JP3894869B2 - 魚類を使用した水質検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、魚類を使用した水質検知装置に関し、特に原水の異常を早期に検知する魚類を使用した水質検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川や湖から飲料用水として取水する原水には有毒物質、例えばＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）などの有機塩素系化合物、水銀、カドミウム、鉛、亜鉛などの有害重金属、ダイオキシン、シアン化カリウムや農薬などが混入する事態が発生しないとも限らない。
このため、原水の水質管理は大変重要であり２４時間連続した監視が必要である。
そこで、本出願人は、取水した原水を連続的に水槽に通過させ、その水槽内で棲息させた魚類を監視カメラで常時監視し、監視中の魚類が予め自動検出回路に設定した健全な生活行動パターンから外れた行動をしたのを検出してその原水が用水に適さないものであると判断するのに供するようにした魚類を使用した水質検知装置を発明した（特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５７８１５号公報 （第１−３頁、第１図）
【特許文献２】
特願２００１−３３５３７８号 （第１−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
魚類は急性毒物の流入に際しては、その毒物の濃度に関わらず、死ぬ前に特有の行動が認められる。
例えば、魚が水面に顔を出して酸素を吸う状態の鼻上げ行動、毒物の流入口から離れようとする忌避行動、毒物で苦しんで暴れ回る状態の狂奔行動、毒物で動けなくなる横転行動などが一般的に認められる。
そして、原水に含まれる毒物の濃度が薄いと、これらの行動が長時間に及ぶ場合がある。
【０００５】
しかしながら、従来の魚類を使用した水質検知装置のように、魚の死亡による個体数の減少で警報を出す構成では、毒物が原水に流入しているにも関わらず魚がすぐに死なないために異常を検出できないという問題点があった。
なお、原水の水質管理は通常２４時間連続で流れる連続水を対象に行うため、原水の異常検出が少しでも遅れると重大な事故を招く虞があった。
本発明は上記問題点を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、第１水槽で生存している魚類の数を検出し、さらに、第２水槽で狂奔している魚類の行動を検出して原水の異常を検知することによって、従来よりも装置の検知の信頼性を向上させ、かつ、原水の異常を早期に検知する魚類を使用した水質検知装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、 請求項１記載の魚類を使用した水質検知装置では、取水した原水を連続的に水槽に通過させ、その水槽内で棲息させた魚類を監視カメラで常時監視し、監視中の魚類が予め自動検出回路に設定した健全な生活行動パターンから外れたのを検出し、その原水が用水に適さないものであると判断するのに供するようにした水質検知装置において、
前記水槽を第１水槽と第２水槽で構成し、その第１水槽を原水の上流側に配置すると共に、第２水槽を原水の下流側に配置し、そして前記第１水槽を第２水槽よりも明るくし、
第１水槽へ流入する原水は、湾曲した四隅に沿って水槽内に環流する構成とし、その環流後の原水を第２水槽の一端から導入し、流入した原水は水槽の対角方向に配置された排出口から排出される構成とし、
前記第１水槽の上方開口部から水面を透かして魚類を撮影するように配置される第１監視カメラと、前記第２水槽の上方開口部から水面を透かして魚類を撮影するように配置される第２監視カメラとをそれぞれ設置し、
前記第１監視カメラの映像を元に生存している魚類の数を検出し、
前記第２監視カメラの映像を元に狂奔した魚類の行動を検出し、
それらの検出結果に基づいて第１水槽における魚類の狂奔の段階、第２水槽における魚類の生存数の減少の段階、第２水槽における魚類の全滅の段階に応じてそれぞれ警報を発する構成とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の魚類を使用した水質検知装置Ａの正面図、図２は同右側面図、図３は水槽ユニット１の平面図である。
【０００８】
図１，２に示すように、本実施の形態の魚類を使用した水質検知装置Ａは、縦形可搬型のキャビネットＫの内部に、水槽ユニット１と、自動検出回路としての自動検出回路ユニット２と、モニターテレビ６と、切り替え式フィルター装置７と、照明器８と、扉９の開閉を監視する扉センサ１０と、水槽ヒータ１１を管理する温度調整器１２と、電源スイッチ１３と、異常水採水容器１４とその漏水ドレインパッド１５と、漏水ドレインパッド１５に設けた漏水センサ１６などを備えて構成されている。
【０００９】
さらに、水槽ユニット１の上方には後述する自動給餌器１７が備えられると共に、この自動給餌器１７の側方には結露を防止する換気ファン１８が備えられている。
この他、１９は水槽ユニット１の水位を監視する水位センサ、２０は後述するエアレーションである。
【００１０】
以下、図３に基づいて水槽ユニット１について詳述する。
図に示すように、水槽ユニット１は、図中上側に第１部屋１ａ、第２部屋１ｂ、第３部屋１ｃがそれぞれ配置され、下側には第３部屋１ｃと隣接して第１水槽Ｔ１及び第２水槽Ｔ２がそれぞれ配置されている。
【００１１】
第１部屋１ａの給水口１ｄから給水された原水は、先ず、流通口１ｅを介して第２部屋１ｂに流入し、水温調節用の防水型の水槽ヒータ１１で適温に暖められた後、流通口１ｆを介して第３部屋１ｃへ流入する。
前記第３部屋１ｃへ流入した原水は、エアレーション２０の先端に設けられる軽石１ｇから放出される空気（酸素）と混合して水中ポンプ１ｈで連通パイプ１ｉを介して押し出され、メダカを棲息させた第１水槽Ｔ１に流入する。
前記水中ポンプ１ｈで押し出された原水は、第1水槽Ｔ１の四隅を湾曲させた略楕円形状の周壁１ｊに沿って流れることにより、第1水槽Ｔ１内で環状の水流が形成される。なお、１ｋは死亡したメダカを引っ掛ける網、１７は定期的にメダカに餌を投下する自動給餌器である（図１参照）。
【００１２】
また、前記環状の水流の一部は、水槽ヒータ１１のフォローを行うために、複数の流通口１ｌを介して第３部屋１ｃへ再び戻され、最適な水温となって第３部屋１ｃと第１水槽Ｔ１との間を循環する。
【００１３】
さらに、前記第１水槽Ｔ１と第２水槽Ｔ２との間には連通パイプ１ｍが設けられると共に、この連通パイプ１ｍの内部に設けられ、かつ、メダカが通過不可能な小多穴１ｔを介して両者間が連通状態となっいる。
そして、この小多穴１ｔを介して第２水槽Ｔ２に流入した原水は排水口１ｎから排出される。
前記第２水槽Ｔ２にはオーバーフロー１ｏが設けられると共に、このオーバーフロー１ｏの下方近傍には採取口１ｐが設けられている。また、この採取口１ｐは電磁弁１ｑを介して前記異常水採水容器１４に接続されている。
さらに、各水槽Ｔ１，Ｔ２との側方側には照明器８が設けられると共に、この照明器８は第１水槽Ｔ１側に偏って設置されているため、第１水槽Ｔ１が第２水槽Ｔ２よりも強く照らされ明るい空間となっている。
なお、１ｒは排水口１ｎ、オーバーフロー１ｏ、採取口１ｐへの第２水槽のメダカの進入を防止する網、１ｓは水槽底部に溜まったゴミを排出するゴミ排水口である。
【００１４】
本実施の形態の水槽ユニット１内では、給水口１ｄから給水された原水は太線の矢印に沿って流れ、オーバーフロー１ｏから排出されるようになっている。
また、原水の上流側に位置する第１水槽Ｔ１のメダカは、通常、前記環状の水流に正の向きに泳ぎ廻り、自動給餌器１７による給餌と、エアレーション２０による酸素と、照明器８の照明により活発に行動するのに適した環境にある。
一方、原水の下流側に位置する第２水槽Ｔ２のメダカは、前記小多穴１ｔを介して第１水槽から原水に混在して流入する餌を食べ、照明器８による照明も第１水槽Ｔ１と比べて劣るため、通常、活発な行動は見られない環境にある。
【００１５】
そして、図１，２に示すように、各水槽Ｔ１，Ｔ２の上方開口部より上方から水面を透かして各水槽Ｔ１，Ｔ２のメダカを撮影するための第１監視カメラＫ１と第２監視カメラＫ２とがそれぞれ設置されている。
【００１６】
次に、図４，５に基づいて自動検出回路ユニット２について詳述する。
図４は主制御部３、周辺制御部４、画像処理装置５の前面パネルを示す図、図５は水質検知装置Ａのシステム構成図である。
図４に示すように、自動検出回路ユニット２は主制御部３と、周辺制御部４と、画像処理装置５の３段構成となっており、主制御部３は各水槽Ｔ１，Ｔ２のメダカが正常に動いている場合に点灯するランプ３ａ、第２水槽Ｔ２で狂奔したメダカの行動を検出した場合に点滅するランプ３ｂ、第１水槽Ｔ１の生存するメダカの数によって段階的に点滅位置を変えるランプ３ｃ，３ｄ、第１水槽Ｔ１のメダカが全滅した場合に点滅するランプ３ｅを備えている。
【００１７】
また、前記各ランプ３ａ〜３ｅの下方には、扉センサ１０で扉９が開いているのを検知した場合に点滅するランプ３ｆ、照明器８が消えた場合に点滅するランプ３ｇ、漏水センサ１６で漏水を検知した場合に点滅するランプ３ｈ、水位センサ１９が水位の異常を検知した場合に点滅するランプ３ｉ、各監視カメラＫ１，Ｋ２からの映像が途絶えた場合に点滅するランプ３ｊが備えられている。なお、３ｋは温度計である。
【００１８】
前記周辺制御部４は監視の開始（ＯＮ）と停止（ＯＦＦ）を操作するスイッチ４ａと、警報の有り（ＯＮ）と無し（ＯＦＦ）を操作するスイッチ４ｂとが備えられている。
前記画像処理装置５は後述する各水槽Ｔ１，Ｔ２の検出の各種設定を行うための操作スイッチ５ａと、各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像が正常に受像している場合に点灯するランプ５ｂ，５ｃが備えられている。
【００１９】
以下、図５の水質検知装置Ａのシステム構成図を用いて画像処理装置５の動作について説明する。
画像処理装置５は映像分配器５ｄと、画像処理回路５ｅと、時間設定部５ｆとから構成されている。
【００２０】
先ず、第１水槽Ｔ１は縦横に７×８の５６個の検知ブロックが水槽全体に配置され、この１ブロック毎にセンサドットが８×８の６４個が設定され、このセンサドットの１個毎に輝度信号で感知するセンサ機能を持たせており、メダカが泳いでこのセンサドットに触れると感知するように設定され、各検知ブロックは警報を出す数が指定される。
この検知ブロックの１個より小さなメダカを第１水槽Ｔ１の中に１０匹から２０匹の範囲で入れておき、第１監視カメラＫ１の監視映像を映像分配器５ｄで３分岐して画像処理回路５ｅに入力される。
画像処理回路５ｅは、第１水槽の監視用として、検知ブロックの警報を３段階の内それぞれ異なった段階の内一つを担当して検知するよう３つ回路を有している。
【００２１】
そして、主制御部３は第１水槽Ｔ１のメダカの数が減少して予め設定された数になったときは注意２（ランプ３ｃ）を点滅させ、続いて更にメダカの数が減少して予め設定された数になった場合は注意３（ランプ３ｄ）を点滅させ、全滅した場合は異常（３ｅ）を点滅させて警報を発する。
【００２２】
一方、第２水槽Ｔ２は縦横に７×８の５６個の検知ブロックが水槽全体に配置され、この１ブロック毎にセンサドットが８×８の６４個が設定され、このセンサドットの１個毎に輝度信号で感知するセンサ機能を持たせており、メダカが泳いでこのセンサドットに触れると感知するように設定されている。
なお、第２監視カメラＫ２の監視映像は直接画像処理回路５ｅの担当する回路に直接入力される。
そして、前記メダカの行動が予め設定されたパターンから外れたとき、具体的には前記輝度信号の変化が所定値から外れたとき、メダカが狂奔行動をしているとみなして主制御部３は注意１（ランプ３ｂ）を点滅させて警報を発する。
【００２３】
ただし、画像処理装置５は、各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像信号によってメダカの個体数の減少や狂奔行動を検出しても実際はメダカが一次的に静止した状態や一時的に驚いた状態を取ることもあり得るから、すぐに異常とせずに一定時間だけこれらの検出結果を見送る時間設定部５ｆを有している。
なお、警報が発せられた際には、各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像を適宜切り替えてモニターテレビ６に表示するようになっている。
また、警報がないときはランプ３ａが点灯するようになっている。
【００２４】
さらに、パソコン９５やビデオ９６によって各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像の様子やデータが保存され、通信装置９７を介して遠隔地の場所から前記映像やデータの送受信を行えるようになっている。
【００２５】
次に、本実施の形態の魚類を使用した水質検知装置Ａの検知の際の主制御部３のランプ３ａ〜３ｊの動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。
なお、各ランプ３ｂ〜３ｅを点滅させて警報を発する際のメダカの生存数、輝度レベルの設定、時間設定部５ｆの時間の設定、ブロックによる水槽内の検知範囲などの各種設定は予め操作スイッチ５ａを操作してモニターテレビ６の画面上に表示しながら全て行う。
【００２６】
先ず、ステップ１（以下Ｓ１と略す）では、電源スイッチ１３を操作して電源を投入すると水質検知装置Ａの機器チェックが行われる。
具体的には、扉センサ１０、水位センサ１９、漏水センサ１６に異常がないか、各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像は受信できているかの確認が行われ、もし、これらに異常があればＳ２に進んで主制御部４の該当する表示ランプ３ｆ〜３ｊのいずれかが点滅して管理者に問題を解決するように促す。
【００２７】
前記機器に問題がない場合、つまり、前記該当ランプが点滅しない場合はＳ３に進んで所定時間休止する。これは、機器の動作音や人の動きによって、一時的にメダカが警戒して群れを形成したり一箇所に固まって行動しなくなるため、メダカが通常の行動に戻るのを待つための処置である。
【００２８】
次に、Ｓ４で周辺制御部４のスイッチ４ａをＯＮにすると各監視カメラＫ１，Ｋ２によるメダカの監視が開始され、Ｓ５で正常（ランプ３ａ）が点灯する。
第１監視カメラＫ１側では、先ず、Ｓ６で第１水槽Ｔ１のメダカの生存数を確認する。
次に、Ｓ７ではメダカの数が減少して予め設定された生存数と一致するかどうかを確認し、一致する場合には、Ｓ８に進んでＳ６でメダカの生存数を確認してから所定時間が経過したかどうかを調べる。
なお、Ｓ７で一致しない場合はＳ６に戻って監視を続ける。
Ｓ８で所定時間が経過している場合、Ｓ９に進んで正常（ランプ３ａ）が消灯する。続いてＳ１０に進んでメダカの生存数に応じてランプ３ｃ〜３ｅを点滅させ、警報を発する。
なお、Ｓ８で所定時間が経過していない場合、Ｓ６に戻って監視を続ける。
【００２９】
第２監視カメラＫ２側では、先ず、Ｓ２０で第１水槽Ｔ１のメダカを監視する。
次に、Ｓ２１では第１水槽Ｔ１で狂奔しているメダカの行動を検出した場合、Ｓ２２でそのメダカが狂奔してから所定時間が経過したかどうかを調べる。
なお、Ｓ２１で狂奔しているメダカの行動を検出できない場合はＳ２０に戻って監視を続ける。
Ｓ２２で所定時間が経過している場合、Ｓ２３に進んで正常（ランプ３ａ）が消灯する。続いてＳ２４に進んでランプ３ｂを点滅させ、警報を発する。
なお、Ｓ２２で所定時間が経過していない場合はＳ２０に戻って監視を続ける。
そして、Ｓ３０では、スイッチ４ａをＯＦＦにして監視を停止し、続いてスイッチ４ｂをＯＦＦにして警報を停止させるとランプ３ｂ〜３ｅの点滅と警報が解除される。
【００３０】
本実施の形態の水質検知装置Ａの監視中に原水に毒物が混入した場合、先ず、第２水槽Ｔ２のメダカが狂奔してランプ３ｂが点滅して警報が発せられる。
次に、時間の経過に伴って第１水槽Ｔ１のメダカの生存数が減少することによりランプ３ｃ，３ｄが段階的に点滅すると共に警報が発せられ、メダカが全滅するとランプ３ｅが点滅して警報が発せられる。
なお、第２水槽Ｔ２のメダカの狂奔行動は実験の結果、第１水槽Ｔ１の最初に死亡したメダカを検出するまでに終了する。
【００３１】
従って、前述した警報は連続的に発せられるため、用水の管理者は最初の警報（第２水槽側の監視による警報）が発せられた時点で用水の送水を停止させるなどの処置を行うことができ、次の警報（第１水槽側の監視による警報）が発せられた時点で警報の真偽を確認した上で適宜電磁弁１ｑを開いて異常水採水容器１４に原水を採取できるようになっている。
【００３２】
以上、本発明の魚類を使用した水質検知装置を説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、本実施の形態の各水槽Ｋ１，Ｋ２に棲息させる魚類の種類、数については自由に設定できる。
狂奔行動をしたメダカの数によってランプ３ａの点滅を段階的に出すようにしても良い。また、警報を発するタイミングについても適宜設定しても良い。
【００３３】
各水槽Ｋ１，Ｋ２は小多穴１ｔによって連通状態としたが、同じ原水をそれぞれ各水槽Ｋ１，Ｋ２に流入させて監視を行う構成にすることもできる。
さらに、魚類の狂奔行動以外の鼻上げ行動、忌避行動、横転行動も水槽の形状や監視カメラの設置位置を変更することで検出することは当然考えられる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項１記載の魚類を使用した水質検知装置にあっては、上述したように構成したため、第１水槽と第２水槽の魚類の監視を並行して行うことで装置の検知の信頼性を高めることができる。
さらに、原水に含まれる毒物の濃度が薄い場合でも、第２水槽の魚類の狂奔行動を検出することによって、原水の異常を早期に検知することができる。
【００３５】
また、上述したように構成したため、第１水槽と第２水槽を並べて設置でき装置をコンパクト化できる。
さらに、原水に混入した毒物は最初に第１水槽内に流入するため、第１水槽で原水の異常を検知するまでの時間を短縮することができる。
【００３６】
そして、上述したように構成したため、第１水槽の環状の水流によって魚類が泳ぎ回って活発に行動し、魚類の生存数の検出を容易に行えるし、原水に混入した毒物の魚類への影響に偏りが生じず警報の誤報を減少できる。
さらに、第１水槽を第２水槽よりも明るくしたことにより、第１水槽の魚類は活発な行動が促され、一方、第２水槽の魚類は第１水槽の魚類に比べて行動しなくなり、これら各水槽の魚類の行動の正確な検出に好適になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の魚類を使用した水質検知装置Ａを示す正面図である。
【図２】 本実施の形態の魚類を使用した水質検知装置Ａを示す右側面図である。
【図３】 水槽ユニット１を示す平面図である。
【図４】 自動検出回路ユニット２の前面パネルを示す図である。
【図５】 水質検知装置Ａのシステム構成図である。
【図６】 水質検知装置Ａの検知の際の主制御部４のランプ３ａ〜３ｊの動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
Ａ 水質検知装置
Ｋ キャビネット
Ｋ１ 第１監視カメラ
Ｋ２ 第２監視カメラ
Ｔ１ 第１水槽
Ｔ２ 第２水槽
１ 水槽ユニット１
１ａ 第１部屋
１ｂ 第２部屋
１ｃ 第３部屋
１ｄ 給水口
１ｅ、１ｆ、１ｌ 流通口
１ｇ 軽石
１ｈ 水中ポンプ
１ｉ、１ｍ 連通パイプ
１ｊ 周壁
１ｋ 網
１ｎ 排水口
１ｏ オーバーフロー
１ｐ 採取口
１ｑ 電磁弁
１ｒ 網
１ｓ ゴミ排水口
１ｔ 小多穴
２ 自動検出回路ユニット
３ 主制御部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ、３ｋ ランプ
３ｌ 温度計
４ 周辺制御部
４ａ、４ｂ スイッチ
５ 画像処理装置
５ａ 操作スイッチ
５ｂ、５ｃ ランプ
５ｄ 映像分配器
５ｅ 画像処理回路
５ｆ 時間設定部
６ モニターテレビ
７ 切り替え式フィルター装置
８ 照明器
９ 扉
１０ 扉センサ
１１ 水槽ヒータ
１２ 温度調整器
１３ 電源スイッチ
１４ 異常水採水容器
１５ 漏水ドレインパッド
１６ 漏水センサ
１７ 自動給餌器
１８ 換気ファン
１９ 水位センサ
２０ エアレーション装置
９５ パソコン
９６ ビデオ
９７ 通信装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、魚類を使用した水質検知装置に関し、特に原水の異常を早期に検知する魚類を使用した水質検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川や湖から飲料用水として取水する原水には有毒物質、例えばＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニール）などの有機塩素系化合物、水銀、カドミウム、鉛、亜鉛などの有害重金属、ダイオキシン、シアン化カリウムや農薬などが混入する事態が発生しないとも限らない。
このため、原水の水質管理は大変重要であり２４時間連続した監視が必要である。
そこで、本出願人は、取水した原水を連続的に水槽に通過させ、その水槽内で棲息させた魚類を監視カメラで常時監視し、監視中の魚類が予め自動検出回路に設定した健全な生活行動パターンから外れた行動をしたのを検出してその原水が用水に適さないものであると判断するのに供するようにした魚類を使用した水質検知装置を発明した（特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２５７８１５号公報 （第１−３頁、第１図）
【特許文献２】
特願２００１−３３５３７８号 （第１−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
魚類は急性毒物の流入に際しては、その毒物の濃度に関わらず、死ぬ前に特有の行動が認められる。
例えば、魚が水面に顔を出して酸素を吸う状態の鼻上げ行動、毒物の流入口から離れようとする忌避行動、毒物で苦しんで暴れ回る状態の狂奔行動、毒物で動けなくなる横転行動などが一般的に認められる。
そして、原水に含まれる毒物の濃度が薄いと、これらの行動が長時間に及ぶ場合がある。
【０００５】
しかしながら、従来の魚類を使用した水質検知装置のように、魚の死亡による個体数の減少で警報を出す構成では、毒物が原水に流入しているにも関わらず魚がすぐに死なないために異常を検出できないという問題点があった。
なお、原水の水質管理は通常２４時間連続で流れる連続水を対象に行うため、原水の異常検出が少しでも遅れると重大な事故を招く虞があった。
本発明は上記問題点を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、第１水槽で生存している魚類の数を検出し、さらに、第２水槽で狂奔している魚類の行動を検出して原水の異常を検知することによって、従来よりも装置の検知の信頼性を向上させ、かつ、原水の異常を早期に検知する魚類を使用した水質検知装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、 請求項１記載の魚類を使用した水質検知装置では、取水した原水を連続的に水槽に通過させ、その水槽内で棲息させた魚類を監視カメラで常時監視し、監視中の魚類が予め自動検出回路に設定した健全な生活行動パターンから外れたのを検出し、その原水が用水に適さないものであると判断するのに供するようにした水質検知装置において、
前記水槽を第１水槽と第２水槽で構成し、その第１水槽を原水の上流側に配置すると共に、第２水槽を原水の下流側に配置し、そして前記第１水槽を第２水槽よりも明るくし、
第１水槽へ流入する原水は、湾曲した四隅に沿って水槽内に環流する構成とし、その環流後の原水を第２水槽の一端から導入し、流入した原水は水槽の対角方向に配置された排出口から排出される構成とし、
前記第１水槽の上方開口部から水面を透かして魚類を撮影するように配置される第１監視カメラと、前記第２水槽の上方開口部から水面を透かして魚類を撮影するように配置される第２監視カメラとをそれぞれ設置し、
前記第１監視カメラの映像を元に生存している魚類の数を検出し、
前記第２監視カメラの映像を元に狂奔した魚類の行動を検出し、
それらの検出結果に基づいて第１水槽における魚類の狂奔の段階、第２水槽における魚類の生存数の減少の段階、第２水槽における魚類の全滅の段階に応じてそれぞれ警報を発する構成とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の魚類を使用した水質検知装置Ａの正面図、図２は同右側面図、図３は水槽ユニット１の平面図である。
【０００８】
図１，２に示すように、本実施の形態の魚類を使用した水質検知装置Ａは、縦形可搬型のキャビネットＫの内部に、水槽ユニット１と、自動検出回路としての自動検出回路ユニット２と、モニターテレビ６と、切り替え式フィルター装置７と、照明器８と、扉９の開閉を監視する扉センサ１０と、水槽ヒータ１１を管理する温度調整器１２と、電源スイッチ１３と、異常水採水容器１４とその漏水ドレインパッド１５と、漏水ドレインパッド１５に設けた漏水センサ１６などを備えて構成されている。
【０００９】
さらに、水槽ユニット１の上方には後述する自動給餌器１７が備えられると共に、この自動給餌器１７の側方には結露を防止する換気ファン１８が備えられている。
この他、１９は水槽ユニット１の水位を監視する水位センサ、２０は後述するエアレーションである。
【００１０】
以下、図３に基づいて水槽ユニット１について詳述する。
図に示すように、水槽ユニット１は、図中上側に第１部屋１ａ、第２部屋１ｂ、第３部屋１ｃがそれぞれ配置され、下側には第３部屋１ｃと隣接して第１水槽Ｔ１及び第２水槽Ｔ２がそれぞれ配置されている。
【００１１】
第１部屋１ａの給水口１ｄから給水された原水は、先ず、流通口１ｅを介して第２部屋１ｂに流入し、水温調節用の防水型の水槽ヒータ１１で適温に暖められた後、流通口１ｆを介して第３部屋１ｃへ流入する。
前記第３部屋１ｃへ流入した原水は、エアレーション２０の先端に設けられる軽石１ｇから放出される空気（酸素）と混合して水中ポンプ１ｈで連通パイプ１ｉを介して押し出され、メダカを棲息させた第１水槽Ｔ１に流入する。
前記水中ポンプ１ｈで押し出された原水は、第1水槽Ｔ１の四隅を湾曲させた略楕円形状の周壁１ｊに沿って流れることにより、第1水槽Ｔ１内で環状の水流が形成される。なお、１ｋは死亡したメダカを引っ掛ける網、１７は定期的にメダカに餌を投下する自動給餌器である（図１参照）。
【００１２】
また、前記環状の水流の一部は、水槽ヒータ１１のフォローを行うために、複数の流通口１ｌを介して第３部屋１ｃへ再び戻され、最適な水温となって第３部屋１ｃと第１水槽Ｔ１との間を循環する。
【００１３】
さらに、前記第１水槽Ｔ１と第２水槽Ｔ２との間には連通パイプ１ｍが設けられると共に、この連通パイプ１ｍの内部に設けられ、かつ、メダカが通過不可能な小多穴１ｔを介して両者間が連通状態となっいる。
そして、この小多穴１ｔを介して第２水槽Ｔ２に流入した原水は排水口１ｎから排出される。
前記第２水槽Ｔ２にはオーバーフロー１ｏが設けられると共に、このオーバーフロー１ｏの下方近傍には採取口１ｐが設けられている。また、この採取口１ｐは電磁弁１ｑを介して前記異常水採水容器１４に接続されている。
さらに、各水槽Ｔ１，Ｔ２との側方側には照明器８が設けられると共に、この照明器８は第１水槽Ｔ１側に偏って設置されているため、第１水槽Ｔ１が第２水槽Ｔ２よりも強く照らされ明るい空間となっている。
なお、１ｒは排水口１ｎ、オーバーフロー１ｏ、採取口１ｐへの第２水槽のメダカの進入を防止する網、１ｓは水槽底部に溜まったゴミを排出するゴミ排水口である。
【００１４】
本実施の形態の水槽ユニット１内では、給水口１ｄから給水された原水は太線の矢印に沿って流れ、オーバーフロー１ｏから排出されるようになっている。
また、原水の上流側に位置する第１水槽Ｔ１のメダカは、通常、前記環状の水流に正の向きに泳ぎ廻り、自動給餌器１７による給餌と、エアレーション２０による酸素と、照明器８の照明により活発に行動するのに適した環境にある。
一方、原水の下流側に位置する第２水槽Ｔ２のメダカは、前記小多穴１ｔを介して第１水槽から原水に混在して流入する餌を食べ、照明器８による照明も第１水槽Ｔ１と比べて劣るため、通常、活発な行動は見られない環境にある。
【００１５】
そして、図１，２に示すように、各水槽Ｔ１，Ｔ２の上方開口部より上方から水面を透かして各水槽Ｔ１，Ｔ２のメダカを撮影するための第１監視カメラＫ１と第２監視カメラＫ２とがそれぞれ設置されている。
【００１６】
次に、図４，５に基づいて自動検出回路ユニット２について詳述する。
図４は主制御部３、周辺制御部４、画像処理装置５の前面パネルを示す図、図５は水質検知装置Ａのシステム構成図である。
図４に示すように、自動検出回路ユニット２は主制御部３と、周辺制御部４と、画像処理装置５の３段構成となっており、主制御部３は各水槽Ｔ１，Ｔ２のメダカが正常に動いている場合に点灯するランプ３ａ、第２水槽Ｔ２で狂奔したメダカの行動を検出した場合に点滅するランプ３ｂ、第１水槽Ｔ１の生存するメダカの数によって段階的に点滅位置を変えるランプ３ｃ，３ｄ、第１水槽Ｔ１のメダカが全滅した場合に点滅するランプ３ｅを備えている。
【００１７】
また、前記各ランプ３ａ〜３ｅの下方には、扉センサ１０で扉９が開いているのを検知した場合に点滅するランプ３ｆ、照明器８が消えた場合に点滅するランプ３ｇ、漏水センサ１６で漏水を検知した場合に点滅するランプ３ｈ、水位センサ１９が水位の異常を検知した場合に点滅するランプ３ｉ、各監視カメラＫ１，Ｋ２からの映像が途絶えた場合に点滅するランプ３ｊが備えられている。なお、３ｋは温度計である。
【００１８】
前記周辺制御部４は監視の開始（ＯＮ）と停止（ＯＦＦ）を操作するスイッチ４ａと、警報の有り（ＯＮ）と無し（ＯＦＦ）を操作するスイッチ４ｂとが備えられている。
前記画像処理装置５は後述する各水槽Ｔ１，Ｔ２の検出の各種設定を行うための操作スイッチ５ａと、各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像が正常に受像している場合に点灯するランプ５ｂ，５ｃが備えられている。
【００１９】
以下、図５の水質検知装置Ａのシステム構成図を用いて画像処理装置５の動作について説明する。
画像処理装置５は映像分配器５ｄと、画像処理回路５ｅと、時間設定部５ｆとから構成されている。
【００２０】
先ず、第１水槽Ｔ１は縦横に７×８の５６個の検知ブロックが水槽全体に配置され、この１ブロック毎にセンサドットが８×８の６４個が設定され、このセンサドットの１個毎に輝度信号で感知するセンサ機能を持たせており、メダカが泳いでこのセンサドットに触れると感知するように設定され、各検知ブロックは警報を出す数が指定される。
この検知ブロックの１個より小さなメダカを第１水槽Ｔ１の中に１０匹から２０匹の範囲で入れておき、第１監視カメラＫ１の監視映像を映像分配器５ｄで３分岐して画像処理回路５ｅに入力される。
画像処理回路５ｅは、第１水槽の監視用として、検知ブロックの警報を３段階の内それぞれ異なった段階の内一つを担当して検知するよう３つ回路を有している。
【００２１】
そして、主制御部３は第１水槽Ｔ１のメダカの数が減少して予め設定された数になったときは注意２（ランプ３ｃ）を点滅させ、続いて更にメダカの数が減少して予め設定された数になった場合は注意３（ランプ３ｄ）を点滅させ、全滅した場合は異常（３ｅ）を点滅させて警報を発する。
【００２２】
一方、第２水槽Ｔ２は縦横に７×８の５６個の検知ブロックが水槽全体に配置され、この１ブロック毎にセンサドットが８×８の６４個が設定され、このセンサドットの１個毎に輝度信号で感知するセンサ機能を持たせており、メダカが泳いでこのセンサドットに触れると感知するように設定されている。
なお、第２監視カメラＫ２の監視映像は直接画像処理回路５ｅの担当する回路に直接入力される。
そして、前記メダカの行動が予め設定されたパターンから外れたとき、具体的には前記輝度信号の変化が所定値から外れたとき、メダカが狂奔行動をしているとみなして主制御部３は注意１（ランプ３ｂ）を点滅させて警報を発する。
【００２３】
ただし、画像処理装置５は、各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像信号によってメダカの個体数の減少や狂奔行動を検出しても実際はメダカが一次的に静止した状態や一時的に驚いた状態を取ることもあり得るから、すぐに異常とせずに一定時間だけこれらの検出結果を見送る時間設定部５ｆを有している。
なお、警報が発せられた際には、各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像を適宜切り替えてモニターテレビ６に表示するようになっている。
また、警報がないときはランプ３ａが点灯するようになっている。
【００２４】
さらに、パソコン９５やビデオ９６によって各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像の様子やデータが保存され、通信装置９７を介して遠隔地の場所から前記映像やデータの送受信を行えるようになっている。
【００２５】
次に、本実施の形態の魚類を使用した水質検知装置Ａの検知の際の主制御部３のランプ３ａ〜３ｊの動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。
なお、各ランプ３ｂ〜３ｅを点滅させて警報を発する際のメダカの生存数、輝度レベルの設定、時間設定部５ｆの時間の設定、ブロックによる水槽内の検知範囲などの各種設定は予め操作スイッチ５ａを操作してモニターテレビ６の画面上に表示しながら全て行う。
【００２６】
先ず、ステップ１（以下Ｓ１と略す）では、電源スイッチ１３を操作して電源を投入すると水質検知装置Ａの機器チェックが行われる。
具体的には、扉センサ１０、水位センサ１９、漏水センサ１６に異常がないか、各監視カメラＫ１，Ｋ２の映像は受信できているかの確認が行われ、もし、これらに異常があればＳ２に進んで主制御部４の該当する表示ランプ３ｆ〜３ｊのいずれかが点滅して管理者に問題を解決するように促す。
【００２７】
前記機器に問題がない場合、つまり、前記該当ランプが点滅しない場合はＳ３に進んで所定時間休止する。これは、機器の動作音や人の動きによって、一時的にメダカが警戒して群れを形成したり一箇所に固まって行動しなくなるため、メダカが通常の行動に戻るのを待つための処置である。
【００２８】
次に、Ｓ４で周辺制御部４のスイッチ４ａをＯＮにすると各監視カメラＫ１，Ｋ２によるメダカの監視が開始され、Ｓ５で正常（ランプ３ａ）が点灯する。
第１監視カメラＫ１側では、先ず、Ｓ６で第１水槽Ｔ１のメダカの生存数を確認する。
次に、Ｓ７ではメダカの数が減少して予め設定された生存数と一致するかどうかを確認し、一致する場合には、Ｓ８に進んでＳ６でメダカの生存数を確認してから所定時間が経過したかどうかを調べる。
なお、Ｓ７で一致しない場合はＳ６に戻って監視を続ける。
Ｓ８で所定時間が経過している場合、Ｓ９に進んで正常（ランプ３ａ）が消灯する。続いてＳ１０に進んでメダカの生存数に応じてランプ３ｃ〜３ｅを点滅させ、警報を発する。
なお、Ｓ８で所定時間が経過していない場合、Ｓ６に戻って監視を続ける。
【００２９】
第２監視カメラＫ２側では、先ず、Ｓ２０で第１水槽Ｔ１のメダカを監視する。
次に、Ｓ２１では第１水槽Ｔ１で狂奔しているメダカの行動を検出した場合、Ｓ２２でそのメダカが狂奔してから所定時間が経過したかどうかを調べる。
なお、Ｓ２１で狂奔しているメダカの行動を検出できない場合はＳ２０に戻って監視を続ける。
Ｓ２２で所定時間が経過している場合、Ｓ２３に進んで正常（ランプ３ａ）が消灯する。続いてＳ２４に進んでランプ３ｂを点滅させ、警報を発する。
なお、Ｓ２２で所定時間が経過していない場合はＳ２０に戻って監視を続ける。
そして、Ｓ３０では、スイッチ４ａをＯＦＦにして監視を停止し、続いてスイッチ４ｂをＯＦＦにして警報を停止させるとランプ３ｂ〜３ｅの点滅と警報が解除される。
【００３０】
本実施の形態の水質検知装置Ａの監視中に原水に毒物が混入した場合、先ず、第２水槽Ｔ２のメダカが狂奔してランプ３ｂが点滅して警報が発せられる。
次に、時間の経過に伴って第１水槽Ｔ１のメダカの生存数が減少することによりランプ３ｃ，３ｄが段階的に点滅すると共に警報が発せられ、メダカが全滅するとランプ３ｅが点滅して警報が発せられる。
なお、第２水槽Ｔ２のメダカの狂奔行動は実験の結果、第１水槽Ｔ１の最初に死亡したメダカを検出するまでに終了する。
【００３１】
従って、前述した警報は連続的に発せられるため、用水の管理者は最初の警報（第２水槽側の監視による警報）が発せられた時点で用水の送水を停止させるなどの処置を行うことができ、次の警報（第１水槽側の監視による警報）が発せられた時点で警報の真偽を確認した上で適宜電磁弁１ｑを開いて異常水採水容器１４に原水を採取できるようになっている。
【００３２】
以上、本発明の魚類を使用した水質検知装置を説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、本実施の形態の各水槽Ｋ１，Ｋ２に棲息させる魚類の種類、数については自由に設定できる。
狂奔行動をしたメダカの数によってランプ３ａの点滅を段階的に出すようにしても良い。また、警報を発するタイミングについても適宜設定しても良い。
【００３３】
各水槽Ｋ１，Ｋ２は小多穴１ｔによって連通状態としたが、同じ原水をそれぞれ各水槽Ｋ１，Ｋ２に流入させて監視を行う構成にすることもできる。
さらに、魚類の狂奔行動以外の鼻上げ行動、忌避行動、横転行動も水槽の形状や監視カメラの設置位置を変更することで検出することは当然考えられる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項１記載の魚類を使用した水質検知装置にあっては、上述したように構成したため、第１水槽と第２水槽の魚類の監視を並行して行うことで装置の検知の信頼性を高めることができる。
さらに、原水に含まれる毒物の濃度が薄い場合でも、第２水槽の魚類の狂奔行動を検出することによって、原水の異常を早期に検知することができる。
【００３５】
また、上述したように構成したため、第１水槽と第２水槽を並べて設置でき装置をコンパクト化できる。
さらに、原水に混入した毒物は最初に第１水槽内に流入するため、第１水槽で原水の異常を検知するまでの時間を短縮することができる。
【００３６】
そして、上述したように構成したため、第１水槽の環状の水流によって魚類が泳ぎ回って活発に行動し、魚類の生存数の検出を容易に行えるし、原水に混入した毒物の魚類への影響に偏りが生じず警報の誤報を減少できる。
さらに、第１水槽を第２水槽よりも明るくしたことにより、第１水槽の魚類は活発な行動が促され、一方、第２水槽の魚類は第１水槽の魚類に比べて行動しなくなり、これら各水槽の魚類の行動の正確な検出に好適になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の魚類を使用した水質検知装置Ａを示す正面図である。
【図２】 本実施の形態の魚類を使用した水質検知装置Ａを示す右側面図である。
【図３】 水槽ユニット１を示す平面図である。
【図４】 自動検出回路ユニット２の前面パネルを示す図である。
【図５】 水質検知装置Ａのシステム構成図である。
【図６】 水質検知装置Ａの検知の際の主制御部４のランプ３ａ〜３ｊの動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
Ａ 水質検知装置
Ｋ キャビネット
Ｋ１ 第１監視カメラ
Ｋ２ 第２監視カメラ
Ｔ１ 第１水槽
Ｔ２ 第２水槽
１ 水槽ユニット１
１ａ 第１部屋
１ｂ 第２部屋
１ｃ 第３部屋
１ｄ 給水口
１ｅ、１ｆ、１ｌ 流通口
１ｇ 軽石
１ｈ 水中ポンプ
１ｉ、１ｍ 連通パイプ
１ｊ 周壁
１ｋ 網
１ｎ 排水口
１ｏ オーバーフロー
１ｐ 採取口
１ｑ 電磁弁
１ｒ 網
１ｓ ゴミ排水口
１ｔ 小多穴
２ 自動検出回路ユニット
３ 主制御部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ、３ｋ ランプ
３ｌ 温度計
４ 周辺制御部
４ａ、４ｂ スイッチ
５ 画像処理装置
５ａ 操作スイッチ
５ｂ、５ｃ ランプ
５ｄ 映像分配器
５ｅ 画像処理回路
５ｆ 時間設定部
６ モニターテレビ
７ 切り替え式フィルター装置
８ 照明器
９ 扉
１０ 扉センサ
１１ 水槽ヒータ
１２ 温度調整器
１３ 電源スイッチ
１４ 異常水採水容器
１５ 漏水ドレインパッド
１６ 漏水センサ
１７ 自動給餌器
１８ 換気ファン
１９ 水位センサ
２０ エアレーション装置
９５ パソコン
９６ ビデオ
９７ 通信装置
Claims (1)
- 取水した原水を連続的に水槽に通過させ、その水槽内で棲息させた魚類を監視カメラで常時監視し、監視中の魚類が予め自動検出回路に設定した健全な生活行動パターンから外れたのを検出し、その原水が用水に適さないものであると判断するのに供するようにした水質検知装置において、
前記水槽を第１水槽と第２水槽で構成し、その第１水槽を原水の上流側に配置すると共に、第２水槽を原水の下流側に配置し、そして前記第１水槽を第２水槽よりも明るくし、
第１水槽へ流入する原水は、湾曲した四隅に沿って水槽内に環流する構成とし、その環流後の原水を第２水槽の一端から導入し、流入した原水は水槽の対角方向に配置された排出口から排出される構成とし、
前記第１水槽の上方開口部から水面を透かして魚類を撮影するように配置される第１監視カメラと、前記第２水槽の上方開口部から水面を透かして魚類を撮影するように配置される第２監視カメラとをそれぞれ設置し、
前記第１監視カメラの映像を元に生存している魚類の数を検出し、
前記第２監視カメラの映像を元に狂奔した魚類の行動を検出し、
それらの検出結果に基づいて第１水槽における魚類の狂奔の段階、第２水槽における魚類の生存数の減少の段階、第２水槽における魚類の全滅の段階に応じてそれぞれ警報を発する構成とした魚類を使用した水質検知装置。
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