JP6970033B2 - 情報処理装置および情報処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ごみ焼却設備に設けられたごみホッパ内に投入されたごみの量の経時変化を予測する情報処理装置等に関する。

一般的に、ごみ焼却設備は、ごみ収集車が搬入するごみを一時的に貯留するごみピット、ごみピット内のごみが周期的に投入されるごみホッパ、およびごみホッパ内に投入されたごみを焼却する焼却炉を備えている。ごみピット内のごみはクレーンを用いて攪拌された後、ごみホッパ内に投入されて焼却炉にて焼却される。

ごみホッパ内のごみは、焼却炉に所定量ずつ送り込まれて焼却されるため、徐々に減少する。焼却炉にて焼却するごみを途切れることなく安定的に供給するためには、ごみが不足する前にごみホッパ内にごみを投入する必要がある。例えば、特許文献１には、クレーンによってホッパ内に投入されたごみのレベル（ごみ高さ）、投入されたごみの重量、および／またはホッパから焼却炉内へごみを送る給塵装置の給塵速度に基づいて、次のごみ投入の時期を算出し、クレーンにごみ投入指令を与えることを特徴とするクレーンの制御方法が開示されている。

特開平１０−３１１５１９号公報（１９９８年１１月２４日公開）

特許文献１に記載の方法では、ごみホッパ内のごみ高さが上限レベルから下限レベルにまで低下するまでの時間を給塵速度に基づいた線形近似を用いて見積もっている。しかし、ごみホッパ内に投入されたごみのごみ質などによって焼却に要する時間は複雑に変化するため、この算出方法では誤差が生じる。次のごみ投入の時期に誤差が含まれているのであれば、ごみが不足しないように、必要以上のゆとりをもってごみホッパ内へのごみ投入を行わざるを得ない。

本発明は上記の課題に鑑みて為されたものであり、本発明の一態様は、ごみホッパ内のごみ高さの経時変化を高い精度で予測することが可能な情報処理装置等を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る情報処理装置は、ごみホッパ内のごみ高さの経時変化を予測する情報処理装置であって、前記ごみ高さの実測値を所定時間ごとに取得する実測値取得部と、ごみホッパへのごみ投入から次の投入までの間で取得された前記実測値と、前記ごみホッパにおける過去のごみ高さの経時変化のパターンとから、次の投入までのごみ高さの経時変化を示す予測パターン情報を生成する予測パターン情報生成部と、を備える。

上記の構成によれば、ごみホッパへのごみ投入から次の投入までの間で取得された実測値と、過去のごみ高さの経時変化のパターンとから、次の投入までのごみ高さの経時変化を示す予測パターン情報を生成する。このようにして生成された予測パターン情報は、実測値と過去のパターンとの両方が反映されている。よって、上記予測パターン情報を用いることにより、ごみ高さの経時変化が多様なパターンを示す場合であっても、ごみ高さの経時変化を高い精度で予測することができる。

また、前記予測パターン情報生成部は、過去のごみ高さの経時変化の複数のパターンから、ごみ高さの経時変化についての確率分布を求め、該確率分布に基づいて前記予測パターン情報を生成してもよい。

上記の構成によれば、過去のごみ高さの経時変化のパターンを複数用い、これらに基づいてごみ高さの経時変化についての確率分布に基づいて予測パターン情報を生成する。これにより、ごみ高さの経時変化を一層精度良く予測することができる。

また、前記情報処理装置は、前記予測パターン情報を用いて、前記ごみホッパ内のごみ高さが所定の下限値となるタイミングまでのごみ投入期間を特定する期間特定部と、前記ごみ投入期間内において前記ごみピット内で行われる作業の実行回数および実行タイミングを決定するスケジュール決定部と、をさらに備え、前記作業には、前記ごみピット内でごみを攪拌する攪拌作業が含まれていてもよい。

上記の構成によれば、攪拌されたごみを焼却炉へ送り出して焼却することが可能になる。これにより、安定してごみを焼却することができる。

また、前記情報処理装置は、前記ごみ投入において前記ごみホッパ内に投入されたごみの重量が重いほど、ごみ高さの経時変化が緩やかになるように前記予測パターン情報を補正する構成であってもよい。

ごみホッパ内に投入されたごみの重量が重いほど、焼却炉における焼却に要する時間が長くなる傾向があり、ごみホッパから焼却炉へ送り出す送出作業によるごみ高さの経時変化は緩やかとなる。上記の構成によれば、ごみホッパ内に投入されたごみの質に応じて予測パターンを適切に補正することができる。

また、本発明の各態様に係る情報処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記情報処理装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記情報処理装置をコンピュータにて実現させる情報処理プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、ごみホッパ内のごみ高さの経時変化を高い精度で予測することができる。

本発明の実施形態１に係る情報処理装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 ごみピット、ごみホッパ、および焼却炉の概略構成を示す模式図である。 （ａ）は、ごみホッパの上方に設置されたカメラから、ごみホッパの開口部およびごみホッパ内のごみの表面を撮像した画像であり、（ｂ）は、ごみホッパ内に設けられるごみ高さ測定帯の一例を示す模式図である。 ごみホッパ内のごみ高さの経時変化のパターンを示す図である。 情報処理装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。 予測パターン情報を生成する処理の一例を説明するフローチャートである。 ごみホッパ内のごみ高さの実測値を取得してから、予測パターン情報を生成し、生成した予測パターン情報に基づいてごみ高さが所定のレベルに達する時間を算出するまでの処理を説明するイメージ図である。 予測パターン情報、および予測パターン情報に基づいて算出された予測時間の少なくとも何れかを表示する表示画面の例を示す図である。 本発明の実施形態２に係る情報処理装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 クレーン作業のスケジュールのパターン例を示す図である。 本発明の実施形態３に係る情報処理装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 ごみ質補正係数のデータ構造の一例を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

（ごみ焼却設備１００の概略構成）
まず、本発明の一実施形態に係る情報処理装置１を適用可能なごみ焼却設備１００について図２を用いて説明する。図２は、ごみピット９０、ごみホッパ９１、および焼却炉９４の概略構成を示す模式図である。

図２に示すように、ごみ焼却設備１００は、ごみ収集車が搬入するごみを一時的に貯留するごみピット９０、ごみホッパ９１、および焼却炉９４を備えている。さらに、図２には、クレーン９６、ごみホッパ９１内を上方から俯瞰して撮像するカメラ９２、該カメラに撮像される位置に設けられたごみ高さ測定帯９３、およびごみホッパ９１内のごみを焼却炉９４へ送る給塵装置９５などが示されている。

ごみホッパ９１は、焼却炉９４に送り込むごみを貯留する容器である。ごみホッパ９１内に投入されたごみＧは、ごみホッパ９１の底部のごみ案内通路から、給塵装置９５によって焼却炉９４の火格子９８の方へ送り出され、焼却炉９４内で焼却される。ごみホッパ９１内にごみが投入された後は、焼却炉９４の方に複数回に分けて（例えば１０〜２０回に分けて）送り出される。それゆえ、ごみホッパ９１内のごみの量およびごみ高さは、投入されたときに一気に増加し、それ以後は、経時的に減少するという増減パターンを示す。ごみホッパ９１内のごみ高さの経時変化のパターンについては、具体例を挙げて後に説明する。

カメラ９２およびごみ高さ測定帯９３は、ごみホッパ９１内のごみ高さを計測するために設けられている。ごみ高さ測定帯９３の上端部は、ごみホッパ９１の上端部に固定されており、ごみ高さ測定帯９３がごみホッパ９１の内側に向けて垂れ下がるように設けられている。カメラ９２は、ごみホッパ９１内のごみＧの表面およびごみ高さ測定帯９３が撮像可能な位置に設けられている。カメラ９２およびごみ高さ測定帯９３については後に説明する。

クレーン９６は、ごみピット９０内のごみＧを移動および攪拌したり、ごみピット９０内のごみＧをごみホッパ９１内へ投入したりするために用いられる。クレーン９６はワイヤでつりさげられたバケット９７を備えており、クレーン９６は、このバケット９７の開閉動作により、ごみピット９０内のごみを掴み取ったり、掴んだごみを落下させたりすることができる。

クレーン９６は、クレーン制御装置４（図示せず）によって制御されるクレーンであり、上述のバケット９７、およびバケット９７の上下移動を行うためのワイヤなどを備えている。クレーン９６は、クレーン制御装置４からの指令に従い、ごみピット９０およびごみホッパ９１の上方に設けられたレールに沿って移動し、指示された作業を行うように制御される。例えば、ごみピット９０内のごみＧの攪拌が指示された場合には、クレーン９６は、ごみピット９０内の、指示されたごみ掴み位置にバケット９７を下ろして該位置でごみを掴む。そして、指示されたごみ放し位置にバケット９７を移動させ、該位置でバケット９７を開くことにより攪拌を行う。つまり、ごみの攪拌作業は、ごみを掴み上げて落とすという作業である。また、ごみピット９０内のごみをごみホッパ９１内に投入するよう指示された場合には、クレーン９６は、ごみピット９０内の充分に攪拌されたごみＧを掴んで、ごみホッパ９１の上方までバケット９７を移動させて、掴んだごみをごみホッパ９１内へ落下させる。

（カメラ９２およびごみ高さ測定帯９３）
次に、ごみホッパ９１内のごみ高さの計測を行うために設けられたカメラ９２およびごみ高さ測定帯９３について、図３を用いて説明する。図３の（ａ）は、ごみホッパの上方に設置されたカメラ９２から、ごみホッパ９１の開口部およびごみホッパ９１内のごみＧの表面を撮像したごみホッパ画像である。

カメラ９２は、例えばＣＣＤカメラであり、ごみ焼却設備１００が稼働している間、図３の（ａ）に示すようなごみホッパ画像を撮像している。ごみホッパ画像は、カメラ９２からごみ高さ計測装置２（図示せず）に送信される。ごみ高さ計測装置２は、受信した画像中の、ごみの表面から上に露出しているごみ高さ測定帯９３の長さを、撮像画像の解析によって算出し、撮像された時点のごみ高さを計測する。

ごみ高さ測定帯９３にごみホッパ９１の最低部（底部）からの距離を示す目盛などを設けた構成であってもよい。図３の（ｂ）は、ごみホッパ９１内に設けられるごみ高さ測定帯９３の一例を示す模式図である。ごみ高さ測定帯９３には、例えば、所定のごみ高さレベル（Ｌ１〜Ｌ３）に対応する位置に横線が引かれていてもよく、これらの線のうちどの線がごみＧの上面に露出しているか、および、露出している線とごみの表面との距離などに基づいて、これらのごみ高さレベル（Ｌ１〜Ｌ３）と現時点のごみ高さとの距離を計測してもよい。例えば、図３の（ａ）には、ごみ高さレベルＬ１およびＬ２の線が露出しており、ごみ高さレベルＬ３の線はごみＧに埋もれているため露出していない状態を示している。

ここで、所定のごみ高さレベルとしてＬ１〜Ｌ３の３つを設定する場合、それぞれ、再投入可能レベルＬ１、投入指令レベルＬ２、およびごみ不足レベルＬ３などを設定すればよい。なお、所定のごみ高さレベルとして３つ以上のレベルを設定してもよい。

ここで、再投入可能レベルＬ１とは、ごみホッパ９１内にごみを投入してもごみホッパ９１からごみが溢れないレベル（ごみ高さ）である。通常、この段階でのごみ投入は行われず、ごみピット９０内のごみの移動および攪拌の作業が優先される。

投入指令レベルＬ２とは、ごみホッパ９１内への次のごみ投入の指令が発せられるレベル（ごみ高さ）である。投入指令レベルに達した場合には、ごみホッパ９１へのごみ投入の発令が行われる。クレーン９６にごみ投入の指令を発してから、実際にごみホッパ９１内にごみが投入されるまでには、一定時間を要する。なぜなら、通常、以下の（１）〜（４）の動作が必要であるからである。（１）ごみピット９０内の攪拌済みのごみが存在する所定の位置までクレーン９６を移動させ、（２）ごみを掴み取り、（３）ごみホッパ９１の位置にクレーン９６を移動させ、（４）バケット９７内のごみをごみホッパ９１内に投入する。投入指令レベルＬ２は、（１）〜（４）の動作に要する時間を考慮して設定することが好ましい。

ごみ不足レベルＬ３とは、ごみホッパ９１内から焼却炉９４に送るごみが不足する状態（いわゆる「ごみ枯れ」）が発生するレベル（ごみ高さ）である。焼却設備１００は、ごみホッパ９１内のごみ高さは、ごみ不足レベルＬ３に達することが無いように調整しつつ操業される。

（ごみホッパ９１内のごみ高さの経時変化パターン）
続いて、ごみホッパ９１内のごみ高さの経時変化の典型的なパターンについて図４を用いて説明する。図４は、ごみホッパ９１内のごみ高さの経時変化のパターンを示す図である。なお、図４において、縦軸はごみホッパ９１内のごみ高さを示し、横軸は時間を示している。

前述のように、ごみホッパ９１に投入されたごみは、ごみホッパ９１の底部のごみ案内通路から、給塵装置９５によって焼却炉９４の火格子９８の方へ送り出され、焼却炉９４内で焼却される。したがって、ごみホッパ９１内から焼却炉９４へごみが送り出されるにつれて、ごみホッパ内のごみ高さは次第に低下する。ごみホッパ９１内のごみ高さが、再投入可能レベルＬ１とごみ不足レベルＬ３の間になるまで低下したときに、次のごみ投入が行われることにより、ごみホッパ内のごみ高さは一気に上昇する。このように、ごみホッパ９１内のごみ高さは、一気に増加した後に徐々に低下するという増減を周期的に繰り返す。以下では、ごみホッパ９１へのごみ投入がなされてから、次のごみ投入がなされるまでの期間、すなわち、ごみ投入の後にごみ高さが徐々に低下する期間を「サイクル」と呼ぶことにする。

サイクルＴ１は、ごみがごみホッパ９１内に投入されてから次のごみ投入がなされるまでの期間を示しており、サイクルＴ２およびサイクルＴ３も同様である。なお、サイクルＴ４は、期間Ｔ３の次に行われたごみ投入から、ごみ高さが３回実測されるまでの前半（期間Ｔ４−１）と、未だごみ高さが実測されていない後半（期間Ｔ４−２）に分けて示している。

図４では、実測されたごみ高さの一部を、「×」印、および黒い星印、黒丸、および黒三角で示し、ごみ高さの予測値の一部を、いずれも白抜きの星印、丸印、および三角印で示している。

情報処理装置１は、各サイクルにおけるごみホッパ９１内のごみ高さの経時変化を予測する。すなわち、サイクルＴ４において、情報処理装置１は、現在までに取得された実測値（期間Ｔ４−１における「×」印）と、ごみホッパ９１における過去のサイクルにおけるごみ高さの経時変化のパターンとから、期間Ｔ４−２におけるごみ高さの経時変化を示す予測パターン情報を生成する。そして、詳細は後述するが、情報処理装置１は、生成した予測パターン情報を用いて、再投入可能レベルＬ１となる予測時間ｔ１、投入指令レベルＬ２となる予測時間ｔ２、およびごみ不足レベルＬ３となる予測時間ｔ３を予測する。なお、１サイクルの開始時点からの経過時間を、以下では単に「時間」と称して説明する。

（情報処理装置１の構成）
次に、本発明の一実施形態に係る情報処理装置１の構成について図１を用いて説明する。図１は、情報処理装置１の概略構成の一例を示すブロック図である。

情報処理装置１は、情報処理装置１の各部を統括して制御する制御部１０、および情報処理装置１が使用する各種データを記憶する記憶部２０を備えている。制御部１０は実測値取得部１１、予測パターン情報生成部１２、および期間特定部１３を含む。一方、記憶部２０には、過去パターン情報２１が記憶されている。過去パターン情報２１とは、ごみ焼却設備１００のごみホッパ９１における、過去のごみ高さの経時変化のパターンを示す情報である。過去パターン情報２１には、複数の上記パターンを示す情報が含まれている。なお、図７の（ｃ）に示す図では、ごみ高さ、時間、および確率のそれぞれについて正規化されている。

ごみ高さ計測装置２は、ごみホッパ９１内のごみ高さを、所定の時間毎（例えば１分間隔）に計測している。具体的には、ごみ高さ計測装置２は、ごみホッパ画像を所定の時間毎に取得し、ごみホッパ画像に含まれるごみ高さ測定帯９３に対応する領域、およびごみホッパ９１内のごみＧの表面に対応する領域を解析して、ごみホッパ画像が撮像された時点でのごみホッパ９１内のごみ高さの実測値を計測する。なお、ごみ高さの計測方法は本例に限られず、例えば距離センサ等のセンシングデバイスを用いて計測してもよい。

実測値取得部１１は、ごみホッパ９１内のごみのごみ高さの実測値を所定時間ごとに取得する。例えば、実測値取得部１１は、ごみ高さ計測装置２によってごみ高さが計測される度に、ごみホッパ９１内のごみ高さの実測値を取得する。また、実測値取得部１１は、取得した実測値を、記憶部２０の記憶部２０に順次記憶させる。

予測パターン情報生成部１２は、予測パターン情報を生成する。ここで、予測パターン情報とは、ごみホッパ９１へのごみ投入から次のごみ投入までの期間に取得された実測値と、ごみホッパ９１における過去のごみ高さの経時変化のパターンとから求めた、次の投入までのごみ高さの経時変化を示す情報である。例えば、この情報は、実測値が最後に取得された時点から次にごみホッパ９１内へごみを投入するまでのごみ高さの経時変化を示す情報であってもよい。ここでは、予測パターン情報が、取得された実測値の後に続くごみ高さの予測値の経時変化を示す曲線である場合を例に挙げて説明するが、これに限定されない。例えば、予測パターン情報は、将来のごみ高さの経時変化を近似的に表す非線形関数であってもよい。なお、予測パターン情報が近似関数である場合、任意の非線形関数が用いられ得る。予測パターン情報生成部１２は、ごみホッパ９１内へのごみ投入が行われる度に、予測パターン情報を新たに生成する。

期間特定部１３は、予測パターン情報生成部１２によって生成された予測パターン情報を用いて、ごみホッパ９１内のごみ高さが、再投入可能レベルＬ１となった後、所定の下限値となるタイミングまでのごみ投入期間を特定する。ここで、所定の下限値とは、例えば、ごみ不足レベルＬ３であってよく、この場合、ごみ投入期間とは、ごみホッパ９１内のごみ高さが再投入可能レベルＬ１以下であり、かつ、ごみ不足レベルＬ３より高い期間である。なお、期間特定部１３は、予測パターン情報生成部１２によって生成された予測パターン情報に基づいて、ごみホッパ９１内のごみ高さが再投入可能レベルＬ１、投入指令レベルＬ２、およびごみ不足レベルＬ３に到達する予測時間、すなわち予測時間ｔ１〜ｔ３を算出してもよい。

（情報処理装置１が行う処理の概要）
情報処理装置１が行う処理の流れについて、図５を用いて説明する。図５は、情報処理装置１が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。

実測値取得部１１は、ごみ高さ計測装置２がごみホッパ９１内のごみ高さを計測する毎に、その計測結果である実測値を取得する(ステップＳ１)。

次に、予測パターン情報生成部１２は、実測値取得部１１から実測値を受信し、ごみホッパ９１内のごみ高さの過去の経時変化のパターンを、過去パターン情報２１から読み出す（ステップＳ２）。そして、予測パターン情報生成部１２は、実測値が最後に取得された時点から次のごみ投入までの、ごみホッパ９１内のごみ高さの経時変化を示す予測パターン情報を生成する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３の詳細は図６に基づいて後述する。

次に、期間特定部１３は、ステップＳ３で生成された予測パターン情報に基づいて、ごみホッパ９１内のごみ高さが、所定のレベルに達する予測時間を算出する（ステップＳ４）。なお、期間特定部１３は、上述のごみ投入期間を特定してもよい。

情報処理装置１は、予測パターン情報および予測時間の少なくとも何れかを、外部装置（例えば、表示装置３）に出力する（ステップＳ５）。ステップＳ５の出力制御は、予測パターン情報を出力する場合には予測パターン情報生成部１２が行い、予測時間を出力する場合には期間特定部１３が行ってもよい。また、これらの情報の出力を制御するブロックを制御部１０に追加し、そのブロックにステップＳ５の出力制御を行わせてもよい。

次に、実測値取得部１１は、ごみホッパ９１内に次のごみが投入されたか否かを判定する（ステップＳ６）。ごみが投入される際にはクレーン９６が駆動されるから、クレーン制御装置４から、クレーン９６にごみの投入動作を行わせたことを示す信号を受信したか否かによって上記の判定を行ってもよい。なお、この判定の方法は特に限定されず、例えばごみ高さ計測装置２が測定したごみ高さが、減少から増加に転じたときに次のごみが投入されたと判定してもよい。

実測値取得部１１は、ステップＳ６で次のごみが投入されていないと判定した場合（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１の処理に戻り、次の実測値を取得する。この場合、予測パターン情報生成部１２は、それに続くステップＳ２およびＳ３の処理により、それまでに取得された実測値に、新たな実測値を加えた一連の実測値に応じた予測パターン情報を生成する。このように、新たに取得された実測値に基づいて新たな予測パターン情報を生成することにより、１サイクルが進むにつれて予測精度を向上させることができる。

また、実測値取得部１１は、ステップＳ６で次のごみが投入されたと判定した場合（ステップＳ６でＹＥＳ）にも、ごみ高さの実測値を取得する（ステップＳ７）。そして、ステップＳ７の後は、ステップＳ２に進む。この場合、予測パターン情報生成部１２は、ステップＳ２、Ｓ３の処理により、新たに投入されたごみについて測定された実測値に応じた予測パターン情報を生成する。

なお、予測パターン情報生成部１２は、１サイクルの終了後、該サイクルで取得された実測値を用いて生成した予測パターン情報を、記憶部２０に記憶されている過去パターン情報２１に追加してもよい。

（予測パターン情報の生成）
次に、予測パターン情報を生成する処理の流れについて、図７を参照しつつ、図６を用いて説明する。図６は、予測パターン情報を生成する処理の一例を説明するフローチャートである。図７は、ごみホッパ９１内のごみ高さの実測値を取得してから、予測パターン情報を生成し、生成した予測パターン情報に基づいてごみ高さが所定のレベルに達する時間を算出するまでの処理を説明する図である。

なお、図６では、予測パターン情報生成部１２が、実測値の経時変化と類似の経時変化を含む、過去のごみ高さの経時変化の複数のパターンを統計学的に解析して、ごみ高さの経時変化についての確率分布を求め、この確率分布に基づいて予測パターン情報を生成する場合の処理の流れについて説明する。

まず、予測パターン情報生成部１２は、１つのサイクルの開始時点から予測開始時点ｔ０までに実測値取得部１１が取得した、ごみホッパ９１内のごみ高さの実測値の経時変化と類似の経時変化を含む、過去のごみ高さの経時変化のパターンを、過去パターン情報２１から複数抽出する（ステップＳ３１）。なお、予測開始時点ｔ０とは、予測パターン情報生成部１２が、予測パターン情報の生成を開始する時点を意味している。図７の（ａ）は、実測値取得部１１が実測値Ｐ１〜Ｐ３までを取得した時点でのごみ高さの経時変化を示している。図７の（ｂ）は、予測パターン情報生成部１２が過去パターン情報２１から抽出した、実測値Ｐ１〜Ｐ３のごみ高さの経時変化と類似の経時変化を含む、過去におけるごみ高さの経時変化の４つのパターンを示している。なお、過去パターン情報２１に格納されている過去パターンは、ごみ高さ、および時間についてそれぞれ正規化されていることが望ましい。これにより、予測パターン情報生成部１２は、過去のさまざまな状況下におけるサイクルでの過去パターン情報の中から、現在のサイクルにおけるごみ高さの経時変化の傾向と類似する過去パターン情報を抽出することができる。

次に、予測パターン情報生成部１２は、抽出した過去のごみ高さの経時変化のパターンを統計学的に解析し、ごみ高さの経時変化についての確率分布を算出する（ステップＳ３２）。図７の（ｃ）は、抽出された過去におけるごみ高さの経時変化のパターンを統計学的に解析して算出した、今後のごみ高さが経時的にどのように変化していくかを示す確率分布を示している。

続いて、予測パターン情報生成部１２は、算出した確率分布において確率が最も高いごみ高さの経時変化のパターンを予測パターン情報として生成する（ステップＳ３３）。図７の（ｄ）において破線Ｚは、図７の（ｃ）に示すような確率分布において、実現する（すなわち実測される）確率が最も高いごみ高さの経時変化を辿った曲線を示している。なお、この曲線は、ごみホッパ９１内から焼却炉９４へごみが送り出される速度に関して、確率最大を示す速度近似曲線でもある。

予測パターン情報生成部１２は、図７の（ｅ）に示す実線（図７の（ｄ）における破線Ｚに対応）に示すような予測パターン情報を生成し、図５のステップＳ４に進む。なお、図７の（ｅ）に示すように、生成した予測パターン情報を用いることにより、再投入可能レベルＬ１となる予測時間ｔ１（図中星印でプロット）を予測することができる。同様に、投入指令レベルＬ２となる予測時間ｔ２（図中白抜き丸でプロット）、およびごみ不足レベルＬ３となる予測時間ｔ３（図中白抜き三角でプロット）も予測することができる。

このように、次のごみ投入までの時間を高い精度で予測することにより、ごみホッパ９１内への次のごみ投入までの期間における、クレーン９６による作業スケジュールの最適化を行うことができる。これにより、ごみピット９０内のごみの積替および攪拌などの作業を効率的に実行し、ごみピット９０内のごみの均質化をより一層向上させることができる。ごみホッパ９１内に投入されるごみの均質性が向上すれば、焼却炉におけるごみの燃焼の安定性も向上させることができる。

＜変形例＞
上述では、予測パターン情報生成部１２が、統計学的な解析手法を用いて予測パターン情報を生成する例を説明したが、予測パターン情報の生成方法はこれに限定されない。予測パターン情報生成部１２は、例えばカルマンフィルタ等の時系列推定手法を適用して次に実測されるごみ高さの予測値を算出し、予測パターン情報を生成してもよい。

予測パターン情報生成部１２は、実測値取得部１１からごみ高さの実測値を所定時間毎に取得し、所定時間先のごみ高さの予測値を算出することを繰り返す構成であってもよい。このような構成として、予測パターン情報生成部１２は、例えば、カルマンフィルタを適用してもよい。この場合、予測パターン情報生成部１２は、例えば、以下の（１）観測された現在のごみ高さ、および（２）所定時間前に算出された予測値、をカルマンフィルタに入力した場合に該カルマンフィルタから出力されるデータを次のごみ高さの予測値として採用する構成であってもよい。例えば、実測値Ｐ３が取得された時に、所定時間後のごみ高さの予測値を算出する場合、予測パターン情報生成部１２は、実測値Ｐ３、および実測値Ｐ２が観測された時点に出力された予測値をカルマンフィルタに入力する。

あるいは、実測値取得部１１が取得した実測値（例えば、図７のＰ１〜Ｐ３）の経時変化に基づいて、現在（例えば、図７の実測値Ｐ３が計測された時点）における、ごみホッパ９１内から焼却炉９４にごみが送り出される速度を推算し、この速度を用いて、次に実測されるごみ高さに対応する予測値を算出する構成であってもよい。

予測パターン情報生成部１２は、さらに、図７の実測値Ｐ３の次に計測されるごみ高さ（例えば、実測値Ｐ４とする）と、上記で算出した予測値との誤差に基づいて、実測値Ｐ４が計測された時点における、ごみホッパ９１内から焼却炉９４にごみが送り出される速度を再度推算し、この速度を用いて、次に実測されるごみ高さに対応する予測値を算出してもよい。

このように、予測パターン情報生成部１２は、実測値を取得する度に、現時点の、ごみホッパ９１内から焼却炉９４にごみが送り出される速度を推算し、次に実測されるごみ高さに対応する予測値を、時系列推定手法を用いて順に算出することによって予測パターン情報を生成する構成であってもよい。

また、予測パターン情報生成部１２は、例えば、回帰分析、重回帰分析、ＡＲモデル（自己相関モデル）、ＡＲＩＭＡモデル（自己回帰和分移動平均モデル）、ＳＡＲＩＭＡモデル（季節的自己回帰和分移動平均モデル）、ＬＳＴＭ（深層学習の一種）等の手法を用いて、予測パターン情報を生成する構成であってもよい。

（表示例）
図５のステップＳ５において、予測パターン情報生成部１２が生成した予測パターン情報、および期間特定部１３が算出した予測時間の少なくともいずれかを表示装置３に出力する構成であってもよい。図８は、予測パターン情報、および予測パターン情報に基づいて算出された予測時間の少なくともいずれかを表示する表示画面の例を示す図である。

図８の（ａ）に示す例における表示装置３は、ごみホッパの上方に設置されたカメラ９２から、ごみホッパ９１の開口部およびごみホッパ９１内のごみＧの表面を撮像したごみホッパ画像を表示している。図８の（ａ）の例では、表示領域３１に「再投入までの所要時間：１２３秒」と表示されている。再投入が可能となるまでの所要時間を表示させる場合、期間特定部１３は、再投入可能レベルＬ１となる予測時間ｔ１を算出し、現在から予測時間ｔ１までの時間を上記所要時間として算出すればよい。なお、表示領域３１の場所は、図８の（ａ）の例では表示画面の上端部であるが、ごみホッパ画像の視認性が確保できるような場所であればよく、これに限定されない。

図８の（ｂ）は、ごみホッパ９１内のごみ高さの経時変化を表示している表示画面の一例である。この例のように、ごみホッパ９１内のごみ高さの実測値、過去のごみ高さの経時変化のパターン、および生成された予測パターン情報などを表示装置３に表示させてもよい。そして、図８の（ｂ）の表示領域３２に示すように、この表示画面において、予測時間ｔ１、予測時間ｔ２、および予測時間ｔ３を表示してもよい。なお、図示では、ごみホッパ９１内にごみが投入されてから１５分が経過した時点で生成された予測パターン情報、および、ごみホッパ９１内のごみ高さが再投入可能レベルの経時変化を表示している。

この画面表示では、実測値取得部１１が１６〜１８分頃に取得した各時点での実測値（図中の四角を用いてプロットされている）、および、白抜き丸および太い実線を用いて、予測パターン情報生成部１２が生成した予測パターン情報が表示されている。さらに、この画面では、生成された予測パターン情報に基づいて期間特定部１３が決定した、ごみホッパ９１内のごみのごみ高さが再投入可能レベル、投入指令レベル、およびごみ不足レベルに達する予測時間「２７．２３（分）」、「３１．２８（分）」、および「３５．０８（分）」が示されている（図中の表示領域３２参照）。なお、図８の（ｂ）では、予測パターン情報の生成に用いられた、実測値の経時変化と類似の経時変化を含む、過去のごみ高さの経時変化の複数のパターンも実線（図７の（ｄ）の破線に対応）で示されているが、これらの情報の表示は必須ではない。

このように、予測パターン情報、および予測パターン情報に基づいて算出された予測時間の少なくともいずれかを表示装置３に表示させることで、ごみホッパ９１内のごみ高さの現在の状況、および次のごみ投入の時期に関する情報を、ごみ焼却設備１００における操業状況を監視する者などに適切に知らせることができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（情報処理装置１ａの構成）
情報処理装置１ａが、ごみホッパ９１内のごみ高さが、再投入可能レベルＬ１に達する予測時間ｔ１、投入指令レベルＬ２に達する予測時間ｔ２、およびごみ不足レベルＬ３に達する予測時間ｔ３等の情報を用いて、クレーン９６に行わせる作業のスケジュールを決定し、決定したスケジュールに従ってクレーン制御装置４に指示を発令してもよい。このような構成を備える情報処理装置１ａは、クレーン作業の制御を自動化することができる。このような構成を備える情報処理装置１ａについて、以下に説明する。

ここでは、情報処理装置１ａの構成について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施形態２に係る情報処理装置の概略構成の一例を示すブロック図である。

情報処理装置１ａの制御部１０ａは、実測値取得部１１、予測パターン情報生成部１２、期間特定部１３、スケジュール決定部１４、および指令出力部１５を備えている。また、情報処理装置１ａの記憶部２０ａには、過去パターン情報２１に加えて、ごみ情報２２および作業所要時間データ２３も記憶されている。

ごみ情報２２は、現在のごみピット９０内のごみの状態（攪拌作業および積替作業の要求度）に関する情報、およびごみホッパ９１に投入されているごみの質に関する情報などを含む情報である。

作業所要時間データ２３は、クレーン９６によって「攪拌」、「積替」、および「ごみ投入」の各作業を行うために確保される時間に関するデータである。

スケジュール決定部１４は、ごみ投入期間内でごみホッパ９１内への次のごみ投入の実行タイミングを決定すると共に、実行タイミングまでにごみピット９０内で行われる作業の実行回数および実行タイミングとを決定する。例えば、ごみ情報２２および作業所要時間データ２３を参照して、ごみホッパ９１への次のごみ投入を行う前にクレーン９６に行わせる作業が複数ある場合、作業の種類、組み合わせ、および順番をクレーン作業のスケジュールとして決定する。

指令出力部１５は、スケジュール決定部１４にて決定されたスケジュールに基づいてクレーン９６の動作が制御されるように、クレーン制御装置４に指令を出力する。

このように、情報処理装置１ａが、クレーン９６に行わせる作業のスケジュールを決定し、決定したスケジュールに従ってクレーン制御装置４に指示を発令することによって、クレーン作業を効率的に組み合わせたスケジュールを決定し、そのスケジュールに従ってクレーンを制御することができる。

（作業スケジュール）
図１０は、スケジュール決定部１４により決定される、クレーン作業のスケジュールのパターン例を示す図である。図示では、ここに示したパターン１〜４は、これらに限定されるものではないが、「攪拌」、「積替」、および「投入」という３種のクレーン作業を組み合わせた場合のスケジュールのパターンの例である。

パターン１では、次のごみ投入を行う前に、ごみピット９０内のごみの攪拌作業のみを繰り返す（図１０に示す例では４回）スケジュールである。例えば、ごみ情報２２が、ごみピット９０内に、投入に好適な程度まで攪拌されたごみが存在しないことを示している場合、スケジュール決定部１４は、このようなスケジュールを決定すればよい。

パターン２、３は、攪拌作業の後、あるいは合間に、積替作業を挿入するスケジュールである。例えば、ごみピット９０内の２箇所で攪拌作業を行うような場合、積替を行う位置と攪拌作業を行う位置との相対的な位置関係に応じて、これらの作業を組み合わせる順番が適宜変更されてもよい。

パターン４は、攪拌作業に加え、積替作業を複数回挿入するスケジュールである。例えば、ごみピット９０内におけるごみの移動および積替への要求度が高まっている状況を示す情報がごみ情報２２に格納されている場合、スケジュール決定部１４は、このようなスケジュールを決定すればよい。

スケジュール決定部１４は、ごみ投入期間において、ごみピット９０内のごみの攪拌作業を含むスケジュールを決定する。これにより、よく攪拌されたごみをごみホッパ９１内へ投入することができ、焼却炉９４へ送り出して焼却するごみを安定して焼却することができる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

（情報処理装置１ｂの構成）
予測パターン情報は、過去のごみ高さの経時変化のパターンを解析することによって生成されるため、ごみホッパ９１内に投入されたごみの質の違いに起因する誤差が含まれ得る。そこで、予測パターン情報の精度をさらに高めるために、ごみホッパ９１内に投入されたごみの質を考慮して予測パターン情報を補正する構成であってもよい。このような構成を備える情報処理装置１ｂについて、以下に説明する。

ごみホッパ９１内に投入されるごみの質に応じて、焼却炉９４においてごみを焼却するために要する時間は変化する。例えば、重く湿ったごみの場合には、軽く乾燥したごみに比べて焼却に要する時間は長くなる傾向がある。そこで、本実施形態に係る情報処理装置１ｂは、ごみホッパ９１内に投入されたごみの質に応じて予測パターン情報を適切に補正する機能を備えている。

ここでは、情報処理装置１ｂの構成について、図１１を用いて説明する。図１０は、本発明の実施形態３に係る情報処理装置の概略構成の一例を示すブロック図である。

情報処理装置１ｂの制御部１０ｂは、実測値取得部１１、予測パターン情報生成部１２、および予測パターン情報補正部１６を備えている。また、情報処理装置１ｂの記憶部２０ａには、過去パターン情報２１に加えて、ごみ質補正係数２４も記憶されている。

予測パターン情報補正部１６は、クレーン９６の動作全般を制御するクレーン制御装置４から、ごみホッパ９１内に投入されたごみの重量を示す重量情報を取得する。なお、クレーン制御装置４は、バケット９７によってごみピット９０内で掴み取ったごみを持ち上げた際の重量を計測し、空のバケット９７の重量からの増加分に関する値を重量情報として予測パターン情報補正部１６に出力してもよい。あるいは、ごみピット９０内のごみを掴んだバケット９７を、ごみホッパ９１の上部で開く前と後とにおける重量変化に関する値を重量情報として出力してもよい。

ところで、バケット９７の開閉によって掴まれるごみの容積は、概ねバケット９７が閉じた場合の内部空間に依存している。それゆえ、同じ大きさのバケット９７を使用している場合、重量情報が示し重量と、ごみホッパ９１内に投入されたごみの比重とは比例関係がある。すなわち、重量情報が重いごみであることを示している場合、そのごみは湿っていて燃焼しにくいことが想定され、重量情報が軽いごみであることを示している場合、そのごみは乾燥していて燃焼しやすいことが想定される。

予測パターン情報補正部１６は、図１２に示すような、ごみ質補正係数２４を参照して、取得した重量情報が示す重量に対応するごみ質補正係数を特定する。図１２は、ごみ質補正係数２４のデータ構造の一例を示す図である。なお、図１２に示す例では、重量Ｖは重量Ｗよりも軽いものとする。

例えば、重量情報が示すごみの重量がＶ未満であれば、ごみホッパ９１内に投入されたごみは過去の平均的なごみに比べて乾燥していて燃焼しやすい。この時には、予測パターン情報補正部１６は、予測パターン情報生成部１２が生成した予測パターン情報を、ごみ質補正係数Ｃ１を用いて補正する。これにより、予測パターン情報生成部１２が生成した予測パターン情報よりも、ごみホッパ９１内に投入されたごみを焼却炉９４へ送り出す送出作業によるごみ高さの経時変化が急となり、所定のごみ高さレベルに達するまでの時間が短くなるように補正される。

一方、重量情報が示すごみの重量がＷ以上であれば、ごみホッパ９１内に投入されたごみは過去の平均的なごみに比べて湿っていて燃焼しにくい。この時には、予測パターン情報補正部１６は、予測パターン情報生成部１２が生成した予測パターン情報を、ごみ質補正係数Ｃ３を用いて補正する。これにより、予測パターン情報生成部１２が生成した予測パターン情報よりも、ごみホッパ９１内に投入されたごみを焼却炉９４へ送り出す送出作業によるごみ高さの経時変化が緩やかとなり、所定のごみ高さレベルに達するまでの時間が長くなるように補正される。

このように、ごみホッパ９１内にごみが投入される毎に、投入されたごみの質を考慮して予測パターン情報を補正することによって、予測パターン情報の精度をさらに高め、ごみホッパ９１内への次のごみの投入時期を正確に予測することができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
情報処理装置１、１ａ、１ｂの制御ブロック（特に、制御部１０、１０ａ、および１０ｂ）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、情報処理装置１、１ａ、１ｂは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１、１ａ、１ｂ 情報処理装置
１１ 実測値取得部
１２ 予測パターン情報生成部
１３ 期間特定部
１４ スケジュール決定部
９０ ごみピット
９１ ごみホッパ
９４ 焼却炉

Claims (5)

1. ごみホッパ内のごみ高さの経時変化を予測する情報処理装置であって、
   前記ごみ高さの実測値を所定時間ごとに取得する実測値取得部と、
   ごみホッパへのごみ投入から次の投入までの間で取得された前記実測値と、前記ごみホッパにおける過去のごみ高さの経時変化のパターンとから、次の投入までのごみ高さの経時変化を示す予測パターン情報を生成する予測パターン情報生成部と、を備え、
   前記予測パターン情報生成部は、過去のごみ高さの経時変化の複数のパターンから、ごみ高さの経時変化についての確率分布を求め、該確率分布に基づいて前記予測パターン情報を生成する
   ことを特徴とする情報処理装置。
2. ごみホッパ内のごみ高さの経時変化を予測する情報処理装置であって、
   前記ごみ高さの実測値を所定時間ごとに取得する実測値取得部と、
   ごみホッパへのごみ投入から次の投入までの間で取得された前記実測値と、前記ごみホッパにおける過去のごみ高さの経時変化のパターンとから、次の投入までのごみ高さの経時変化を示す予測パターン情報を生成する予測パターン情報生成部と、を備え、
   前記ごみ投入において前記ごみホッパ内に投入されたごみの重量が重いほど、ごみ高さの経時変化が緩やかになるように前記予測パターン情報を補正する予測パターン情報補正部をさらに備える
   ことを特徴とする情報処理装置。
3. 前記予測パターン情報を用いて、前記ごみホッパ内のごみ高さが所定の下限値となるタイミングまでのごみ投入期間を特定する期間特定部と、
   前記ごみ投入期間内においてごみピット内で行われる作業の実行回数および実行タイミングを決定するスケジュール決定部と、をさらに備え、
   前記作業には、前記ごみピット内でごみを攪拌する攪拌作業が含まれる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
4. 請求項１に記載の情報処理装置としてコンピュータを機能させるための情報処理プログラムであって、前記実測値取得部および前記予測パターン情報生成部としてコンピュータを機能させるための情報処理プログラム。
5. 請求項２に記載の情報処理装置としてコンピュータを機能させるための情報処理プログラムであって、前記実測値取得部、前記予測パターン情報生成部、および前記予測パターン情報補正部としてコンピュータを機能させるための情報処理プログラム。

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