WO2023199599A1 - 汚泥状態表示報知システムおよび汚泥状態表示報知方法 - Google Patents

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WO2023199599A1
WO2023199599A1 PCT/JP2023/005797 JP2023005797W WO2023199599A1 WO 2023199599 A1 WO2023199599 A1 WO 2023199599A1 JP 2023005797 W JP2023005797 W JP 2023005797W WO 2023199599 A1 WO2023199599 A1 WO 2023199599A1
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WO
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sludge
notification
display
index value
administrator
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/005797
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English (en)
French (fr)
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義喜 間嶋
周平 野田
武士 松代
寛 助川
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝インフラシステムズ株式会社
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a sludge status display and notification system and a sludge status display and notification method.
  • the embodiments of the present invention have been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a sludge status display and notification system and a sludge status display and notification method that support the optimization of operating conditions of a water treatment equipment by a manager. purpose.
  • the sludge status display and notification system includes an input means capable of acquiring an image of sludge, an analysis device that analyzes aggregates formed from microscopic organisms or substances in the image, and an analysis device of the analysis device. a determination device that determines the sludge state using an index value obtained from the result; and a calculation means that visually, aurally, or haptically informs the user based on the determination result supplied from the calculation means. Presentation means for presenting the sludge condition.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a sludge status display and notification system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a threshold value for determining the state of sludge based on the size of aggregates (equivalent circle diameter).
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a mode in which one index value is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing another example of how one index value is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing another example of how one index value is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a sludge status display and notification system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a threshold value for determining the state of
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of a mode in which a plurality of index values are presented to an administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of a mode in which relationships between a plurality of index values are presented to an administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing another example of a mode in which relationships between a plurality of index values are presented to an administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart schematically showing an example of the sludge information display and notification method of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration example of the sludge status display and notification system of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart schematically showing an example of the sludge information display and notification method of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration example of the sludge status display and notification system of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing an example of a mode in which a notification command is presented to a manager in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing another example of a manner in which a notification command is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing another example of the manner in which a notification command is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing an example of a mode in which a plurality of index values are presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 17 is a flowchart schematically showing an example of the sludge information display and notification method according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a sludge status display and notification system according to a first embodiment.
  • the sludge status display and notification system of this embodiment includes an input means 100, a calculation means 200, and a display means 300.
  • the input means 100, the calculation means 200, and the display means 300 may be realized by hardware, software, or a combination of hardware and software. Further, the sludge status display and notification system may be composed of a plurality of computers, or may be a single computer.
  • the input means 100 acquires information about the photographed sludge. That is, the input means 100 does not need to include a photographing device, but only needs to be configured to be able to acquire images (still images) and videos (moving images) supplied from a photographing device or a recording medium. Since the input means 100 does not include a photographing device, the sludge status display and notification system of this embodiment is not limited to the function of the photographing device, and can acquire various types of sludge information.
  • the image information acquired by the input means 100 is, for example, information on an array in which floating point or fixed point values such as integers are stored in a multidimensional manner.
  • the input image information is a multidimensional array expressing brightness values using 8-bit integers
  • the input image information is a grayscale image or video.
  • the input image information is an image or video having an RGB color model.
  • the image information may include information such as the date and time the image was photographed, and the location where the image was photographed.
  • the input means 100 may include means for processing the acquired images and videos. By processing images and videos into a unified format in the input means 100, the calculation means 200 can analyze images and videos in a common format.
  • the calculation means 200 calculates an index value by analyzing the input image information, and transmits the determination result of determining the sludge state using the index value to the display means 300.
  • the calculation means 200 includes a recording device 201, a reading device 202, an analyzing device 203, and a determining device 204.
  • the recording device 201 can record the analysis results by the analysis device 203.
  • the recording device 201 may store the analysis results in a storage medium or the like. Furthermore, the recording device 201 may acquire image information input from the input means 100 and store it in a recording medium or the like.
  • Storage media include non-volatile storage media such as ROM (Read Only Memory), flash memory, SSD (Solid State Drive), HDD (Hard Disk Drive), and SD cards, as well as RAM (Random Access Memory), registers, etc.
  • a volatile storage medium or the like can be used.
  • the storage medium may be included in the calculation means 200 or may be communicatively connected to the calculation means 200 outside of the calculation means 200.
  • the storage medium and the calculation means 200 include communication means and can be connected via a network (either wireless or wired) such as the Internet or Ethernet (registered trademark). Further, a portion of the storage medium may be included in the calculation means 200, and the other portion may be connected to the outside.
  • the reading device 202 can read information recorded on the storage medium according to a request from the analysis device 203.
  • the reading device 202 supplies the read information to the analysis device 203.
  • the analysis device 203 can analyze the image information obtained from the input means 100. Furthermore, the analysis device 203 can read out image information that has been recorded on a storage medium and past analysis results and analyze the image information.
  • the analysis device 203 can also analyze the image information after integrating the latest image information obtained from the input means 100 with other read image information, past analysis results, and the like.
  • the analysis device 203 can analyze the information obtained from the input means 100 and the reading device 202 using software.
  • the program executed by the analysis device 203 may be recorded on a recording medium.
  • the recording device 201 and the reading device 202 can be realized by hardware or software that realizes recording to and reading from a storage medium.
  • the analysis target of the analysis device 203 is sludge included in the input image information.
  • the analysis device 203 performs, for example, binarization using a set threshold value, adaptive binarization, Otsu binarization, deep learning, or machine learning on the input information image (still image or moving image). Identify areas of sludge (particularly flocs formed from microscopic organisms or substances) using semantic segmentation, object detection using rectangles, etc. can do. Semantic Segmentation may use, for example, a U-Net model using multiple convolutional layers, an activation function, a Batch Normalization layer, and a Pooling layer (for example, Non-Patent Document 1), or a model expanded based on this.
  • the analysis device 203 analyzes sludge information from the identified area of aggregates (calculates the shape of the aggregates, the denseness of the structure, the strength or size of the interface with the aqueous phase, etc.), and then displays a graph. Convert to an index value that can be displayed with .
  • the numerical index values obtained by analyzing the sludge in the analysis device 203 include the shape of the aggregates, the density of the structure, the strength of the interface with the water phase, the size, the concentration, the diameter, the radius, Area, outline length, number of pixels, amount of edges, number (for example, number of aggregates included in an image), proportion (for example, the ratio of the area of the aggregate area to the area of the entire image, or the number of aggregates in the entire image) ratio of aggregates of a predetermined size to the number of aggregates, etc.), the change in each index value from the previous day, basic statistics (mean value, median value, mode, variance, standard deviation, etc.), etc.
  • the date and time may also be included in the index values so that the transition of each index value can be checked in chronological order.
  • the date and time of analysis may also be acquired.
  • the edge amount is, for example, an integral value of the result of applying an edge extraction filter to the target image, and is a numerical value indicating the strength of the outline of the aggregate.
  • the shape of the aggregate is an index representing the smoothness of the aggregate, and is expressed, for example, by the following formula.
  • the length of the circle-equivalent circumference of the aggregate is the length of the circumference of a perfect circle having the same area as the aggregate.
  • the analysis device 203 first calculates the area of the aggregate by image analysis, and from that area calculates the diameter (equivalent circle diameter) assuming a perfect circle.
  • the analysis device 203 calculates the length of the circumference of a perfect circle (circumference) using the calculated circle-equivalent diameter, thereby calculating the length of the circle-equivalent circumference of the aggregate.
  • circularity, perimeter envelopment, area envelopment, roundness, aspect ratio, eccentricity, extent, etc. are used to express the smoothness and shape characteristics of aggregates. Also good.
  • Circularity is expressed, for example, by the following formula. The more complex the shape, the smaller the circularity value.
  • the perimeter envelopment degree is expressed, for example, by the following formula.
  • the length of the convex hull of the aggregate is the length of the perimeter of the smallest convex polygon that includes a part of the point group representing the shape of the aggregate. As with circularity, the more complex the shape, the lower the value of the perimeter envelope.
  • the area envelope degree is expressed, for example, by the following formula. As with circularity, the more complex the shape, the lower the value.
  • roundness is expressed by the following formula. As with circularity, the more complex the shape, the lower the roundness value.
  • the aspect ratio is expressed, for example, by the following formula. Aggregates having a shape similar to a square have a higher aspect ratio.
  • the eccentricity is expressed, for example, by the following formula. The closer the shape of the aggregate is to a perfect circle, the lower the eccentricity.
  • Extent is expressed by the following expression. Aggregates having a shape similar to a rectangle have a higher extent value.
  • the denseness of a structure is an index representing the degree of adhesion (density) of aggregates, and is expressed, for example, by calculating the average brightness value within the area of aggregates on an image.
  • the analysis device 203 specifies the area of aggregates in the image by, for example, image analysis, and calculates the average brightness value of the image at pixels included in the specified area. The higher the average brightness value of the aggregate area, the lower the density, and the lower the average brightness value, the higher the density.
  • the analysis device 203 normalizes the average brightness value of the image in the area of the aggregate based on the average brightness value of the image in the area around the aggregate, and calculates the structure corresponding to the average brightness value of the area of the aggregate. It is also possible to calculate the density value of . For example, take the average brightness value of the image in the area around the aggregate as a value corresponding to zero structure density, and calculate the difference between the average brightness value of the area of the aggregate and the average brightness value of the area around the aggregate. , the value may be a numerical value representing the denseness of the structure.
  • the strength of the interface between the aggregate and the aqueous phase is an index expressing the difficulty of the aggregate to collapse. It is expressed by the average brightness value of the part).
  • the analysis device 203 can calculate the average brightness value of the outline area of the aggregate, in the same way as when calculating the average brightness value of the area of the aggregate. The higher the average brightness value of the outline area of the aggregates, the clearer the interface between the water phase and the aggregates, and the lower the average brightness value of the outline area of the aggregates, the clearer the interface between the water phase and the aggregates. It is said that it is ambiguous and water easily enters the inside of the aggregate.
  • the size of the aggregate is an index expressed by, for example, the length of the aggregate, such as the maximum Feret diameter or equivalent circle diameter.
  • the maximum Feret diameter of an aggregate is the length of the major axis of a circumscribed rectangle of the aggregate. Therefore, the longer the maximum Feret diameter or equivalent circle diameter, the larger the aggregate, and the shorter the maximum Feret diameter, the smaller the aggregate.
  • the determination device 204 acquires the analysis results of the analysis device 203 and determines the sludge state from the latest index value or the latest index value and past index values.
  • the determination device 204 can determine the sludge state, for example, using a threshold value set for the index value.
  • the threshold used by the determination device 204 may be a value set in advance by the administrator, or may be a value learned (deep learning or machine learning) using past index values and other parameters. In either case, the determination device 204 may dynamically change the threshold value, taking into consideration not only one index value but a plurality of index values. Further, the determination device 204 may determine the sludge state based on whether the analysis result of the analysis device 203 satisfies preset conditions.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a threshold value for determining the state of sludge based on the size of aggregates (equivalent circle diameter).
  • a threshold value is set for the index value of the aggregate size (circle equivalent diameter) [ ⁇ m], and the range (less than 1.5) in which the sludge condition is determined to be “normal” and the “caution” A range (1.5 or more and less than 2.0) in which it is determined to be “abnormal” and a range (2.0 or more) in which it is determined to be “abnormal” are set.
  • the determination result (status label) is "normal”, for example, the sludge condition is good and there is no need to review the operating conditions of the facility.
  • the determination result is "caution”, for example, there are signs that the sludge condition is worsening, and it is desirable to review the operating conditions in preparation for further deterioration of the sludge condition.
  • the determination result is "abnormal”, for example, it is necessary to immediately review the operating conditions of the facility because the sludge condition is poor.
  • the determination device 204 outputs the determination result (status label) and index value to the display means 300. At this time, the determination device 204 may output identification information for identifying the determination result and the index value together.
  • the identification information may include the index name, the date when the image was taken, the place where the image was taken, the installation position of the camera that took the image, and the like.
  • the display unit 300 is a presentation unit that presents calculated index values and determination results in a manner that is visible to the administrator through a terminal according to a preset display method (such as a graph). Note that the index value may be displayed without being processed (as a numerical value) or may be displayed as a diagram such as a graph. The administrator can grasp the sludge condition quantitatively from the information presented on the display means 300.
  • the terminal on which the index value and determination result are presented by the display means 300 is, for example, a display (liquid crystal display, organic EL display, plasma display, electronic bulletin board, etc.), projector, smart watch, smartphone, tablet terminal, etc. It may be a terminal that can present the results as visual information to the administrator.
  • a display liquid crystal display, organic EL display, plasma display, electronic bulletin board, etc.
  • projector smart watch
  • smartphone tablet terminal, etc. It may be a terminal that can present the results as visual information to the administrator.
  • the display means 300 may include input means such as a mouse, a keyboard, or a touch panel.
  • the administrator can use the input means to perform operations to switch the types of index values to be displayed and the types of display modes.
  • the display means 300 is capable of switching the type of index value to be presented and the type of display mode according to the operation of the administrator, and receives the index value and index value necessary for switching the display from the calculation means 200. Judgment results can be obtained.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a mode in which one index value is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • the number of aggregates of a predetermined size (for example, smaller than a predetermined threshold) is displayed in a time series as a line graph, and the vertical axis of the graph is the number of aggregates of a predetermined size.
  • the number of objects and the state of sludge are represented, and the horizontal axis represents the date and time corresponding to the index value.
  • the threshold value for determining the sludge condition may be, for example, a value set in advance by the administrator in the sludge information display and notification system, or the relationship between past index values and sludge condition in the sludge information display and notification system. You may adopt the value learned from etc.
  • the threshold value for determining the sludge state is, for example, if there are less than 100, the sludge state is "normal", if it is 100 or more and less than 500, it is "caution", and if it is 500 or more, the sludge state is "normal". It is said to be "abnormal.”
  • the administrator can check the amount of aggregates and the state of sludge at a certain date and time (for example, a size below a predetermined threshold). Furthermore, in this example, since the index values are displayed in chronological order, the administrator can check the changes in the index values of the sludge condition, such as the amount of aggregates. In addition, the manager can quantitatively understand the current or past sludge state from the graph, and can obtain material for consideration for changing the operating conditions of the water treatment equipment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing another example of how one index value is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • the index values shown in FIG. 3 are displayed in another graph, and the number of aggregates of a predetermined size is displayed in a bar graph in time series.
  • the type of graph presented to the administrator is not limited, and as long as it is a graph that displays index values in chronological order, the same effects as the example of FIG. 3 can be obtained.
  • the types of graphs for example, in addition to line graphs and bar graphs, graphs such as stacked bar graphs, area graphs, stacked area graphs, stock price charts, histograms, box plots, and waterfalls can be used.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing another example of how one index value is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • This example is an example of a line graph in which index values are displayed in time series, with the index value being the change in the number of aggregates of a predetermined size (for example, smaller than a predetermined threshold value) from the previous day.
  • the types of index values presented to the administrator are not limited to the size of aggregates or the change in the number of aggregates from the previous day, but the various index values described earlier can be displayed in chronological order. It is.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of a mode in which a plurality of index values are presented to an administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • This example is a heat map that presents the administrator with a list of multiple index values and sludge conditions corresponding to the index values (a map that presents the corresponding judgment results in the areas corresponding to the index values arranged in chronological order). ).
  • the vertical axis of the heat map represents the date corresponding to the index value, and the horizontal axis represents multiple indices.
  • the heat map in Figure 6 shows, for example, the number of aggregates (small), the number of aggregates (medium), and the number of aggregates (large) on dates 8/1, 8/8, 8/15... The sludge condition is shown.
  • the corresponding areas may be displayed in colors corresponding to "normal”, “warning", and "abnormal", and numerical values may be displayed.
  • the sludge status may be displayed using numbers or letters, or the colors used to display the numbers and letters may be differentiated depending on the sludge status.
  • the sludge state is displayed in letters in the area of the size of the aggregate corresponding to each date, but the display in letters is not essential and may be omitted.
  • the administrator can check at a glance the sludge condition and the numerical values of the multiple index values corresponding to multiple index values at a certain date and time.
  • the administrator can also check the time-series changes in a certain index value from the heat map.
  • you narrow down the date and time to a specific period you can check the sludge condition and index values during that period.
  • the plurality of index values to be displayed on the heat map may be set in advance, or may be configured so that the administrator can appropriately set them by operating an input means.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an example of a mode in which relationships between a plurality of index values are presented to an administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing another example of a mode in which relationships between a plurality of index values are presented to an administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • the examples in FIGS. 7 and 8 are examples of scatter diagrams that present relationships (correlation) between index values in order to confirm the state of the water treatment device at a certain point in time.
  • the horizontal axis is the size of the aggregates
  • the vertical axis is the smoothness of the aggregates, and the relationship between these two indicators when the sludge condition is "normal”, “caution”, or "abnormal” is shown. There is.
  • FIG. 9 is a flowchart schematically showing an example of the sludge information display and notification method of the first embodiment.
  • the input means 100 acquires photographed sludge information (step SA1).
  • the input means 100 supplies the acquired sludge information to the calculation means 200.
  • the calculation means 200 analyzes the sludge information supplied from the input means 100 to obtain an index value (step SA2).
  • step SA3 when the administrator has set in advance to record the index value (step SA3), the calculation means 200 records the obtained index value in the recording device 201 (step SA4). Subsequently, when the administrator has set in advance to read the past index values (step SA5), the calculation means 200 reads the past index values recorded in the recording device 201 by the reading device 202 (step SA6). ), the latest index value and the past index value are integrated (step SA7).
  • the calculation means 200 determines the sludge state to which it belongs based on the integrated index value, and obtains a state label representing the sludge state.
  • step SA3 and step SA5 if the administrator does not set to record the index value or read past index values, the calculation means 200 determines the sludge state to which it belongs based on the latest index value. A state label representing the sludge state is obtained (step SA8).
  • the calculation means 200 outputs the obtained state label representing the sludge state to at least the display means 300.
  • the display means 300 displays the status label acquired from the calculation means 200 on the terminal and presents it to the administrator (step SA9).
  • the administrator can understand the sludge condition and optimize the operating conditions of the water treatment equipment based on the status label displayed on the terminal through the above procedure and the index value that can be displayed together with the status label. can. That is, according to the sludge status display and notification system, sludge status display and notification method, and sludge status display and notification program of the present embodiment, useful information for optimizing the operating conditions of the water treatment equipment can be interpreted in a manner that allows the administrator to interpret the information. This makes it possible to support managers in optimizing the operating conditions of water treatment equipment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration example of the sludge status display and notification system of the second embodiment.
  • the sludge status display and notification system of this embodiment includes an input means 100, a calculation means 200, and a notification means 400.
  • the determination device 204 of the calculation means 200 determines when the index value obtained from the analysis result of the analysis device 203 exceeds a preset threshold, or when the analysis result or determination result is preset. When the above conditions are met, a notification command is sent to the notification means 400.
  • the notification command from the determination device 204 to the notification means 400 may include, for example, the index value obtained from the analysis result and the determination result.
  • a different flag may be set for each set condition of the sludge state, and it may be possible to distinguish which condition is satisfied by the flag included in the notification command.
  • the determination device 204 determines that the sludge condition is abnormal. It is possible to determine that. At this time, the determination device 204 transmits a notification command including the index value obtained from the analysis result and the determination result to the notification means 400.
  • conditions for the sludge state may be set in advance in the determination device 204 by a plurality of managers, and the determination device 204 issues a notification command to the corresponding notification means 400 when the conditions corresponding to each manager are satisfied. can be sent.
  • the notification means 400 is a presentation means for visually, audibly, or tactilely presenting to the administrator that the index value obtained from the analysis result and its determination result satisfy preset conditions. It is.
  • the notification means 400 Upon receiving the notification command from the calculation means 200, the notification means 400 notifies the administrator that the sludge state (judgment result) and the index value satisfy preset conditions.
  • the notification means 400 includes means such as a vibration generator, a speaker, a light source, and the like, and uses the vibration of the notification means 400 itself, alert sound, voice, lighting of a lamp, etc. to indicate the sludge condition (judgment result) or the like. It is possible to notify the administrator that the index value satisfies a preset condition.
  • the notification means 400 transmits the sludge state (judgment result ) or the index value satisfy a preset condition, the administrator may be notified.
  • the notification means 400 may change the means for notifying the administrator according to the flag.
  • the notification means 400 may change the vibration cycle of the vibration generator, change the type of alert sound or sound from the speaker, or change the type of light source to be turned on, depending on the flag included in the notification command. The color, the cycle of turning on and turning off the light source, etc. may be changed.
  • the terminal to which notification regarding the sludge condition is made by the notification means 400 is a communication terminal that can be carried by the administrator, such as a smart watch, a smartphone, a tablet terminal, etc. By combining these, it is possible to create a terminal that can present notifications regarding the sludge condition to the administrator.
  • the notification means 400 may be included in the terminal concerned, or may be included in a communication terminal other than the terminal capable of communicating with the terminal concerned.
  • the notification means 400 may be an application included in a smartphone carried by the administrator, and a smart watch capable of communicating with the smartphone may notify the administrator regarding the sludge state.
  • the administrator can confirm that the sludge condition (judgment result) or index value satisfies preset conditions. This can be known by the notification from the notification means 400. Thereby, when the manager is notified by the notification means 400, he or she can immediately check the operating state of the water treatment apparatus and take measures to bring it into the optimal operating state.
  • FIG. 11 is a flowchart schematically showing an example of the sludge information display and notification method of the second embodiment.
  • the input means 100 acquires photographed sludge information (step SB1).
  • the input means 100 supplies the acquired sludge information to the calculation means 200.
  • the calculation means 200 analyzes the sludge information supplied from the input means 100 to obtain an index value (step SB2). Next, when the administrator has set in advance to record the index value (step SB3), the calculation means 200 records the obtained index value in the recording device 201 (step SB4).
  • step SB5 when the administrator has set in advance to read the past index values (step SB5), the calculation means 200 reads the past index values recorded in the recording device 201 by the reading device 202 (step SB6). ), the latest index value and the past index value are integrated (step SB7).
  • the calculation means 200 determines the sludge state to which the sludge belongs based on the integrated index value, and obtains a state label representing the sludge state.
  • step SA3 and step SA5 if the administrator does not set to record the index value or read past index values, the calculation means 200 determines the sludge state to which it belongs based on the latest index value. A state label representing the sludge state is obtained (step SB8).
  • the calculation means 200 outputs a notification command to the notification means 400 when the index value exceeds a preset threshold, or when the sludge state or the index value satisfies a preset condition (step SB9). do.
  • the notification unit 400 When the notification unit 400 receives a notification command from the calculation unit 200, the notification unit 400 notifies the administrator via a mobile terminal or the like that the sludge condition (judgment result) and the index value satisfy predetermined conditions set in advance. Step SB10).
  • the manager When the manager receives the notification through the above procedure, he or she can immediately grasp the sludge condition and optimize the operating conditions of the water treatment equipment.
  • the administrator can interpret useful information for optimizing the operating conditions of the water treatment equipment. This makes it possible to provide the water treatment equipment in a variety of ways, thereby supporting the optimization of the operating conditions of the water treatment equipment by the administrator.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration example of the sludge status display and notification system of the third embodiment.
  • the sludge status display and notification system of this embodiment includes an input means 100, a calculation means 200, a display means 300, and a notification means 400. That is, the sludge condition display and notification system of this embodiment is a combination of the sludge condition display and notification system of the first embodiment and the notification means 400 of the sludge condition display and notification system of the second embodiment.
  • the determination device 204 of the calculation means 200 outputs the index value obtained from the analysis result of the analysis device 203 and the determination result (state label) to the display means 300. Further, the determination device 204 determines when the index value obtained from the analysis result of the analysis device 203 exceeds a preset threshold, or when the sludge state (judgment result) or index value according to the analysis result is preset. When the above conditions are met, a notification command is sent to the notification means 400.
  • the notification command from the determination device 204 to the notification means 400 may include, for example, the index value obtained from the analysis result and the determination result.
  • the display means 300 and the notification means 400 may be installed in a common terminal.
  • the terminal on which the display means 300 and the notification means 400 are installed is, for example, a display (liquid crystal display, organic EL display, plasma display, electronic bulletin board, etc.), a projector, a smart watch, a smartphone, a tablet terminal, etc., which can display index values and judgment results. It can be a terminal that can be presented to the administrator as visual information.
  • the display means 300 can present the calculated index value and the determination result to the administrator through the terminal according to a preset display method (such as a graph). Note that the index value may be displayed without being processed (as a numerical value) or may be displayed as a diagram such as a graph. The administrator can grasp the sludge condition quantitatively from the information presented on the display means 300.
  • the administrator can use input means such as a mouse, keyboard, or touch panel to perform operations to switch the types of index values to be displayed and the types of display modes.
  • the display means 300 is capable of switching the type of index value to be presented and the type of display mode according to the operation of the administrator, and receives the index value and index value necessary for switching the display from the calculation means 200. Judgment results can be obtained.
  • the notification means 400 Upon receiving the notification command from the calculation means 200, the notification means 400 notifies the administrator that the sludge state (judgment result) and the index value satisfy preset conditions.
  • the notification means 400 includes means such as a vibration generator, a speaker, a light source, and the like, and uses the vibration of the notification means 400 itself, alert sound, voice, lighting of a lamp, etc. to indicate the sludge condition (judgment result) or the like. It is possible to notify the administrator that the index value satisfies a preset condition.
  • the notification means 400 transmits the sludge state (judgment result ) or the index value satisfy a preset condition, the administrator may be notified. Further, the notification means 400 may use the index value and the determination result presented by the display means 300 to notify the administrator that a preset condition is satisfied.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing an example of a mode in which a notification command is presented to a manager in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • the display means 300 displays the number of aggregates of a predetermined size (for example, smaller than a predetermined threshold value) in a time series as a line graph, and the vertical axis of the graph is a line graph with a predetermined value. represents the number of aggregates of size and sludge condition, and the horizontal axis represents the date and time (date) corresponding to the index value.
  • the threshold value for determining the sludge state is, for example, if there are less than 100, the sludge state is "normal”, if it is 100 or more and less than 500, it is “caution”, and if it is 500 or more, the sludge state is "normal". It is said to be "abnormal.”
  • the notifying means 400 displays the word "warning" near the plot of the index value at which the sludge condition is determined to be "abnormal," and the text is further displayed in a vibrating manner.
  • the administrator can check the amount of aggregates and sludge condition of a predetermined size (for example, a size below a predetermined threshold value) at a certain date and time from this graph. Furthermore, in this example, since the index values are displayed in chronological order, the administrator can check the changes in the index values of the sludge condition, such as the amount of aggregates. In addition, the manager can quantitatively understand the current or past sludge state from the graph, and can obtain material for consideration for changing the operating conditions of the water treatment equipment. Furthermore, the administrator can check the index values that satisfy preset conditions in the graph, and when it is determined that there is an emergency, the administrator can immediately review the operating conditions of the water treatment device.
  • a predetermined size for example, a size below a predetermined threshold value
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing another example of a manner in which a notification command is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • the index values shown in FIG. 13 are displayed in another graph, and the number of aggregates of a predetermined size is displayed in a bar graph in time series.
  • the text "WARNING" is displayed by the notification means 400 near the bar graph of the index value at which the sludge condition is determined to be "abnormal," and the text is also displayed in a vibrating manner.
  • the type of graph presented to the administrator is not limited, and as long as it is a graph that displays index values in chronological order, the same effects as the example of FIG. 3 can be obtained.
  • graphs for example, in addition to line graphs and bar graphs, graphs such as stacked bar graphs, area graphs, stacked area graphs, stock price charts, histograms, box plots, and waterfalls can be used.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing another example of the manner in which a notification command is presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • This example is an example of a line graph in which index values are displayed in time series, with the index value being the change in the number of aggregates of a predetermined size (for example, smaller than a predetermined threshold value) from the previous day.
  • the notifying means 400 displays the word "warning" near the plot of the index value at which the sludge condition is determined to be "abnormal," and the text is also displayed in a vibrating manner.
  • the types of index values presented to the administrator are not limited to the size of aggregates or the change in the number of aggregates from the previous day, but the various index values described earlier can be displayed in chronological order. It is.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing an example of a mode in which a plurality of index values are presented to the administrator in the sludge information display and notification system of one embodiment.
  • This example is a heat map that presents a list of multiple index values and sludge conditions corresponding to the index values to the administrator.
  • the vertical axis of the heat map represents the date corresponding to the index value, and the horizontal axis represents multiple indices.
  • the heat map in Figure 16 shows, for example, the number of aggregates (small), the number of aggregates (medium), and the number of aggregates (large) on dates 8/1, 8/8, 8/15...
  • the sludge condition is shown.
  • the corresponding areas may be displayed in colors corresponding to "normal”, “warning", and "abnormal", and numerical values may be displayed.
  • the sludge status may be displayed using numbers or letters, or the colors used to display the numbers and letters may be differentiated depending on the sludge status.
  • the text "Warning” is displayed near the bar graph of the index value at which the sludge condition is determined to be "abnormal" by the notification means 400, and the text is further displayed so as to vibrate. .
  • the administrator can check the index values that satisfy preset conditions in these graphs, and when it is determined that there is an emergency, the administrator can immediately review the operating conditions of the water treatment device.
  • the notification means 400 may change the means for notifying the administrator according to the flag.
  • the notification means 400 may change the vibration cycle of the vibration generator, change the type of alert sound or sound from the speaker, or change the type of light source to be turned on, depending on the flag included in the notification command. You may change the color and the period of turning on and off the light source, you may change the period and rhythm of the display's vibration, you may change the color and font for displaying characters, etc. You may change the cycle of displaying and erasing.
  • the text "Warning" is displayed and the text moves in a swaying manner to notify the administrator, but visual notification is not possible.
  • the method is not limited to the above means. Symbols may be displayed instead of text, characters or symbols may be displayed blinking, the color and brightness of the background of a graph may be changed, and the corresponding area of a graph plot, bar graph, or heat map may be displayed. It may blink or appear in a different color than other plots, bars, or regions.
  • FIG. 17 is a flowchart schematically showing an example of the sludge information display and notification method according to the third embodiment.
  • the input means 100 acquires photographed sludge information (step SC1).
  • the input means 100 supplies the acquired sludge information to the calculation means 200.
  • the calculation means 200 analyzes the sludge information supplied from the input means 100 to obtain an index value (step SC2). Next, when the administrator has set in advance to record the index value (step SC3), the calculation means 200 records the obtained index value in the recording device 201 (step SC4).
  • step SC5 when the administrator has set in advance to read the past index values (step SC5), the calculation means 200 reads the past index values recorded in the recording device 201 by the reading device 202 (step SC6). ), the latest index value and the past index value are integrated (step SC7). In this case, the calculation means 200 determines the sludge state to which the sludge belongs based on the integrated index value, and obtains a state label representing the sludge state.
  • step SC3 and step SC5 if the administrator does not set to record the index value or read past index values, the calculation means 200 determines the sludge state to which it belongs based on the latest index value. A state label representing the sludge state is obtained (step SC8). The calculation means 200 outputs at least one of a state label and an index value representing the obtained sludge state to the display means 300. The display means 300 displays at least one of the index value and the status label acquired from the calculation means 200 on the terminal and presents it to the administrator (step SC9).
  • the calculation means 200 sends a message to the notification means 400.
  • the notification means 400 Upon receiving the notification command from the calculation means 200, the notification means 400 notifies the administrator via a mobile terminal or the like that the index value or the sludge state (judgment result) satisfies a predetermined condition set in advance.
  • Step SC11 Note that in the above procedure, the step of presenting the index value etc. to the administrator by the display means 300 (step SC9) and the step of notifying the administrator by the notification means 400 (steps SC10 and SC11) are reversed in order. It is possible.
  • the administrator can understand the sludge condition and optimize the operating conditions of the water treatment equipment based on the status label displayed on the terminal through the above procedure and the index value that can be displayed together with the status label. can. Moreover, by receiving the notification, the manager can immediately grasp the sludge condition from the displayed index value, etc., and can review the operating conditions of the water treatment equipment.
  • useful information for optimizing the operating conditions of the water treatment equipment can be interpreted in a manner that allows the administrator to interpret the information. This makes it possible to support managers in optimizing the operating conditions of water treatment equipment.
  • the sludge status display and notification program causes a computer to execute the sludge status display and notification method of the above-described embodiment, and causes the computer to acquire an image of sludge, and Aggregates formed from microscopic organisms or substances are analyzed, the sludge condition is determined using index values obtained from the analysis results, and based on the determination results, the user is informed visually, audibly, or tactilely. This is to execute a sludge status display and notification method that presents the sludge status.
  • the program according to this embodiment may be transferred while being stored in an electronic device, or may be transferred without being stored in an electronic device. In the latter case, the program may be transferred via a network or may be transferred while being stored in a storage medium.
  • a storage medium is a non-transitory, tangible medium.
  • a storage medium is a computer readable medium. The storage medium may be of any type as long as it is capable of storing a program and is readable by a computer, such as a CD-ROM or a memory card.

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Abstract

一実施形態による汚泥状態表示報知システムは、水処理装置の運転条件の最適化を支援する汚泥状態表示報知システムであって、汚泥を撮影した画像を取得可能な入力手段（１００）と、画像中の微細な生物または物質から形成される凝集物を解析する解析装置（２０３）と、解析装置（２０３）の解析結果から得られる指標値を用いて汚泥状態を判定する判定装置（２０４）と、を含む演算手段（２００）と、演算手段（２００）から供給された判定結果に基づいて、視覚的、聴覚的、又は触覚的に、ユーザに汚泥状態を提示する提示手段（３００、４００）と、を備える。

Description

汚泥状態表示報知システムおよび汚泥状態表示報知方法
　本発明の実施形態は、汚泥状態表示報知システムおよび汚泥状態表示報知方法に関する。
　人々の暮らしや自然環境を支えるために発生する汚水を浄化することは必須であり、下水処理場及び上水処理場を中心に、汚水の浄化が実施されている。汚水を公共用水域に放流可能な処理水へと変化させるためには、各処理場の水処理装置の運転条件を最適化することが求められる。
　従来、水処理装置の運転条件を最適化するために、汚泥状態および水処理装置の運転条件を評価する様々な提案が成されている。例えば、従来技術では、精度良く汚泥状態を診断するために多様な生物の同定や、制御装置と合わせた評価一覧表を事前に作成することや、フロックの大きさや輝度による凝集性を調査することが提案されている。またこれに加え、水相との境界面の強さや構造の緻密性・形状などとも合わせて評価することが提案されている。
特開昭59-148977号公報 特開平06-31292号公報 特開平06-34556号公報 特開2021-47039号公報
O. Ronneberger, P. Fischer, T. Brox, U-net: Convolutional networks for biomedical image segmentation, International Conference on Medical image computing and computer-assisted intervention, Springer, 2015.
　一方で、良好な良否判定を行うためには、同定する生物の種類数の増加が求められる。また、フロックの水相との境界面の強さや構造の緻密性・形状などの多面的な情報が得られない状況では、フロックの大きさや輝度だけで水処理装置の運転条件の最適化を行わなければならず、水処理装置の運転条件の最適化に必要な情報が不足する可能性があった。
　さらに、多様なグラフを用いて運転状態をモニタリングする方法について提案されているが、最適化のための情報を管理者に報知する仕組みがなく、管理者が必要な情報を見逃す可能性があった。
　本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、管理者による水処理装置の運転条件の最適化を支援する汚泥状態表示報知システムおよび汚泥状態表示報知方法を提供することを目的とする。
　実施形態による汚泥状態表示報知システムは、汚泥を撮影した画像を取得可能な入力手段と、前記画像中の微細な生物または物質から形成される凝集物を解析する解析装置と、前記解析装置の解析結果から得られる指標値を用いて汚泥状態を判定する判定装置と、を含む演算手段と、前記演算手段から供給された判定結果に基づいて、視覚的、聴覚的、又は触覚的に、ユーザに汚泥状態を提示する提示手段と、を備える。
図１は、第１実施形態の汚泥状態表示報知システムの一構成例を概略的に示す図である。 図２は、凝集物の大きさ（円相当径）における汚泥状態を判定する閾値の一例を示す図である。 図３は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に一つの指標値を提示する態様の一例を概略的に示す図である。 図４は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に一つの指標値を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。 図５は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に一つの指標値を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。 図６は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に複数の指標値を提示する態様の一例を概略的に示す図である。 図７は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に複数の指標値の関係性を提示する態様の一例を概略的に示す図である。 図８は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に複数の指標値の関係性を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。 図９は、第１実施形態の汚泥情報表示報知方法の一例を概略的に示すフローチャートである。 図１０は、第２実施形態の汚泥状態表示報知システムの一構成例を概略的に示す図である。 図１１は、第２実施形態の汚泥情報表示報知方法の一例を概略的に示すフローチャートである。 図１２は、第３実施形態の汚泥状態表示報知システムの一構成例を概略的に示す図である。 図１３は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に報知指令を提示する態様の一例を概略的に示す図である。 図１４は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に報知指令を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。 図１５は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に報知指令を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。 図１６は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に複数の指標値を提示する態様の一例を概略的に示す図である。 図１７は、第３実施形態の汚泥情報表示報知方法の一例を概略的に示すフローチャートである。
　以下、実施形態の汚泥状態表示報知システム、汚泥状態表示報知方法および汚泥状態表示報知プログラムについて、図面を参照して説明する。
　図１は、第１実施形態の汚泥状態表示報知システムの一構成例を概略的に示す図である。
　本実施形態の汚泥状態表示報知システムは、曝気槽などの水処理装置内に含まれる汚泥状態を撮影した情報（汚泥情報）を解析することによって得られる指標値を、管理者（ユーザ）が解釈可能な態様で表示するシステムである。
　本実施形態の汚泥状態表示報知システムは、入力手段１００と、演算手段２００と、表示手段３００と、を備えている。入力手段１００と、演算手段２００と、表示手段３００とは、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、汚泥状態表示報知システムは、複数のコンピュータにより構成されてもよく、単一のコンピュータであっても構わない。
　入力手段１００は、撮影された汚泥の情報を取得する。すなわち、入力手段１００は、撮影装置を含んでいる必要はなく、撮影装置や記録媒体から供給された画像（静止画像）や映像（動画像）を取得可能に構成されていればよい。入力手段１００が撮影装置を含まないことにより、本実施形態の汚泥状態表示報知システムは、撮影装置の機能に限定されずに様々な態様の汚泥の情報を取得することが可能である。
　入力手段１００で取得される画像情報は、例えば、浮動小数点または整数などの固定小数点方式の値が多次元に格納をされた配列の情報である。例えば、８ｂｉｔの整数で輝度値を表現した多次元配列であれば、入力された画像情報はグレースケールの画像または映像である。例えば、８ｂｉｔの整数でＲＧＢ値を表現した多次元配列であれば、入力された画像情報はＲＧＢカラーモデルを持つ画像または映像である。なお、画像情報は、画像が撮影された日時や、撮影された場所やなどの情報を含んでいてもよい。
　なお、入力手段１００は、取得した画像や映像を加工する手段を備えていてもよい。入力手段１００において画像や映像を統一した形式に加工することにより、演算手段２００は共通の形式の画像や映像を解析することができる。
　演算手段２００は、入力された画像情報を解析することで指標値を算出し、指標値を用いて汚泥状態を判定した判定結果を表示手段３００に伝達する。演算手段２００は、記録装置２０１と、読込装置２０２と、解析装置２０３と、判定装置２０４と、を備えている。
　記録装置２０１は、解析装置２０３による解析結果を記録可能である。記録装置２０１は、解析結果を記憶媒体等に保存しても良い。また、記録装置２０１は、入力手段１００から入力された画像情報を取得して、記録媒体等に保存しても良い。記憶媒体とは、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＤカード等の不揮発性の記憶媒体、及びＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体などを用いることができる。
　記憶媒体は、演算手段２００に含まれていてもよく、演算手段２００の外部において演算手段２００と通信可能に接続されてもよい。後者の場合には、記憶媒体と演算手段２００とが通信手段を含み、インターネットやイーサネット（登録商標）等のネットワーク（無線と有線とのいずれでもよい）を介して接続され得る。また、記憶媒体は、一部が演算手段２００に含まれ、他の部分が外部に接続されてもよい。
　読込装置２０２は、解析装置２０３からの要求にしたがって、記憶媒体に記録された情報を読み出すことができる。読込装置２０２は、読み出した情報を解析装置２０３に供給する。
　解析装置２０３は、入力手段１００から得られた画像情報を解析できる。また、解析装置２０３は、これまで記憶媒体に記録してきた画像情報や過去の解析結果を読み出して画像情報を解析できる。また、解析装置２０３は、入力手段１００から得た最新の画像情報と読み出された他の画像情報および過去の解析結果等とを統合した上で、画像情報の解析を行うこともできる。
　例えば、解析装置２０３は、ソフトウェアにより、入力手段１００および読込装置２０２から得られる情報を解析することができる。解析装置２０３で実行されるプログラムは、記録媒体に記録され得る。記録装置２０１や読込装置２０２は、記憶媒体への記録や読込を実現するハードウェアまたはソフトウェアによって実現され得る。
　解析装置２０３の解析対象は、入力された画像情報に含まれる汚泥である。解析装置２０３は、例えば、入力情報の画像（静止画像又は動画像）に対し、設定されたしきい値による二値化や適応的二値化、大津の二値化、または深層学習や機械学習を用いた二値化やピクセル単位でのクラス分類によって検出するSemantic Segmentation、矩形によって検出する物体検出などによって、汚泥（特に微細な生物または物質から形成される凝集物（フロック））の領域を特定することができる。Semantic Segmentationは、例えば複数の畳み込み層、活性化関数、Batch Normalization層、Pooling層を用いたU-Netモデル（例えば非特許文献１）やこれをベースに拡張されたモデルを用いてもよい。
　解析装置２０３は、特定された凝集物の領域から汚泥情報を解析（凝集物の形状、構造の緻密性、水相との境界面の強さ、または大きさなどの算出）をした後、グラフで表示可能な指標値に変換する。
　解析装置２０３において、汚泥を解析することによって得られる数値化された指標値は、凝集物の形状、構造の緻密性、水相との境界面の強さ、大きさ、濃度、直径、半径、面積、輪郭の長さ、ピクセル数、エッジ量、個数（例えば画像に含まれる凝集物の個数）、割合（例えば画像全体の面積に対する凝集物の領域の面積の割合や、画像全体の凝集物の個数に対する所定の大きさの凝集物の割合等）、それぞれの指標値の前日比、基本統計量（平均値、中央値、最頻値、分散、標準偏差など）などである。このとき時系列によって各指標値の推移を確認できるように、日時も指標値に含んでよい。その場合、汚泥を解析する際に解析した日時も取得しておいてもよい。なお、エッジ量は、例えば対象画像にエッジ抽出フィルタを適用した結果の値の積分値であって、凝集物の輪郭線の強度を示す数値である。
　凝集物の形状とは、凝集物の滑らかさを表す指標であり、例えば次のような式で表現される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　凝集物の円相当の周囲の長さとは、凝集物の面積と同じ面積となる真円の周囲の長さである。解析装置２０３は、まず画像解析によって凝集物の面積を算出し、その面積から真円を仮定した場合の直径（円相当径）を算出する。解析装置２０３は、算出した円相当径を用いて真円の周囲の長さ（円周）を求めることで、凝集物の円相当の周囲の長さを算出する。
　上記より、凝集物の滑らかさが１．０に近いほど、凝集物の形状が滑らかであり、凝集物の滑らかさが１．０より大きな値であるほど、凝集物はとげ状やひも状などの不規則な形状を持つとすることができる。
　上記指標の他にも、凝集物の形状の滑らかさや形状の特徴などを表すために、円形度、周囲長包絡度、面積包絡度、真円度、アスペクト比、離心率、エクステントなどを用いても良い。
　円形度とは、例えば次のような式で表現される。形状が複雑になるほど、円形度は小さい値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　周囲長包絡度とは、例えば次のような式で表現される。凝集物の凸包の長さとは、凝集物の形状を表す点群の一部を包含する最小の凸多角形の周囲の長さである。円形度と同じく、形状が複雑になるほど、周囲長包絡度は低い値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　面積包絡度とは、例えば次のような式で表現される。円形度と同じく、形状が複雑になるほど、低い値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　真円度とは、例えば次のような式で表現される。円形度と同じく、形状が複雑になるほど、真円度は低い値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　アスペクト比とは、例えば次のような式で表現される。正方形と類似した形状を持つ凝集物ほど、アスペクト比が高い値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　離心率とは、例えば次のような式で表現される。凝集物が真円に近い形状をもつほど、離心率が低い値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　エクステント（Extent）とは、次のような式で表現される。矩形と類似した形状を持つ凝集物ほど、エクステントが高い値となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　構造の緻密性とは、凝集物の固着度合い（密度）を表す指標であり、例えば画像上における凝集物の領域内の平均輝度値を算出することで表現される。この場合、解析装置２０３は、例えば画像解析により画像における凝集物の領域を特定し、特定した領域に含まれるピクセルにおける画像の輝度平均値を算出する。凝集物の領域の平均輝度値が高いほど密度は小さく、平均輝度値が低いほど密度は大きいとされる。
　なお、解析装置２０３は、凝集物の周囲の領域における画像の平均輝度値をもとに、凝集物の領域における画像の平均輝度値を正規化し、凝集物の領域の平均輝度値に対応する構造の緻密性の数値を算出しても良い。例えば、凝集物の周囲の領域における画像の平均輝度値を構造の緻密性がゼロに対応する値とし、凝集物の領域の平均輝度値と凝集物の周囲の領域の平均輝度値から差分を求め、その値を構造の緻密性を表す数値としてもよい。上記のように正規化した値を指標値とすることにより、例えば画像の撮影環境により指標値がバラつくことを回避することができ、汚泥状態の判定の精度が低下することがなくなる。
　凝集物の水相との境界面の強さとは、凝集物の崩れにくさを表す指標であり、例えば凝集物の輪郭領域（例えば凝集物と特定された領域を囲むラインを含む所定の幅の部分）の平均輝度値によって表現される。解析装置２０３は、凝集物の領域の平均輝度値を算出する場合と同様に、凝集物の輪郭領域の平均輝度値を算出することができる。凝集物の輪郭領域の平均輝度値が高いほど、水相と凝集物との境界面は明瞭であり、凝集物の輪郭領域の平均輝度値が低いほど、水相と凝集物との境界面が曖昧であって水が凝集物内部に入り込みやすいとされる。
　凝集物の大きさとは、例えば凝集物の最大フェレー径や円相当径などの長さで表現される指標である。凝集物の最大フェレー径とは、凝集物の外接矩形を取ったときの長径の長さのことである。したがって、最大フェレー径や円相当径が長いほど大きな凝集物であり、短いほど小さい凝集物であるとされる。
　判定装置２０４は、解析装置２０３の解析結果を取得し、最新の指標値、若しくは、最新の指標値および過去の指標値から汚泥状態を判定する。判定装置２０４は、例えば、指標値に対して設定された閾値を用いて、汚泥状態を判定することができる。判定装置２０４で用いられる閾値は、事前に管理者が設定した値であっても、過去の指標値およびその他のパラメータを用いて学習（深層学習や機械学習）された値であってもよい。いずれの場合であっても、判定装置２０４は、一つの指標値だけでなく複数の指標値を考慮して、動的に閾値を変更してもよい。また、判定装置２０４は、解析装置２０３の解析結果が、予め設定された条件を満たすか否かにより汚泥状態を判定してもよい。
　図２は、凝集物の大きさ（円相当径）における汚泥状態を判定する閾値の一例を示す図である。
　この例では、凝集物の大きさ（円相当径）［μｍ］の指標値に対して閾値を設けて、汚泥状態が「正常」と判定される範囲（１．５未満）と、「注意」と判定される範囲（１．５以上２．０未満）と、「異常」と判定される範囲（２．０以上）とが設定されている。
　なお、判定結果（状態ラベル）が「正常」であるときは、例えば、汚泥状態が良好であり、施設の運転条件を見直す必要がないときである。判定結果が「注意」であるときは、例えば、汚泥状態が悪くなる兆候があり、汚泥状態の更なる悪化に備えて運転条件の見直しを行うことが望ましいときである。判定結果が「異常」であるときとは、例えば、汚泥状態が悪いために、直ちに施設の運転条件を見直す必要があるときである。
　判定装置２０４は、判定結果（状態ラベル）と指標値とを表示手段３００へ出力する。このとき、判定装置２０４は、判定結果と指標値とを識別する識別情報を合わせて出力してもよい。識別情報は、指標名称、画像が撮影された日付、画像が撮影された場所、撮影したカメラの設置位置などを含み得る。
　表示手段３００は、算出された指標値と判定結果とを予め設定された表示方法（グラフなど）に従い、端末を通して、管理者が視認可能な態様で提示する提示手段である。なお、指標値は、加工せずに（数値として）表示されてもよく、グラフ等の図として表示されてもよい。管理者は、表示手段３００に提示された情報から、汚泥状態を定量的に把握することができる。
　表示手段３００によって指標値および判定結果が提示される端末は、例えば、ディスプレイ（液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、電光掲示板など）やプロジェクタ、スマートウォッチ、スマートフォン、タブレット端末など、指標値および判定結果を視覚情報として管理者に提示可能な端末であり得る。
　表示手段３００は、マウスや、キーボードや、タッチパネル等の入力手段を備えていてもよい。管理者は、入力手段を用いて、表示される指標値の種類や、表示態様の種類を切り替える操作を行うことが可能である。表示手段３００は、管理者の操作に応じて、提示する指標値の種類や、表示態様の種類を切り替えることが可能であって、演算手段２００から表示の切り替えに必要な指標値および指標値の判断結果を取得することができる。
　図３は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に一つの指標値を提示する態様の一例を概略的に示す図である。
　この例は、所定の大きさ（例えば所定のしきい値よりも小さい）の凝集物の個数を時系列にて折れ線グラフで表示したものであって、グラフの縦軸は所定の大きさの凝集物の個数と汚泥状態とを表し、横軸は指標値に対応する日時を表している。
　汚泥状態を判断するためのしきい値は、例えば、管理者が予め汚泥情報表示報知システムにおいて設定した値を採用してもよく、汚泥情報表示報知システムにおいて過去の指標値と汚泥状態との関係等から学習された値を採用してもよい。本実施形態では、汚泥状態を判断するしきい値は、一例として１００個未満であれば汚泥状態は「正常」、１００個以上かつ５００個未満であれば「注意」、５００個以上であれば「異常」、としている。
　管理者は、このグラフからある日時における所定の大きさ（例えば所定の閾値以下の大きさの）凝集物の量や汚泥状態を確認することができる。また、この例では、指標値を時系列で表示しているため、管理者は、凝集物の量等の汚泥状態の指標値の推移を確認することができる。また、管理者は、グラフから現在あるいはこれまでの汚泥状態を定量的に把握することが可能となり、水処理装置の運転条件を変更するための検討材料を得ることができる。
　図４は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に一つの指標値を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。
　この例は、図３に示した指標値を他のグラフで表示して物であって、所定の大きさの凝集物の個数を時系列にて棒グラフで表示したものである。管理者に提示されるグラフの種類は限定されるものではなく、指標値を時系列で表示するグラフであれば、図３の例と同様の効果を得ることができる。グラフの種類は、例えば、折れ線グラフや棒グラフの他、に積み上げ棒グラフ、面グラフ、積み上げ面グラフ、株価チャート、ヒストグラム、箱ひげ図、ウォーターフォールなどのグラフを用いることができる。
　図５は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に一つの指標値を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。
　この例は、所定の大きさ（例えば所定のしきい値よりも小さい）の凝集物の個数の前日比を指標値として、指標値を時系列で表示した折れ線グラフの一例である。管理者に提示される指標値の種類についても、凝集物の大きさや凝集物の個数の前日比に限定されるものではなく、先に説明した様々な指標値を時系列で表示することが可能である。
　図６は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に複数の指標値を提示する態様の一例を概略的に示す図である。
　この例は、複数の指標値や指標値に対応する汚泥状態の一覧を管理者に提示するヒートマップ（時系列に沿って並んだ指標値に対応する領域に、対応する判定結果を提示するマップ）である。ヒートマップの縦軸は指標値に対応する日付を表し、横軸は複数の指標を表している。図６のヒートマップには、例えば、凝集物（小）の個数、凝集物（中）の個数、凝集物（大）の個数について、8/1、8/8、8/15…の日付における汚泥状態が示されている。ヒートマップでは、指標値に対応する汚泥状態を一目で区別可能となるように、例えば、それぞれ対応する領域を「正常」「注意」「異常」それぞれに対応する色で表示してもよく、数値や文字により汚泥状態を表示してもよく、数値や文字を表示する色を汚泥状態それぞれで区別してもよい。図６に示す例では、各日付に対応する凝集物の大きさの領域に汚泥状態を文字で表示しているが、文字での表示は必須ではなく、省略されても構わない。
　このグラフから、管理者は、ある日時における複数の指標値に対応する汚泥状態や複数の指標値の数値を一目で確認することができる。また、管理者は、ある指標値の時系列の変化をヒートマップから確認することもできる。また日時を特定の期間に絞った場合、その期間における汚泥状態や指標値を確認することができる。なお、ヒートマップに表示する複数の指標値は予め設定されていてもよく、管理者が入力手段を操作して適宜設定できるように構成されていてもよい。
　図７は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に複数の指標値の関係性を提示する態様の一例を概略的に示す図である。
　図８は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に複数の指標値の関係性を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。
　図７および図８の例は、ある時点における水処理装置の状態を確認するために、指標値同士の関係性（相関性）を提示した散布図の一例である。ここでは、横軸を凝集物の大きさとし、縦軸を凝集物の滑らかさとして、汚泥状態が「正常」、「注意」、「異常」であるときのこれら２つの指標の関係性を示している。
　図７に示す例では、汚泥状態が「異常」であるときには、凝集物の大きさが小さく、凝集物の形状の滑らかさが不規則である傾向が示されている。また、図８に示す例では、汚泥状態が「正常」であるときには、凝集物の大きさが大きく、凝集物の形状の滑らかさが滑らかである傾向が示されている。これらの図から、管理者は、大きく形状が滑らかな凝集物ほど、水処理装置の運転において好ましい結果となることが確認できる。また管理者は、現在の水処理装置の状態についても確認することができる。なお、視認性の観点から、グラフ内の各領域に汚泥状態を文字で表示する必要はない。
　図９は、第１実施形態の汚泥情報表示報知方法の一例を概略的に示すフローチャートである。
　先ず、入力手段１００は、撮影された汚泥情報を取得する（ステップＳＡ１）。入力手段１００は、取得した汚泥情報を演算手段２００に供給する。
　演算手段２００は、入力手段１００から供給された汚泥情報を解析して指標値を得る（ステップＳＡ２）。
　次に、管理者が指標値を記録しておくことを予め設定していたときには（ステップＳＡ３）、演算手段２００は、得られた指標値を記録装置２０１に記録する（ステップＳＡ４）。
　続いて、管理者が過去の指標値を読み込むことを予め設定していたときには（ステップＳＡ５）、演算手段２００は、読込装置２０２により記録装置２０１に記録された過去の指標値を読み出し（ステップＳＡ６）、最新の指標値と過去の指標値とを統合する（ステップＳＡ７）。
　この場合、演算手段２００は、統合された指標値から属する汚泥状態を判定し、汚泥状態を表す状態ラベルを取得する。
　上記ステップＳＡ３およびステップＳＡ５において、管理者が指標値を記録しておくこと、および、過去の指標値を読み込むことを設定していないときには、演算手段２００は、最新の指標値から属する汚泥状態を判定し、汚泥状態を表す状態ラベルを取得する（ステップＳＡ８）。
　演算手段２００は、取得した汚泥状態を表す状態ラベルを少なくとも表示手段３００へ出力する。表示手段３００は、演算手段２００から取得した状態ラベルを端末に表示して管理者に提示する（ステップＳＡ９）。
　管理者は、上記手順により端末に表示された状態ラベル、および、状態ラベルと合わせて表示され得る指標値に基づいて、汚泥状態を把握し、水処理装置の運転条件の最適化を行うことができる。すなわち、本実施形態の汚泥状態表示報知システム、汚泥状態表示報知方法および汚泥状態表示報知プログラムによれば、水処理装置の運転条件最適化に向けて有益な情報を管理者が解釈可能な態様で提供することが可能となり、管理者による水処理装置の運転条件の最適化を支援することができる。
　次に、第２実施形態の汚泥状態表示報知システム、汚泥状態表示報知方法および汚泥状態表示報知プログラムについて図面を参照して詳細に説明する。
　なお、以下の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１０は、第２実施形態の汚泥状態表示報知システムの一構成例を概略的に示す図である。
　本実施形態の汚泥状態表示報知システムは、入力手段１００と、演算手段２００と、報知手段４００と、を備えている。
　本実施形態では、演算手段２００の判定装置２０４は、解析装置２０３の解析結果から得られた指標値が予め設定されたしきい値を超えたとき、若しくは、解析結果又は判定結果が予め設定された条件を満たすときに、報知手段４００に報知指令を送信する。判定装置２０４から報知手段４００への報知指令は、例えば、解析結果から得られた指標値や、判定結果を含み得る。
　なお、判定装置２０４から報知手段４００へ送信される報知指令により、予め設定された汚泥状態（判定結果）や指標値の複数の条件を区別可能であってもよい。例えば、設定された汚泥状態の条件毎に異なるフラグを設定し、報知指令に含まれるフラグによりいずれの条件が満たされた区別できるようにしてもよい。
　例えば、凝集物の大きさが予め設定されたしきい値を超えたときや、凝集物の大きさが所定の条件を満たす解析結果が得られたとき、判定装置２０４は汚泥状態が異常であると判定することが可能である。このとき、判定装置２０４は、解析結果から得られた指標値や判定結果を含む報知指令を、報知手段４００へ送信する。なお、判定装置２０４には複数の管理者により、予め汚泥状態の条件を設定され得、判定装置２０４は、それぞれの管理者に対応する条件が満たされたときに対応する報知手段４００へ報知指令を送信することができる。
　報知手段４００は、解析結果から得られた指標値やその判定結果が、予め設定された条件を満たすものであることを、視覚的、聴覚的、又は触覚的に、管理者へ提示する提示手段である。
　報知手段４００は、演算手段２００から報知指令を受けると、汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された条件を満たしていることを管理者に報知する。報知手段４００は、例えば、振動発生器や、スピーカや、光源などの手段を含み、報知手段４００そのものの振動（バイブレーション）やアラート音、音声、ランプの点灯などにより、汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された条件を満たしていることを管理者へ報知することができる。また、報知手段４００は、例えば、振動発生器や、スピーカや、光源などの手段を含む他の通信端末に、振動（バイブレーション）やアラート音、音声、光源の点灯などにより、汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された条件を満たしていることを管理者へ報知させてもよい。
　なお、報知指令に汚泥状態に設定した条件を区別するフラグが含まれているときには、報知手段４００は、フラグに応じて、管理者に報知する手段を変更してもよい。例えば、報知手段４００は、報知指令に含まれるフラグに応じて、振動発生器の振動周期を変更してもよく、スピーカからのアラート音や音声の種類を変更してもよく、点灯させる光源の色や光源の点灯と消灯との周期などを変更してもよい。
　報知手段４００によって汚泥状態に関する報知が成される端末は、管理者が携帯可能な通信端末であることが望ましく、例えば、スマートウォッチ、スマートフォン、タブレット端末など、触覚情報、聴覚情報、視覚情報、若しくはこれらの組み合わせにより、汚泥状態に関する通知を管理者に提示可能な端末であり得る。報知手段４００は、当該端末に含まれていてもよく、当該端末と通信可能である当該端末とは別の通信端末に含まれていてもよい。例えば、報知手段４００は管理者が携帯するスマートフォンが備えるアプリケーションであってもよく、当該スマートフォンと通信可能なスマートウォッチにより管理者に対して汚泥状態に関する報知が成されてもよい。
　管理者は、多様な指標値を常に監視することが難しい。しかしながら、管理者がモニタ画面で汚泥状態を確認できない状況であっても、直ちに水処理装置の運転条件を見直す必要があるときには、管理者が汚泥状態の状況を把握して対応することが望ましい。
　上記本実施形態の汚泥状態表示報知システムによれば、管理者は、指標値を提示するモニタなどを監視できない状況においても、予め設定された条件を満たす汚泥状態（判定結果）や指標値である旨を、報知手段４００の報知によって知ることが可能となる。これにより、管理者は、報知手段４００から報知されたときに、直ちに水処理装置の運転状態を確認し、最適な運転状態とするための対応をとることができる。
　図１１は、第２実施形態の汚泥情報表示報知方法の一例を概略的に示すフローチャートである。
　先ず、入力手段１００は、撮影された汚泥情報を取得する（ステップＳＢ１）。入力手段１００は、取得した汚泥情報を演算手段２００に供給する。
　演算手段２００は、入力手段１００から供給された汚泥情報を解析して指標値を得る（ステップＳＢ２）。
　次に、管理者が指標値を記録しておくことを予め設定していたときには（ステップＳＢ３）、演算手段２００は、得られた指標値を記録装置２０１に記録する（ステップＳＢ４）。
　続いて、管理者が過去の指標値を読み込むことを予め設定していたときには（ステップＳＢ５）、演算手段２００は、読込装置２０２により記録装置２０１に記録された過去の指標値を読み出し（ステップＳＢ６）、最新の指標値と過去の指標値とを統合する（ステップＳＢ７）。
　この場合、演算手段２００は、統合された指標値から属する汚泥状態を判定し、汚泥状態を表す状態ラベルを取得する。
　上記ステップＳＡ３およびステップＳＡ５において、管理者が指標値を記録しておくこと、および、過去の指標値を読み込むことを設定していないときには、演算手段２００は、最新の指標値から属する汚泥状態を判定し、汚泥状態を表す状態ラベルを取得する（ステップＳＢ８）。
　演算手段２００は、指標値が予め設定されたしきい値を超えたとき、若しくは、汚泥状態又は指標値が予め設定された条件を満たすときに（ステップＳＢ９）、報知手段４００へ報知指令を出力する。
　報知手段４００は、演算手段２００から報知指令を受けると、管理者の携帯端末等により、汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された所定の条件を満たしている旨の報知を行う（ステップＳＢ１０）。
　管理者は、上記手順により報知を受けると、直ちに汚泥状態を把握し、水処理装置の運転条件の最適化を行うことができる。
　上記のように、本実施形態の汚泥状態表示報知システム、汚泥状態表示報知方法および汚泥状態表示報知プログラムによれば、水処理装置の運転条件最適化に向けて有益な情報を管理者が解釈可能な態様で提供することが可能となり、管理者による水処理装置の運転条件の最適化を支援することができる。
　次に、第３実施形態の汚泥状態表示報知システム、汚泥状態表示報知方法および汚泥状態表示報知プログラムについて図面を参照して詳細に説明する。
　図１２は、第３実施形態の汚泥状態表示報知システムの一構成例を概略的に示す図である。
　本実施形態の汚泥状態表示報知システムは、入力手段１００と、演算手段２００と、表示手段３００と、報知手段４００と、を備えている。
　すなわち、本実施形態の汚泥状態表示報知システムは、第１実施形態の汚泥状態表示報知システムと、第２実施形態の汚泥状態表示報知システムの報知手段４００とを組み合わせた構成である。
　本実施形態では、演算手段２００の判定装置２０４は、解析装置２０３の解析結果から得られる指標値と、判定結果（状態ラベル）とを表示手段３００へ出力する。
　また、判定装置２０４は、解析装置２０３の解析結果から得られた指標値が予め設定されたしきい値を超えたとき、若しくは、解析結果による汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された条件を満たすときに、報知手段４００に報知指令を送信する。判定装置２０４から報知手段４００への報知指令は、例えば、解析結果から得られた指標値や、判定結果を含み得る。
　表示手段３００および報知手段４００は、共通の端末に搭載され得る。表示手段３００および報知手段４００が搭載される端末は、例えば、ディスプレイ（液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、電光掲示板など）やプロジェクタ、スマートウォッチ、スマートフォン、タブレット端末など、指標値および判定結果を視覚情報として管理者に提示可能な端末であり得る。
　表示手段３００は、算出された指標値と判定結果とを予め設定された表示方法（グラフなど）に従い端末を通して管理者に提示することができる。なお、指標値は、加工せずに（数値として）表示されてもよく、グラフ等の図として表示されてもよい。管理者は、表示手段３００に提示された情報から、汚泥状態を定量的に把握することができる。
　管理者は、マウスや、キーボードや、タッチパネル等の入力手段を用いて、表示される指標値の種類や、表示態様の種類を切り替える操作を行うことが可能である。表示手段３００は、管理者の操作に応じて、提示する指標値の種類や、表示態様の種類を切り替えることが可能であって、演算手段２００から表示の切り替えに必要な指標値および指標値の判断結果を取得することができる。
　報知手段４００は、演算手段２００から報知指令を受けると、汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された条件を満たしていることを管理者に報知する。報知手段４００は、例えば、振動発生器や、スピーカや、光源などの手段を含み、報知手段４００そのものの振動（バイブレーション）やアラート音、音声、ランプの点灯などにより、汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された条件を満たしていることを管理者へ報知することができる。また、報知手段４００は、例えば、振動発生器や、スピーカや、光源などの手段を含む他の通信端末に、振動（バイブレーション）やアラート音、音声、光源の点灯などにより、汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された条件を満たしていることを管理者へ報知させてもよい。
　また、報知手段４００は、表示手段３００により提示された指標値や判定結果を用いて、予め設定された条件が満たされていることを管理者に報知してもよい。
　図１３は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に報知指令を提示する態様の一例を概略的に示す図である。
　この例は、表示手段３００により、所定の大きさ（例えば所定のしきい値よりも小さい）の凝集物の個数を時系列にて折れ線グラフで表示したものであって、グラフの縦軸は所定の大きさの凝集物の個数と汚泥状態とを表し、横軸は指標値に対応する日時（日付）を表している。本実施形態では、汚泥状態を判断するしきい値は、一例として１００個未満であれば汚泥状態は「正常」、１００個以上かつ５００個未満であれば「注意」、５００個以上であれば「異常」、としている。
　また、この例では、報知手段４００により、汚泥状態が「異常」と判定された指標値のプロット近傍に、「警告」との文字が表示され、さらにその文字が振動するように表示されている。
　管理者は、このグラフからある日時における所定の大きさ（例えば所定の閾値以下の大きさの）凝集物の量や汚泥状態を確認することができる。また、この例では、指標値を時系列で表示しているため、管理者は、凝集物の量等の汚泥状態の指標値の推移を確認することができる。また、管理者は、グラフから現在あるいはこれまでの汚泥状態を定量的に把握することが可能となり、水処理装置の運転条件を変更するための検討材料を得ることができる。更に、管理者は、グラフにおいて、予め設定された条件を満たす指標値を確認することが可能であり、緊急性があると判断したときには直ちに水処理装置の運転条件を見直すことが可能となる。
　図１４は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に報知指令を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。
　この例は、図１３に示した指標値を他のグラフで表示して物であって、所定の大きさの凝集物の個数を時系列にて棒グラフで表示したものである。この例でも、報知手段４００により、汚泥状態が「異常」と判定された指標値の棒グラフ近傍に、「警告」との文字が表示され、さらにその文字が振動するように表示されている。管理者に提示されるグラフの種類は限定されるものではなく、指標値を時系列で表示するグラフであれば、図３の例と同様の効果を得ることができる。グラフの種類は、例えば、折れ線グラフや棒グラフの他、に積み上げ棒グラフ、面グラフ、積み上げ面グラフ、株価チャート、ヒストグラム、箱ひげ図、ウォーターフォールなどのグラフを用いることができる。
　図１５は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に報知指令を提示する態様の他の例を概略的に示す図である。
　この例は、所定の大きさ（例えば所定のしきい値よりも小さい）の凝集物の個数の前日比を指標値として、指標値を時系列で表示した折れ線グラフの一例である。この例でも、報知手段４００により、汚泥状態が「異常」と判定された指標値のプロット近傍に、「警告」との文字が表示され、さらにその文字が振動するように表示されている。管理者に提示される指標値の種類についても、凝集物の大きさや凝集物の個数の前日比に限定されるものではなく、先に説明した様々な指標値を時系列で表示することが可能である。
　図１６は、一実施形態の汚泥情報表示報知システムにおいて、管理者に複数の指標値を提示する態様の一例を概略的に示す図である。
　この例は、複数の指標値や指標値に対応する汚泥状態の一覧を管理者に提示するヒートマップである。ヒートマップの縦軸は指標値に対応する日付を表し、横軸は複数の指標を表している。図１６のヒートマップには、例えば、凝集物（小）の個数、凝集物（中）の個数、凝集物（大）の個数について、8/1、8/8、8/15…の日付における汚泥状態が示されている。ヒートマップでは、指標値に対応する汚泥状態を一目で区別可能となるように、例えば、それぞれ対応する領域を「正常」「注意」「異常」それぞれに対応する色で表示してもよく、数値や文字により汚泥状態を表示してもよく、数値や文字を表示する色を汚泥状態それぞれで区別してもよい。
　また、この例でも、報知手段４００により、汚泥状態が「異常」と判定された指標値の棒グラフ近傍に、「警告」との文字が表示され、さらにその文字が振動するように表示されている。
　管理者は、これらのグラフにおいて、予め設定された条件を満たす指標値を確認することが可能であり、緊急性があると判断したときには直ちに水処理装置の運転条件を見直すことが可能となる。
　なお、報知指令に汚泥状態に設定した条件を区別するフラグが含まれているときには、報知手段４００は、フラグに応じて、管理者に報知する手段を変更してもよい。例えば、報知手段４００は、報知指令に含まれるフラグに応じて、振動発生器の振動周期を変更してもよく、スピーカからのアラート音や音声の種類を変更してもよく、点灯させる光源の色や光源の点灯と消灯との周期などを変更してもよく、表示を振動させる周期やリズムを変更してもよく、文字等を表示する色や書体を変更してもよく、文字等を表示させたり消去したりする周期を変更してもよい。
　また、上記図１３乃至図１６に示した例では、いずれも「警告」との文字を表示し、さらに文字が揺れるように動くことにより、管理者へ報知を行っているが、視覚による報知は上記手段に限定されるものではない。文字ではなく記号を表示させてもよく、文字や記号が点滅するような表示が成されてもよく、グラフの背景の色や輝度を変更させたり、グラフのプロットや棒グラフやヒートマップの該当領域自体が点滅したり、他のプロットや棒グラフや領域と異なる色で表示されたりしてもよい。
　図１７は、第３実施形態の汚泥情報表示報知方法の一例を概略的に示すフローチャートである。
　先ず、入力手段１００は、撮影された汚泥情報を取得する（ステップＳＣ１）。入力手段１００は、取得した汚泥情報を演算手段２００に供給する。
　演算手段２００は、入力手段１００から供給された汚泥情報を解析して指標値を得る（ステップＳＣ２）。
　次に、管理者が指標値を記録しておくことを予め設定していたときには（ステップＳＣ３）、演算手段２００は、得られた指標値を記録装置２０１に記録する（ステップＳＣ４）。
　続いて、管理者が過去の指標値を読み込むことを予め設定していたときには（ステップＳＣ５）、演算手段２００は、読込装置２０２により記録装置２０１に記録された過去の指標値を読み出し（ステップＳＣ６）、最新の指標値と過去の指標値とを統合する（ステップＳＣ７）。
　この場合、演算手段２００は、統合された指標値から属する汚泥状態を判定し、汚泥状態を表す状態ラベルを取得する。
　上記ステップＳＣ３およびステップＳＣ５において、管理者が指標値を記録しておくこと、および、過去の指標値を読み込むことを設定していないときには、演算手段２００は、最新の指標値から属する汚泥状態を判定し、汚泥状態を表す状態ラベルを取得する（ステップＳＣ８）。
　演算手段２００は、取得した汚泥状態を表す状態ラベルと指標値との少なくともいずれかを表示手段３００へ出力する。表示手段３００は、演算手段２００から取得した指標値と状態ラベルとの少なくともいずれかを端末に表示して管理者に提示する（ステップＳＣ９）。
　演算手段２００は、指標値が予め設定されたしきい値を超えたとき、若しくは、汚泥状態（判定結果）や指標値が予め設定された条件を満たすときに（ステップＳＣ１０）、報知手段４００へ報知指令を出力する。報知手段４００は、演算手段２００から報知指令を受けると、管理者の携帯端末等により、指標値又は汚泥状態（判定結果）が予め設定された所定の条件を満たしている旨の報知を行う（ステップＳＣ１１）。
　なお、上記手順において、表示手段３００により指標値等を管理者に提示する工程（ステップＳＣ９）と、報知手段４００により管理者に報知を行う工程（ステップＳＣ１０、ＳＣ１１）とは順序が逆になることがあり得る。
　管理者は、上記手順により端末に表示された状態ラベル、および、状態ラベルと合わせて表示され得る指標値に基づいて、汚泥状態を把握し、水処理装置の運転条件の最適化を行うことができる。また、管理者は、報知をうけることにより、表示された指標値などにより直ちに汚泥状態を把握し、水処理装置の運転条件を見直すことが可能となる。
　すなわち、本実施形態の汚泥状態表示報知システム、汚泥状態表示報知方法および汚泥状態表示報知プログラムによれば、水処理装置の運転条件最適化に向けて有益な情報を管理者が解釈可能な態様で提供することが可能となり、管理者による水処理装置の運転条件の最適化を支援することができる。
　なお、本実施形態に係る汚泥状態表示報知プログラムは、上述の実施形態の汚泥状態表示報知方法をコンピュータに実行させるものであって、コンピュータに、汚泥を撮影した画像を取得し、前記画像中の微細な生物または物質から形成される凝集物を解析し、解析結果から得られる指標値を用いて汚泥状態を判定し、判定結果に基づいて、視覚的、聴覚的、又は触覚的に、ユーザに汚泥状態を提示する、汚泥状態表示報知方法を実行させるものである。
　本実施形態に係るプログラムは、電子機器に記憶された状態で譲渡されてよいし、電子機器に記憶されていない状態で譲渡されてもよい。後者の場合は、プログラムは、ネットワークを介して譲渡されてよいし、記憶媒体に記憶された状態で譲渡されてもよい。記憶媒体は、非一時的な有形の媒体である。記憶媒体は、コンピュータ可読媒体である。記憶媒体は、ＣＤ－ＲＯＭ、メモリカード等のプログラムを記憶可能かつコンピュータで読取可能な媒体であればよく、その形態は問わない。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (6)

  1. 　汚泥を撮影した画像を取得可能な入力手段と、
    　前記画像中の微細な生物または物質から形成される凝集物を解析する解析装置と、前記解析装置の解析結果から得られる指標値を用いて汚泥状態を判定する判定装置と、を含む演算手段と、
    　前記演算手段から供給された判定結果に基づいて、視覚的、聴覚的、又は触覚的に、ユーザに汚泥状態を提示する提示手段と、を備えた汚泥状態表示報知システム。
  2. 　前記提示手段は、前記演算手段から供給された前記判定結果を、ユーザが視認可能な態様で提示する表示手段を備えた、請求項１記載の汚泥状態表示報知システム。
  3. 　前記表示手段は、前記指標値を時系列に沿って表示するグラフ、時系列に沿って並んだ前記指標値に対応する領域に前記指標値に対応する前記判定結果を表示するヒートマップ、および、複数の前記指標値の相関性を表示する散布図、少なくともいずれかにより、ユーザに前記判定結果を提示する、請求項２記載の汚泥状態表示報知システム。
  4. 　前記提示手段は報知手段を備え、
    　前記判定装置は、前記指標値又は前記判定結果が予め設定された条件を満たすときに、報知指令を出力し、
    　前記報知手段は、前記報知指令を受信したときに、前記指標値又は前記判定結果が前記条件を満たすものであることを、視覚的、聴覚的、又は触覚的にユーザに提示する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の汚泥状態表示報知システム。
  5. 　前記解析装置は、前記凝集物の形状、前記凝集物が持つ構造の緻密性、前記凝集物と水相との境界面の強さ、および、前記凝集物の大きさの少なくともいずれかについての前記指標値を演算する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の汚泥状態表示報知システム。
  6. 　汚泥を撮影した画像を取得し、
    　前記画像中の微細な生物または物質から形成される凝集物を解析し、
    　解析結果から得られる指標値を用いて汚泥状態を判定し、
    　判定結果に基づいて、視覚的、聴覚的、又は触覚的に、ユーザに汚泥状態を提示する、汚泥状態表示報知方法。
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