識別できる。
尚、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かは、火炎の形状のみに現れるのではなく、例えば火炎の色にも現れる。つまり、不完全燃焼が発生している場合、火炎がオレンジ色などになる。このように、火炎の形状又は色彩若しくはその両方に基づいて、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かを識別できる。また、1枚の画像だけで判定するのではなく、複数枚の画像又は複数枚の連続する画像で構成される動画像に基づいて判定してもよい。
サーバ装置30は、サーバ装置30で取り扱われる情報を記憶するサーバ側記憶装置33と、情報通信線Wを介した燃焼装置10との通信を行うサーバ側通信部34とを備える。サーバ装置30は、情報の演算処理機能及び情報の入出力機能及び情報の記憶機能などを備える1台又は複数台のコンピュータ装置などを用いて実現される。本実施形態の場合、画像データ取得部31の機能と燃焼状態判定部32が行う燃焼状態判定処理の機能とをサーバ装置30(コンピュータ装置)に実現させるプログラム(燃焼状態判定プログラム)を、そのサーバ装置30にインストールしておけばよい。
後述する例では、燃焼状態判定部32は例えばCNN(Convolutional Neural Network)などのアルゴリズムを用いて、燃焼部1での異常な燃焼が発生したか否かを判定する。また、燃焼状態判定部32は、画像データ取得部31が取得した画像データが入力された場合に、燃焼部1での異常な燃焼が発生したか否かに関する情報が出力されるように機械学習を行う。例えば、機械学習によって、燃焼状態判定部32のアルゴリズムを構成するCNNの複数の重みパラメータなどが調整される。
サーバ側記憶装置33は、画像データ取得部31が取得した画像データを記憶する画像データ記憶部33aと、機械学習で利用する訓練データを記憶する訓練データ記憶部33bとを備える。画像データ記憶部33aには、画像データ取得部31が取得した画像データが、それと関連付けられた燃焼装置10を識別可能な識別子と共に記憶される。
燃焼状態判定部32は、燃焼状態判定処理において、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行う。具体的には、燃焼状態判定部32は、画像データ取得部31が取得した画像データが入力されると、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかに関する情報が出力されるようにアルゴリズムが構成されている。例えば、燃焼状態判定部32で実行されるCNNは、画像データ取得部31が取得した画像データが入力される入力層と、入力層に入力された画像データに対して畳み込み処理を行って特徴マップを得る畳み込み層と、畳み込み層から出力された特徴マップを縮小するプール層と、全ユニットを結合する全結合層と、出力層とを備えて階層型のネットワークを構成している。畳み込み層及びプール層の組み合わせは複数回繰り返し設けられ、全結合層も複数層設けられる。
本実施形態では、燃焼状態判定部32の判定結果となる、燃焼部1での異常な燃焼が発生したか否かに関する情報として2種類の情報(異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている、異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれていない)を想定しているため、CNNの出力層のユニット数は2になる。出力層では例えばソフトマックス関数を尤度関数として用いることができる。ソフトマックス関数は、出力層の全ユニットの値を累積した値で各ユニットの値を除算して正規化するので、出力層の各ユニットの尤度は0〜1の間の値をとる。そして、燃焼状態判定部32は、尤度が最大となる分類クラス(判定結果)を決定する。燃焼状態判定部32の判定結果はサーバ側記憶装置33で記憶される。尤度が同じ値の場合は、「異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている」、「異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれていない」の何れを判定結果にするのかを予め設定しておく。
燃焼状態判定部32は、画像データと関連付けられた識別子を参照して、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている画像データと関連付けられている燃焼装置10を特定し、その画像データを送信してきた燃焼装置10に対して、燃焼部1での異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行う。
本実施形態の燃焼装置10は、警報を出力する出力部6を備える。そして、燃焼装置10の動作制御部4は、サーバ装置30(燃焼状態判定装置F)から異常燃焼発生情報を受信した場合、出力部6から警報を出力させる。その結果、燃焼装置10の使用者等は、燃焼部1での異常な燃焼が発生している可能性が高いことを認識できる。
また、動作制御部4は、燃焼部1が燃料の燃焼を行っている間にサーバ装置30(燃焼状態判定装置F)から異常燃焼発生情報を受信した場合、燃焼部1での燃料の燃焼を停止させる。その結果、燃焼部1での異常な燃焼が発生したと判定した状態のままで燃焼装置10の運転が継続されることを防止できる。
次に、サーバ装置30が行う機械学習処理について説明する。
サーバ装置30の画像データ取得部31は、各燃焼装置10から受信した画像データを取得する。次に、燃焼状態判定部32は、画像データ取得部31が取得した画像データと、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かに関する情報との組み合わせで構成される訓練データを訓練データ記憶部33bに記憶し、その訓練データの機械学習を実行する。
サーバ装置30の画像データ取得部31は、各燃焼装置10から受信した画像データを取得する。次に、燃焼状態判定部32は、画像データ取得部31が取得した画像データと、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かに関する情報との組み合わせで構成される訓練データを訓練データ記憶部33bに記憶し、その訓練データの機械学習を実行する。
例えば、一つの画像データに対して、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かについて、人間が判定した正解データがラベル付けされることで、一つの訓練データが作成される。具体例を挙げると、サーバ装置30の操作者などが、各燃焼装置10から受信した画像データを見て、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判断し、その判断結果を入力すればよい。その結果、訓練データ記憶部33bには、画像データと、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かに関する情報との組み合わせが記憶される。訓練データ記憶部33bには、このようにして作成した複数の訓練データが記憶されている。
燃焼状態判定部32で実行されるCNNの出力層ではソフトマックス関数が尤度関数として用いられる。ソフトマックス関数は、出力層の全ユニットの値を累積した値で各ユニットの値を除算して正規化するので、出力層の各ユニットの尤度は0〜1の間の値をとる。そして、燃焼状態判定部32は、出力層で生成される推定データ(「尤度」)と正解データ(「1」)との誤差に対して誤差逆伝播法を用いてその誤差を小さくするように、実行するCNNの複数の重みパラメータを修正して、画像データが入力されると、燃焼部1での異常な燃焼が発生したか否かに関する情報が出力されるアルゴリズムを機械学習の実行結果として得る。
また、燃焼状態判定部32が上記燃焼状態判定処理を行った後、その燃焼状態判定処理の対象とした画像データを、訓練データ記憶部33bに記憶されている既存の訓練データに追加して、上述した機械学習を更に行ってもよい。例えば、燃焼状態判定処理の対象とした画像データに関して、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かについて人間が判定した正解データをラベル付けし、それら画像データと正解データとの組み合わせを、訓練データ記憶部33bに記憶されている既存の訓練データに追加することができる。或いは、燃焼状態判定処理の判定結果を正解データとして、その正解データと画像データとの組み合わせを訓練データ記憶部33bに記憶されている既存の訓練データに追加してもよい。また、信頼度が高い燃焼状態判定処理の判定結果(例えば、尤度が設定値以上の判定結果)を選択して、その場合の画像データと正解データとの組み合わせを訓練データ記憶部33bに記憶されている既存の訓練データに追加してもよい。
尚、機械学習処理は、上述したような教師有り学習に限定されず、教師無し学習によるものであってもよい。
以上のように、燃焼装置10と情報通信可能なサーバ装置30(燃焼状態判定装置F)が備える燃焼状態判定部32は、画像データ取得部31が燃焼装置10から取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定できる。特に本実施形態では、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを人間が判定するのではなく、燃焼状態判定部32が、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が画像データに含まれているか否か判定する。その結果、サーバ装置30(燃焼状態判定装置F)は、短時間で、且つ、一貫性のある判定結果を得ることができる。そして、サーバ装置30(燃焼状態判定装置F)が、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている画像データを送信してきた燃焼装置10に対して、燃焼部1での異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信できる。
<第2実施形態>
以下に図面を参照して本発明の第2実施形態について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
以下に図面を参照して本発明の第2実施形態について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図8は、燃焼装置20の構成を示す図である。図示するように、燃焼装置20は、燃焼状態判定装置Fと、燃焼部1と、燃焼部1での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部2とを備える。具体的には、燃焼装置20は、燃焼部1と、燃焼部1での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部2と、燃料を燃焼する燃焼部1での燃焼により発生する火炎を撮影した画像データを取得する画像データ取得部7と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部7が取得した画像データに燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部8とを備える。また、本実施形態の燃焼装置20は、装置側記憶装置3と、動作制御部4と、出力部6とを備える。装置側記憶装置3は、画像データ取得部7が取得した画像データを記憶する画像データ記憶部3aと、機械学習で利用する訓練データを記憶する訓練データ記憶部3bとを備える。
このように、本実施形態の燃焼装置20には、上記第1実施形態で説明した燃焼状態判定装置Fの機能(画像データ取得部7、燃焼状態判定部8)も含まれる。そして、画像データ取得部7の機能と、燃焼状態判定部8の機能とを燃焼装置20に実現させるプログラム(燃焼状態判定プログラム)を、その燃焼装置20にインストールしておけばよい。
上記実施形態で説明したのと同様に、燃焼状態判定部8はCNN(Convolutional Neural Network)などのアルゴリズムを用いて、燃焼部1での異常な燃焼が発生したか否かを判定する。また、燃焼状態判定部8は、画像データ取得部7が取得した画像データが入力された場合に、燃焼部1での異常な燃焼が発生したか否かに関する情報が出力されるように機械学習を行う。例えば、機械学習によって、燃焼状態判定部8のアルゴリズムを構成するCNNの複数の重みパラメータなどが調整される。
そして、燃焼状態判定部8は、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部7が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する。燃焼状態判定部8の判定結果は装置側記憶装置3で記憶される。
本実施形態の燃焼装置20は、警報を出力する出力部6を備える。そして、動作制御部4は、燃焼状態判定部8によって燃焼部1での異常な燃焼が発生したと判定された場合、出力部6から警報を出力させる。その結果、燃焼装置20の使用者等は、燃焼部1での異常な燃焼が発生している可能性が高いことを認識できる。
また、動作制御部4は、燃焼部1が燃料の燃焼を行っている間に燃焼状態判定部8によって異常な燃焼が発生したと判定された場合、燃焼部1での燃料の燃焼を停止させてもよい。
次に、燃焼装置20が行う機械学習処理について説明する。
燃焼装置20は、燃焼部1が燃料の燃焼を行うことで発生した火炎を所定のタイミングで撮像部2によって撮影する。燃焼装置20の画像データ取得部7は、撮像部2が撮影した画像データを取得して、装置側記憶装置3の画像データ記憶部3aに記憶させる。次に、燃焼状態判定部8は、画像データ取得部7が取得した画像データと、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かに関する情報との組み合わせで構成される訓練データを訓練データ記憶部3bに記憶し、その訓練データの機械学習を実行する。
燃焼装置20は、燃焼部1が燃料の燃焼を行うことで発生した火炎を所定のタイミングで撮像部2によって撮影する。燃焼装置20の画像データ取得部7は、撮像部2が撮影した画像データを取得して、装置側記憶装置3の画像データ記憶部3aに記憶させる。次に、燃焼状態判定部8は、画像データ取得部7が取得した画像データと、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かに関する情報との組み合わせで構成される訓練データを訓練データ記憶部3bに記憶し、その訓練データの機械学習を実行する。
例えば、一つの画像データに対して、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かについて、人間が判定した正解データがラベル付けされることで、一つの訓練データが作成される。具体例を挙げると、燃焼装置20に表示画面や情報入力機器が設けられている場合、燃焼装置20の操作者などが画像データを表示画面で見て、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判断し、その判断結果を情報入力機器を用いて入力すればよい。その結果、訓練データ記憶部3bには、画像データと、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かに関する情報との組み合わせが記憶される。訓練データ記憶部3bには、このようにして作成した複数の訓練データが記憶されている。
<第3実施形態>
以下に図面を参照して第3実施形態について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
以下に図面を参照して第3実施形態について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図9は、燃焼装置40と携帯型端末50とを備えるシステムの構成を示す図である。図示するように、燃焼装置40は、燃焼部1と動作制御部55とを備える。本実施形態の燃焼状態判定装置Fは、携帯型端末50を用いて実現される。
携帯型端末50は、例えば燃焼装置40の所有者や燃焼装置40のメンテナンス担当者などが使用する端末である。携帯型端末50は、燃料を燃焼する燃焼部1での燃焼により発生する火炎を撮影した画像データを取得する画像データ取得部52と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部52が取得した画像データに燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部54とを備える。また、本実施形態の携帯型端末50は、撮像部51と、装置側記憶装置53と、動作制御部55と、出力部56とを備える。装置側記憶装置53は、画像データ取得部52が取得した画像データを記憶する画像データ記憶部53aと、機械学習で利用する訓練データを記憶する訓練データ記憶部53bとを備える。
このように、本実施形態の携帯型端末50には、上記実施形態で説明した燃焼状態判定装置Fの機能(画像データ取得部52、燃焼状態判定部54)も含まれる。そして、画像データ取得部52の機能と、燃焼状態判定部54の機能とを携帯型端末50に実現させるプログラム(燃焼状態判定プログラム)を、その携帯型端末50にインストールしておけばよい。
このような携帯型端末50の使用者(例えば、燃焼装置40の所有者、燃焼装置40のメンテナンス担当者など)は、携帯型端末50に搭載されている撮像部51を利用して、燃焼部1の火炎の画像を撮像する。そして、携帯型端末50の画像データ取得部52は、火炎を撮影した画像データを取得する。
燃焼状態判定部54は、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部52が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する。具体的には、燃焼状態判定部54は、画像データ取得部52が取得した画像データが入力されると、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかに関する情報が出力されるようにアルゴリズムが構成されている。本実施形態では、燃焼状態判定部54の判定結果となる、燃焼部1での異常な燃焼が発生したか否かに関する情報として2種類の情報(異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている、異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれていない)を想定しているため、CNNの出力層のユニット数は2になる。出力層では例えばソフトマックス関数を尤度関数として用いることができる。ソフトマックス関数は、出力層の全ユニットの値を累積した値で各ユニットの値を除算して正規化するので、出力層の各ユニットの尤度は0〜1の間の値をとる。そして、燃焼状態判定部54は、尤度が最大となる分類クラス(判定結果)を決定する。燃焼状態判定部54の判定結果は装置側記憶装置53で記憶される。
本実施形態の携帯型端末50は、警報を出力する出力部56を備える。そして、動作制御部55は、燃焼状態判定部54によって燃焼部1での異常な燃焼が発生したと判定された場合、出力部56から警報を出力させる。その結果、携帯型端末50の使用者等は、燃焼部1での異常な燃焼が発生している可能性が高いことを認識できる。
<第4実施形態>
以下に図面を参照して本発明の第4実施形態について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
以下に図面を参照して本発明の第4実施形態について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図10は、燃焼装置40と、携帯型端末60と、サーバ装置30とを備えるシステムの構成を示す図である。図示するように、本実施形態の燃焼状態判定システムは、互いに情報通信可能な、携帯型端末60と、燃焼状態判定装置Fとを備える。図10に示す例では、3台の携帯型端末60(60A,60B,60C)を描いているが、本実施形態において携帯型端末60の台数は適宜変更可能である。燃焼状態判定装置Fの機能はサーバ装置30を用いて実現される。
携帯型端末60は、撮像部2と、動作制御部4とを有し、動作制御部4は、撮像部2が撮影した、燃焼部1での燃焼により発生する火炎の画像データをサーバ装置30(燃焼状態判定装置F)へ送信する画像送信処理を行うように構成される。
サーバ装置30(燃焼状態判定装置F)は、携帯型端末60が送信した画像データを取得する画像データ取得部31と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部32とを有し、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている画像データを送信してきた携帯型端末60に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている。
携帯型端末60は、例えば燃焼装置40の所有者や燃焼装置40のメンテナンス担当者などが使用する端末である。つまり、本実施形態では、燃焼装置40の所有者や燃焼装置40のメンテナンス担当者がその場で、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かの判定結果を得ることができる。
このような携帯型端末60の使用者(例えば、燃焼装置40の所有者、燃焼装置40のメンテナンス担当者など)は、携帯型端末60に搭載されている撮像部2を利用して、燃焼部1の火炎の画像を撮像する。撮像部2が撮影した画像データは装置側記憶装置3に記憶される。そして、動作制御部4は、その撮像部2が撮影した画像データを装置側通信部5からサーバ装置30へ送信する画像送信処理を行う。本実施形態では、各携帯型端末60は、自身を識別するための識別子と、撮像部2が撮影した画像データとを関連付けて、サーバ装置30へ送信する。つまり、サーバ装置30は、画像データがどの携帯型端末60から送信されたものなのかを上記識別子を用いて判別できる。
サーバ装置30が有する燃焼状態判定装置Fは、携帯型端末60が送信した画像データを取得する画像データ取得部31と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部32とを有し、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている画像データを送信してきた携帯型端末60に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている。
加えて、サーバ装置30は、サーバ装置30で取り扱われる情報を記憶するサーバ側記憶装置33と、情報通信線Wを介した携帯型端末60との通信を行うサーバ側通信部34とを備える。サーバ装置30は、情報の演算処理機能及び情報の入出力機能及び情報の記憶機能などを備える1台又は複数台のコンピュータ装置などを用いて実現される。本実施形態の場合、画像データ取得部31の機能と燃焼状態判定部32が行う燃焼状態判定処理の機能とをサーバ装置30(コンピュータ装置)に実現させるプログラム(燃焼状態判定プログラム)を、そのサーバ装置30にインストールしておけばよい。
サーバ側記憶装置33は、画像データ取得部31が取得した画像データを記憶する画像データ記憶部33aと、機械学習で利用する訓練データを記憶する訓練データ記憶部33bとを備える。画像データ記憶部33aには、画像データ取得部31が取得した画像データが、それと関連付けられた携帯型端末60を識別可能な識別子と共に記憶される。
燃焼状態判定部32は、燃焼状態判定処理において、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行う。
燃焼状態判定部32は、画像データと関連付けられた識別子を参照して、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている画像データと関連付けられている携帯型端末60を特定し、その画像データを送信してきた携帯型端末60に対して、燃焼部1での異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行う。
本実施形態の携帯型端末60は、警報を出力する出力部6を備える。そして、携帯型端末60の動作制御部4は、サーバ装置30(燃焼状態判定装置F)から異常燃焼発生情報を受信した場合、出力部6から警報を出力させる。その結果、携帯型端末60の使用者等は、燃焼部1での異常な燃焼が発生している可能性が高いことを認識できる。
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、本発明の燃焼状態判定装置F及び燃焼状態判定システム及び燃焼装置10,20,40、携帯型端末50,60の構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
<1>
上記実施形態では、本発明の燃焼状態判定装置F及び燃焼状態判定システム及び燃焼装置10,20,40、携帯型端末50,60の構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
<2>
上記実施形態では、燃焼状態判定部8,32,54が、CNN(Convolutional Neural Network)を用いて、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する例を説明したが、燃焼状態判定部8,32,54を構成するアルゴリズムは上述したCNNに限定されず、サポートベクトルマシン(SVM)、k近傍法(k−nearest neighbor algorithm)、判別関数などの他の様々なアルゴリズムを用いて構成することができる。
上記実施形態では、燃焼状態判定部8,32,54が、CNN(Convolutional Neural Network)を用いて、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する例を説明したが、燃焼状態判定部8,32,54を構成するアルゴリズムは上述したCNNに限定されず、サポートベクトルマシン(SVM)、k近傍法(k−nearest neighbor algorithm)、判別関数などの他の様々なアルゴリズムを用いて構成することができる。
<3>
上記実施形態において、訓練データ記憶部3b,33b,53bには、燃焼装置10,20,40の機種毎の訓練データを記憶しておいてもよい。そして、燃焼状態判定部8,32,54は、燃焼状態判定処理において、その機種に適した蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部7,31,52が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行えばよい。
上記実施形態において、訓練データ記憶部3b,33b,53bには、燃焼装置10,20,40の機種毎の訓練データを記憶しておいてもよい。そして、燃焼状態判定部8,32,54は、燃焼状態判定処理において、その機種に適した蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部7,31,52が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行えばよい。
例えば、第1実施形態の場合、燃焼装置10は、自身を識別するための識別子と、撮像部2が撮影した画像データとを関連付けて、サーバ装置30へ送信する。その際、燃焼装置10が送信する上記識別子に加えて、その燃焼装置10の機種を特定可能な情報を送信する。その結果、サーバ装置30の燃焼状態判定部32は、その機種に適した、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行うことができる。
第2実施形態の場合、燃焼装置10は、自身の機種を特定可能な情報を記憶しているので、燃焼装置20の燃焼状態判定部8は、その機種に適した、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部7が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行うことができる。
第3実施形態の場合、携帯型端末50の使用者は、燃焼装置40の機種を特定可能な情報(例えば、燃焼装置40の筐体に記載されている機種番号など)を、携帯型端末50に入力する。或いは、携帯型端末50の使用者が、燃焼装置40の機種を特定可能な情報(例えば、燃焼装置40の筐体に記載されている機種番号、QRコード(登録商標)など)を、携帯型端末50の撮像部51で撮影することで、燃焼装置40の機種を特定可能な情報が携帯型端末50に入力される。その結果、携帯型端末50の燃焼状態判定部54は、その機種に適した、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部52が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行うことができる。
第4実施形態の場合、携帯型端末60の使用者は、燃焼装置40の機種を特定可能な情報(例えば、燃焼装置40の筐体に記載されている機種番号など)を、携帯型端末60に入力する。或いは、携帯型端末60の使用者が、燃焼装置40の機種を特定可能な情報(例えば、燃焼装置40の筐体に記載されている機種番号、QRコード(登録商標)など)を、携帯型端末60の撮像部51で撮影することで、燃焼装置40の機種を特定可能な情報が携帯型端末60に入力される。そして、携帯型端末60は、燃焼部1での燃焼により発生する火炎の画像データをサーバ装置30(燃焼状態判定装置F)に送信する場合、その燃焼装置40の機種を特定可能な情報も送信する。その結果、サーバ装置30の燃焼状態判定部32は、その機種に適した、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行うことができる。
<4>
上記実施形態において、別のコンピュータ装置等において作成された訓練データを、訓練データ記憶部3b,33b,53bに記憶させてもよい。
例えば、第1実施形態の場合、サーバ装置30とは別のコンピュータ装置において上記訓練データが作成され、そのような訓練データがサーバ装置30に送信されて、訓練データ記憶部33bに記憶されてもよい。
第2実施形態の場合、燃焼装置20とは別のコンピュータ装置において上記訓練データが作成され、そのような訓練データが例えば燃焼装置20のメンテナンス担当者や使用者などによって訓練データ記憶部3bに記憶されてもよい。
第3実施形態の場合、携帯型端末50とは別のコンピュータ装置において上記訓練データが作成され、そのような訓練データが携帯型端末50に送信されて、訓練データ記憶部53bに記憶されてもよい。
第4実施形態の場合、サーバ装置30とは別のコンピュータ装置において上記訓練データが作成され、そのような訓練データがサーバ装置30に送信されて、訓練データ記憶部33bに記憶されてもよい。
上記実施形態において、別のコンピュータ装置等において作成された訓練データを、訓練データ記憶部3b,33b,53bに記憶させてもよい。
例えば、第1実施形態の場合、サーバ装置30とは別のコンピュータ装置において上記訓練データが作成され、そのような訓練データがサーバ装置30に送信されて、訓練データ記憶部33bに記憶されてもよい。
第2実施形態の場合、燃焼装置20とは別のコンピュータ装置において上記訓練データが作成され、そのような訓練データが例えば燃焼装置20のメンテナンス担当者や使用者などによって訓練データ記憶部3bに記憶されてもよい。
第3実施形態の場合、携帯型端末50とは別のコンピュータ装置において上記訓練データが作成され、そのような訓練データが携帯型端末50に送信されて、訓練データ記憶部53bに記憶されてもよい。
第4実施形態の場合、サーバ装置30とは別のコンピュータ装置において上記訓練データが作成され、そのような訓練データがサーバ装置30に送信されて、訓練データ記憶部33bに記憶されてもよい。
<5>
上記実施形態において、撮像部2,51は、可視光の画像を撮影する機器に限定されず、可視域以外の波長域での画像を撮影する機器を用いて実現してもよい。例えば、赤外域に感度を有する赤外線サーモグラフィカメラを撮像部2,51として用いて、火炎を含む範囲の画像(温度分布画像)を撮影してもよい。
上記実施形態において、撮像部2,51は、可視光の画像を撮影する機器に限定されず、可視域以外の波長域での画像を撮影する機器を用いて実現してもよい。例えば、赤外域に感度を有する赤外線サーモグラフィカメラを撮像部2,51として用いて、火炎を含む範囲の画像(温度分布画像)を撮影してもよい。
<6>
上述した実施形態においては、火炎の形状又は色彩若しくはその両方に基づいて、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かを判定する場合について説明したが、火炎の色彩、又は、火炎の色彩及び形状に基づいて、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かの判定に関して、以下に説明を加える。
上述した実施形態においては、火炎の形状又は色彩若しくはその両方に基づいて、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かを判定する場合について説明したが、火炎の色彩、又は、火炎の色彩及び形状に基づいて、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かの判定に関して、以下に説明を加える。
火炎の色は、燃焼部1に供給されるガスなどの燃料の成分に応じて決まる。燃料が都市ガスの場合は、当該都市ガスの成分はガス供給会社によって異なるが、いずれのガス供給会社であっても、供給する都市ガスの成分の変動は少ないため、完全燃焼時には火炎の色彩の変化はない。
例えば、都市ガスの完全燃焼時の火炎の色は青色であるが、不完全燃焼時の火炎の色はオレンジ色または赤色である。図11〜図15は、不完全燃焼時の火炎の画像例を示す図である。具体的には、図11〜図13は横方向から見た異常な火炎の画像である。図14及び図15は上方向から見た異常な火炎の画像である。図11〜図15に示す例では、火炎の色がオレンジ色に変化していることが確認できる。
不完全燃焼の原因としては、燃焼用空気が不足している場合が多い。燃焼装置10がガスコンロである場合は、炎口の一部が詰まることによって燃焼用空気が供給されないなどの原因が考えられる。このような原因のときには、火炎は形状の変化を伴う。尚、燃焼用空気が過多の場合は不完全燃焼を起こす前に失火する。
一方で火炎の色の変化は不完全燃焼以外の原因でも生じる。例えば、ガスコンロを使用しているときに魚焼きグリルを併用すると、火炎が赤色に変色することがある。魚焼きグリルで調理中の焼き物に含まれる塩分やカルシウムが、ガスコンロの火炎により燃焼されて炎色反応をおこすからである。しかし、これは、火炎の色が不完全燃焼時と同じような色に変化したとしても異常な燃焼が発生しているものとはいえない。また、例えば、ガスコンロを使用しているときに加湿器を併用すると、火炎がやや赤色に変色することがある。加湿器に使用される水道水にはカルシウムが含まれており、加湿器からの噴霧により当該カルシウムが空気中に拡散し、ガスコンロの火炎により燃焼されて炎色反応をおこすからである。しかし、火炎の色が不完全燃焼時と同じような色に変化したとしても異常な燃焼が発生しているとはいえない。
これらに限らず、火炎の色が不完全燃焼時と同じような色に変化したとしても、必ずしも異常な燃焼が発生しているとはいえないため、火炎の色の変化が不完全燃焼(異常な燃焼)によるものか否かの判定が必要となる。
このような判定としては、上述と同様に、燃焼状態判定部32は、画像データ取得部31が取得した画像データと、その画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かに関する情報との組み合わせで構成される訓練データを訓練データ記憶部33bに記憶し、その訓練データの機械学習を実行し、具体的には、予め完全燃焼時(火炎の形状及び色彩に異常がないとき、並びに、火炎の形状には異常がないものの色彩に異常があるとき)を異常なし訓練データとして、不完全燃焼時(火炎の形状及び色彩に異常があるとき)を異常あり訓練データとして機械学習しておき、燃焼部1での異常な燃焼が発生しているか否かを判定することによって行われる。
本実施形態においても、予め取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かについて、人間が判定した正解データがラベル付けされることで、一つの訓練データが作成される。また、本実施形態においても、機械学習処理は、上述したような教師有り学習に限定されず、教師無し学習によるものであってもよい。
燃焼状態判定部32は、燃焼状態判定処理において、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、画像データ取得部31が取得した画像データに、燃焼部1での異常な燃焼が発生したことを示す特徴、すなわち火炎の色及び形状に不完全燃焼(異常な燃焼)によるものか否かの特徴が含まれているか、又は、その特徴が含まれていないかを判定する燃焼状態判定処理を行う。
具体的には、燃焼状態判定部32は火炎の色に異常が見られたときに火炎の形状が不安定であるときは、不完全燃焼、すなわち、「異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている」と判定する。一方、上記のように、魚焼きグリルや加湿器の併用時には、火炎の色に異常が見られても火炎の形状は安定していることから、完全燃焼、すなわち、「異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれていない」と判定する。
尚、ガスコンロに魚焼きグリルの使用を認識できる機能をもたせ、ガスコンロを使用しているときに魚焼きグリルを併用しているときは、完全燃焼時の異常なしデータの中に、火炎の形状には異常がないものの色彩に異常があるときの画像データを加え、魚焼きグリルを併用していないときは、完全燃焼時の異常なしデータの中に、火炎の形状には異常がないものの色彩に異常があるときの画像データを加えずに、不完全燃焼を判定するようにしてもよい。
上記判定の別の方策としては、燃焼状態判定装置Fは、撮像部2により火炎を経時的、例えば数秒おきに撮影して得られた火炎の画像に基づいて行うことができる。数秒おきに撮影して得られた複数の画像を比較して、火炎の色の濃淡の変化が予め定められた所定の閾値を超えると不完全燃焼(異常な燃焼)と判定し、火炎の色の濃淡の変化が予め定められた所定の閾値を超えないと不完全燃焼(異常な燃焼)とは判定しないようなことも可能である。当該方策は、不完全燃焼時には、火炎の色の濃淡の変化が激しいのに対して、魚焼きグリルや加湿器を併用したときには、火炎の色が不完全燃焼時と同じような色に変化したとしても、その色の濃淡の変化がほとんどないことから可能となっている。
いずれにせよ、上記のような燃焼状態判定処理において、燃焼装置10の動作制御部4は、サーバ装置30(燃焼状態判定装置F)から異常燃焼発生情報を受信した場合に、ガスコンロが有する表示部にその旨を表示したり、出力部6から警報を出力させたりする。その結果、燃焼装置10の使用者等は、燃焼部1での異常な燃焼が発生している可能性が高いことを認識できる。また、不完全燃焼の表示又は報知のみならず、完全燃焼の表示又は報知してもよい。さらには、加湿器が使用されているか否かの確認を報知してもよい。加湿器の使用の表示又は報知にあたっては、加湿器の停止を促すようにしてもよい。
これらの判定の方策は、ガスコンロのような調理用の装置に限らず採用することができる。すなわち、給湯用の装置(例えば給湯器など)、暖房用の装置(例えばガス燃焼式のファンヒーター、温水式暖房装置など)のような燃焼装置10においても採用することができる。その際、不完全燃焼の識別の閾値は、各装置に応じて適宜設定することができる。
<7>
上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
本発明は、コストの上昇を抑制しながら、燃焼部での異常な燃焼の有無を早期に検知可能な燃焼状態判定装置、燃焼装置、燃焼状態判定システム及び携帯型端末に利用できる。
1 燃焼部
2,51 撮像部
4,55 動作制御部
6,56 出力部
7,31,52 画像データ取得部(燃焼状態判定装置 F)
8,32,54 燃焼状態判定部(燃焼状態判定装置 F)
10,20,40 燃焼装置
50,60 携帯型端末
2,51 撮像部
4,55 動作制御部
6,56 出力部
7,31,52 画像データ取得部(燃焼状態判定装置 F)
8,32,54 燃焼状態判定部(燃焼状態判定装置 F)
10,20,40 燃焼装置
50,60 携帯型端末
Claims (9)
- 燃料を燃焼する燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影した画像データを取得する画像データ取得部と、
蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを備える燃焼状態判定装置。 - 請求項1に記載の燃焼状態判定装置と、前記燃焼部と、前記燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部とを備える燃焼装置。
- 警報を出力する出力部と、
前記燃焼部の動作を制御する動作制御部とを有し、
前記動作制御部は、前記燃焼状態判定部によって前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれていると判定された場合、前記出力部から警報を出力させる請求項2に記載の燃焼装置。 - 前記燃焼部の動作を制御する動作制御部を有し、
前記動作制御部は、前記燃焼部が燃料の燃焼を行っている間に前記燃焼状態判定部によって前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれていると判定された場合、前記燃焼部での燃料の燃焼を停止させる請求項2又は3に記載の燃焼装置。 - 互いに情報通信可能な、燃焼部を有する燃焼装置と、燃焼状態判定装置とを備え、
前記燃焼装置は、前記燃焼部と、前記燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部と、動作制御部とを有し、前記動作制御部は、前記撮像部が撮影した画像データを前記燃焼状態判定装置へ送信する画像送信処理を行うように構成され、
前記燃焼状態判定装置は、前記燃焼装置が送信した前記画像データを取得する画像データ取得部と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを有し、前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている前記画像データを送信してきた前記燃焼装置に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている燃焼状態判定システム。 - 前記燃焼装置は、警報を出力する出力部を有し、
前記動作制御部は、前記燃焼状態判定装置から前記異常燃焼発生情報を受信した場合、前記出力部から警報を出力させる請求項5に記載の燃焼状態判定システム。 - 前記動作制御部は、前記燃焼部が燃料の燃焼を行っている間に前記燃焼状態判定装置から前記異常燃焼発生情報を受信した場合、前記燃焼部での燃料の燃焼を停止させる請求項5又は6に記載の燃焼状態判定システム。
- 互いに情報通信可能な、携帯型端末と、燃焼状態判定装置とを備え、
前記携帯型端末は、撮像部と、動作制御部とを有し、前記動作制御部は、前記撮像部が撮影した、燃焼部での燃焼により発生する火炎の画像データを前記燃焼状態判定装置へ送信する画像送信処理を行うように構成され、
前記燃焼状態判定装置は、前記携帯型端末が送信した前記画像データを取得する画像データ取得部と、蓄積された訓練データの機械学習の実行結果を用いて、前記画像データ取得部が取得した前記画像データに前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれているか否かを判定する燃焼状態判定部とを有し、前記燃焼部での異常な燃焼が発生したことを示す特徴が含まれている前記画像データを送信してきた前記携帯型端末に対して、異常な燃焼が発生していることを示す異常燃焼発生情報を送信する異常燃焼情報送信処理を行うように構成されている燃焼状態判定システム。 - 請求項1に記載の燃焼状態判定装置と、前記燃焼部での燃焼により発生する火炎を撮影する撮像部とを備える携帯型端末。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020100854 | 2020-06-10 | ||
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JP2021038511A Pending JP2021196161A (ja) | 2020-06-10 | 2021-03-10 | 燃焼状態判定装置、燃焼装置、燃焼状態判定システム及び携帯型端末 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230112308A (ko) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 성균관대학교산학협력단 | 기계학습을 사용한 연소기의 연소 모니터링 방법 및 장치 |
KR102679268B1 (ko) * | 2022-12-21 | 2024-06-26 | 국립강릉원주대학교산학협력단 | 가스터빈 연소기 별 맞춤형 인공지능 모델을 통한, 연소 불안정 판단을 수행하는 전자 장치의 제어 방법 |
-
2021
- 2021-03-10 JP JP2021038511A patent/JP2021196161A/ja active Pending
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