JPS61138161A - フロック監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、浄水場の沈殿池におけるフロック量監視方法
、特に画像処理技術を用いてフロックの形成状況を把握
してなるフロック量監視方法に関する。

〔発明の背景〕

浄水場では、原水の濁質粒径が小さいので、これらを凝
集させて、凝集塊（フロック）とし、このフロックを沈
殿させることとしている。フロックの監視は、作業員の
監視による所が多かった。

第２図は沈殿池を中心とする浄水場の構成を示す。

フロック形成池１では７０ツ中ユレータ２により水の攪
拌をい、フロック３の形成をはかる。沈殿池４は７０ツ
ク形成池１からの流下ｉを受は入れフロック３の沈殿を
行う。濾過池５は、沈殿池４からの流下量を受入ｎ夷濾
過を行う。

かかる沈殿池４のフロックは、作業員の目視による監視
によって、その形成状況が判断されている。沈殿池４は
一定の大きさを持つため、入口（Ａ）、中心部ＣＢ）、
出口（Ｃ）といった具合に全体にわたって監視を行う。

この監視の結果、例えば、出口付近で７０ツクが未だ水
面近くに漂っている場合には、フロックの出来が悪いな
どの結論を下す。

この作業員の監視を自動化させるべく、ＴＶ左カメラ使
用するやり方もある。その−例を第３図に示す。沈殿池
４の内部にＴＶ左カメラを設置し、且つ投光器９をこの
ＴＶ左カメラに一体として取付ける。このＴＶ左カメラ
を移動させるべく、レール１１を流入入口から流出出口
の方向Ｋかけて設置し、且つこのレール上に移動装置１
２を置き、この移動装置１２に上記ＴＶ左カメラをつシ
下げる。移動装置１２をレール１１上で動かすことＫよ
って、ＴＶ左カメラも移動する。移動装＆１２の制御は
移動制御部１３によって行う。投光器９０投光の制御は
、投光器制御器１０が行う。ＴＶ左カメラで撮像した画
像は、表示制御部７を介して取込まれ、ＣＲＴ８に表示
する。ＣＢ、Ｔ８は、モニタ量に設置しておくのが普通
である。

作業者は、ＣＲＴ８の画面を移動点毎に監視し、フロッ
ク形成状況を判断する。

第３図は１台のＴＶ左カメラよる事例であるが第４図の
如く４台のＴＶ左カメラを設置するやシ方もある。切替
回路１４で各ＴＶ左カメラ切替えて撮像（投光を含めて
）させ、且り撮像画像の取込みを行う。

以上の各従来例は、フロックの目視による監視からＴＶ
左カメラよる監視へと発展したものであった。然るに、
ＴＶ左カメラあっても目視に代るものであり、フロック
の解析までは行われておらず、フロック形成の自動分析
は不可能でめった。

一方、計算機を使用してフロックを認識しようとの試み
もある（特開昭５４−１４３２３９号）。しかし、分布
や形等等を認識することとしているが、単に形状や分布
のみではフロックの正確な把握は困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、フロックの形成状況を自動的に検出可
能としたフロック監視方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

理想的なフロック形成とは、フロック形成池で形成され
たフロックが当該形成池で沈殿することなく、沈殿池へ
進み、沈殿池の中で全て沈殿し、濾過池に流出しないこ
とである。

かかる最適なフロックは、その大きさだけで判断するこ
とも可能であるが、よシ正確を期すためには、フロック
の重さをも考慮しなければならない。ここで、フロック
の大きさとは、画像情報としてとらえた場合、２次元情
報、つまり面積としてとらえる情報を云う。

フロックの重さは、フロック個々の密度に関連する。同
じ大きさの７０ツクでも密度高く重いものは早く沈降し
、密度低く軽いものに沈降しづらい。従って、フロック
の大きさ、即ち面積だけではフロックの正確な判断は不
可で、重さの考え方の導入を必要とする。

そこで、本発明は、画像処理技術を適用してフロック群
の画像を認識し、形成状況を判定する際に、あらかじめ
沈降フロック分布メモリに、最適なフロックの場合にお
けるフロックの沈降分布情報を記憶しておき、該情報と
現時点に取込んだフロックの分布情報とを比較すること
により、重さ情報（重さ情報はフロックの沈降分布にあ
られれる）を加味し、より正確なフロック群の形成状況
を把握するようにした。

〔発明の実施例〕

第５図は、本発明の適用状況を示す図である。

沈殿池４の水中にＴＶ左カメラ及び一体に取シつけた投
光器１５とを沈める。更に、このＴＶ右カメラットの上
部に外光遮光板３１を設置した。外光遮光板３１は、Ｔ
Ｖ右カメラットのＴＶ撮像視野２５に外光の侵入を防ぐ
ためである。

第１図Ｈ１ＴＶカメラと画像処理系との詳細な実施例で
ある。画像処理系は、ＴＶカメラ制御装匝７、ストロボ
コントローラ１６、画像認識装置１７、制御用計算機１
８、沈降フロック分布メモリ１９、フロック面積分類用
メモリ２０．フロック形成池１と沈殿池４との流路上に
設けた流量計２１、インターフェース２２より成る。Ｔ
Ｖ右カメラットは、ＴＶ左カメラと、前面にガラス２４
を持つ水蜜性を有する外箱２３（水密容器）と、外箱２
３の上側表面に取シつけた投光器１５とよシ成る。投光
器１５はストロボとする。ストロボとしたのは、フロッ
クが流動状態にあるためこれを静止画像としてとらえた
ためである。

ＴＶ左カメラ御装置７は、ＴＶ左カメラへ撮像指令を発
生すること、ＴＶ左カメラで撮像した画像を取込み画像
データを得、この画像データを画像認識装置１７に送出
することの機能を持つ。ストロボコントローラ１６１−
！ＴＶカメラ６での撮像の際に投光器１５を指示して投
光させる。この指示のタイミングは、制御用計算機１８
が決定する。

制御用計算機１８は全体の制御の中心をなし、ストロボ
コントローラ１６への指示、インターフェース２２を介
しての流量値の取込み、画像認識装置１７の制御、メモ
リ１９の制御を行う。

画像認識装置ｉｉ：１７は制御装置７からの画像データ
を取込み、画像認識を行う。

メモリ１９は最適なフロックの場合におけるフロックの
沈降分布を記憶する。メモＩＪ　２０は所定の値でフロ
ックの大きさく面積）分けをした場合のその値を記憶す
る。

動作を説明する。

制御用計算機１８によシストロボコントローラ１６に対
して発光指示を出し、投光器を発光させる。この発光と
同時にＴＶ左カメラで水中の撮像を行う。、撮像後、制
御装置７を介して画像データを得、画像認識装置１７に
取込む。

第６図は、撮像画像の説明図である。第６図（ａ）は、
ＴＶ左カメラの撮像画像そのものを示す。この画像から
れかるように小さいフロックは戦い丸め沈降速度が遅く
、表面に近い位置に浮遊する。

逆に大きいフロックは重いため下部に移動する。

画像認識装置１７は、画像データを取込み、所定のしき
い値で２値化処理を行い、フロック個々に番号性は処理
（ラベリングという）を行い、且つ個々の面積演算を行
う。これを第６図に示す。

以上の処理は具体的に以下となる。

ラベリング部層とは、第６図（ｂ）に示す如く、撮像画
面上の７０ツクにす１．す２．≠３．・・・の如くラベ
ル付けをすることである。ラベル付けと同時に、フロッ
クそれぞれにフロックの径の大きさとその７０ツク位置
との算出を行う。例えばフロックは球と想定し、その中
心位置を算出して、これを７０ツク位置と特定し、更に
１フロツクの径を求めて、その径の大きさを持ってフロ
ックの面積としておきかえる。従って、フロック毎に、
ラベル番号、中心位置、フロック径とのテーブルが作ら
れる。フロック径で面積を代替しながら面積そのものを
求めてもよい。

更に、この情報をもとに、粒度分布全計算する。

この粒度分布の計算結果全第６図（ｅ）に示す。

次に、フロック面積分類用メモリ２０から所定の面積（
例えば、ロックの粒径中）　Ａｔ　、Ａ２　。

・・・、Ａヮ　（へ〇：任意の面積中を示す。例えば、
０−１　ｍ−０，２ｔｍなど。Ａ　＊　−ｔ　（Ａ　ｆ
ｉでめる）を順次取出し、画像認識装置１７にて上記テ
ーブルをサーチして面積中Ａ１〜Ａ３に属する面積を持
スフロック群の分布の撮像視野上での分布広がシ状この
第６図（ＣＪは、フロック群の分布として３つのＡＩ　
、Ａｘ　、Ａｓが求められたとし、且つその分布傾向が
上位からＡ１→Ａｘ→Ａ３の順序とし、の 且つＡ１．Ａｘ　、Ａｓ共に左から右下シ傾向金持ち、
且つ傾きの大きさの関係がＡＩ　＜Ａｘ　＜人３とした
事例である。また、Ａ１＋　Ａｓ　、Ａｓのフロックと
しての性格Ｈ１Ａ、ｉ最適なフロック面積と設定してお
く。すなわち、最適”なフロックに比してＡ１は小さい
フロック群、Ａ３は大きいフロック群となる。

次に、これらフロック群Ａ１．Ａｍ　ｒ　Ａｓの分布に
着目して、各々のフロック群の分布方向Ｂｌ。

Ｂ２　、Ｂｓ　ｋ画像認識装＃１７にて求める。この分
布方向Ｂｓ　＋　Ｂｚ　＋　Ｂｓ　Ｆｌ水平方向となす
角度θ１．θ３．θ、で表わしつる。この様子を第６図
（ｄ）に示す。この分布方向θ１．θ２．θ、は、憲さ
の表示とみてよい。

次に、流量計２１によシ検出した処理水流量をインター
フェース２２″ＦＣ介して制御用計算機が取状況におけ
るフロックの面積分類Ａｔ　、　Ａｍ　＋Ａ３の分布方
向Ｂ　ＩＩｔ　＋　θ＋Ｈ；　Ｂ　ａｇｏ　θＢ２＋　
Ｂ８ｓ＋θｇｓｔ−沈降フロック分布メモリ１９から取
出す。

この場合、流量が常に一定ならば（又は大きい変動がな
い場合）、Ｂ１１１１　θｌ＋１＋　Ｂｓｌ、θ８１ｓ
　Ｂｌｓ　＋θｓ３ｔ！一定となる。このメモリ１９内
データは予じめ格納されている。

次に、先に求めたＢ１＋　θ１　；Ｂ鵞、θ２　。

Ｂｓ、θ３とメモリ１９から読出したＢｓｔ＋　　θ８
□；Ｂｓｓ＋　θ１１１　；　Ｂ　ｇ３＋　θｇ３と全
それぞれ比較する。

この比較は、画像認識装置１７で行う。比較によシ、フ
ロックの形成状況を把握する。例えば、θ１〉θ１１　
Ｌ　　θ２〉θ８鵞・　θ３〉θ８３ならば＼「現在の
フロック形成状況は凝集剤過剰であシ、フロック形相池
内に形成されたフロックの一部が沈殿する可能性がある
」などと判断される。不等号が逆の場合は、「−過池に
フロックが流出する可能性がある」などの判断ができる
。

更に、第６図（ｅ）の粒度分布情報も考慮することによ
り、より一層正確なフロック形成状況を把握することが
できる。

本発明によれば、浄水処理に最適なフロックは、一定の
大きさ、重さを持つため、流量が一定ならば、沈殿池内
で定まった分布パターンを持つということに着目して画
像処理技術を用いて「重さ」情報をとらえ、粒度分布情
報をも加味して、よシ精度の高いフロック形成状況を把
握することができ、フロックの形成状況を定量的に連続
して把握することが可能となった。

尚、Ａｌ−Ａｓの複数の面積分類に着目したが、例えば
最適なフロック面積ＡＩだけに着目して判断処理時間を
短縮してもよいことは明白である。

第７図は本発明の他の実施例図である。本実施例は、よ
り精度の、・１い画像情報を得るため、工業用テレビカ
メラで観察する画像情報取込み区間を狭く（工呆用テレ
ビカメラの１画素当りに対応する画像情報取込み領域の
面積が小さくなシ、分解能がよくなる）シ、それを補う
ために昇降機構２６を設け、沈殿池深さ方向のフロック
分布を求めようとするものである。

第７図で昇降機構２６は昇降ガイド枠２６Ａ１水密容器
２３に固定したロープ２３Ａ１該ロープ２３Ａの巻上げ
又は巻下げ金行うモータ２．７、モータ２７の動き量か
ら水密容器２３の位置、即ちＴＶカメラ位置の検出を行
う位置検出器２８より成る。水密容器２３の前面部には
観測用窓゛ガラスを持つ。

更に、処理系には、位置検出用インターフェース２９、
モータコントローラ３０、画像情報メモ＋７３２　ｔ−
設けた。画像情報メモＩＪ３２ｆｌ、各下降位置毎にＴ
Ｖ左カメラで撮像した撮像画像を一時的に格納する。

動作は以下となる。

制御用計算＆１８Ｈ１ＴＶカメラ６の深さ方向の移動制
御を行う。ガイド枠２６Ａの深さ方向の離散位ｍａｌ　
ｂ、ｃ、ｄの各位置毎に、ＴＶ左カメラで撮像を行わせ
る。この離散位置の指定及びその位置までの移動指令を
制御用計算機１８が移動制御として実行する。この指令
は、モータコントロータ３０を介して行う。更に、移動
の正確さ？期すために、位置検出器２８を設け、フィー
ドバックし、インターフェース２９を介して制御用計算
機１８が取込み、目標値と検出位置とが一致すべく制御
を行う。

各離散位＃７ｔａｌ　ｂ＋　Ｃ，ｄ毎にＴＶ左カメラで
撮像した画像は、制御装置７、認識装置１７ｔ−介して
画像情報メモリ３２が取込む。かくして得た画像情報メ
モリ３２のイメージ内容を第８図に示す。

かくして得た画像情報メモリ３２の内容の処理は、各画
面について第１図と同じ処理が施され、深さ方向にかけ
ての７０ツク形成状況を把握することが可能となる。

以上の実施例によれば、深さ方向の７０ツク形成状況が
判断できた。フロックの沈殿は上から下へと行われ、且
つその大きさも上から下にかけて大きくなる。従って、
こうしたフロックの形成状況を把握したことによって、
フロック形ｇ池での７０ツク形成の制御なども正確に行
うことが可能となった。

尚、画像認識装置１７と制御用計算機１８とを分離した
構成としたが、単一の計算機で両者を実行させることも
可能である。また、分離したままでおっても、制御用計
算機と画像認識装置との機能分担を変更させてもよい。

画像取込みを制御用計算機に行わせ、画像認識装置は画
像認識の処理だけを行わせるようにすることである。従
って、制御装置７と認識装置１７との結合は不用となシ
、代りに制御装置７と制御用計算機１８との結合が必要
となる。以上の変形は、第１図、第７図共通に適用でき
る。

ＴＶカメラの他に、ラインセンナであってもよい。また
、ＴＶカメラの設置位置は、沈殿池のフロック形成池か
らの流出口近辺が最適である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、フロックの「重さ」情報を把握できる
ため、粒度分布演算情報、フロックの沈降分布による重
さ情報を統合することによシ、精度高いフロック形成状
況の把握カニ可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例図、第２図は浄水場の構成側図
、第３図、第４図はそれぞれ従来例図、第５図は本発明
の適用される浄水場の構成図、第６図は画像処理の説明
図、第７図は本発明の他の実施例図、第８図はその検出
画像を示す図でおる。 １・・・フロック形成池、３・・・フロック、４・・・
沈殿池、５・・・濾過液、６・・・ＴＶカメラ、７・・
・ＴＶカメラ制御装置、１５・・・投光器、１７・・・
画像認識装置、１８・・・制御用計算機、８・・・モニ
タＣＲＴ（ＴＶ）、１９・・・沈降フロック分布メモリ
、２０・・・フロック面積分類用メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フロック形成池と、該フロック形成池の下流にある
   沈殿池と、該沈殿池の下流にあるろ過池とを少なくとも
   備えた浄水場において、沈殿池の水中に備えた画像検出
   手段から沈殿池の撮像画像を取込み、該撮像画像からフ
   ロック分布を検出し、次いで粒径の大きさ別の撮像視野
   上のフロック分布広がり状態を検出すると共に、該粒径
   の大きさ別の標準的な分布状態とを比較しフロック形成
   状況を監視してなる浄水場のフロック監視方法。 ２、上記画像検出手段を沈殿池の深さ方向に沿つて移動
   させ、深さ方向に沿つての複数個の位置毎の撮像画像毎
   に上記取込みから比較までの処理を行わせて深さ方向に
   沿つてのフロック形成状況を監視してなる特許請求の範
   囲第１項記載の浄水場のフロック監視方法。