JP2023172652A

JP2023172652A - 監視システムおよび水槽

Info

Publication number: JP2023172652A
Application number: JP2022084606A
Authority: JP
Inventors: 将田村; Susumu Tamura
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-12-06

Abstract

【課題】液体の状態を判定するための画像を容易に取得する。【解決手段】形状が有底の筒状である水槽２００と、水槽２００に貯留された液体を撮像する撮像装置１００とを有し、撮像装置１００は、水槽２００の開口された上面から第１の高さに設置され、水槽２００は、底面から第２の高さよりも低い位置に、液体が流入される流入部が設けられ、流入部は、水槽２００に懸濁物質を含む液体が貯留されている状態でさらに液体を流入して、懸濁物質を含む液体を水槽２００の開口された上面全周から水槽２００の外部へ越流させるものである。【選択図】図１

Description

本発明は、監視システムおよび水槽に関する。

水処理システムに設けられた水槽内に貯留された液体の液質を監視する技術の１つとして、非接液のカメラを用いて液面を撮影し、撮像した画像に基づいて液質を判定する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１－２９９３８号公報

特許文献１に記載されたような技術においては、液面にスカムのような物質が滞留した場合、滞留している物質によって、液質を判定するために取得する必要がある液体そのものの画像を取得することができないおそれがある。その場合は、スカム等の物質を除去するためのメンテナンスを行う手間が発生したり、スカムスキマー等の清掃手段を搭載することで装置の構造が複雑になってしまったりするという問題点がある。

本発明の目的は、液体の状態を判定するための画像を容易に取得することができる監視システムおよび水槽を提供することにある。

本発明の監視システムは、
形状が有底の筒状である水槽と、該水槽に貯留された液体を撮像する撮像装置とを有し、
前記撮像装置は、前記水槽の開口された上面から第１の高さに設置され、
前記水槽は、底面から第２の高さよりも低い位置に、前記液体が流入される流入部が設けられ、前記流入部は、当該水槽に懸濁物質を含む前記液体が貯留されている状態でさらに前記液体を流入して、前記懸濁物質を含む前記液体を当該水槽の開口された上面全周から当該水槽の外部へ越流させるものである。

また、本発明の水槽は、
液体が貯留される水槽であって、
有底の筒状の形状を有し、底面から所定の高さよりも低い位置に、前記液体が流入される流入部が設けられ、前記流入部は、当該水槽に懸濁物質を含む前記液体が貯留されている状態でさらに前記液体を流入して、前記懸濁物質を含む前記液体を当該水槽の開口された上面全周から当該水槽の外部へ越流させるものである。

本発明においては、液体の状態を判定するための画像を容易に取得することができる。

本発明の監視システムの第１の実施の形態を示す図である。図１に示した水槽の具体的な構造の一例を示す図である。図１に示した水槽の具体的な構造の他の例を示す図である。図１に示した撮像装置が水槽に貯留された液体を撮像した画像データの一例を示す図である。本発明の水槽の他の形状の一例を示す図である。本発明の監視システムの第２の実施の形態を示す図である。本発明の監視システムの適用例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）

図１は、本発明の監視システムの第１の実施の形態を示す図である。本形態における監視システムは図１に示すように、撮像装置１００と、水槽２００とを有する。撮像装置１００は、水槽２００に貯留された液体を撮像する。撮像装置１００は、画像を取得するセンサであっても良い。撮像装置１００は、水槽２００に貯留された液体の静止画を撮像するカメラであっても良い。また、撮像装置１００は、水槽２００に貯留された液体をあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔で撮像するカメラ（例えば、継続的に撮像を行う動画撮像用カメラ）であっても良い。撮像装置１００は、撮像した画像データを所定の処理を行う情報処理装置（不図示）へ送信する。情報処理装置は、送信されてきた画像データに基づいて、液体の状態（例えば、懸濁物質の量やサイズ等）を判定する処理を行う。撮像装置１００は、水槽２００の開口された上面から所定の高さ（第１の高さｈ１）に設置されている。この第１の高さは、撮像装置１００が水槽２００に貯留された液体の状態を撮像できる位置であって、撮像装置１００のレンズに、水槽２００に貯留された液体（水滴等）が付着しない位置である。撮像装置１００の設置方法については、特に規定しない。水槽２００は、処理の対象となる液体を貯留する。この液体は、懸濁物質等の撮像対象を含むものであれば種類は問わない（例えば、凝集処理の被処理水、生物処理の処理水等）。

図２は、図１に示した水槽２００の具体的な構造の一例を示す図である。図１に示した水槽２００は図２に示すように、その形状が有底の筒状である。水槽２００の形状は円筒状でも良いし、角筒状でも良い。水槽２００は、上面２２０が開口されている。水槽２００には、底面２１０から所定の高さ（第２の高さｈ２）よりも低い位置に配管２４０が接続され、配管２４０を流れてきた液体が流入される流入部２３０が設けられている。この第２の高さは、水槽２００の底面２１０に懸濁物質等の沈殿物が沈殿しないように旋回流を生じさせるために、あらかじめ設定された高さである。水槽２００は、流入部２３０から液体が流入されると、水槽２００に貯留されている懸濁物質を含む液体が、上面２２０全周から水槽２００の外部へ越流する形状を持つ。例えば、水槽２００は、開口された上面２２０の全周の縁が互いに同じ高さである形状を持つ。流入部２３０は、流入部２３０から液体が流入されると水槽２００の内側面に沿った旋回流を生じさせる水槽２００の側面の位置に設けられている。好ましくは、流入部２３０は、流入部２３０から流入された液体が水槽２００の内側面に沿った旋回流を発生させるように、側面の接線に沿った方向へ液体を流入させる位置に設けられている。流入部２３０から液体が流入されると、水槽２００に貯留されている懸濁物質を含む液体が、開口されている上面２２０へ移動し（押し上げられ）、上面２２０の全周から水槽２００の外部へ越流する。つまり、流入部２３０から流入された液体は、水槽２００における貯留を経て上面２２０の全周から水槽２００の外部へ越流する。撮像装置１００が水槽２００に貯留された懸濁物質を含む液体を撮像している間は、液体が上面２２０全周から常に越流している。配管２４０は、水槽２００へ液体を送り込むことができるものであれば良く、特に規定しない。

図３は、図１に示した水槽２００の具体的な構造の他の例を示す図である。図３の示した構造例では、水槽２００に攪拌器２５０が設けられている。また、図３に示した構造例において水槽２００に設けられている流入部２３１の位置は、図２に示した構造例において水槽２００に設けられている流入部２３０の位置と異なる。流入部２３１は、水槽２００の底面２１０に設けられており、配管２４１を流れてきた液体が水槽２００へ流入するように設けられている。攪拌器２５０は、水槽２００に貯留されている懸濁物質を含む液体に旋回流が生じるように、液体を攪拌する。攪拌器２５０は、底面２１０により近い高さに設置されていることが好ましい。なお、水槽２００に貯留されている液体に旋回流を生じさせる手段であれば、攪拌器２５０以外の手段を用いても良い。

撮像装置１００が取得（撮像）する画像が、不要な光等の影響を受けないようにすることが好ましい。例えば、撮像のための照明が水槽２００の内側面に反射すると、反射光によってハレーションが起こり、懸濁物質を検出できなくなるおそれがある。そこで、例えば、水槽２００の内側面における光の反射を防ぐために、水槽２００の側面を構成する部材に、内側面の反射率が２０％以下である部材を用いることが好ましい。水槽２００の側面を構成する部材を、内側面の反射率が低い材質にすることで、安定した撮影が可能となる。

図４は、図１に示した撮像装置１００が水槽２００に貯留された液体を撮像した画像データの一例を示す図である。図４に示すように、撮像装置１００が撮像した画像データ３００は、撮像装置１００が水槽２００の上面２２０の上方から撮像した画像データであるため、当該画像データにおける上面２２０の面積よりも底面２１０（図４に示した斜線部分）の面積が小さなものとなりやすい。水槽２００の底面２１０には懸濁物質等の沈殿物が沈殿しやすい。底面２１０に沈殿した沈殿物は、水槽２００に貯留した液体の状態を測定するには不要なものである。そこで、水槽２００に貯留した液体の状態を測定する際、底面２１０の部分の画像データをマスクして除外することが好ましい。一方、水槽２００に貯留した液体の状態を測定する際、できるだけ大きな（広い範囲の）画像データを取得することでより正確な状態を測定することができる。そのため、画像データ３００は、上面２２０から底面２１０を除外した面積がより大きな方が好ましい。例えば、撮像装置１００が撮像した画像において、上面２２０の面積に対する底面２１０の面積の比率が２分の１以下である画像データ３００を取得することが好ましい。

撮像装置１００が撮像した画像において、上面２２０の面積に対する底面２１０の面積の比率を小さくするには、水槽２００の高さ（底面２１０から上面２２０までの距離）をより高くすることが考えられる。また、上面２２０の面積を底面２１０の面積よりも大きなものとすることが考えられる。

図５は、本発明の水槽の他の形状の一例を示す図である。図５に示した水槽２０１は、上面２２１の面積が底面２１１の面積よりも大きな形状である。つまり、水槽２０１の形状は、上面２２１から底面２１１へ向かって先細の筒状である。水槽２０１がこのような形状を持つことで、上面の面積と底面の面積とが同じ面積である水槽と比較して、水槽２０１の高さが低くても画像データにおける上面２２０の面積に対する底面２１０の面積の比率を小さくすることができる。

このように本形態においては、撮像装置１００が、水槽２００に貯留された液体を水槽２００の上方から撮像する際に、撮像対象となる液体が水槽２００の上面全周から越流するように液体を水槽２００に流入させる機構（例えば、流入部２３０，２３１）を持つ水槽２００を用いる。これにより、液面に懸濁物質等が滞留することなく、液体の状態を判定するための安定した画像を容易に取得することができる。また、撮像対象となる液体に対して旋回流を発生させることで、水槽２００の内側面への懸濁物質や気泡等の付着を抑制し、液体中の懸濁物質のみを撮像することが可能となる。
（第２の実施の形態）

図６は、本発明の監視システムの第２の実施の形態を示す図である。本形態における監視システムは図６に示すように、撮像装置１００と、水槽２０２とを有する。撮像装置１００は、第１の実施の形態におけるものと同じものである。水槽２０２は、第１の実施の形態におけるものに加えて、エアストーン２６２を具備する。エアストーン２６２は、エアポンプ２８２と接続されている。エアストーン２６２とエアポンプ２８２とで、気泡発生部を構成する。なお、図６において、流入部の図示を省略している。水槽２０２に設けられる流入部は、図２に示した流入部２３０が設けられている位置に設けられていても良いし、図３に示した流入部２３１が設けられている位置に設けられていても良い。

エアポンプ２８２は、所定のタイミングでエアストーン２６２へ空気を送り込む。タイマ２９２は、エアポンプ２８２がエアストーン２６２へ空気を送り込むタイミングを調整する。タイマ２９２は、例えば、１時間ごとに１分間、エアポンプ２８２がエアストーン２６２へ空気を送り込むようにタイミングを調整する。エアストーン２６２は、エアポンプ２８２から送り込まれてきた空気を気泡として水槽２０２内へ放出する。エアストーン２６２は、水槽２０２の底面に設けられ、底面から水槽２０２の内側面に沿って液体内を上昇する気泡を発生させる。また、エアストーン２６２が発生する気泡を水槽２０２の内側面に沿うように放出させるために、エアストーン２６２の上部に板２７２等を搭載しても良い。この場合、板２７２のサイズは、水槽２０２の底面の面積よりも、水槽２０２の内側面沿いに気泡が通過できるサイズだけ小さな断面積を持つものが好ましい。つまり、板２７２を設置した状態で、エアストーン２６２からの気泡が、水槽２０２の内側面と板２７２との間を通過して、内側面に沿って上昇することができる間隔ができるものが好ましい。

なお、タイマ２９２が調整するタイミングは特に規定しないが、水槽２０２の内側面に付着した懸濁物質がすべて剥離する程度の時間が好ましい。また、板２７２等のエアストーン２６２上に搭載する物体は、エアストーン２６２からの気泡が水槽２０２の内側面に沿うように放出できるものであれば、性質、形状、サイズ、重さ等は規定しない。また、気泡を発生させる手段は、エアストーン２６２以外のものを用いても良い。さらに、エアストーン２６２へ空気を送り込む手段は、エアポンプ２８２以外のもの（例えば、ブロアやコンプレッサ等）を用いても良い。

このように本形態においては、第１の実施の形態が具備する機構に加えて、水槽２０２内に設けられた気泡発生手段へ空気を送り込み、水槽２０２の底面から内側面に沿って気泡を上昇させる機構を設ける。これにより、水槽２０２の内側面に付着した物質を除去し、水槽２０２内の液体の安定した撮像を可能とする。
（適用例）

図７は、本発明の監視システムの適用例を示す図である。図７に示した水処理システムは、実験原水槽１０と、混和槽２０と、フロック形成槽３０，４０と、沈殿槽５０とが、互いに直列に配置されている。実験原水槽１０からの液体が混和槽２０へ供給される。混和槽２０では、凝集剤および水酸化ナトリウムが添加される。混和槽２０で処理された液体は、フロック形成槽３０，４０を介して、沈殿槽５０へ供給される。混和槽２０から、分岐した配管（例えば、図２に示した配管２４０や図３に示した配管２４１）を通って、液体が水槽２００へ供給される。なお、水槽２００への分岐は、混和槽２０からの分岐に限らず、フロック形成槽３０，４０からの分岐であっても良い。なお、本発明の監視システムは、図７に示した水処理システムに限らず、複数の水槽を具備する水処理システムに適用しても良い。さらに、本発明の監視システムが適用される水処理システムは、凝集沈殿を行うものに限らず、凝集加圧浮上等の水処理を行うシステムであっても良い。このように、水槽２００に貯留される液体は、水処理システムにて液体が処理されていく経路から分岐されて用いられる。水槽２００にて上面全周から越流した液体は、所定の流路に流れて排水されても良いし、水槽２００に戻されても良い。水槽２００にて上面全周から越流した液体を排水する場合、受け皿の上に水槽２００を設置し、越流した液体が受け皿に流れ、受け皿から排水されるような構成としても良い。または、水槽２００の上面全周から越流した液体を受ける機構を水槽２００（例えば、水槽２００の側面）に取り付け、越流した液体がその機構に流れ、その機構から排水されるような構成としても良い。

以上、各構成要素に各機能（処理）それぞれを分担させて説明したが、この割り当ては上述したものに限定しない。また、構成要素の構成についても、上述した形態はあくまでも例であって、これに限定しない。また、上述した実施の形態を組み合わせても良い。また、水槽２００，２０１，２０２を、外光を遮光した筐体内に設置しても良い。

１０実験原水槽
２０混和槽
３０，４０フロック形成槽
５０沈殿槽
１００撮像装置
２００，２０１，２０２水槽
２１０，２１１底面
２２０，２２１上面
２３０，２３１流入部
２４０，２４１配管
２５０攪拌器
２６２エアストーン
２７２板
２８２エアポンプ
２９２タイマ
３００画像データ

Claims

形状が有底の筒状である水槽と、該水槽に貯留された液体を撮像する撮像装置とを有し、
前記撮像装置は、前記水槽の開口された上面から第１の高さに設置され、
前記水槽は、底面から第２の高さよりも低い位置に、前記液体が流入される流入部が設けられ、前記流入部は、当該水槽に懸濁物質を含む前記液体が貯留されている状態でさらに前記液体を流入して、前記懸濁物質を含む前記液体を当該水槽の開口された上面全周から当該水槽の外部へ越流させるものである監視システム。
請求項１に記載の監視システムにおいて、
前記水槽には、当該水槽の側面であって、前記流入部から前記液体が流入されると当該水槽の内側面に沿った旋回流を生じさせる位置に前記流入部が設けられている監視システム。
請求項１に記載の監視システムにおいて、
前記水槽には、前記流入部から前記液体が流入されると当該水槽の内側面に沿った旋回流を生じさせる攪拌器が設けられている監視システム。
請求項１または請求項２に記載の監視システムにおいて、
前記水槽の内側面の反射率が２０％以下である監視システム。
請求項１または請求項２に記載の監視システムにおいて、
前記撮像装置は、当該撮像装置が撮像した画像において、前記上面の面積に対する前記底面の面積の比率が２分の１以下となる高さに前記第１の高さが設定されている監視システム。
請求項１または請求項２に記載の監視システムにおいて、
前記水槽には、水処理システムに設けられた他の水槽から分岐された液体が前記流入部から流入する監視システム。
請求項１または請求項２に記載の監視システムにおいて、
前記撮像装置が撮像している間は、前記液体が前記上面全周から常に越流している監視システム。
請求項１または請求項２に記載の監視システムにおいて、
前記水槽は、所定のタイミングで前記底面から当該水槽の内側面に沿って前記液体内を上昇する気泡を発生させる気泡発生部を有する監視システム。
請求項１または請求項２に記載の監視システムにおいて、
前記水槽は、前記上面から前記底面に向かって先細の筒状である監視システム。
液体が貯留される水槽であって、
有底の筒状の形状を有し、底面から所定の高さよりも低い位置に、前記液体が流入される流入部が設けられ、前記流入部は、当該水槽に懸濁物質を含む前記液体が貯留されている状態でさらに前記液体を流入して、前記懸濁物質を含む前記液体を当該水槽の開口された上面全周から当該水槽の外部へ越流させるものである水槽。