KR102276894B1 - 발열량 추정 방법, 발열량 추정 장치 및 쓰레기 저장 설비 - Google Patents

Abstract

피트 내 쓰레기의 촬상 화상을 소정의 복수의 셀로 분할하고, 각 셀의 명도값 히스토그램을 작성하고, 명도값 히스토그램에 기초해서 셀을 소정의 분류 기준에 의해 복수의 라벨로 분류하고, 복수의 라벨 중 어느 라벨에, 그 라벨에 분류된 셀의 쓰레기를 소각로에서 소각했을 때의 발열량을 나타내는 발열량 평가값을 부여하한다. 그때까지의 학습으로 발열량 평가값이 부여된 라벨군을 발열량 평가값에 기초해서 소정 개수의 클러스터로 클러스터 분석하고, 그 결과로부터 클러스터의 각각에 대하여 라벨마다의 출현율을 임의의 보정값에 의해 수치화한 가중치를 구하고, 이상을 반복하여 얻어지는 가중치의 정규화된 누계값을 기대값으로 한다. 임의의 라벨에 대하여 클러스터의 기대값을 각각 구하고, 기대값이 가장 높은 클러스터의 발열량 평가값에 기초해서 임의의 라벨에 분류되는 셀의 쓰레기의 발열량을 추산한다.

Description

발열량 추정 방법, 발열량 추정 장치 및 쓰레기 저장 설비

본 발명은 쓰레기 소각로에 공급되는 쓰레기의 발열량을 추정하는 기술에 관한 것이다.

종래부터, 쓰레기를 소각하는 쓰레기 소각로와, 쓰레기 소각로에서 배출되는 연소 배기가스로부터 열을 회수하는 보일러를 포함하는 쓰레기 소각 플랜트가 알려져 있다. 쓰레기 소각 플랜트에서 처리되는 쓰레기의 성질(쓰레기 질)은, 쓰레기 소각로의 연소 조건을 관리·설정하는 데에 중요한 지표가 된다. 그러나 쓰레기 소각 플랜트에 들여 보내지는 쓰레기는, 여러 잡다한 성질이 혼재하므로, 쓰레기 질은 일정하지는 않다. 또한, 쓰레기 질의 주된 항목에는, 수분, 회분(灰分), 가연분 및 발열량 등이 있다.

따라서 쓰레기 소각로의 안정적인 연소 제어를 실현하기 위해, 쓰레기 소각로에 공급되는 쓰레기를, 미리 쓰레기 피트(pit) 내에 수용하여 교반(攪拌)하는 것에 의해 쓰레기 질을 균질화시키고 나서, 쓰레기 소각로에 공급하는 방법이 제안되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, 2대 한 쌍의 카메라로 쓰레기 피트에 퇴적하고 있는 쓰레기(이하, 「퇴적 쓰레기」라고 칭한다)의 높이 및 그 색조를 촬영하고, 촬상 화상의 스테레오 시차를 이용하여 쓰레기 피트 내의 쓰레기 높이를 계측하고, 또한, 주어진(所與)의 쓰레기 색조 맵을 이용하여 촬상 화상의 퇴적 쓰레기의 색조로부터 퇴적 쓰레기 중의 이질 쓰레기를 특정하고, 계측한 쓰레기 높이를 이용하여 특정된 이질 쓰레기를 크레인으로 교반하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 쓰레기의 색조에 기초해서, 도시 쓰레기 등의 일반 쓰레기와, 조대 쓰레기를 분쇄한 이질 쓰레기가 식별된다.

또한, 예를 들어, 특허문헌 2에서는, 투입구로부터 쓰레기 피트 내로 투입되는 과정의 쓰레기를 촬영하고, 쓰레기의 질 및 양에 관한 주어진 투입 쓰레기 정보와 촬상 화상에 기초해서 투입된 쓰레기의 개별 크기 또는 양 및 질을 추산하고, 촬상 화상에 기초해서 쓰레기의 낙하 궤적을 추산하고, 그들 추산된 정보에 기초해서 쓰레기 피트 내의 퇴적 쓰레기의 양 및 질의 분포 상태를 추산하는 것이 기재되어 있다. 나아가, 특허문헌 2에서는, 쓰레기 질의 분포 상태에서 구분된 영역간의 차가 소정 범위를 초과하고 있으면 쓰레기 피트 내를 교반하고, 쓰레기의 양 및 질이 소정 범위 내에 있을 때에 쓰레기 피트로부터 쓰레기를 쓰레기 소각로로 이송하는 것이 기재되어 있다.

일본 공개특허 특개2007-126246호 공보 일본 공개특허 특개2011-027349호 공보

쓰레기 질 중에서도, 특히 발열량은 쓰레기 소각로의 운전 제어에 중요하다. 특허문헌 1에서는, 쓰레기 피트 내의 퇴적 쓰레기의 표면의 촬상 화상을 이용하여 이질 쓰레기를 특정하고 있으므로, 퇴적 쓰레기의 표면에 있는 이질 쓰레기밖에 특정할 수 없다. 또한, 특허문헌 2에서는, 수집된 쓰레기의 종류(가정 쓰레기, 사무계 쓰레기 또는 산업계 쓰레기)에 의해 쓰레기 질을 대체로 구분하고, 주어진 데이터베이스를 이용하여, 발열량을 포함하는 투입 쓰레기 정보를 작성하는 것이 기재되어 있다. 그러나 쓰레기 질은 계절 등에 의해서도 변동하는 것이 알려져 있고, 같은 쓰레기의 종류라도 쓰레기 질이 변동할 때마다 투입 쓰레기 정보를 작성자가 갱신하지 않으면 안 된다.

본 발명은 이상의 사정에 기인된 것으로, 그 목적은, 쓰레기 피트 내의 퇴적 쓰레기의 발열량을 추정하는 기술로서, 쓰레기 피트 내 쓰레기의 쓰레기 질의 변동 유무에 관계없이, 비교적 높은 정밀도로 쓰레기의 발열량을 추산할 수 있는 것을 제안하는 것에 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 발열량 추정 방법은,

A1) 소각로에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트 내 쓰레기의 촬상 화상을 소정의 복수의 셀로 분할하고, 상기 셀의 각각에 대하여 상기 촬상 화상의 명도값 히스토그램을 작성하고,

A2) 상기 명도값 히스토그램에 기초해서 소정의 분류 기준에 의해 상기 셀의 각각을 복수의 라벨로 분류하고,

A3) 상기 복수의 라벨 중 어느 라벨에, 그 라벨에 분류된 상기 셀의 쓰레기를 상기 소각로에서 소각했을 때의 발열량을 직접적 또는 간접적으로 나타내는 발열량 평가값을 부여하고,

A1) 내지 A3)을 반복하여 얻어진 상기 발열량 평가값이 부여된 라벨군을 상기 발열량 평가값에 기초해서 소정 개수의 클러스터로 클러스터 분석하고,

상기 클러스터 분석의 결과로부터, 상기 클러스터의 각각에 대하여 상기 라벨마다의 출현율을 임의의 보정값에 의해 수치화한 가중치(重み)를 구하고,

이상을 반복하여 얻어지는 상기 가중치의 누계값을 기대값으로 규정하고, 상기 복수의 라벨 중 임의의 라벨에 대하여 상기 클러스터의 상기 기대값을 각각 구하고, 상기 기대값이 가장 높은 상기 클러스터의 상기 발열량 평가값에 기초해서 상기 임의의 라벨에 분류되는 상기 셀의 쓰레기의 발열량을 추산하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 발열량 추정 장치는,

B1) 소각로에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트 내 쓰레기의 촬상 화상을 취득하고,

B2) 상기 촬상 화상을 소정의 복수의 셀로 분할하고, 상기 셀의 각각에 대하여 상기 촬상 화상의 명도값 히스토그램을 작성하고,

B3) 상기 명도값 히스토그램에 기초해서 소정의 분류 기준에 의해 상기 셀의 각각을 복수의 라벨로 분류하고,

B4) 상기 셀 중 어느 셀에 대하여, 그 셀의 쓰레기를 상기 소각로에서 소각했을 때의 발열량을 직접적 또는 간접적으로 나타내는 발열량 평가값을 취득하고,

B5) 상기 복수의 라벨 중 상기 어느 셀이 분류된 라벨에 취득한 상기 발열량 평가값을 부여하고,

B1) 내지 B5)를 반복하여 얻어진 상기 발열량 평가값이 부여된 라벨군을 상기 발열량 평가값에 기초해서 소정 개수의 클러스터로 클러스터 분석하고,

상기 클러스터 분석의 결과로부터, 상기 클러스터의 각각에 대하여 상기 라벨마다의 출현율을 임의의 보정값에 의해 수치화한 가중치를 구하고,

이상을 반복하여 얻어지는 상기 가중치의 누계값을 기대값으로 규정하고, 상기 복수의 라벨 중 임의의 라벨에 대하여 상기 클러스터의 상기 기대값을 각각 구하고, 상기 기대값이 가장 높은 상기 클러스터의 상기 발열량 평가값에 기초해서 상기 임의의 라벨에 분류되는 상기 셀의 쓰레기의 발열량을 추산하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 쓰레기 저장 설비는,

소각로에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트와,

상기 피트의 쓰레기를 상기 소각로로 반송하는 반송 장치와,

상기 피트 내 쓰레기를 촬상하는 카메라와,

상기 카메라의 촬상 화상을 이용하여 상기 피트 내 쓰레기의 발열량을 추산하는, 상기 발열량 추정 장치를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 발열량 추정 장치 및 발열량 추정 방법 및 쓰레기 저장 설비에 의하면, 피트 내 쓰레기의 쓰레기 질이 전체적인 변동을 하여도, 클러스터 및 가중치의 누계값이 거기에 추종하므로, 더욱 높은 정밀도로 쓰레기의 발열량을 추산할 수 있다.

상기 발열량 추정 장치 및 발열량 추정 방법에서, 상기 발열량 평가값이, 상기 소각로의 프로세스 데이터여도 좋다.

이에 따라, 발열량 평가값을 위해 별도의 계측이나 실험이 불필요하고, 또한, 실제 쓰레기의 발열량과 상관 관계가 높은 발열량 평가값을 얻을 수 있다.

또한, 상기 쓰레기 저장 설비에서, 상기 발열량 추정 장치가, 상기 소각로의 운전을 제어하는 제어 장치로부터 상기 발열량 평가값을 취득할 수 있도록, 상기 제어 장치와 통신 가능하게 연결되어 있어도 좋다.

이에 따라, 발열량 추정 장치는 발열량 평가값을 자동적으로 취득할 수 있고, 작업자에 의한 번잡한 입력 작업을 생략할 수 있다.

또한, 상기 쓰레기 저장 설비에서, 상기 발열량 추정 장치는, 추산한 쓰레기의 발열량을 이용하여 상기 피트 내의 쓰레기 발열량 맵을 작성하고, 상기 소각로의 연소실까지의 투입 경로에 있는 쓰레기의 발열량이 균일화되도록, 상기 쓰레기 발열량 맵에 기초해서 다음으로 상기 소각로에 투입될 쓰레기를 저장한 상기 셀을 선택하고, 상기 반송 장치는, 선택된 상기 셀과 대응하는 상기 피트의 쓰레기를 상기 소각로에 투입하도록 동작해도 좋다.

이에 따라, 피트 내의 교반을 생략하고, 소각로의 연소실에 발열량이 균일화된 쓰레기를 공급할 수 있다. 또한, 쓰레기 발열량 맵에 기초해서 다음으로 소각로에 투입하는 대략의 쓰레기 질을 사전에 파악할 수 있으므로, 쓰레기 발열량 맵을 소각로의 연소 제어에 이용할 수 있다.

또한, 상기 쓰레기 저장 설비에서, 상기 발열량 추정 장치는, 추산한 쓰레기의 발열량을 이용하여 상기 피트 내의 쓰레기 발열량 맵을 작성하고, 상기 쓰레기 발열량 맵에 기초해서, 주위보다 쓰레기의 발열량이 높은 제1 셀과, 주위보다 쓰레기의 발열량이 낮은 제2 셀을 특정하고, 상기 반송 장치는, 상기 제1 셀과 대응하는 상기 피트의 쓰레기를, 상기 제2 셀과 대응하는 상기 피트의 위치로 이동시키도록 동작해도 좋다.

이에 따라, 피트 내 쓰레기의 발열량이 균일화하도록 퇴적 쓰레기가 교반되므로, 발열량이 균일화된 쓰레기를 소각로에 투입할 수 있다.

본 발명에 의하면, 쓰레기 피트 내 쓰레기의 쓰레기 질의 변동 유무에 관계 없이, 비교적 높은 정밀도로 쓰레기의 발열량을 추산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 쓰레기 저장 설비를 포함하는 쓰레기 소각 플랜트의 전체적인 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 쓰레기 소각 플랜트의 제어 계통의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 발열량 추정처리에 포함되는 전처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 발열량 추정처리에 포함되는 학습처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 발열량 추정처리에서 규정된 셀, 촬상 화상의 히스토그램 및 라벨을 설명하는 도면이다.
도 6은 발열량 추정처리에서 가중치의 누계값을 구하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 발열량 추정처리에 포함되는 발열량 연산처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 쓰레기 발열량 맵의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 쓰레기 발열량 맵을 이용하여 균질화된 쓰레기의 투입을 실현하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 쓰레기 발열량 맵을 이용하여 피트 내의 퇴적 쓰레기의 균질화를 실현하는 방법을 설명하는 도면이다.

다음으로, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 쓰레기 소각 플랜트(100)의 전체적인 구성을 나타내는 개략도이다. 이 소각 플랜트(100)는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발열량 추정 방법이 적용되는 쓰레기 저장 설비(3)를 포함하고 있거나 쓰레기 저장 설비(3)에 인접하여 설치되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 쓰레기 소각 플랜트(100)는, 쓰레기를 저장하는 쓰레기 저장 설비(3)와, 쓰레기를 소각하는 소각로(1)와, 소각로(1)의 배출열(排熱)을 회수하는 보일러(2)를 구비하고 있다. 나아가, 쓰레기 소각 플랜트(100)는, 보일러(2)에서 회수된 소각로(1)의 배출열을 이용하여 발전을 수행하는 증기 터빈(84) 및 발전기(85)를 구비하고 있다.

[쓰레기 저장 설비(3)]

쓰레기 저장 설비(3)는, 소각로(1)에 인접 설치되고, 소각로(1)에서 처리되는 쓰레기를 일시적으로 저장하는 피트(60)가 설치되어 있다. 피트(60)의 상방에는, 피트(60) 내의 쓰레기를 소각로(1)에 투입하는 크레인(6)이 설치되어 있다. 크레인(6)은, 피트(60)의 쓰레기를 소각로(1)에 반송하는 반송 장치의 일 예이다. 크레인(6)은, 주행 레일(61), 주행 레일(61) 상을 주행하는 거더(62), 거더(62)를 횡행하는 트롤리(63), 트롤리(63)에 와이어 로프를 통해 승강 가능하게 지지된 버킷(64) 및 크레인(6)의 동작을 제어하는 크레인 구동 장치(65)를 구비하고 있다. 버킷(64)은, 거더(62)의 주행, 트롤리(63)의 횡행 및 와이어 로프의 권상·권하의 조합에 의해, 피트(60) 상의 임의의 위치로 이동할 수 있다. 또한, 크레인(6)은, 상기 구성으로 한정되지 않고, 공지의 구성의 크레인(6)을 채용할 수 있다.

크레인(6)은, 버킷(64)으로 피트(60) 내의 소정 범위의 쓰레기를 잡아, 그 쓰레기를 피트(60) 내의 별도의 장소에 옮겨 쌓는 것에 의해, 피트(60) 내를 교반할 수 있다. 또한, 크레인(6)은, 버킷(64)으로 피트(60) 내의 쓰레기를 잡아, 그 쓰레기를 소각로(1)의 후술하는 투입 호퍼(12)에 투입할 수 있다. 또한, 도 1에서는 크레인(6)과 투입 호퍼(12) 사이에 컨베이어가 개재하고 있지만, 컨베이어는 생략되어도 좋다.

[소각로(1)]

소각로(1)는, 스토커식 소각로이다. 다만, 소각로(1)는 스토커식 소각로로 한정되지 않고, 공지의 쓰레기 소각로가 채용되어도 좋다.

소각로(1)에는, 주 연소실(14)(일차 연소실)과, 이차 연소실(19)이 마련되어 있다. 주 연소실(14)의 바닥부에는, 계단 모양으로 배치된 건조 스토커(15a), 연소 스토커(15b) 및 후(後)연소 스토커(15c)로 이루어지는 스토커(15)가 설치되어 있다. 스토커(15)는, 쓰레기를 하류측으로 배출하도록, 스토커 구동 장치(42)에 의해 구동된다. 스토커(15)를 하방으로부터 관통하여 주 연소실(14)로 일차 연소 공기(51)가 공급된다. 일차 연소 공기(51)의 공급량은 유량 조정 장치(43)에 의해 조정된다. 또한, 주 연소실(14)의 천정을 통해 주 연소실(14) 내부를 향해 이차 연소 공기(52)가 공급된다. 이차 연소 공기(52)의 공급량은 유량 조정 장치(44)에 의해 조정된다. 스토커(15)의 하류측에는, 주 연소실(14)로부터 소각재를 배출하는 배출 슈트(18)가 설치되어 있다.

주 연소실(14)의 입구에는, 슈트(13)를 통해 투입 호퍼(12)가 연결되어 있다. 투입 호퍼(12)로는, 히트(60)의 쓰레기가 크레인(6)에 의해 투입된다. 또한, 주 연소실(14)의 입구에는, 쓰레기를 스토커(15) 상으로 내보내는 피더(41)가 설치되어 있다. 피더(41)에 의해, 주 연소실(14)로 공급되는 쓰레기의 양이 조정된다.

상기 구성의 소각로(1)에서는, 투입 호퍼(12)로부터 슈트(13)를 통해 주 연소실(14)의 입구에 투입된 쓰레기가, 피더(41)에 의해 스토커(15) 상으로 밀려난다. 쓰레기는, 건조 스토커(15a) 상을 통과하는 중에, 일차 연소 공기(51)와 주 연소실(14)의 복사열에 의해 건조되고, 착화한다. 착화한 쓰레기의 일부는, 연소 스토커(15b) 상을 통과하는 중에 열분해하여, 가연성의 열분해 가스를 발생한다. 이 열분해 가스는, 일차 연소 공기(51)를 타고 주 연소실(14)의 상부로 이동하여, 이차 연소 공기(52)와 함께 염연소(炎燃燒)한다. 이 염연소에 따른 열복사에 의해, 쓰레기는 더욱 승온한다. 또한, 착화한 쓰레기의 나머지 부분은, 연소 스토커(15b) 및 후연소 스토커(15c) 상을 통과하는 중에 연소하고, 연소 후에 남은 소각재는 배출 슈트(18)를 통해 배출되고, 도시하지 않은 재처리(灰處理) 설비로 보내진다. 주 연소실(14)의 연소 배기가스는, 주 연소실(14)의 하류측의 천정 부분을 통해 분출하는 이차 연소 공기(52)와 혼합되고, 이차 연소실(19)에서 완전 연소한다.

[보일러(2)]

소각로(1)의 이차 연소실(19)의 출구는 보일러(2)와 연결되어 있고, 소각로(1)의 연소 배기가스는 보일러(2)에 유입한다. 이차 연소실(19)의 출구 또는 방사실(20)의 입구 근방에는, 소각로(1)의 연소 배기가스의 온도를 검출하는 온도 센서(38)가 설치되어 있다. 보일러(2)에는, 방사실(20)(제1 연도), 제2 연소(21) 및 제3 연도(22)로 이루어지는 일련의 연소 배기가스의 유로가 설치되어 있다.

방사실(20) 및 제2 연도(21)의 벽에는 수관(23)이 둘러쳐져 있다. 수관(23)을 흐르는 열 회수수(回收水)는, 방사실(20) 및 제2 연도(21)의 열을 회수하는 것에 의해, 일부가 기화하여 증기가 된 상태로 보일러 드럼(24)으로 환류한다. 보일러 드럼(24)의 증기는, 과열기(25)로 보내진다. 보일러 드럼(24)으로부터 과열기(25)로 보내지는 증기의 양(주 증기량)은, 과열기(25)보다 증기 흐름의 하류측에 마련된 증기 유량계(39)에 의해 계측된다. 과열기(25)는, 제3 연도(22) 내에 설치된 과열관(27)을 구비하고 있다. 보일러 드럼(24)으로부터 보내져 온 증기는, 과열관(27)을 통과하는 중에 더욱 고온 고압으로 과열되고, 발전기(85)를 구동하는 증기 터빈(84)으로 보내진다.

보일러(2)를 통과한 연소 배기가스는, 제3 연도(22)에 설치된 배기구(29)를 통해 배기로(28)로 배출된다. 배기로(28)에는, 버그 필터(81)나 유인식 송풍기(82) 등이 설치되어 있고, 보일러(2)의 배기가스는, 버그 필터(81)에서 더스트가 분리된 후, 굴뚝(83)을 통해 대기로 배출된다.

상기 구성의 쓰레기 소각 플랜트(100)의 운전은, 연소 제어 장치(10)에 의해 제어되고 있다. 도 2는 쓰레기 소각 플랜트(100)의 제어 계통의 구성을 나타내는 도면이다.

연소 제어 장치(10)는, 이른바 컴퓨터이고, 프로세서와, 비휘발성 및 휘발성 메모리와, 통신 인터페이스를 구비하고 있다(모두 도시 생략). 통신 인터페이스는, 프로세서에 의해 제어되는 것에 의해, 무선 또는 유선 통신 수단을 이용하여, 피더(41), 스토커 구동 장치(42), 유량 조정 장치(43, 44) 등과 데이터를 송수신하고, 또한, 온도 센서(38)나 증기 유량계(39) 등의 각종 계기(計器)로부터 검출 신호를 수신한다.

연소 제어 장치(10)는, 온도 센서(38)나 증기 유량계(39) 등의 각종 계기로부터의 검출 신호에 기초해서, 쓰레기 소각 플랜트(100)가 안정된 운전을 수행하도록 피더(41), 스토커 구동 장치(42) 및 유량 조정 장치(43, 44)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 연소 제어 장치(10)는, 보일러(2)의 부하 변동에 따라 증기 압력을 일정하게 유지하도록, 연료인 쓰레기의 공급량이나, 쓰레기를 연소하기 위해 필요한 일차 연소 공기(51) 및 이차 연소 공기(52)의 유량을 조정하는, 이른바, 자동 연소 제어를 수행한다.

[쓰레기의 발열량 추정 방법]

이어서, 쓰레기 저장 설비(3)의 피트(60)에 퇴적하고 있는 쓰레기(이하, 「퇴적 쓰레기」라고 칭한다)의 발열량을 추정하는 방법 및 장치에 대하여 설명한다.

종래, 쓰레기 피트로부터 쓰레기 소각로에 쓰레기를 투입하는 작업은, 작업자의 육안(모니터 너머를 포함)에 의해 수행되어 왔다. 숙련된 작업자는, 비교적 어두운 색조의 쓰레기는 발열량이 낮고, 비교적 밝은 색조의 쓰레기는 발열량이 높은 것을 경험으로 알고 있다. 숙련된 작업자는, 쓰레기 피트 내의 쓰레기를 눈으로 보아, 쓰레기의 색에 기초하여 쓰레기의 발열량을 추정하고, 쓰레기 소각로에 투입되는 쓰레기의 발열량이 균일화되도록, 쓰레기 피트 내를 교반하거나, 쓰레기 피트로부터 반출하는 쓰레기를 선택하거나 하고 있다.

본 발명에서는, 「비교적 밝은 색조의 쓰레기는 발열량이 낮고, 비교적 밝은 색조의 쓰레기는 발열량이 높다」고 하는 경험칙을 이용하여, 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 발열량을 추정한다. 그러나 퇴적 쓰레기의 표면으로부터 얻을 수 있는 정보만으로는, 예를 들어, 퇴적 쓰레기의 표면으로부터 비교적 얕은 장소에 이질적인 쓰레기가 부분적으로 존재하는 경우에는, 크레인(6)의 버킷(64)의 한 줌에 포함되는 쓰레기의 발열량이 정확하게 추정되지 않는 경우가 있다. 따라서 본 발명에서는, 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 표면 화상과, 소각로(1)의 발열량에 기초해서, 더욱 정확한 발열량을 추정하도록 하였다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 저장 설비(3)는, 피트(60)에 대응하여 설치된 발열량 추정 장치(7)를 구비하고 있다. 발열량 추정 장치(7)는, 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 발열량을 추정하는 발열량 연산부(71)와, 크레인(6)의 동작을 제어하는 크레인 제어부(72)를 갖는다. 크레인 제어부(72)는, 발열량 연산부(71)가 구한 퇴적 쓰레기의 발열량의 분포에 기초하여, 크레인(6)이 퇴적 쓰레기를 교반하거나, 크레인(6)이 퇴적 쓰레기 중 선택된 개소의 쓰레기를 소각로(1)로 투입하거나 하도록, 크레인 구동 장치(65)를 동작시킨다.

발열량 추정 장치(7)는, 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 표면의 촬상 화상과, 소각로(1)에서의 쓰레기의 연소에 의해 얻어진 열량에 기초해서, 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 발열량을 추산한다.

발열량 추정 장치(7)는, 이른바 컴퓨터이고, 프로세서와, 휘발성 및 비휘발성 메모리와, 통신 인터페이스를 구비하고 있다(모두 도시 생략). 메모리는, 각종 RAM, ROM, 플래시 메모리, 하드 디스크 등에 의해 실현되어도 좋다. 메모리에는, 프로세서에 의해 실행되는, OS, 각종 제어 프로그램 및 프로세서에 의해 읽어지는 각종 데이터가 기억된다. 통신 인터페이스는, 프로세서에 의해 제어되는 것에 의해, 무선 또는 유선 통신 수단을 이용하여, 연소 제어 장치(10), 크레인 구동 장치(65), 카메라(66) 등과 데이터를 송수신한다.

발열량 추정 장치(7)의 프로세서는, 메모리에 기억되어 있는 각종 프로그램을 실행하는 것에 의해, 발열량 연산부(71) 및 크레인 제어부(72)로서 기능하기 위한 각종 처리를 실행한다. 환언하면, 발열량 추정 장치(7)에서의 처리는, 각 하드웨어 및 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어에 의해 실현된다. 이와 같은 소프트웨어는, 메모리 또는 다른 기억 매체에 미리 기억되어 있다.

발열량 추정 장치(7)는, 피트(60) 또는 크레인(6)에 설치된 단수 또는 복수의 카메라(66)로부터, 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 표면의 촬상 화상을 취득한다. 카메라(66)는, 피트(60)의 전역을 촬상하는 것으로 한정되지 않고, 퇴적 쓰레기의 표면 중 발열량을 추정하는 영역을 촬상할 수 있으면 된다.

또한, 발열량 추정 장치(7)는, 연소 제어 장치(10)로부터 소정의 발열량 평가값을 취득한다. 또한, 발열량 추정 장치(7)는 연소 제어 장치(10)로부터 발열량 평가값을 순차 취득해도 좋고, 소정 기간마다 정리하여 취득해도 좋다. 다만, 발열량 추정 장치(7)는, 연소 제어 장치(10)에서 누적된 발열량 평가값에 따른 데이터를 기억 매체를 통해 수취해도 좋다.

발열량 평가값이란, 크레인(6)에 의한 한 줌의 쓰레기를 소각로(1)에서 소각했을 때의 발열량의 절대값 또는 상대값과 상관 관계가 있는 값이다. 본 실시형태에서는, 발열량 평가값으로서, 쓰레기 소각 플랜트(100)의 운전 제어에 이용되는 프로세스 데이터 중, 쓰레기의 연소에 의해 얻어지는 열량의 절대값 또는 상대값과 상관 관계가 있는 프로세스 데이터를 이용하고 있다. 이와 같은 프로세스 데이터에는, 증기 유량계(39)에서 검출된 보일러(2)의 주 증기량, 온도 센서(38)에서 검출된 소각로(1)에서 보일러(2)로 유입하는 연소 배기가스의 온도, 연소 제어 장치(10)에서 피더(41)로 출력되는 쓰레기 공급량 지령값, 발전기(85)의 발전량 등이 있다. 발열량 평가값으로서 쓰레기 소각 플랜트(100)의 프로세스 데이터를 이용하면, 발열량 평가값을 위해 별도의 계측이나 실험이 불필요해지고, 또한, 실제 쓰레기의 발열량과 상관 관계가 높은 발열량 평가값을 얻을 수 있다.

계속해서, 도 3 내지 도 6을 이용하여, 발열량 추정 장치(7)의 발열량 연산부(71)에 의한 발열량 추정 처리의 흐름을 설명한다. 발열량 추정 장치(7)는, 발열량 추정 처리로서, 학습 처리와, 학습 처리의 전처리와, 발열량 연산 처리를 수행한다. 도 3은 전처리의 흐름을 나타내는 도면, 도 4는 학습 처리의 흐름을 나타내는 도면, 도 5는 발열량 추정 처리에서 규정된 셀, 촬상 화상의 히스토그램 및 라벨을 설명하는 도면이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 피트(60) 내부(또는, 피트(60) 내부의 소정 영역)는, 평면시에서 가상적으로 격자 모양으로 구획되고, m개의 셀이 규정되어 있다. 각 셀의 사이즈는, 크레인(6)의 버킷(64)이 한 줌 할 수 있는 크기로 설정되어 있다.

먼저, 발열량 추정 장치(7)는, 전처리를 수행한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 발열량 추정 장치(7)는, 어떤 시각(Tα)에 피트(60)의 퇴적 쓰레기 표면의 촬상 화상을 취득한다(S1 단계).

또한, 발열량 추정 장치(7)는, 상기 시각(Tα)의 퇴적 쓰레기에서, 어떤 셀의 쓰레기의 발열량 평가값을 취득한다(S2 단계). 다만, 발열량 추정 장치(7)가 발열량 평가값을 후술하는 S5 단계보다 전에 취득하면, 그 취득 타이밍은 상관없다. 발열량 평가값은, 바람직하게는, 시각(Tα), 시각(Tα)의 촬상 화상 및 셀의 식별 정보(예를 들어 위치 등)와 관련되어 있다.

여기에서는, 발열량 평가값으로서, 증기 유량계(39)에서 검출된 주 증기량을 이용한다. 다만, 전술한 것처럼, 발열량 평가값은 주 증기량으로 한정되지 않는다. 또한, 발열량 추정 장치(7)는, 발열량 평가값으로부터 열량을 추산하고, 그 추산된 열량(즉, 쓰레기의 발열량 추산치)을 발열량 평가값에 대신해서 이용해도 좋다.

쓰레기가 소각로(1)의 주 연소실(14)로 공급되고 나서, 그 쓰레기의 연소에 의해 발생한 열량이 주 증기량에 나타날 때까지의 시간(Δｔ)은, 실험에 의해, 또한, 시뮬레이션에 의해, 구할 수 있다. 예를 들어, 시각(Ｔα)의 퇴적 쓰레기 중, 어떤 셀의 쓰레기의 연소에 의해 얻어진 열량은, 해당 어떤 셀의 쓰레기가 주 연소실(14)로 공급되고 나서 시각(Δｔ)이 경과했을 때의 주 증기량에 나타난다. 따라서 시각(Ｔα)의 퇴적 쓰레기를 각 셀에서 한 줌씩 시간차로 소각로(1)에 투입하고, 어떤 셀의 쓰레기가 주 연소실(14)에 공급되고 나서 시각(Δｔ)이 경과했을 때에 검출된 주 증기량을, 시각(Ｔα)의 퇴적 쓰레기의 상기 어떤 셀의 발열량 평가값으로서 이용할 수 있다.

다음으로, 발열량 추정 장치(7)는, 퇴적 쓰레기의 촬상 화상으로부터 각 셀의 명도값 히스토그램을 작성한다(S3 단계). 또한, 촬상 화상이 그레이 스케일 이외인 경우에는, 명도값 히스토그램을 작성하기 전에, 촬상 화상이 그레이 스케일로 변환되어도 좋다. 그레이 스케일로 변환하면, 처리가 더욱 단순해진다. 한편으로, 촬상 화상이 RGB 칼라이고, RGB 칼라의 명도값 히스토그램이 작성되는 경우는, 아울러 RGB 각 성분의 히스토그램도 작성된다. 이에 따라, 촬상 화상에 녹색계 화소량이나 갈색계 화소량이 많은 경우에는 유기 쓰레기가 많이 포함되어 있다고 하는 등 쓰레기 질에 따른 더욱 상세한 정보를 얻을 수 있다.

이어서, 발열량 추정 장치(7)는, m개의 셀을, n개의 라벨(Li(i=1…n))로 클래스 분류한다(S4 단계). 이 클래스 분류의 결과는 크게 편차가 나올 수 있다. 여기에서, 셀이 어느 라벨(L)로 분류되는가는, 그 셀의 명도값 히스토그램에 기초해서, 소정의 분류 기준에 따라 결정된다. 분류 기준은, 예를 들어, 명도값 히스토그램의, 흑색계 화소량의 비율, 백색계 화소량의 비율, 흑색계 화소량의 편차, 백색계 화소량의 편차 등 중, 적어도 1개이면 좋다.

이어서, 발열량 추정 장치(7)는, 취득한 발열량 평가값과 관련 지어진 셀이 분류된 라벨(L_N)에 발열량 평가값(x_N)을 부여한다(S5 단계). 즉, 어떤 라벨(L_N)에 대해, 그 라벨(L_N)에 분류된 셀의 발열량 평가값(x_N)을 관련 짓는다. 또한, 라벨(L)의 첨자 「N」은 처리 횟수를 나타내고 있다.

발열량 추정 장치(7)는, 처리 횟수(N)가 소정의 클러스터수(k)보다 1 적은 수가 될 때까지(S6 단계에서 NO), S1 단계에서 S5 단계의 처리를 반복하고, 처리 횟수(N)가 소정의 클러스터수(k)보다 1 적은 수가 되면(S6 단계에서 YES), 전처리를 종료한다. 클러스터수(k)는 임의의 실수이지만, 예를 들어, 발열량 평가값(또는 발열량)이 높은 쪽에서부터 고질(高質) 쓰레기 클래스, 기준 쓰레기 클래스 및 저질(低質) 쓰레기 클래스의 각 클래스를 설정하기 위해, 클러스터수(k)를 3으로 해도 좋다.

발열량 추정 장치(7)는, 전처리가 끝나면, 학습 처리를 개시한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 학습 처리에서는, 발열량 추정 장치(7)는, 먼저, 전처리의 S1 단계 내지 S5 단계와 동일하게, S1' 단계 내지 S5' 단계를 수행한다. S1' 단계 내지 S5' 단계의 내용은, S1 단계 내지 S5 단계의 내용과 실질적으로 동일하므로, 설명을 생략한다.

계속해서, 발열량 추정 장치(7)는, k-평균법을 이용하여, 그때까지 발열량 평가값이 부여된 총수로 (k-1+α)개의 라벨(L)군을 k개의 클러스터로 분류하는, 클러스터 분석을 수행한다(S7 단계). 여기에서 「α」는 학습 처리수를 나타내고, 전처리를 포함한 처리 횟수(N)와의 관계에서는 「N=k-1+α」가 성립한다. 또한, 본 실시형태에서는 클러스터 분석에 k-평균법을 이용하고 있지만, 클러스터 분석의 알고리즘은 k-평균법으로 한정되지 않고, 예를 들어, 통계적인 클러스터 분석 수법이나, 뉴럴 네트워크 등을 이용하여 (k-1+α)개의 라벨(L)군을 k개로 클러스터 분석해도 좋다.

발열량 추정 장치(7)는, 클러스터 분석에서 다음의 (1) 내지 (4)의 처리를 수행한다

(1) (k-1+α)개의 라벨(L)군을 k개의 클러스터로 할당한다. 각 클러스터의 범위는, 발열량 평가값(또는 발열량)에 기초하고 있다.

(2) 각 클러스터에서, 클러스터에 할당된 라벨(L)의 발열량 평가값의 평균값을 구하고, 그것을 클러스터의 중심(Vj(j=1…k))으로 한다.

(3) 각 라벨(L)의 발열량 평가값(x)과 각 중심(Vj)의 거리(예를 들어, 유클리드 거리)를 구하고, 그 거리의 가장 작은 클러스터에 라벨(L)을 다시 할당한다.

(4) 클러스터를 다시 할당했을 때에, 클러스터의 할당이 변화하지 않은 경우 또는 변화량이 소정의 역치를 하회했을 경우에, 수렴했다고 판단하고 처리를 종료하며, 이외의 경우는, 새로 할당된 클러스터로 상기 (2)와 (3)을 반복한다.

이상의 S1' 단계 내지 S5' 단계, S7의 처리에서, 발열량 추정 장치(7)는 학습 1회째의 클러스터 분석 결과를 얻는다. 그리고 발열량 추정 장치(7)는, S1' 단계 내지 S5' 단계, S7을 학습 처리의 1 사이클로서 반복하고, 복수의 클러스터 분석 결과를 얻는다. 통상, 클러스터 분석 결과마다, 각 클러스터가 갖는 영역(즉, 클러스터에 할당된 라벨의 발열량 평가값의 범위)은 다르다. 따라서 얻어진 클러스터 분석 결과의 가중치 평가를 수행한다.

발열량 추정 장치(7)는, 클러스터 분석 결과가 얻어질 때마다 가중치(v)를 산출한다(S8 단계). 도 6은 발열량 추정 처리에서 가중치의 누계값(W)을 구하는 방법을 설명하는 도면이다. 이하, 도 6을 참조하면서, 가중치의 누계값(W)을 구하는 방법을 설명한다.

클러스터 분석 결과의 가중치(v)의 산출 방법은, 다음에 나타내는 바와 같다.

(1) 클러스터마다 각 라벨(Li)(i=1…n)의 점유 비율(P)(p, Li)을 산출한다.

P(p, Li) = [클러스터(p)의 라벨(Li)의 개수/클러스터(p)의 데이터 개수]

(2) 라벨(Li)마다 각 클러스터에 점유 비율(P')(p, Li)을 산출한다.

P'(p, Li) = [클러스터(p)의 라벨(Li)의 개수/모든 클러스터의 라벨(Li)의 데이터 개수]

(3) P'(p, Li)에 기초해서, 각 클러스터에 대해 임의의 보정값(S)을 결정한다. 보정값(S)은, 예를 들어, 계절 변동값 등이다. 예를 들어, 라벨(Li)의 제1 클러스터(Ⅰ)에 점유 비율이 P'(Ⅰ, Li)=0.6, 라벨(Li)의 제2 클러스터(Ⅱ)에 점유 비율이 P'(Ⅱ, Li)=0.3, 라벨(Li)의 제3 클러스터(Ⅲ)에 점유 비율이 P'(Ⅲ, Li)=0.1인 경우에, 제1 클러스터(Ⅰ)의 보정값을 S=1, 제2 클러스터(Ⅱ)의 보정값을 S=0, 제3 클러스터(Ⅲ)의 보정값을 S=-1이라고 설정해도 좋다.

(4) 클러스터(p) 및 라벨(Li)의 가중치(v)(p, Li)를 산출한다. 가중치(v)(p, Li)는, 각 클러스터(p)의 라벨(Li)마다의 출현율을 보정값(S)에 의해 수치화한 것이다.

v(p, Li) = P(p, Li) × K + S

또한, 상기에서 K는 카운터를 나타낸다. 카운터(K)는, 예를 들어, 1000회의 클러스터 분석 결과가 얻어질 때마다 +1할 수 있다.

발열량 추정 장치(7)는, 학습 횟수(α)가 2회째 이후인 경우에는(S9 단계에서 YES), 전회(α-1회째)까지의 클러스터 분석 결과의 가중치의 누계값 W(α-1)에, 이번 회(α회째)의 클러스터 분석 결과의 가중치v(α, p, Li)를 더해 정규화를 수행하는, 이번 회의 클러스터 분석 결과의 가중치의 누계값(W(α))을 갱신한다(S10 단계).

W(α) = W(α-1) + v(α, p, Li)

그리고 이 가중치의 누계값(W)을 이용하는 것에 의해, 어떤 라벨(Li)(i=1,…,n)이 어느 클러스터에 할당되는 확률이 가장 높은지를 판단할 수 있다. 즉, 어떤 라벨(Li)에 대해서, 구한 어떤 클러스터의 가중치의 누계값(W)은, 그 어떤 클러스터에 상기 어떤 라벨(Li)이 분류되는 「기대값」이라고 규정할 수 있다. 따라서 어떤 셀이 라벨(Li)에 분류된 경우, 라벨(Li)에 관해 최대의 가중치의 누계값(W)을 갖는 클러스터가, 라벨(Li)이 할당되는 기대값이 가장 높은 클러스터가 된다. 그리고 그 클러스터의 발열량 평가값의 평균값을 쓰레기의 발열량으로 환산한 것이, 상기 어떤 셀의 추정 발열량이다.

각 셀에 대해서의 가중치의 누계값(W)의 정확성은, 클러스터 분석 결과의 개수, 즉, 학습 횟수(α)에 대응하여 증가한다. 발열량 추정 장치(7)는, 이상의 학습 처리에서 얻어진 가중치의 누계값(W)이나 클러스터의 범위를 이용하여 발열량 연산 처리를 수행한다. 이하, 도 7을 참조하여, 어느 시각(Tβ)의 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 발열량을 추산하는 경우의, 발열량 추정 처리에 포함되는 발열량 연산 처리의 흐름을 설명한다. 도 7은 발열량 추정 처리에 포함되는 발열량 연산 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.

먼저, 발열량 추정 장치(7)는, 카메라(66)로부터 어느 시각(Tβ)의 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 표면의 촬상 화상을 취득한다(S11 단계). 다음으로, 발열량 추정 장치(7)는, 취득한 촬상 화상으로부터, 대상 셀의 명도값 히스토그램을 작성한다(S12 단계). 이어서, 발열량 추정 장치(7)는, 대상 셀의 명도값 히스토그램에 기초해서, 셀을 어느 하나의 라벨로 분류한다(S13 단계). 이어서, 발열량 추정 장치(7)는, 대상 셀이 분류된 라벨의 각 클러스터의 가중치 누계값(W)을 기대값으로서 구하고(S14 단계), 가장 기대값이 큰 클러스터를, 대상 셀이 분류된 라벨이 할당되는 클러스터로 결정한다(S15 단계). 또한, 클러스터는, 전술한 가중치의 누계값(W)을 구하는 처리에서의 클러스터와 대응하고 있다. 그리고 발열량 추정 장치(7)는, 결정한 클러스터의 발열량 평가값의 평균값을 쓰레기의 발열량으로 환산하여, 대상 셀의 추정 발열량을 구한다.

상기 대상 셀의 쓰레기의 추정 발열량을 구하는 처리에서, 사용되는 가중치의 누계값(W)과, 클러스터의 발열량 평가값의 평균값은, 시각(Tβ)의 시점에서 얻어지고 있는 값(바람직하게는 시각(Tβ)의 시점에서 최신의 값)을 이용해도 좋다. 통상, 쓰레기 소각 플랜트(100)에서 주 연소실(14)로 쓰레기가 공급되고 나서, 그 쓰레기의 발열량이 보일러(2)의 주 증기량에 나타날 때까지 2시간 정도이다. 이 2시간 정도의 사이에 피트(60)의 쓰레기 질의 두드러진 변동이 있는 케이스는 드물고, 발열량 추정 장치(7)가 시각(Tβ)보다 2시간 정도 전의 퇴적 쓰레기의 추정 발열량의 데이터를 이용하여도 높은 정밀도를 유지할 수 있다.

이상과 같이 하여 구한 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 각 셀의 추정 발열량을 맵핑한 것이, 도 8에 나타나는 쓰레기 발열량 맵이다. 도 8에서는 세로축이 쓰레기의 추정 발열량, 가로축이 피트(60)의 좌표를 나타낸다. 발열량 추정 장치(7)는, 이와 같은 피트(60)의 쓰레기 발열량 맵을 이용하여, 쓰레기 질이 균질화된(더욱 상세하게는, 발열량이 균일화된) 쓰레기가 소각로(1)의 주 연소실(14)에 공급되도록, 크레인(6)의 동작을 제어한다.

[균질화된 쓰레기의 투입]

도 9는 쓰레기 발열량 맵을 이용하여 균질화된 쓰레기의 투입을 실현하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 피트(60)의 각 셀의 쓰레기를, 투입 호퍼(12) 및 슈트(13) 내의 쓰레기가 균질화되게 하는 순서로, 투입 호퍼(12)에 투입할 수 있다.

발열량 추정 장치(7)는, 평균 예상 쓰레기 발열량이 소정의 설정값에 가까워 지도록, 다음으로 쓰레기를 취출할 셀을 선택한다. 여기에서, 투입 호퍼(12) 및 슈트(13)에 있는 쓰레기 및 다음으로 투입 호퍼(12)에 투입될 쓰레기의 발열량의 평균값을 「평균 예상 쓰레기 발열량」이라고 규정한다. 예를 들어, 피트(60)의 쓰레기가, 발열량이 높은 쪽에서, 고질 쓰레기 클래스(Ⅰ), 기준 쓰레기 클래스(Ⅱ) 및 저질 쓰레기 클래스(Ⅲ)로 분류되어 있는 경우, 발열량 추정 장치(7)는, 평균 예상 쓰레기 발열량에 기초해서 다음으로 쓰레기를 취출할 셀의 클래스를 결정한다. 발열량 추정 장치(7)는, 예를 들어, 클래스를 준비 쓰레기 클래스(Ⅱ)로 결정하면, 이어서, 피트(60)의 쓰레기 발열량 맵을 이용하여 선택 가능한 셀을 특정하고, 그 중에서 1개의 셀을 선택한다. 또한, 선택 가능한 셀이 복수 있는 경우에는, 가중치의 누계값(W)이 큰 셀이 선택된다.

이와 같이, 발열량 추정 장치(7)는, 추산한 쓰레기의 발열량을 이용하여 피트 내의 쓰레기 발열량 맵을 작성하고, 소각로(1)의 주 연소실(14)까지의 투입 경로(즉, 투입 호퍼(12) 및 슈트(13))에 있는 쓰레기의 발열량이 균일화되도록, 쓰레기 발열량 맵에 기초해서 다음으로 소각로(1)에 투입될 쓰레기를 저장한 셀을 선택한다. 그리고 크레인(6)은, 선택된 셀과 대응하는 피트(60)의 쓰레기를 소각로(1)에 투입하도록 동작한다. 이에 따라, 피트(60) 내의 교반을 생략하고, 소각로(1)의 주 연소실(14)의 입구에 발열량이 균일화된 쓰레기를 공급할 수 있다.

[피트(60) 내 퇴적 쓰레기의 균질화]

도 10은 쓰레기 발열량 맵을 이용하여 피트 내 퇴적 쓰레기의 균질화를 실현하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 피트(60)의 쓰레기 발열량 맵을 이용하여, 피트(60) 내 퇴적 쓰레기를 교반하고, 쓰레기 질(특히 발열량)의 균질화를 도모할 수 있다.

발열량 추정 장치(7)는, 먼저, 클러스터마다 각 라벨(Li)(i=1…n)의 점유 비율(P(p, Li))을 산출한다. 예를 들어, 고질 쓰레기 클래스(Ⅰ)로 분류된 L1, L2 및 L4의 라벨의 비율(P)이, 각각, 0.9, 0.7, 0.6인 경우에, 라벨(L1)의 비율이 고질 쓰레기 클래스(Ⅰ) 내에서 최대가 된다. 저질 쓰레기 클래스(Ⅲ)로 분류된 L6 및 L9의 라벨의 비율(P)이, 각각, 0.7, 0.8인 경우에, 라벨(L9)의 비율이 저질 쓰리게 클래스(Ⅲ) 내에서 최대가 된다. 따라서 발열량 추정 장치(7)는, 라벨(L1)이 할당된 셀의 쓰레기를 라벨(L9)이 할당된 셀의 쓰레기에 혼합시키도록, 또는, 라벨(L9)이 할당된 셀의 쓰레기를 라벨(L1)이 할당된 셀의 쓰레기에 혼합시키도록, 크레인(6)을 동작시킨다.

이와 같이, 발열량 추정 장치(7)는, 추산한 쓰레기의 발열량을 이용하여 피트(60) 내의 쓰레기 발열량 맵을 작성하고, 쓰레기 발열량 맵에 기초해서, 주위보다 쓰레기의 발열량이 높은 제1 셀(상기 예에서는, 라벨(L1)이 할당된 셀)과, 주위보다 쓰레기의 발열량이 낮은 제2 셀(상기 예에서는, 라벨(L9)이 할당된 셀)을 특정한다. 그리고 크레인(6)은, 제1 셀과 대응하는 피트(60)의 쓰레기를, 제2 셀과 대응하는 피트(60)의 위치로 이동시키도록, 또는, 그 반대로 이동시키도록, 동작한다. 이에 따라, 피트(60) 내의 쓰레기의 발열량이 균일화하도록 퇴적 쓰레기가 교반되므로, 발열량이 균일화된 쓰레기를 소각로(1)에 투입할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 발열량 추정 방법은,

A1) 소각로(1)에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트(60) 내의 쓰레기의 촬상 화상을 소정 개수의 셀로 분할하고, 셀의 각각에 대하여 촬상 화상의 명도값 히스토그램을 작성하고,

A2) 명도값 히스토그램에 기초해서 셀의 각각을 소정의 분류 기준에 따라 복수의 라벨로 분류하고,

A3) 복수의 라벨 중 어느 라벨에, 그 라벨에 분류된 셀의 쓰레기를 소각로에서 소각했을 때의 발열량을 직접적 또는 간접적으로 나타내는 발열량 평가값을 부여하고,

A4) 이상의 A1) 내지 A3)를 반복하여 얻어진, 발열량 평가값이 부여된 라벨군을 발열량 평가값에 기초해서 소정 개수의 클러스터로 클러스터 분석하고,

A5) 클러스터 분석의 결과로부터, 클러스터의 각각에 대하여 라벨마다의 출현율을 임의의 보정값에 의해 수치화한 가중치를 구하고,

A6) 이상의 A1) 내지 A5)를 반복하여 얻어지는 가중치의 누계값을 기대값으로 하고, 복수의 라벨 중 임의의 라벨에 대하여 클러스터의 기대값을 각각 구하고, 기대값이 가장 큰 클러스터의 발열량 평가값에 기초해서 임의의 라벨에 분류되는 셀의 쓰레기의 발열량을 추산한다. 또한, 상기의 A4)에서, 발열량 평가값이 부여된 라벨군은, 바람직하게는, 그때까지 처리에 사용해온 모든 라벨이고, 그 라벨의 개수는 처리 횟수에 따라 증가한다.

또한, 상기 실시형태에 따른 쓰레기 저장 설비(3)는, 소각로(1)에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트(60)와, 피트(60)의 쓰레기를 소각로(1)에 반송하는 반송 장치인 크레인(6)과, 피트(60) 내 쓰레기를 촬상하는 카메라(66)와, 카메라(66)의 촬상 화상을 이용하여 피트(60) 내 쓰레기의 발열량을 추산하는 발열량 추정 장치(7)를 구비하고 있다.

그리고 상기 실시형태에 따른 발열량 추정 장치(7)는,

B1) 소각로(1)에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트(60) 내 쓰레기의 촬상 화상을 취득하고,

B2) 촬상 화상을 소정의 복수의 셀로 분할하고, 셀의 각각에 대하여 촬상 화상의 명도값 히스토그램을 작성하고,

B3) 명도값 히스토그램에 기초해서 셀의 각각을 소정의 분류 기준에 따라 복수의 라벨로 분류하고,

B4) 셀 중 어느 셀에 대하여, 그 셀의 쓰레기를 소각로에서 소각했을 때의 발열량을 직접적 또는 간접적으로 나타내는 발열량 평가값을 취득하고,

B5) 복수의 라벨 중 상기 어느 셀이 분류된 라벨에 취득한 발열량 평가값을 부여하고,

B6) 이상의 B1) 내지 B5)를 반복하여 얻어진, 발열량 평가값이 부여된 라벨군을 발열량 평가값에 기초해서 소정 개수의 클러스터로 클러스터 분석하고,

B7) 클러스터 분석의 결과로부터, 이상을 반복하여 얻어지는 가중치의 누계값을 기대값으로 규정하고, 복수의 라벨 중 임의의 라벨에 대하여 클러스터의 기대값을 각각 구하고, 기대값이 가장 큰 클러스터의 발열량 평가값에 기초해서 임의의 라벨로 분류되는 셀의 쓰레기의 발열량을 추산하도록 구성되어 있다. 또한, 발열량 추정 장치(7)의 이상의 각 처리는, 발열량 연산부(71)에 의해 수행된다.

이상의 발열량 추정 방법, 쓰레기 저장 설비(3) 및 발열량 추정 장치(7)에서는, 피트(60) 내 쓰레기의 쓰레기 질의 전체적인 변동에, 클러스터 및 가중치의 누계값(기대값)이 추종한다. 따라서 본 실시형태에 따른 발열량 추정 방법, 쓰레기 저장 설비(3) 및 발열량 추정 장치(7)에 의하면, 쓰레기 질의 변동의 유무에 관계 없이, 비교적 높은 정밀도로 쓰레기의 발열량을 추산할 수 있다.

그리고 각 셀의 쓰레기의 추정 발열량을 구하면, 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 쓰레기 추정 발열량 분포를 알 수 있다. 쓰레기 발열량 분포는, 예를 들어, 피트(60)의 쓰레기 발열량 분포 맵(도 8, 참조)으로 나타내는 것으로, 퇴적 쓰레기의 추정 발열량을 가시화할 수 있다. 이와 같이, 퇴적 쓰레기의 쓰레기 질을 가시화하면, 소각로(1)에 투입되는 퇴적 쓰레기의 발열량이 균일화되도록 피트(60) 내 쓰레기를 교반하거나, 소각로(1)의 주 연소실(14)로 공급되는 쓰레기의 발열량이 균일화되도록, 퇴적 쓰레기의 투입 순서를 계획하거나 할 수 있다. 그 결과, 소각로(1)의 주 연소실(14)에 공급되는 쓰레기의 발열량이 균일화되고, 쓰레기 소각 플랜트(100)의 안정된 자동 연소 제어를 실현할 수 있다. 또한, 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 쓰레기 추정 발열량 분포(쓰레기 발열량 분포 맵)를 이용하면, 다음으로 로(?) 내에 투입될 대략의 쓰레기 질을 사전에 파악할 수 있으므로, 그 정보를 이용하여 소각로(1)의 연소 제어를 수행할 수 있다.

또한, 피트(60)에 반입되는 쓰레기의 쓰레기 질이 변화했을 경우에, 발열량 추정 장치(7)는 그 쓰레기 질의 변동에 관한 정보를 연소 제어 장치(10)와 공유할 수 있다. 예를 들어, 발열량 추정 장치(7)는, 정기적으로 피트(60)의 퇴적 쓰레기의 추정 발열량 분포 등의 정보를 연소 제어 장치(10)로 송신하고, 연소 제어 장치(10)는 그 정보를 취득하여, 피트(60) 내 쓰레기의 쓰레기 질의 변화에 대해 자동 연소 제어의 파라미터를 변화시킨다. 이와 같이 하여, 쓰레기 소각 플랜트(100)의 안정된 연소 운전이 가능해진다.

이상으로 본 발명의 호적한 실시형태를 설명했지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 상기 실시형태의 구체적인 구조 및/또는 기능의 상세를 변경한 것도 본 발명에 포함될 수 있다.

1: 소각로
2: 보일러
3: 쓰레기 저장 설비
6: 크레인
7: 발열량 추정 장치
10: 연소 제어 장치
12: 투입 호퍼
13: 슈트
14: 주 연소실
15: 스토커
18: 배출 슈트
19: 이차 연소실
20: 방사실
21: 제2 연도
22: 제3 연도
23: 수관
24: 보일러 드럼
25: 과열기
27: 과열관
28: 배기로
29: 배기구
38: 온도 센서
39: 증기 유량계
41: 피더
42: 스토커 구동 장치
43: 유량 조정 장치
44: 유량 조정 장치
60: 피트
61: 주행 레일
62: 거더
63: 트롤리
64: 버킷
65: 크레인 구동 장치
66: 카메라
71: 발열량 연산부
72: 크레인 제어부
81: 버그 필터
82: 유인식 송풍기
83: 굴뚝
84: 증기 터빈
85: 발전기
100: 소각 플랜트

Claims (8)

1. A1) 소각로에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트 내 쓰레기의 촬상 화상을 소정의 복수의 셀로 분할하고, 상기 셀의 각각에 대하여 상기 촬상 화상의 명도값 히스토그램을 작성하고,
   A2) 상기 명도값 히스토그램에 기초해서 상기 셀의 각각을 소정의 분류 기준에 의해 복수의 라벨로 분류하고,
   A3) 상기 복수의 라벨 중 어느 라벨에, 그 라벨에 분류된 상기 셀의 쓰레기를 상기 소각로에서 소각했을 때의 발열량을 직접적 또는 간접적으로 나타내는 발열량 평가값을 부여하고,
   A1) 내지 A3)을 반복하여 얻어진 상기 발열량 평가값이 부여된 라벨군을 상기 발열량 평가값에 기초해서 소정 개수의 클러스터로 클러스터 분석하고,
   상기 클러스터 분석의 결과로부터, 상기 클러스터의 각각에 대하여 상기 라벨마다의 출현율을 임의의 보정값에 의해 수치화한 가중치를 구하고,
   이상을 반복하여 얻어지는 상기 가중치의 누계값을 기대값으로 규정하고, 상기 복수의 라벨 중 임의의 라벨에 대하여 상기 클러스터의 상기 기대값을 각각 구하고, 상기 기대값이 가장 높은 상기 클러스터의 상기 발열량 평가값에 기초해서 상기 임의의 라벨에 분류되는 상기 셀의 쓰레기의 발열량을 추산하는, 발열량 추정 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 발열량 평가값이, 상기 소각로의 프로세스 데이터인, 발열량 추정 방법.
   
3. B1) 소각로에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트 내 쓰레기의 촬상 화상을 취득하고,
   B2) 상기 촬상 화상을 소정의 복수의 셀로 분할하고, 상기 셀의 각각에 대하여 상기 촬상 화상의 명도값 히스토그램을 작성하고,
   B3) 상기 명도값 히스토그램에 기초해서 상기 셀의 각각을 소정의 분류 기준에 의해 복수의 라벨로 분류하고,
   B4) 상기 셀 중 어느 셀에 대하여, 그 셀의 쓰레기를 상기 소각로에서 소각했을 때의 발열량을 직접적 또는 간접적으로 나타내는 발열량 평가값을 취득하고,
   B5) 상기 복수의 라벨 중 상기 어느 셀이 분류된 라벨에 취득한 상기 발열량 평가값을 부여하고,
   B1) 내지 B5)를 반복하여 얻어진 상기 발열량 평가값이 부여된 라벨군을 상기 발열량 평가값에 기초해서 소정 개수의 클러스터로 클러스터 분석하고,
   상기 클러스터 분석의 결과로부터, 상기 클러스터의 각각에 대하여 상기 라벨마다의 출현율을 임의의 보정값에 의해 수치화한 가중치를 구하고,
   이상을 반복하여 얻어지는 상기 가중치의 누계값을 기대값으로 규정하고, 상기 복수의 라벨 중 임의의 라벨에 대하여 상기 클러스터의 상기 기대값을 각각 구하고, 상기 기대값이 가장 높은 상기 클러스터의 상기 발열량 평가값에 기초해서 상기 임의의 라벨에 분류되는 상기 셀의 쓰레기의 발열량을 추산하는, 발열량 추정 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 발열량 평가값이, 상기 소각로의 프로세스 데이터인, 발열량 추정 장치.
   
5. 소각로에 공급되는 쓰레기를 저장하는 피트와,
   상기 피트의 쓰레기를 상기 소각로로 반송하는 반송 장치와,
   상기 피트 내 쓰레기를 촬상하는 카메라와,
   상기 카메라의 촬상 화상을 이용하여 상기 피트 내 쓰레기의 발열량을 추산하는, 제3항 또는 제4항에 따른 발열량 추정 장치를 구비하는, 쓰레기 저장 설비.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 발열량 추정 장치가, 상기 소각로의 운전을 제어하는 제어 장치로부터 상기 발열량 평가값을 취득할 수 있도록, 상기 제어 장치와 통신 가능하게 연결되어 있는, 쓰레기 저장 설비.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 발열량 추정 장치는, 추산한 쓰레기의 발열량을 이용하여 상기 피트 내의 쓰레기 발열량 맵을 작성하고, 상기 소각로의 연소실까지의 투입 경로에 있는 쓰레기의 발열량이 균일화되도록, 상기 쓰레기 발열량 맵에 기초해서 다음으로 상기 소각로에 투입될 쓰레기를 저장한 상기 셀을 선택하고,
   상기 반송 장치는, 선택된 상기 셀과 대응하는 상기 피트의 쓰레기를 상기 소각로에 투입하도록 동작하는, 쓰레기 저장 설비.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 발열량 추정 장치는, 추산한 쓰레기의 발열량을 이용하여 상기 피트 내의 쓰레기 발열량 맵을 작성하고, 상기 쓰레기 발열량 맵에 기초해서, 주위보다 쓰레기의 발열량이 높은 제1 셀과, 주위보다 쓰레기의 발열량이 낮은 제2 셀을 특정하고,
   상기 반송 장치는, 상기 제1 셀과 대응하는 상기 피트의 쓰레기를, 상기 제2 셀과 대응하는 상기 피트의 위치로 이동시키도록 동작하는, 쓰레기 저장 설비.

Images