JP7357878B2 - Machine learning device, data processing system, inference device and machine learning method - Google Patents

Machine learning device, data processing system, inference device and machine learning method Download PDF

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Description

本発明は、遠心分離機を含むシステムに適用可能な機械学習装置、データ処理システム、推論装置及び機械学習方法に関するものである。 The present invention relates to a machine learning device, a data processing system, an inference device, and a machine learning method that can be applied to a system including a centrifuge.

上下水、産業排水、又はし尿等の水処理設備において、遠心力を利用して固液分離を行う遠心分離装置が従来から用いられている。この遠心分離装置としては種々のタイプのものが知られているが、特に長時間連続した処理が必要な設備にあっては、デカンタと称される遠心分離装置が広く用いられている。 Centrifugal separators that perform solid-liquid separation using centrifugal force have been conventionally used in water treatment facilities for water and sewage, industrial wastewater, human waste, and the like. Various types of centrifugal separators are known, but a centrifugal separator called a decanter is widely used, especially in equipment that requires continuous processing over a long period of time.

このデカンタは、一般に、駆動モータと、駆動モータにより回転され内部に被処理液が投入される一端部が錘状に加工された筒状のボウルと、このボウル内に同軸状に配置され被処理液内の固形物を搬送するスクリューコンベアと、ボウルの回転速度とスクリューコンベアの回転速度との間に差速を発生させる差速発生装置と、を備えている。そして、ボウル内に投入された被処理液中の固形物はボウルの一端部から、被処理液中の分離液はボウルの他端部からそれぞれ排出することで、固液分離を実現している。 Generally, this decanter consists of a drive motor, a cylindrical bowl with one end shaped like a cone, which is rotated by the drive motor and into which the liquid to be treated is poured, and a cylindrical bowl that is arranged coaxially within the bowl and into which the liquid to be treated is placed. It includes a screw conveyor that conveys the solids in the liquid, and a differential speed generating device that generates a differential speed between the rotational speed of the bowl and the rotational speed of the screw conveyor. Solid-liquid separation is achieved by discharging the solids in the liquid to be processed into the bowl from one end of the bowl and the separated liquid in the liquid to be processed from the other end of the bowl. .

ところで、このデカンタは、固液分離を行うために、この分離処理が可能な程度の比較的大きな遠心力を得るべく駆動モータに大型のモータを用いている。したがって、この大型のモータの消費電力を適切に制御するための方法が、種々検討されている。(例えば、特許文献1参照。) By the way, in order to perform solid-liquid separation, this decanter uses a large-sized motor as a drive motor in order to obtain a relatively large centrifugal force to enable this separation process. Therefore, various methods have been studied to appropriately control the power consumption of this large motor. (For example, see Patent Document 1.)

特許第5442099号公報Patent No. 5442099

特許文献1に記載された方法のように、スクリューコンベアのトルク及び差速発生装置で発生させる差速に基づいて、遠心分離装置を制御する制御装置を採用すれば、被処理液の性状に合わせた操業をオペレータの判断を要することなく実現できる。しかし、このような遠心分離装置を含む遠心分離システムの制御対象はスクリューコンベアのトルク及び差速発生装置で発生させる差速以外にも存在し、また、当該制御対象の制御に影響する情報(状態変数)も多岐にわたることから、例えば遠心分離システムの制御を完全自動化しようとする場合には、更なる改良の余地が残されている。 As in the method described in Patent Document 1, if a control device is adopted that controls the centrifugal separator based on the torque of the screw conveyor and the differential speed generated by the differential speed generating device, the centrifugal separator can be controlled according to the properties of the liquid to be processed. This allows operations to be carried out without the need for operator judgment. However, the objects to be controlled in a centrifugal separation system including such a centrifugal separator exist in addition to the torque of the screw conveyor and the differential speed generated by the differential speed generator, and there is also information (state) that affects the control of the control object. Since the number of variables (variables) is also wide-ranging, there remains room for further improvement, for example, when attempting to fully automate the control of a centrifugal separation system.

本発明は上述の点に鑑み、遠心分離システムにおける種々の情報に基づいて好適な動作制御を実現するための、機械学習装置、データ処理システム、推論装置及び機械学習方法を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a machine learning device, a data processing system, an inference device, and a machine learning method for realizing suitable operation control based on various information in a centrifugal separation system. do.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る機械学習装置20は、例えば図1乃至図3に示すように、被処理液に遠心力を付与して固形物と分離液とに遠心分離するボウル2と、ボウル2内の固形物を排出口2aに向けて搬送するスクリューコンベア3と、ボウル2を回転させる駆動モータ4と、スクリューコンベア3をボウル2と相対的な差速をもって回転させる差速発生装置5と、を含む遠心分離システムのためのものであって:被処理液のスラリー濃度、ボウル2内で分離され排出された固形物としての脱水固形物の含水率、分離液の濃度、及びスクリューコンベア3のトルク値を含む入力データと、入力データに対応付けられた遠心分離システムの制御パラメータを含む出力データとで構成される学習用データセットを複数組記憶する学習用データセット記憶ユニット22と;学習用データセットを複数組入力することで、入力データと出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習する学習ユニット23と;学習ユニット23によって学習された学習モデルを記憶する学習済モデル記憶ユニット24と;を含み、制御パラメータは、被処理液に添加される添加物の供給量、ボウル2の遠心力、及び差速発生装置5により制御される差速のうちの少なくとも1つで構成される。 In order to achieve the above object, the machine learning device 20 according to the first aspect of the present invention applies centrifugal force to the liquid to be treated to separate the solids and the separated liquid, as shown in FIGS. 1 to 3, for example. A screw conveyor 3 that conveys the solids in the bowl 2 toward the discharge port 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl 2, and a differential speed of the screw conveyor 3 relative to the bowl 2. A centrifugal separation system comprising: a slurry concentration of the liquid to be treated; a water content of the dehydrated solid as a solid separated and discharged in the bowl 2; Learning that stores multiple sets of learning data sets consisting of input data including the concentration of the separated liquid and the torque value of the screw conveyor 3, and output data including the control parameters of the centrifugal separation system associated with the input data. a learning unit 23 that learns a learning model that infers the correlation between input data and output data by inputting a plurality of sets of learning data sets; and a learned model storage unit 24 for storing a model; the control parameters include the supply amount of additives added to the liquid to be treated, the centrifugal force of the bowl 2, and the differential speed controlled by the differential speed generator 5. consisting of at least one of the following.

このように構成すると、遠心分離システムの各種状態変数から遠心分離システムを動作させるのに最適な制御パラメータを推論可能な学習済モデルを提供することができるようになる。 With this configuration, it is possible to provide a trained model that can infer optimal control parameters for operating the centrifugal separation system from various state variables of the centrifugal separation system.

また、本発明の第2の態様に係るデータ処理システムは、例えば図6に示すように、被処理液に遠心力を付与して固形物と分離液とに遠心分離するボウル2と、ボウル2内の固形物を排出口2aに向けて搬送するスクリューコンベア3と、ボウルを回転させる駆動モータ4と、スクリューコンベア3をボウル2と相対的な差速をもって回転させる差速発生装置5と、を含む遠心分離システムに用いられるデータ処理システム50であって:被処理液のスラリー濃度、ボウル2内で分離され排出された固形物としての脱水固形物の含水率、分離液の濃度、及びスクリューコンベア3のトルク値を取得するための検出ユニット51と;上記第1の態様に係る機械学習装置によって生成された学習済モデルに、検出ユニット51が取得したデータを入力することで、遠心分離システムの制御パラメータを推論する推論ユニット57と;を含む。 Further, the data processing system according to the second aspect of the present invention, as shown in FIG. A screw conveyor 3 that conveys the solids inside toward the discharge port 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl, and a differential speed generator 5 that rotates the screw conveyor 3 at a differential speed relative to the bowl 2. A data processing system 50 used in a centrifugal separation system including: slurry concentration of the liquid to be treated, water content of the dehydrated solid as a solid separated and discharged in the bowl 2, concentration of the separated liquid, and a screw conveyor. Detection unit 51 for acquiring the torque value of No. 3; By inputting the data acquired by the detection unit 51 into the learned model generated by the machine learning device according to the first aspect, the centrifugal separation system an inference unit 57 for inferring control parameters;

このように構成すると、遠心分離システムの各種状態変数から遠心分離システムを動作させるのに最適な制御パラメータを推論可能なデータ処理システムを提供できる。 With this configuration, it is possible to provide a data processing system that can infer optimal control parameters for operating the centrifugal separation system from various state variables of the centrifugal separation system.

また、本発明の第3の態様に係る推論装置は、例えば図2に示すように、被処理液に遠心力を付与して固形物と分離液とに遠心分離するボウル2と、ボウル2内の固形物を排出口2aに向けて搬送するスクリューコンベア3と、ボウル2を回転させる駆動モータ4と、スクリューコンベア3をボウル2と相対的な差速をもって回転させる差速発生装置5と、を含む遠心分離システムに用いられ、メモリと、少なくとも1つのプロセッサとを含み、少なくとも1つのプロセッサは:被処理液のスラリー濃度、ボウル2内で分離され排出された固形物としての脱水固形物の含水率、分離液の濃度、及びスクリューコンベア3のトルクを取得する処理と;被処理液のスラリー濃度、ボウル2内で分離され排出された固形物としての脱水固形物の含水率、分離液の濃度、及びスクリューコンベア3のトルク値が入力されると、遠心分離システムの制御パラメータを推論する処理と;を実行するように構成され、制御パラメータは、被処理液に添加される添加物の供給量、ボウル2の遠心力、及び差速発生装置5により制御される差速のうちの少なくとも1つで構成される。 Further, the inference device according to the third aspect of the present invention, as shown in FIG. A screw conveyor 3 that conveys the solids toward the discharge port 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl 2, and a differential speed generator 5 that rotates the screw conveyor 3 at a differential speed relative to the bowl 2. a centrifugal separation system comprising a memory and at least one processor, the at least one processor comprising: a slurry concentration of the liquid to be treated, a water content of the dehydrated solids as solids separated and discharged in the bowl 2; processing to obtain the rate, the concentration of the separated liquid, and the torque of the screw conveyor 3; the slurry concentration of the liquid to be treated, the water content of the dehydrated solid as a solid separated and discharged in the bowl 2, and the concentration of the separated liquid. , and when the torque value of the screw conveyor 3 is input, a process of inferring control parameters of the centrifugal separation system is executed; , centrifugal force of the bowl 2, and differential speed controlled by the differential speed generating device 5.

このように構成すると、遠心分離システムの各種状態変数から遠心分離システムを動作させるのに最適な制御パラメータを推論可能な推論装置を提供できる。 With this configuration, it is possible to provide an inference device that can infer optimal control parameters for operating the centrifugal separation system from various state variables of the centrifugal separation system.

また、本発明の第4の態様に係る機械学習方法は、例えば図5に示すように、被処理液に遠心力を付与して固形物と分離液とに遠心分離するボウル2と、ボウル2内の固形物を排出口2aに向けて搬送するスクリューコンベア3と、ボウル2を回転させる駆動モータ4と、スクリューコンベア3をボウル2と相対的な差速をもって回転させる差速発生装置5と、を含む遠心分離システムのためのコンピュータを用いた機械学習方法であって:被処理液のスラリー濃度、ボウル2内で分離され排出された固形物としての脱水固形物の含水率、分離液の濃度、及びスクリューコンベア3のトルク値を含む入力データと、入力データに対応付けられた遠心分離システムの制御パラメータを含む出力データとで構成される学習用データセットを複数組記憶するステップS11と;学習用データセットを複数組入力することで、入力データと出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習するステップS13~S15と;学習された学習モデルを記憶するステップS17と;を含み、制御パラメータは、被処理液に添加される添加物の供給量、ボウル2の遠心力、及び差速発生装置5により制御される差速のうちの少なくとも1つで構成される。 Further, the machine learning method according to the fourth aspect of the present invention, as shown in FIG. A screw conveyor 3 that conveys the solid matter inside toward the discharge port 2a, a drive motor 4 that rotates the bowl 2, and a differential speed generator 5 that rotates the screw conveyor 3 at a differential speed relative to the bowl 2. A computer-based machine learning method for a centrifugal separation system comprising: a slurry concentration of a liquid to be treated, a water content of dehydrated solids as solids separated and discharged in a bowl 2, and a concentration of a separated liquid. , a step S11 of storing a plurality of learning data sets each consisting of input data including the torque value of the screw conveyor 3, and output data including the control parameters of the centrifugal separation system associated with the input data; Steps S13 to S15 of learning a learning model for inferring the correlation between input data and output data by inputting a plurality of sets of data sets; and Step S17 of storing the learned learning model; The parameters include at least one of the supply amount of the additive added to the liquid to be treated, the centrifugal force of the bowl 2, and the differential speed controlled by the differential speed generating device 5.

このように構成すると、遠心分離システムの各種状態変数から遠心分離システムを動作させるのに最適な制御パラメータを推論可能な学習済モデルを得ることができる。 With this configuration, it is possible to obtain a trained model that can infer optimal control parameters for operating the centrifugal separation system from various state variables of the centrifugal separation system.

本発明によれば、遠心分離システムにおける種々の情報に基づいて遠心分離システムの好適な動作制御を実現できる制御パラメータを取得できるようになり、以って遠心分離システムの制御の完全自動化に貢献することができる。 According to the present invention, it becomes possible to obtain control parameters that can realize suitable operation control of the centrifugal separation system based on various information in the centrifugal separation system, thereby contributing to complete automation of control of the centrifugal separation system. be able to.

図1は、本発明の一実施の形態に係るデカンタ本体の概略構造を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the general structure of a decanter main body according to an embodiment of the present invention. 図2は、図2は、本発明の一実施の形態に係るデカンタの配管構造を含む遠心分離システムを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a centrifugal separation system including a decanter piping structure according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施の形態に係る機械学習装置の概略ブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram of a machine learning device according to an embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施の形態に係る機械学習装置において実施される教師あり学習のためのニューラルネットワークモデルの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a neural network model for supervised learning implemented in a machine learning device according to an embodiment of the present invention. 図5は、本発明の一実施の形態に係る機械学習方法の例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a machine learning method according to an embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一実施の形態に係るデータ処理システムを示す概略ブロック図である。FIG. 6 is a schematic block diagram showing a data processing system according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明を実施するための一実施の形態について説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, below, the scope necessary for explanation to achieve the purpose of the present invention will be schematically shown, and the scope necessary for explanation of the relevant part of the present invention will be mainly explained, and the parts where explanation is omitted will be omitted. It shall be based on known technology.

<遠心分離システム>
初めに、本発明の一実施の形態に係る遠心分離システムについて簡単に説明する。本実施の形態においては、本発明の機械学習装置、データ処理システム、推論装置及び機械学習方法を適用する対象物として、遠心分離装置として横型のデカンタ1を含む遠心分離システムを用いる。言い換えれば、本発明は、本発明に係る機械学習装置、データ処理システム、推論装置及び機械学習方法を遠心分離システムに適用することで、遠心分離システムにおける作動制御を自動化しようとするものである。なお、本発明に係る遠心分離システムの具体的な態様はここに示すものに限定されるものではなく、例えば縦型や直胴型のデカンタ等、他の遠心分離装置を含む遠心分離システムに対しても適用可能である。
<Centrifugal separation system>
First, a centrifugal separation system according to an embodiment of the present invention will be briefly described. In this embodiment, a centrifugal separation system including a horizontal decanter 1 as a centrifugal separator is used as an object to which the machine learning device, data processing system, inference device, and machine learning method of the present invention are applied. In other words, the present invention aims to automate operation control in a centrifugal separation system by applying the machine learning device, data processing system, inference device, and machine learning method according to the present invention to the centrifugal separation system. The specific embodiments of the centrifugal separation system according to the present invention are not limited to those shown here, and may be applied to centrifugal separation systems including other centrifugal separators, such as vertical or straight-body decanters. It is also applicable.

図1は、本発明の一実施の形態に係る、デカンタ本体の概略構造を示す模式図である。また、図2は、本発明の一実施の形態に係るデカンタの配管構造を含む遠心分離システムを示す模式図である。横型のデカンタ1は、図1及び図2に示すように、主にボウル2と、スクリューコンベア3と、駆動モータ4と、差速発生装置5と、ケーシング6とを含む。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the general structure of a decanter main body according to an embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 2 is a schematic diagram showing a centrifugal separation system including a piping structure of a decanter according to an embodiment of the present invention. The horizontal decanter 1 mainly includes a bowl 2, a screw conveyor 3, a drive motor 4, a differential speed generator 5, and a casing 6, as shown in FIGS. 1 and 2.

ボウル2は、一端部が錘状に加工された筒状の部材で構成され、水平軸周りに回転可能に支持されている。また、このボウル2の錘状に加工された一端部には1乃至複数の固形物排出口2aが設けられ、他端部には1乃至複数の分離液排出口2bが形成されたダム2cが取り付けられている。また、このボウル2の一方の端部(図1においては錘状に加工された一端部)には、更に後述する駆動モータ4からの動力を伝達するプーリー4aが取り付けられている。 The bowl 2 is constituted by a cylindrical member whose one end is processed into a conical shape, and is supported rotatably around a horizontal axis. Further, one or more solid material discharge ports 2a are provided at one end of the bowl 2, which is machined into a weight shape, and a dam 2c in which one or more separated liquid discharge ports 2b are formed is provided at the other end. installed. Furthermore, a pulley 4a for transmitting power from a drive motor 4, which will be described later, is attached to one end of the bowl 2 (in FIG. 1, one end processed into a conical shape).

スクリューコンベア3は、ボウル2内に同軸状に配置され、その周囲に螺旋状のスクリュー羽根3aが形成された部材で構成される。スクリュー羽根3aはボウル2内の固形物を搬送及び/又は圧搾するための部材である。このスクリューコンベア3の胴部3bには、その内部に被処理液を受けるための空間3cと、この空間に貯留された被処理液をボウル2内に投入するための吐出口3dとが設けられている。また、このスクリューコンベア3の一端部には、後述する差速発生装置5が連結されている。 The screw conveyor 3 is disposed coaxially within the bowl 2, and is composed of a member around which spiral screw blades 3a are formed. The screw blade 3a is a member for conveying and/or squeezing the solid matter in the bowl 2. The body 3b of the screw conveyor 3 is provided with a space 3c therein for receiving the liquid to be treated, and a discharge port 3d for introducing the liquid stored in this space into the bowl 2. ing. Further, a differential speed generating device 5, which will be described later, is connected to one end of the screw conveyor 3.

駆動モータ4は、ボウル2に回転力を付与するためのモータであり、ボウル2の一方の端部に取り付けられたプーリー4aにベルト4bを介して接続されている。この駆動モータ4には、ボウル2を例えば2000~5000rpmの範囲で回転させるために、比較的大型のモータが採用され、且つその回転速度はインバーター制御によって適宜変更可能となっていることが好ましい。また、差速発生装置5は、ボウル2の回転速度とスクリューコンベア3の回転速度との間に差速を発生させるための装置であって、スクリューコンベア3をボウル2に対して僅かに(例えば1~3rpm程度)遅く回転させることが可能な装置である。この差速発生装置5は、スクリューコンベア3に接続されたギヤボックス5aと、スクリューコンベア3にブレーキ力を付加する差動モータ(「バックドライブモーター」ともいう)5bとを含む。差速発生装置5の具体的な動作原理については従来から知られているものであるから、その説明は省略する。 The drive motor 4 is a motor for applying rotational force to the bowl 2, and is connected to a pulley 4a attached to one end of the bowl 2 via a belt 4b. It is preferable that a relatively large motor is used as the drive motor 4 in order to rotate the bowl 2 in a range of, for example, 2000 to 5000 rpm, and the rotational speed thereof can be changed as appropriate by inverter control. Further, the differential speed generating device 5 is a device for generating a differential speed between the rotational speed of the bowl 2 and the rotational speed of the screw conveyor 3, and is a device for generating a differential speed between the rotational speed of the bowl 2 and the rotational speed of the screw conveyor 3. It is a device that can rotate slowly (about 1 to 3 rpm). This differential speed generator 5 includes a gear box 5a connected to the screw conveyor 3, and a differential motor (also referred to as a "back drive motor") 5b that applies a braking force to the screw conveyor 3. Since the specific operating principle of the differential speed generating device 5 is conventionally known, its explanation will be omitted.

ケーシング6は、ボウル2及びスクリューコンベア3を覆うように設けられ、ボウル2の固形物排出口2aから排出された固形物(以下、これを脱水固形物と呼ぶ)を下方に設けられた固形物シュート6aに導き、同じくボウル2の分離液排出口2bから排出された分離液を下方に設けられた分離液シュート6bに導くものである。また、ケーシング6に覆われたボウル2及びスクリューコンベア3は、フレーム6cによって一体に支持されている。 The casing 6 is provided to cover the bowl 2 and the screw conveyor 3, and collects the solids discharged from the solids discharge port 2a of the bowl 2 (hereinafter referred to as dehydrated solids) from the solids provided below. Similarly, the separated liquid discharged from the separated liquid outlet 2b of the bowl 2 is guided to the separated liquid chute 6b provided below. Further, the bowl 2 covered by the casing 6 and the screw conveyor 3 are integrally supported by a frame 6c.

ケーシング6の固形物シュート6aは、固形物排出導管7に連結されており、固形物シュート6aから排出された固形物は、例えばこの固形物排出導管7を介して図示しない焼却設備への搬送路7aへ運ばれる。また、ケーシング6の分離液シュート6bは、分離液排出導管8に連結されており、分離液シュート6bから排出された分離液は、例えばこの分離液排出導管8を介して図示しない浄水設備へ運ばれる。 The solid matter chute 6a of the casing 6 is connected to a solid matter discharge conduit 7, and the solid matter discharged from the solid matter chute 6a is transferred to a conveyance path to an incineration facility (not shown) via the solid matter discharge conduit 7, for example. Transported to 7a. Further, the separated liquid chute 6b of the casing 6 is connected to a separated liquid discharge conduit 8, and the separated liquid discharged from the separated liquid chute 6b is transported to a water purification facility (not shown) via the separated liquid discharge conduit 8, for example. It will be done.

このデカンタ1は、ボウル2内に被処理液を投入するための給液管9を更に含む。この給液管9は、その一端はスクリューコンベア3の胴部3b内の空間3cに連通し、他端は被処理液供給源10及び添加物供給源11が連通しており、他端から流入した被処理液等をボウル2内に投入するための導管となっている。 The decanter 1 further includes a liquid supply pipe 9 for introducing the liquid to be treated into the bowl 2. One end of this liquid supply pipe 9 communicates with a space 3c in the body 3b of the screw conveyor 3, and the other end communicates with a to-be-treated liquid supply source 10 and an additive supply source 11, and inflow from the other end. This serves as a conduit for introducing the treated liquid and the like into the bowl 2.

給液管9と被処理液供給源10とは、被処理液を供給するためのポンプ10aを備えた被処理液供給配管10bによって流体的に接続されている。このポンプ10aを制御することにより、被処理液のボウル内への供給量を制御することができる。ここで、被処理液供給源10から供給される被処理液は、多くの場合固形物としての汚泥を含むスラリー(懸濁液)である。 The liquid supply pipe 9 and the liquid to be processed supply source 10 are fluidly connected by a liquid to be processed supply pipe 10b equipped with a pump 10a for supplying the liquid to be processed. By controlling this pump 10a, it is possible to control the amount of the liquid to be treated fed into the bowl. Here, the treated liquid supplied from the treated liquid supply source 10 is often a slurry (suspension) containing sludge as a solid substance.

また、給液管9と添加物供給源11とは、被処理液に添加される添加物、例えば薬剤を供給するためのポンプ11aと薬剤の供給位置や供給タイミングを制御するための複数個の弁11bとを備えた添加物配管11cによって流体的に接続されている。ここで、添加物供給源11から供給される薬剤は、スラリーに投与することでスラリー中に含まれる汚泥をフロック状に変化させる凝集剤、特に高分子凝集剤又は無機凝集剤である。 The liquid supply pipe 9 and the additive supply source 11 also include a pump 11a for supplying additives, such as chemicals, to be added to the liquid to be processed, and a plurality of pumps for controlling the supply position and timing of the medicine. It is fluidly connected by an additive line 11c with a valve 11b. Here, the agent supplied from the additive supply source 11 is a flocculant, particularly a polymer flocculant or an inorganic flocculant, which changes the sludge contained in the slurry into flocs by administering it to the slurry.

本実施形態に係る添加物配管11cは、図2に示すように、その中途位置で2つの管に分岐され、一方は被処理液配管10bの中間位置に、他方は給液管9にそれぞれ接続されている。被処理液配管10bの中間位置に接続された配管を経由して薬剤を供給した場合には、被処理液配管10b内で被処理液と薬剤とが反応し(いわゆる「ライン薬注」)、給液管9に接続された配管を経由して薬剤を供給した場合には、ボウル2内部で被処理液と薬剤とが反応する(いわゆる「機内薬注」)こととなる。このような配管構造を採用すると、被処理液に薬剤を添加する位置及びタイミングを調整することができ、以って主に被処理液の状態に影響される薬剤による汚泥フロック生成効果を最適に調整することができるようになる。なお、図2に示す配管の接続位置は一例にすぎず、被処理液の状態等を考慮して当該配管構造は適宜変更することが可能である。 As shown in FIG. 2, the additive pipe 11c according to the present embodiment is branched into two pipes at an intermediate position, one of which is connected to the intermediate position of the liquid to be treated pipe 10b, and the other to the liquid supply pipe 9. has been done. When a chemical is supplied via a pipe connected to an intermediate position of the liquid to be treated piping 10b, the liquid to be treated and the chemical react within the liquid to be treated piping 10b (so-called "line chemical injection"). When a chemical is supplied via a pipe connected to the liquid supply pipe 9, the liquid to be treated and the chemical react inside the bowl 2 (so-called "in-machine chemical injection"). By adopting such a piping structure, it is possible to adjust the position and timing of adding chemicals to the liquid to be treated, thereby optimizing the sludge floc generation effect of the chemicals, which is mainly affected by the condition of the liquid to be treated. be able to adjust. Note that the connection position of the piping shown in FIG. 2 is only an example, and the piping structure can be changed as appropriate in consideration of the state of the liquid to be treated and the like.

以上の構成を備えるデカンタ1による固液分離は、先ず、所定の回転数で回転するボウル2内に給液管9を介して薬剤が添加された被処理液が投入されると、駆動モータ4により発生された遠心力によって被処理液内の(薬剤の効果によりフロック状となっている)固形物がボウル2の内壁面に沈降する。沈降した固形物は、差速発生装置5の作用によりボウル2の回転数よりも僅かに小さな回転数でボウル2に対して連れ周りするスクリューコンベア3のスクリュー羽根3aによって、ボウル2の錘状に加工された一端側に向かって圧搾されつつ搬送され、固形物排出口2aより固形物シュート6aへ排出される。また、上記のように固形物が沈降除去された後の被処理液は、分離液としてボウル2内に一定期間滞留した後、分離液排出口2bからオーバーフローするようにして分離液シュート6bへ排出される。 In solid-liquid separation using the decanter 1 having the above configuration, first, when a liquid to be treated to which a chemical has been added is introduced into the bowl 2 which rotates at a predetermined rotational speed via the liquid supply pipe 9, the drive motor 4 Due to the centrifugal force generated by the centrifugal force, solid matter in the liquid to be treated (which has become floc-like due to the effect of the chemical) settles on the inner wall surface of the bowl 2. The settled solids are shaped like a weight in the bowl 2 by the screw blades 3a of the screw conveyor 3, which rotates around the bowl 2 at a rotation speed slightly lower than the rotation speed of the bowl 2 due to the action of the differential speed generator 5. The solid material is conveyed while being squeezed toward the processed one end side, and is discharged from the solid material discharge port 2a to the solid material chute 6a. In addition, the liquid to be treated after the solids have been sedimented and removed as described above stays as a separated liquid in the bowl 2 for a certain period of time, and then overflows from the separated liquid outlet 2b and is discharged to the separated liquid chute 6b. be done.

<機械学習装置>
上述の固液分離処理は、デカンタ1の各種制御パラメータを調整することで、好適な処理を実現している。ここでいう制御パラメータとは、主にボウル2の遠心力、添加物供給源11からの薬剤の供給量、及びボウル2とスクリューコンベア3との差速から構成される。そこで、以下には、被処理液の種類等に合わせて最適な制御パラメータを推定することが可能な推論モデル(学習済モデル)を学習する本発明の機械学習装置について、説明を行う。
<Machine learning device>
The solid-liquid separation process described above is achieved by adjusting various control parameters of the decanter 1. The control parameters herein mainly consist of the centrifugal force of the bowl 2, the amount of medicine supplied from the additive supply source 11, and the differential speed between the bowl 2 and the screw conveyor 3. Therefore, a machine learning device of the present invention that learns an inference model (trained model) capable of estimating optimal control parameters according to the type of liquid to be treated, etc. will be described below.

図3は、本発明の一実施の形態に係る機械学習装置の概略ブロック図である。本実施の形態に係る機械学習装置20は、図3に示すように、学習用データセット取得ユニット21と、学習用データセット記憶ユニット22と、学習ユニット23と、学習済モデル記憶ユニット24とを備えている。 FIG. 3 is a schematic block diagram of a machine learning device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the machine learning device 20 according to the present embodiment includes a learning dataset acquisition unit 21, a learning dataset storage unit 22, a learning unit 23, and a learned model storage unit 24. We are prepared.

学習用データセット取得ユニット21は、例えば有線又は無線の通信回線を介して接続されたコンピュータPC1から学習(トレーニング)用データセットを構成する複数のデータを取得するインタフェースユニットである。コンピュータPC1は、例えば上述したデカンタ1のコントロールユニットを構成する、あるいはこのコントロールユニットに通信可能に接続されたコンピュータであって良く、デカンタ1の各種制御パラメータを取得可能なものである。また、このコンピュータPC1は、オペレータENによりデカンタ1の各種制御情報が入力されるものであって良く、当該制御情報の少なくとも一部が、学習用データセットにおける出力データ(「教師データ」ともいう)として、後述するデカンタ1の各種データと同様に、学習用データセット取得ユニット21に送信される。なお、ここでいうデカンタ1のコントロールユニットとは、デカンタ1全体の制御を行うための装置であって、プロセッサ及びメモリ等を備える周知のコンピュータ等から構成されるものである。 The learning data set acquisition unit 21 is an interface unit that acquires a plurality of data forming a learning (training) data set from the computer PC1 connected, for example, via a wired or wireless communication line. The computer PC1 may be, for example, a computer that constitutes a control unit of the decanter 1 described above or is communicably connected to this control unit, and is capable of acquiring various control parameters of the decanter 1. Further, this computer PC1 may be inputted with various control information of the decanter 1 by the operator EN, and at least a part of the control information may be output data (also referred to as "teacher data") in a learning data set. The information is transmitted to the learning data set acquisition unit 21 in the same way as various data of the decanter 1, which will be described later. The control unit of the decanter 1 referred to herein is a device for controlling the entire decanter 1, and is composed of a well-known computer or the like including a processor, memory, and the like.

この学習用データセット取得ユニット21で取得される学習用データセットとは、入力データとして、被処理液供給源10から供給される被処理液のスラリー濃度と、ボウル2内で分離され固形物排出口2aから排出された後の固形物である脱水固形物の含水率と、同じくボウル2内で分離され分離液排出口2bから排出された分離液の濃度と、スクリューコンベア3のトルク値とを含み、出力データとして、デカンタ1の主要な制御パラメータ、具体的にはボウル2内へ供給される薬剤の供給量、ボウル2の遠心力、及び差速発生装置により制御される差速のうちの少なくとも1つを含む。これら学習用データセットを構成する各種データの具体的な取得方法については、後述する。 The learning data set acquired by the learning data set acquisition unit 21 includes, as input data , the slurry concentration of the liquid to be treated supplied from the liquid to be treated source 10 and the solid waste separated in the bowl 2. The moisture content of the dehydrated solid that is the solid after being discharged from the outlet 2a, the concentration of the separated liquid separated in the bowl 2 and discharged from the separated liquid discharge port 2b, and the torque value of the screw conveyor 3 are calculated. The output data includes the main control parameters of the decanter 1, specifically the amount of medicine supplied into the bowl 2, the centrifugal force of the bowl 2, and the differential speed controlled by the differential speed generator. Contains at least one. A specific method for acquiring various data constituting these learning data sets will be described later.

学習用データセット記憶ユニット22は、学習用データセット取得ユニット21で取得した学習用データセットを構成する複数のデータを、関連する入力データと出力データ(「教師データ」ともいう)とを関連付けて1つの学習用データセットとし、格納するためのデータベースである。この学習用データセット記憶ユニットを構成するデータベースの具体的な構成については適宜調整することができる。例えば、図3においては、説明の都合上、この学習用データセット記憶ユニット22と後述する学習済モデル記憶ユニット24とを別々の記憶手段として示しているが、これらは単一の記憶媒体(データベース)によって構成することもできる。 The learning data set storage unit 22 associates the plurality of data forming the learning data set acquired by the learning data set acquisition unit 21 with related input data and output data (also referred to as "teacher data"). This is a database for storing one learning data set. The specific configuration of the database that constitutes this learning data set storage unit can be adjusted as appropriate. For example, in FIG. 3, for convenience of explanation, the training data set storage unit 22 and the trained model storage unit 24, which will be described later, are shown as separate storage means, but these are stored in a single storage medium (database ) can also be configured.

学習ユニット23は、学習用データセット記憶ユニット22に記憶された複数の学習用データセットを用いて機械学習を実行し、学習済モデルを生成するものである。本実施の形態においては、後に詳しく説示するように、機械学習の具体的な手法としてニューラルネットワークを用いた教師あり学習を採用している。ただし、機械学習の具体的な手法については、これに限定されるものではなく、入出力の相関関係を学習用データセットから学習することができるものであれば他の学習手法を採用することも可能である。例えば、アンサンブル学習(ランダムフォレスト、ブースティング等)を用いることもできる。 The learning unit 23 executes machine learning using the plurality of learning data sets stored in the learning data set storage unit 22 and generates a learned model. In this embodiment, as will be explained in detail later, supervised learning using a neural network is employed as a specific method of machine learning. However, the specific machine learning method is not limited to this, and other learning methods may be adopted as long as they can learn the correlation between input and output from the learning dataset. It is possible. For example, ensemble learning (random forest, boosting, etc.) can also be used.

学習済モデル記憶ユニット24は、学習ユニット23で生成された学習済モデルを記憶するためのデータベースである。この学習済モデル記憶ユニット24に記憶された学習済モデルは、要求に応じて、インターネットを含む通信回線や記憶媒体を介して実システムへ適用される。実システム(データ処理システム)に対する学習済モデルの具体的な適用態様については、後に詳述する。 The trained model storage unit 24 is a database for storing the trained model generated by the learning unit 23. The trained model stored in the trained model storage unit 24 is applied to the actual system via communication lines and storage media, including the Internet, in response to requests. Specific application aspects of the learned model to the actual system (data processing system) will be described in detail later.

ここで、学習用データセットの収集方法の一例について、図2及び図3を参照して説明する。本実施形態に係るデカンタ1は、その構成要素の適所に、デカンタ1の稼働状態を特定するための監視システムが設けられている。当該監視システムとしては、詳しくは、図2に示すように、被処理液監視システム31と、脱水固形物監視システム32と、分離液監視システム33と、スクリューコンベアトルク監視システム34とを含む。そして、これらの監視システム31~34によって検出されるデータが、学習用データセットを構成する入力データに対応する。 Here, an example of a method for collecting a learning data set will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The decanter 1 according to the present embodiment is provided with a monitoring system for specifying the operating state of the decanter 1 at appropriate locations of its components. Specifically, as shown in FIG. 2, the monitoring system includes a treated liquid monitoring system 31, a dehydrated solids monitoring system 32, a separated liquid monitoring system 33, and a screw conveyor torque monitoring system 34. The data detected by these monitoring systems 31 to 34 correspond to the input data forming the learning data set.

被処理液監視システム31は、被処理液配管10bに配置され、被処理液供給源10から供給される被処理液の特にスラリー濃度を監視するものである。スラリー濃度を監視する具体的な方法としては、例えば周知の濃度センサを用いて被処理液の濃度値を直接検出すればよい。 The liquid to be treated monitoring system 31 is disposed in the liquid to be treated piping 10b, and monitors the liquid to be treated, especially the slurry concentration, supplied from the liquid to be treated source 10. As a specific method for monitoring the slurry concentration, for example, a well-known concentration sensor may be used to directly detect the concentration value of the liquid to be treated.

脱水固形物監視システム32は、固形物排出導管7に設けられ、この固形物排出導管7を通過する脱水固形物(「脱水ケーキ」とも呼ばれる)の特にその含水率を監視するものである。この脱水固形物監視システム32は、固形物排出導管7を通過する脱水固形物の含水率を測定あるいは推定する。なお、脱水固形物の含水率の測定あるいは推定する方法としては種々の方法を採用することができるが、本実施形態においては、周知の含水率計を用いて脱水固形物の含水率を直接測定する方法を採用している。 A dewatered solids monitoring system 32 is provided in the solids discharge conduit 7 and is intended to monitor, in particular, the moisture content of the dehydrated solids (also referred to as "dehydrated cake") passing through the solids discharge conduit 7. The dewatered solids monitoring system 32 measures or estimates the moisture content of the dehydrated solids passing through the solids discharge conduit 7. Note that various methods can be adopted to measure or estimate the moisture content of the dehydrated solid, but in this embodiment, the moisture content of the dehydrated solid is directly measured using a well-known moisture content meter. The method is adopted.

分離液監視システム33は、分離液排出導管8に設けられ、この分離液排出導管8を通過する分離液の濃度を監視するものである。分離液濃度を監視する具体的な方法としては、例えば周知の濃度センサを用いて分離液の濃度値を直接検出すればよい。 The separated liquid monitoring system 33 is provided in the separated liquid discharge conduit 8 and monitors the concentration of the separated liquid passing through the separated liquid discharge conduit 8. As a specific method for monitoring the concentration of the separated liquid, for example, a well-known concentration sensor may be used to directly detect the concentration value of the separated liquid.

スクリューコンベアトルク監視システム34は、例えばスクリューコンベア3の回転軸に取り付けられており、このスクリューコンベア3に作用する反力を検出することで、スクリューコンベア3のトルク値を監視している。 The screw conveyor torque monitoring system 34 is attached to the rotating shaft of the screw conveyor 3, for example, and monitors the torque value of the screw conveyor 3 by detecting the reaction force acting on the screw conveyor 3.

これら複数の監視システムにより取得される各種データ、詳しくは被処理液の濃度、サンプリングされた脱水固形物の含水率、分離液の濃度及びスクリューコンベア3のトルク値が、デカンタ1のコントロールユニットや上述したコンピュータPC1に送られ、その後学習用データセットの入力データとして機械学習装置20にて整理・格納される。 Various data acquired by these multiple monitoring systems, specifically the concentration of the liquid to be treated, the water content of the sampled dehydrated solids, the concentration of the separated liquid, and the torque value of the screw conveyor 3 are transmitted to the control unit of the decanter 1 and the The data is then sent to the computer PC1, and then organized and stored in the machine learning device 20 as input data for a learning data set.

また、本実施形態に係るデカンタ1において学習用データセットを準備する際には、上述した監視システムにより取得された情報等に基づいて、教師データとなる最適な制御パラメータを特定する必要がある。この最適な制御パラメータは、例えば監視システムにより取得された情報及びその他の種々の情報に基づいて、オペレータENが手動で特定すると良い。このように特定された最適な制御パラメータは、機械学習装置20において、学習用データセットの教師データとして、上述した監視システムにより取得される各種データと共に整理・格納される。 Further, when preparing a learning data set in the decanter 1 according to the present embodiment, it is necessary to specify optimal control parameters to serve as training data based on information etc. acquired by the above-mentioned monitoring system. The optimal control parameters may be manually specified by the operator EN, for example, based on information obtained by the monitoring system and various other information. The optimal control parameters identified in this way are organized and stored in the machine learning device 20 as training data of a learning data set together with various data acquired by the above-mentioned monitoring system.

ここで、特定される最適な制御パラメータとしては、上述したように、ボウル2の遠心力、添加物供給源11からの薬剤の供給量、及びボウル2とスクリューコンベア3との差速の少なくとも1つとすることができる。これらの制御パラメータは、デカンタ1による固液分離処理に最も影響のある制御パラメータと考えられるものである。したがって、ここで特定される制御パラメータは上述した3つの制御パラメータ全てが特定されると好ましい。なお、これら3つの制御パラメータのうち1つのみ、あるいは2つのみ入力するようにしてもよく、またこれら3つの制御パラメータ以外のパラメータ(例えば薬剤の供給位置等)を更に追加して入力することも可能である。特に、上記3つの制御パラメータのうち、ボウル2の遠心力については、主に駆動モータ4によるボウル2の回転数を制御することで調整が可能であるが、この回転数を変更する制御は他の2つの制御(薬剤供給量及び差速の制御)に比して応答性が低い。そこで、上記3つの制御パラメータのうち2つのみを特定する場合には、添加物供給源11からの薬剤の供給量とボウル2とスクリューコンベア3との差速の2つを入力するとよい。 Here, as described above, the optimal control parameters identified include at least one of the centrifugal force of the bowl 2, the amount of medicine supplied from the additive supply source 11, and the differential speed between the bowl 2 and the screw conveyor 3. It can be done as one. These control parameters are considered to be the control parameters that have the most influence on the solid-liquid separation process by the decanter 1. Therefore, it is preferable that all the three control parameters mentioned above be specified here. Note that only one or two of these three control parameters may be input, and parameters other than these three control parameters (for example, drug supply position, etc.) may be additionally input. is also possible. In particular, among the three control parameters mentioned above, the centrifugal force of the bowl 2 can be adjusted mainly by controlling the rotation speed of the bowl 2 by the drive motor 4, but other controls can change this rotation speed. The responsiveness is lower than that of the two controls (control of drug supply amount and differential speed). Therefore, when specifying only two of the three control parameters described above, it is preferable to input two of the amount of medicine supplied from the additive supply source 11 and the differential speed between the bowl 2 and the screw conveyor 3.

次に、上述のようにして得られた複数の学習用データセットを用いた、学習ユニット23における学習手法について簡単に説明する。図4は、本発明の一実施の形態に係る機械学習装置において実施される教師あり学習のためのニューラルネットワークモデルの例を示す図である。図4に示すニューラルネットワークモデルにおけるニューラルネットワークは、入力層にあるl個のニューロン(x1~xl)、第1中間層にあるm個のニューロン(y11~y1m)、第2中間層にあるn個のニューロン(y21~y2n)、及び出力層にあるo個のニューロン(z1~zo)から構成されている。第1中間層及び第2中間層は、隠れ層とも呼ばれており、ニューラルネットワークとしては、第1中間層及び第2中間層の他に、さらに複数の隠れ層を有するものであってもよく、あるいは第1中間層のみを隠れ層とするものであってもよい。 Next, a learning method in the learning unit 23 using the plurality of learning data sets obtained as described above will be briefly described. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a neural network model for supervised learning implemented in a machine learning device according to an embodiment of the present invention. The neural network in the neural network model shown in Figure 4 consists of l neurons (x1 to xl) in the input layer, m neurons (y11 to y1m) in the first hidden layer, and n neurons in the second hidden layer. neurons (y21 to y2n), and o neurons (z1 to zo) in the output layer. The first intermediate layer and the second intermediate layer are also called hidden layers, and the neural network may have a plurality of hidden layers in addition to the first intermediate layer and the second intermediate layer. Alternatively, only the first intermediate layer may be a hidden layer.

また、入力層と第1中間層との間、第1中間層と第2中間層との間、第2中間層と出力層との間には、層間のニューロンを接続するノードが張られており、それぞれのノードには、重みwi(iは自然数)が対応づけられている。 Furthermore, nodes connecting neurons between the layers are connected between the input layer and the first hidden layer, between the first hidden layer and the second hidden layer, and between the second hidden layer and the output layer. Each node is associated with a weight wi (i is a natural number).

本実施の形態に係るニューラルネットワークモデルにおけるニューラルネットワークは、学習用データセットを用いて、被処理液の濃度、サンプリングされた脱水固形物の含水率、分離液の濃度及びスクリューコンベア3のトルク値と、制御パラメータとの相関関係を学習する。具体的には、状態変数としての被処理液の濃度、サンプリングされた脱水固形物の含水率、分離液の濃度及びスクリューコンベア3のトルク値のそれぞれを入力層のニューロンに対応づけ、出力層にあるニューロンの値を、一般的なニューラルネットワークの出力値の算出方法で、つまり、出力側のニューロンの値を、当該ニューロンに接続される入力側のニューロンの値と、出力側のニューロンと入力側のニューロンとを接続するノードに対応づけられた重みwiとの乗算値の数列の和として算出することを、入力層にあるニューロン以外の全てのニューロンに対して行う方法を用いることで、算出する。なお、上記状態変数を入力層のニューロンに入力するに際し、状態変数として取得した情報をどのような形式として入力するかは、生成される学習済モデルの精度等を考慮して適宜設定することができる。 The neural network in the neural network model according to the present embodiment uses the learning data set to determine the concentration of the liquid to be treated, the water content of the sampled dehydrated solid, the concentration of the separated liquid, and the torque value of the screw conveyor 3. , learn the correlation with the control parameters. Specifically, the concentration of the liquid to be treated as state variables, the water content of the sampled dehydrated solid, the concentration of the separated liquid, and the torque value of the screw conveyor 3 are associated with neurons in the input layer, and The value of a certain neuron is calculated using the general neural network output value calculation method, that is, the value of the output neuron is calculated by the value of the input neuron connected to the neuron, the output neuron, and the input neuron. It is calculated as the sum of the sequence of multiplication values of the weight wi associated with the node that connects the neuron of . Note that when inputting the above state variables to neurons in the input layer, the format in which the information acquired as state variables is input can be set as appropriate, taking into consideration the accuracy of the trained model to be generated. can.

そして、算出された出力層にあるo個のニューロンz1~zoの値、すなわち本実施の形態においては1以上の制御パラメータと、学習用データセットの一部を構成する、同じく1以上の制御パラメータからなる教師データt1~toとを、それぞれ比較して誤差を求め、求められた誤差が小さくなるように、各ノードに対応づけられた重みwiを調整する(バックプロバケーション)ことを反復する。 Then, the calculated values of the o neurons z1 to zo in the output layer, that is, in this embodiment, one or more control parameters and one or more control parameters that also constitute a part of the learning data set. The following steps are repeated: comparing the teacher data t1 to to to determine the error, and adjusting the weight wi associated with each node (backpropriation) so that the determined error becomes smaller.

そして、上述した一連の工程を所定回数反復実施すること、あるいは前記誤差が許容値より小さくなること等の所定の条件が満たされた場合には、学習を終了して、そのニューラルネットワークモデル(のノードのそれぞれに対応づけられた全ての重みwi)を学習済モデルとして学習済モデル記憶ユニット24に記憶する。 Then, if a predetermined condition is met, such as repeating the above-mentioned series of steps a predetermined number of times or the error becomes smaller than a tolerance value, learning is completed and the neural network model ( All weights wi) associated with each of the nodes are stored in the trained model storage unit 24 as a trained model.

<機械学習方法>
上記に関連して、本発明は、機械学習方法を提供する。図5は、本発明の一実施の形態に係る機械学習方法の例を示すフローチャートである。以下に示す機械学習方法においては、上述した機械学習装置に基づいて説明を行うが、前提となる構成については、上記機械学習装置に限定されない。また、この機械学習方法はコンピュータを用いることで実現されるものであるが、コンピュータとしては種々のものが適用可能であり、例えばデカンタ1のコントロールユニットを構成するコンピュータ、ネットワーク上に配されたサーバ装置、あるいは図3に示すコンピュータPC1等を挙げることができる。また、このコンピュータの具体的構成については、例えば、少なくともCPUやGPU等からなる演算装置と、揮発性又は不揮発性メモリ等で構成される記憶装置と、ネットワークや他の機器に通信するための通信装置と、これら各装置を接続するバスとを含むものを採用することができる。
<Machine learning method>
In connection with the above, the present invention provides a machine learning method. FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a machine learning method according to an embodiment of the present invention. The machine learning method shown below will be explained based on the machine learning device described above, but the prerequisite configuration is not limited to the machine learning device described above. In addition, although this machine learning method is realized by using a computer, various types of computers can be applied. For example, a computer forming the control unit of the decanter 1, a server arranged on a network, etc. A device or a computer PC1 shown in FIG. 3 can be mentioned. The specific configuration of this computer includes, for example, an arithmetic unit consisting of at least a CPU, a GPU, etc., a storage device consisting of volatile or nonvolatile memory, etc., and a communication device for communicating with a network and other devices. It is possible to employ a system that includes devices and a bus that connects these devices.

本実施形態に係る機械学習方法としての教師あり学習は、機械学習を開始するための事前準備として、先ず、所望の数の学習用データセットを準備し、準備した複数個の学習用データセットを学習用データセット記憶ユニット22に記憶する(ステップS11)。ここで準備する学習用データセットの数については、最終的に得られる学習済みモデルに求められる推論精度を考慮して設定するとよい。また、学習用データセットを準備する方法については、その一例を既に上で例示しているため、ここでは説明を省略する。 In supervised learning as a machine learning method according to the present embodiment, as a preliminary preparation for starting machine learning, first, a desired number of training data sets are prepared, and the prepared training data sets are It is stored in the learning data set storage unit 22 (step S11). The number of training data sets to be prepared here may be set in consideration of the inference accuracy required for the trained model that will ultimately be obtained. Further, since an example of a method for preparing a learning data set has already been illustrated above, a description thereof will be omitted here.

ステップS11が完了すると、次いで学習ユニット23における学習を開始すべく、学習前のニューラルネットワークモデルを準備する(S12)。ここで準備される学習前のニューラルネットワークモデルは、その構造が上記図4で示した構造を有し、各ノードの重みが初期値に設定されている。そして、学習用データセット記憶ユニット22に記憶された複数個の学習用データセットから、例えばランダムに一の学習用データセットを選択し(ステップS13)、当該一の学習用データセット中の入力データを、準備された学習前のニューラルネットワークモデルの入力層(図4参照。)に入力する(ステップS14)。なお、学習用データセット中の入力データを学習前のニューラルネットワークモデルの入力層に入力する手法としては、種々のものを採用することができる。また、入力データとしての被処理液の濃度、サンプリングされた脱水固形物の含水率、分離液の濃度及びスクリューコンベア3のトルク値を入力層に入力する前段階で、データを調整するための所定の前処理を実行してもよい。 When step S11 is completed, a pre-learning neural network model is then prepared in order to start learning in the learning unit 23 (S12). The pre-learning neural network model prepared here has the structure shown in FIG. 4 above, and the weights of each node are set to initial values. Then, for example, one learning dataset is randomly selected from the plurality of learning datasets stored in the learning dataset storage unit 22 (step S13), and the input data in the one learning dataset is is input into the input layer (see FIG. 4) of the prepared neural network model before learning (step S14). Note that various methods can be employed for inputting the input data in the learning data set to the input layer of the neural network model before learning. In addition, before inputting the concentration of the liquid to be treated as input data, the water content of the sampled dehydrated solid, the concentration of the separated liquid, and the torque value of the screw conveyor 3 to the input layer, a predetermined value for adjusting the data is provided. Preprocessing may be performed.

ここで、上記ステップS14の結果として生成された出力層(図4参照。)の制御パラメータは、学習前のニューラルネットワークモデルによって生成されたものであるため、ほとんどの場合望ましい結果とは異なる値である。そこで、次に、ステップS13において取得された一の学習用データセット中の教師データとしての制御パラメータとステップS13において生成された出力層の制御パラメータとを用いて、機械学習を実施する(ステップS15)。ここで行う機械学習とは、例えば、教師データを構成する制御パラメータと出力層を構成する制御パラメータとを比較し、両者の誤差を検出し、この誤差が小さくなるような出力層が得られるよう、学習前のニューラルネットワークモデル内の各ノードに対応付けられた重みを調整する処理(バックプロパゲーション)であってよい。また、学習前のニューラルネットワークモデルの出力層に出力される制御パラメータの数及び形式は、学習対象としての学習用データセット中の教師データと同様の数及び形式である。したがって、例えば学習用データセット中の教師データとしての制御パラメータが2つの制御パラメータに対応するデータで構成されている場合には、ニューラルネットワークモデルが出力層に出力する制御パラメータも2つの制御パラメータに対応するデータである。 Here, the control parameters of the output layer (see FIG. 4) generated as a result of step S14 above are generated by the neural network model before learning, so in most cases, the control parameters are different from the desired result. be. Therefore, next, machine learning is performed using the control parameters as teacher data in the one learning data set acquired in step S13 and the control parameters of the output layer generated in step S13 (step S15). ). The machine learning performed here, for example, compares the control parameters that make up the teaching data and the control parameters that make up the output layer, detects the error between the two, and then tries to obtain an output layer that reduces this error. , may be a process (backpropagation) of adjusting the weights associated with each node in the neural network model before learning. Further, the number and format of control parameters output to the output layer of the neural network model before learning are the same number and format as the teacher data in the learning data set as the learning target. Therefore, for example, if the control parameters as teacher data in the learning dataset consist of data corresponding to two control parameters, the control parameters output by the neural network model to the output layer will also consist of two control parameters. This is the corresponding data.

ステップS15において機械学習が実施されると、さらに機械学習を継続する必要があるか否かを、例えば学習用データセット記憶ユニット22内に記憶された未学習の学習用データセットの残数に基づいて特定する(ステップS16)。そして、機械学習を継続する場合(ステップS16でNo)にはステップS13に戻り、機械学習を終了する場合(ステップS16でYes)には、ステップS17に移る。上記機械学習を継続する場合には、学習中のニューラルネットワークモデルに対してステップS13~S15の工程を未学習の学習用データセットを用いて複数回実施する。最終的に生成される学習済モデルの精度は、一般にこの回数に比例して高くなる。 When machine learning is performed in step S15, whether or not it is necessary to continue machine learning is determined based on, for example, the remaining number of unlearned learning datasets stored in the learning dataset storage unit 22. (Step S16). Then, if the machine learning is to be continued (No in step S16), the process returns to step S13, and if the machine learning is to be ended (Yes in step S16), the process is to proceed to step S17. When continuing the machine learning, steps S13 to S15 are performed multiple times on the neural network model that is being trained using an unlearned learning data set. Generally, the accuracy of the trained model finally generated increases in proportion to this number of times.

機械学習を終了する場合(ステップS16でYes)には、各ノードに対応付けられた重みが一連の工程によって調整され生成されたニューラルネットワークを学習済モデルとして、学習済モデル記憶ユニット24に記憶し(ステップS17)、一連の学習プロセスを終了する。ここで記憶された学習済モデルは、種々のデータ処理システムに適用され使用され得るものであるが、当該データ処理システムの詳細については後述する。 When ending machine learning (Yes in step S16), the neural network generated by adjusting the weights associated with each node through a series of steps is stored as a trained model in the trained model storage unit 24. (Step S17), the series of learning processes ends. The learned model stored here can be applied and used in various data processing systems, and details of the data processing system will be described later.

上述した機械学習装置の学習プロセス及び機械学習方法においては、1つの学習済モデルを生成するために、1つの(学習前の)ニューラルネットワークモデルに対して複数回の機械学習処理を繰り返し実行することでその精度を向上させ、データ処理システムに適用するに足る学習済モデルを得るものを説示しているが、本発明はこの取得方法に限定されない。例えば、所定回数の機械学習を実施した学習済モデルを一候補として複数個学習済モデル記憶ユニット24に格納しておき、この複数個の学習済モデル群に妥当性判断用のデータセットを入力して出力層(のニューロンの値)を生成し、出力層で特定された制御データの精度を比較検討して、データ処理システムに適用する最良の学習済モデルを1つ選定するようにしてもよい。なお、妥当性判断用データセットは、学習に用いた学習用データセットと同様のデータセットで構成され、且つ学習に用いられていないものであればよい。 In the learning process and machine learning method of the machine learning device described above, in order to generate one trained model, machine learning processing is repeatedly performed multiple times on one neural network model (before learning). Although a method for improving the accuracy and obtaining a trained model sufficient for application to a data processing system is described, the present invention is not limited to this acquisition method. For example, a plurality of trained models that have been subjected to machine learning a predetermined number of times are stored as candidates in the trained model storage unit 24, and a data set for validity judgment is input to the group of trained models. The output layer (the values of the neurons) may be generated by comparing the accuracy of the control data specified in the output layer, and the best trained model to be applied to the data processing system may be selected. . Note that the validity determination data set may be any data set that is the same as the learning data set used for learning and that is not used for learning.

以上説明した通り、本実施の形態に係る機械学習装置及び機械学習方法を適用することにより、デカンタ1の適所に設けられた複数の監視システムにより取得される各種データから、最適な制御パラメータを導出することが可能な学習済モデルを得ることができる。 As explained above, by applying the machine learning device and machine learning method according to the present embodiment, optimal control parameters can be derived from various data acquired by a plurality of monitoring systems installed at appropriate locations in the decanter 1. You can obtain a trained model that can

<データ処理システム>
次に、図6を参照して、上述した機械学習装置及び機械学習方法によって生成された学習済モデルの適用例について説示する。図6は、本発明の一実施の形態に係るデータ処理システムを示す概略ブロック図である。本実施形態に係るデータ処理システム50としては、上述した横型のデカンタ1のコントロールユニット内に搭載された態様を例示する。
<Data processing system>
Next, with reference to FIG. 6, an application example of the learned model generated by the machine learning device and machine learning method described above will be described. FIG. 6 is a schematic block diagram showing a data processing system according to an embodiment of the present invention. As an example of the data processing system 50 according to the present embodiment, a mode is illustrated in which the data processing system 50 is installed in the control unit of the horizontal decanter 1 described above.

データ処理システム50は、図6に示すように、主に検出ユニット51と、調整ユニット52と、演算ユニット53と、データベース(DB)54と、ユーザインタフェース55と、これらを相互に接続するための内部バス56とを備えている。なお、図6においては、データ処理システム50を構成する構成要素のみ示し、コントロールユニットが備える本実施の形態に係るデータ処理システム50とは直接関係しない他の構成要素についてはその記載を省略している。 As shown in FIG. 6, the data processing system 50 mainly includes a detection unit 51, an adjustment unit 52, a calculation unit 53, a database (DB) 54, a user interface 55, and a system for interconnecting these. An internal bus 56 is provided. In addition, in FIG. 6, only the components constituting the data processing system 50 are shown, and descriptions of other components that are not directly related to the data processing system 50 according to the present embodiment provided in the control unit are omitted. There is.

検出ユニット51は、デカンタ1の状態変数を検出するためのものであり、具体的には、上述した被処理液監視システム31、脱水固形物監視システム32、分離液監視システム33及びスクリューコンベアトルク監視システム34を含むものである。そして、この検出ユニット51では、これら各監視システムを用いることで、被処理液のスラリー濃度と、ボウル2内で分離され排出された脱水固形物の含水率と、分離液の濃度と、スクリューコンベア3のトルク値とを取得できる。 The detection unit 51 is for detecting state variables of the decanter 1, and specifically, the above-mentioned liquid to be treated monitoring system 31, dehydrated solids monitoring system 32, separated liquid monitoring system 33, and screw conveyor torque monitoring. system 34. The detection unit 51 uses these monitoring systems to detect the slurry concentration of the liquid to be treated, the water content of the dehydrated solids separated and discharged in the bowl 2, the concentration of the separated liquid, and the screw conveyor. 3 torque values can be obtained.

調整ユニット52は、デカンタ1において最適な動作制御を実現するために調整される各種制御ユニットを調整するためのものである。具体的には、駆動モータ4に接続されてその回転数を制御する駆動モータ制御ユニット41と、添加物配管11cに設けられ薬剤の供給量を可変するポンプ11bを制御するポンプ制御ユニット42と、差動モータ5bに接続されてその回転数を制御し、以ってスクリューコンベア3の(ボウル2に対する)回転数を制御する差動モータ制御ユニット43と、を含むものである。 The adjustment unit 52 is for adjusting various control units that are adjusted in order to realize optimal operation control in the decanter 1. Specifically, a drive motor control unit 41 that is connected to the drive motor 4 and controls its rotation speed; a pump control unit 42 that controls the pump 11b that is installed in the additive pipe 11c and that varies the amount of medicine supplied; The differential motor control unit 43 is connected to the differential motor 5b and controls its rotation speed, thereby controlling the rotation speed of the screw conveyor 3 (with respect to the bowl 2).

演算ユニット53は、データ処理システム50における各種処理を実現するためのプロセッサを構成するものであり、推論ユニット57を含んでいる。推論ユニット57は、予め用意された学習済モデルを記憶する学習済モデル記憶ユニット58に接続されており、この学習済モデル記憶ユニット58に格納された学習済モデルを参酌することで、検出ユニット51で検出した状態変数から調整ユニット52で調整を行う制御パラメータを推論するものである。学習済モデル記憶ユニット58に記憶されている学習済モデルは、その用途や各種条件(例えば季節、天候及び温度・湿度といった環境条件、あるいは被処理液の種類等)に合わせて複数個記憶されていると好ましい。そしてまた、複数個の学習済モデルから適切な一の学習済モデルを選択する作業は、各種センサ等を用いて自動的に選択できるようにしてもよいし、オペレータENによって手動で選択できるようにしてもよい。 The arithmetic unit 53 constitutes a processor for realizing various processes in the data processing system 50, and includes an inference unit 57. The inference unit 57 is connected to a trained model storage unit 58 that stores a trained model prepared in advance, and by taking into account the trained model stored in this trained model storage unit 58, the detection unit 51 The control parameters to be adjusted by the adjustment unit 52 are inferred from the state variables detected by the control unit 52. A plurality of trained models are stored in the trained model storage unit 58, depending on the application and various conditions (for example, season, weather, environmental conditions such as temperature and humidity, or type of liquid to be treated, etc.). It is preferable to have one. Furthermore, the task of selecting an appropriate trained model from a plurality of trained models may be performed automatically using various sensors, or manually selected by the operator EN. It's okay.

データベース54は、周知の記録媒体からなり、検出ユニット51による検出結果や演算ユニット53による演算結果等、データ処理システム50における各種データを一時的にあるいは継続的に記憶するためのものである。また、ユーザインタフェース55は、例えばGUI(グラフィカルユーザインタフェース)で構成されており、デカンタ1のステータス表示やオペレータEN等からの入力操作等を受け取るためのものである。 The database 54 is made of a well-known recording medium and is used to temporarily or continuously store various data in the data processing system 50, such as detection results by the detection unit 51 and calculation results by the calculation unit 53. Further, the user interface 55 is composed of, for example, a GUI (graphical user interface), and is used to display the status of the decanter 1 and receive input operations from the operator EN and the like.

上述した構成を備えるデータ処理システム50により制御パラメータを調整する際は、以下の処理を実行する。すなわち、先ず検出ユニット51において、デカンタ1の4つの状態変数を取得する。次いで、この4つの状態変数を演算ユニット53の推論ユニット57に入力することで、3つの制御パラメータを推論する。そして、推論結果としての3つの制御パラメータを調整ユニット52に送り、各制御ユニットを動作させて制御パラメータとしてのボウル2の遠心力、薬剤の供給量、及びボウル2とスクリューコンベア3との間の差速を調整する。 When adjusting control parameters using the data processing system 50 having the above-described configuration, the following process is executed. That is, first, four state variables of the decanter 1 are acquired in the detection unit 51. Next, by inputting these four state variables to the inference unit 57 of the calculation unit 53, three control parameters are inferred. Then, the three control parameters as the inference results are sent to the adjustment unit 52, and each control unit is operated to adjust the centrifugal force of the bowl 2, the supply amount of medicine, and the adjustment between the bowl 2 and the screw conveyor 3 as control parameters. Adjust differential speed.

上述した制御パラメータの調整を行うタイミングは、自動的に特定することも、手動で調整することも可能である。また、デカンタ1が作動している場合には常に当該調整を行ってもよいし、例えば、デカンタ1の作動を開始した時、デカンタ1で処理を行う被処理液の種類が変更された時、予め設定された所定時間が経過した時、あるいは被処理液監視システム31又は分離液監視システム33において被処理液又は分離液の濃度の変化を検出可能とし当該変化が所定の閾値を超えた時にのみ当該調整を行ってもよい。 The timing for adjusting the control parameters described above can be automatically specified or manually adjusted. Further, the adjustment may be performed whenever the decanter 1 is in operation; for example, when the decanter 1 starts operating, or when the type of liquid to be treated with the decanter 1 is changed, Only when a preset predetermined time has elapsed, or when a change in the concentration of the liquid to be processed or the separated liquid can be detected in the liquid to be processed monitoring system 31 or the separated liquid monitoring system 33, and the change exceeds a predetermined threshold value. The adjustment may be made.

オプションとして、上記実施の形態においては、学習済モデルはバッチ学習により学習を行った場合を説示しているが、本発明においては、バッチ学習により学習された学習済モデルを、オンライン学習を行うことで更なる精度向上を図ってもよい。その場合には、検出ユニット51において検出された状態変数と、推論ユニット57によって推論された制御パラメータであって、特に調整ユニット52における調整の結果、固液分離処理結果が改善された時の制御パラメータとを一組のオンライン学習用データセットとしてデータベース54に一時的に格納しておき、任意のタイミングでデータベース54内に蓄積された当該オンライン学習用データセットを用いた、図5に示すものと同様の機械学習処理を実行すれば良い。 As an option, although the above embodiment describes the case where the trained model is trained by batch learning, in the present invention, the trained model trained by batch learning may be trained online. Further accuracy may be improved by In that case, the state variable detected in the detection unit 51 and the control parameter inferred by the inference unit 57, in particular, the control when the solid-liquid separation processing result is improved as a result of the adjustment in the adjustment unit 52. The data set shown in FIG. A similar machine learning process can be executed.

また、上述のデータ処理システム50は横型のデカンタ1のコントロールユニット内に適用されているが、これに代えて、例えばデカンタ1のコントロールユニットに通信可能に接続されたコンピュータや、デカンタ1のコントロールユニットにネットワークを介して接続されたサーバ装置等に適用することも可能である。ただし、本実施形態に係る遠心分離システムは、その処理内容(被処理液の種類や単位時間当たりの処理量等)や周辺環境(気候等)がシステム毎に大きく異なる場合が通常であるため、これらの遠心分離システム全てに適用できるような汎用的な学習済モデルを生成すること等は効率的でない。したがって、データ処理システム50及び上述した機械学習プロセスは、遠心分離システム毎に適用して運用することが現実的であり好ましい。 Further, the data processing system 50 described above is applied within the control unit of the horizontal decanter 1, but instead of this, for example, a computer communicatively connected to the control unit of the decanter 1, or a control unit of the decanter 1 may be used. It is also possible to apply the present invention to a server device or the like connected to the server via a network. However, the centrifugal separation system according to the present embodiment usually differs greatly in processing contents (type of liquid to be processed, processing amount per unit time, etc.) and surrounding environment (climate, etc.) depending on the system. It is not efficient to generate a general-purpose trained model that can be applied to all of these centrifugal separation systems. Therefore, it is practical and preferable to apply and operate the data processing system 50 and the machine learning process described above for each centrifugal separation system.

<推論装置>
本発明は、上述したデータ処理システム50の態様によるもののみならず、推論を行うための推論装置の態様で提供することもできる。その場合、推論装置としては、メモリと、少なくとも1つのプロセッサとを含み、このうちのプロセッサが、一連の処理を実行するものとすることができる。当該一連の処理とは、デカンタの状態変数、すなわち被処理液のスラリー濃度、脱水固形物の含水率、分離液の濃度、及びスクリューコンベア3のトルクを取得する処理と、これらの状態変数が入力された際に遠心分離システムの制御パラメータを推論する処理と、を含む。そして、ここでいう制御パラメータは、添加物の供給量、ボウル2の遠心力、及び差速発生装置5により制御される差速のうちの少なくとも1つで構成される。本発明を上述した推論装置の態様で提供することで、データ処理システムを実装する場合に比して簡単に種々の遠心分離システムに適用することができる。
<Inference device>
The present invention can be provided not only in the form of the data processing system 50 described above, but also in the form of an inference device for performing inference. In that case, the inference device may include a memory and at least one processor, of which the processor may execute a series of processes. The series of processes includes the process of acquiring the state variables of the decanter, that is, the slurry concentration of the liquid to be treated, the water content of the dehydrated solids, the concentration of the separated liquid, and the torque of the screw conveyor 3, and the process of acquiring the state variables of the decanter, and the process of acquiring the state variables of the decanter, that is, the slurry concentration of the liquid to be treated, the water content of the dehydrated solid, the concentration of the separated liquid, and the torque of the screw conveyor 3. and inferring control parameters of the centrifugal separation system when the centrifugal separation system is used. The control parameters herein include at least one of the supply amount of the additive, the centrifugal force of the bowl 2, and the differential speed controlled by the differential speed generating device 5. By providing the present invention in the form of the inference device described above, it can be applied to various centrifugal separation systems more easily than when implementing a data processing system.

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本発明の技術思想に含まれるものである。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present invention. All of these are included in the technical idea of the present invention.

1 (横型の)デカンタ
2 ボウル
3 スクリューコンベア
4 駆動モータ
5 差速発生装置
6 ケーシング
9 給液管
10 被処理液供給源
10a、11a ポンプ
11 添加物供給源
20 機械学習装置
21 学習用データセット取得ユニット
22 学習用データセット記憶ユニット
23 学習ユニット
24 学習済モデル記憶ユニット
31 被処理液監視システム
32 脱水固形物監視システム
33 分離液監視システム
34 スクリューコンベアトルク監視システム
41 駆動モータ制御ユニット
42 ポンプ制御ユニット
43 差動モータ制御ユニット
50 データ処理システム
51 検出ユニット
52 調整ユニット
53 演算ユニット
57 推論ユニット
1 (horizontal) decanter 2 Bowl 3 Screw conveyor 4 Drive motor 5 Differential speed generator 6 Casing 9 Liquid supply pipe 10 Processed liquid supply source 10a, 11a Pump 11 Additive supply source 20 Machine learning device 21 Learning data set acquisition Unit 22 Learning data set storage unit 23 Learning unit 24 Learned model storage unit 31 Processed liquid monitoring system 32 Dehydrated solids monitoring system 33 Separated liquid monitoring system 34 Screw conveyor torque monitoring system 41 Drive motor control unit 42 Pump control unit 43 Differential motor control unit 50 Data processing system 51 Detection unit 52 Adjustment unit 53 Arithmetic unit 57 Inference unit

Claims (3)

被処理液に遠心力を付与して固形物と分離液とに遠心分離するボウルと、前記ボウル内の前記固形物を排出口に向けて搬送するスクリューコンベアと、前記ボウルを回転させる駆動モータと、前記スクリューコンベアを前記ボウルと相対的な差速をもって回転させる差速発生装置と、を備えた遠心分離システムのための機械学習装置であって:
前記被処理液のスラリー濃度、前記ボウル内で分離され排出された前記固形物としての脱水固形物の含水率、前記分離液の濃度、及び前記スクリューコンベアのトルク値の4つのデータで構成される入力データと、前記入力データに対応付けられた前記遠心分離システムの制御パラメータを含む出力データとで構成される学習用データセットを複数組記憶する学習用データセット記憶ユニットと;
前記学習用データセットを複数組入力することで、前記入力データと前記出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習する学習ユニットと;
前記学習ユニットによって学習された前記学習モデルを記憶する学習済モデル記憶ユニットと;を備え、
前記制御パラメータは、前記被処理液に添加される添加物の供給量、前記ボウルの遠心力、及び前記差速発生装置により制御される差速のうちの少なくとも1つで構成される、
機械学習装置。
A bowl that applies centrifugal force to a liquid to be treated to centrifugally separate solids and a separated liquid, a screw conveyor that conveys the solids in the bowl toward a discharge port, and a drive motor that rotates the bowl. , a differential speed generating device for rotating the screw conveyor at a differential speed relative to the bowl, the machine learning device for a centrifugal separation system comprising:
Consisting of four data: slurry concentration of the liquid to be treated, water content of the dehydrated solid as the solid separated and discharged in the bowl, concentration of the separated liquid, and torque value of the screw conveyor. a learning data set storage unit that stores a plurality of learning data sets including input data and output data including control parameters of the centrifugal separation system associated with the input data;
a learning unit that learns a learning model that infers a correlation between the input data and the output data by inputting the plurality of training data sets;
a learned model storage unit that stores the learning model learned by the learning unit;
The control parameter includes at least one of a supply amount of an additive added to the liquid to be treated, a centrifugal force of the bowl, and a differential speed controlled by the differential speed generating device.
Machine learning device.
被処理液に遠心力を付与して固形物と分離液とに遠心分離するボウルと、前記ボウル内の前記固形物を排出口に向けて搬送するスクリューコンベアと、前記ボウルを回転させる駆動モータと、前記スクリューコンベアを前記ボウルと相対的な差速をもって回転させる差速発生装置と、を備えた遠心分離システムに用いられるデータ処理システムであって:
前記被処理液のスラリー濃度、前記ボウル内で分離され排出された前記固形物としての脱水固形物の含水率、前記分離液の濃度、及び前記スクリューコンベアのトルク値を取得するための検出ユニットと;
前記請求項1に記載の機械学習装置によって生成された学習済モデルに、前記検出ユニットが取得したデータを入力することで、前記遠心分離システムの制御パラメータを推論する推論ユニットと;を備える、
データ処理システム。
A bowl that applies centrifugal force to a liquid to be treated to centrifugally separate solids and a separated liquid, a screw conveyor that conveys the solids in the bowl toward a discharge port, and a drive motor that rotates the bowl. , a differential speed generating device for rotating the screw conveyor at a differential speed relative to the bowl, the data processing system used in a centrifugal separation system comprising:
a detection unit for acquiring a slurry concentration of the liquid to be treated, a water content of the dehydrated solid as the solid separated and discharged in the bowl, a concentration of the separated liquid, and a torque value of the screw conveyor; ;
an inference unit that infers control parameters of the centrifugal separation system by inputting the data acquired by the detection unit into a learned model generated by the machine learning device according to claim 1;
Data processing system.
被処理液に遠心力を付与して固形物と分離液とに遠心分離するボウルと、前記ボウル内の前記固形物を排出口に向けて搬送するスクリューコンベアと、前記ボウルを回転させる駆動モータと、前記スクリューコンベアを前記ボウルと相対的な差速をもって回転させる差速発生装置と、を備えた遠心分離システムのためのコンピュータを用いた機械学習方法であって:
前記被処理液のスラリー濃度、前記ボウル内で分離され排出された前記固形物としての脱水固形物の含水率、前記分離液の濃度、及び前記スクリューコンベアのトルク値の4つのデータで構成される入力データと、前記入力データに対応付けられた前記遠心分離システムの制御パラメータを含む出力データとで構成される学習用データセットを複数組記憶するステップと;
前記学習用データセットを複数組入力することで、前記入力データと前記出力データとの相関関係を推論する学習モデルを学習するステップと;
学習された前記学習モデルを記憶するステップと;を備え、
前記制御パラメータは、前記被処理液に添加される添加物の供給量、前記ボウルの遠心力、及び前記差速発生装置により制御される差速のうちの少なくとも1つで構成される、
機械学習方法。
A bowl that applies centrifugal force to a liquid to be treated to centrifugally separate solids and a separated liquid, a screw conveyor that conveys the solids in the bowl toward a discharge port, and a drive motor that rotates the bowl. , a differential speed generating device that rotates the screw conveyor at a differential speed relative to the bowl, the computer-based machine learning method for a centrifugal separation system comprising:
Consisting of four data: slurry concentration of the liquid to be treated, water content of the dehydrated solid as the solid separated and discharged in the bowl, concentration of the separated liquid, and torque value of the screw conveyor. storing a plurality of learning data sets each including input data and output data including control parameters of the centrifugal separation system associated with the input data;
learning a learning model that infers a correlation between the input data and the output data by inputting a plurality of the training data sets;
storing the learned learning model;
The control parameter includes at least one of a supply amount of an additive added to the liquid to be treated, a centrifugal force of the bowl, and a differential speed controlled by the differential speed generating device.
Machine learning methods.
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EP4327948A1 (en) * 2022-08-22 2024-02-28 GEA Westfalia Separator Group GmbH Ai controlled decanter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04371244A (en) * 1991-06-21 1992-12-24 Nishihara Environ Sanit Res Corp Controller for centrifugal separator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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