JP2017207323A - 画像処理型水質監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定セルなどの採水器の異常をオンタイムで確認することができるようにした画像処理型水質監視装置を得ることを目的としている。【解決手段】画像処理型水質監視装置は、試料水が導入される採水器と、採水器の周辺に取り付けられている撮像機器と、撮像機器で撮像された採水器の画像を数値化し、この数値化された画像から画像パラメータを抽出する画像処理装置と、基準とする画像パラメータをストアし、この基準とする画像パラメータと画像処理装置から送信されてくる画像パラメータとをマッチングし、画像パラメータに数値的な異変を検出すると警報信号を発信する画像解析装置と、画像解析装置から警報信号を受け取ると警報を発報する警報装置とを備えている。【選択図】図１

Description

この発明は、画像処理型水質監視装置に関し、特に、試料水の異常をオンタイムで確認することができるようにした画像処理型水質監視装置に関するものである。

光学式の採水式水質計器においては、測定セルの内部に試料水を導入し、貯留あるいは通過するようにしている。採水式水質計器には、この測定セルを挟む形で、発光器と受光器が配置されている（例えば、特許文献１〜４を参照）。発光器から試料水を充填させた測定セルに光を投射して、透過あるいは散乱した光は、受光器で強度を検出している。採水式水質計器は、受光器で検知した信号の強度から濁度等の測定値を求めている。また、画像処理方法を用いて、対象となる水質を検出する採水式水質計器も開発されている（例えば、特許文献５を参照）。

特開２００１−１３１３１０号公報 特開平１１−１１８７１５号公報 特開平１１−８３７４１号公報 特開平４−２９８６６号公報 特開２０００−１０２７０３号公報

以上のように構成されている光学式の採水式水質計器では、測定セルの内部に異物が混入したり、汚れが内壁に付着したような場合には正確な測定ができなくなる。汚れが測定セルの内壁に付着した場合には、測定セルの清掃や部品交換等のメンテナンスが実施される。測定セルのメンテナンスでは検出器の分解作業が行われるため、時間と手間が必要になる。

一方、採水式水質計器の運用面では、予防保全の関係でメンテナンスの周期を経験的に決めており、メンテナンスを定期的に実施している。実際には、メンテナンスが必要ない場合も定期メンテナンスを実施している場合も存在する。また、フロック検出用に撮像機器が準備されている採水式水質計器では、メンテナンスを効率化することは難しい（特許文献１を参照）。

この発明は上記のような水質監視装置における課題を解決するためになされたものであり、測定セルなどの採水器の異常をオンタイムで確認することができるようにした画像処理型水質監視装置を得ることを目的としている。測定セルなどの採水器の近傍には、撮像機器を配置していて、測定セルなどの採水器を常時監視できるようにしている。

本実施の形態に係わる画像処理型水質監視装置は、試料水が導入される採水器と、採水器の周辺に取り付けられている撮像機器と、撮像機器で撮像された採水器の画像を数値化し、この数値化された画像から画像パラメータを抽出する画像処理装置と、基準とする画像パラメータをストアし、この基準とする画像パラメータと画像処理装置から送信されてくる画像パラメータとをマッチングし、画像パラメータに数値的な異変を検出すると警報信号を発信する画像解析装置と、画像解析装置から警報信号を受け取ると警報を発報する
警報装置とを備えている。

本実施の形態に係わる画像処理型水質監視装置は、試料水が導入される採水器と、採水器の周辺に取り付けられている撮像機器と、撮像機器で撮像された採水器の画像を数値化し、この数値化された画像から画像パラメータを抽出する画像処理装置と、基準とする画像パラメータをストアし、この基準とする画像パラメータと画像処理装置から送信されてくる画像パラメータとをマッチングし、画像パラメータに数値的な異変を検出すると警報信号を発信する画像解析装置と、画像解析装置から警報信号を受け取ると警報を発報する警報装置とを備えていることにより、測定セルなどの採水器の異常をオンタイムで確認することができる。

この発明の実施の形態１にかかわる画像処理型水質監視装置の全体構成を示している図である。 この発明の実施の形態２にかかわる画像処理型水質監視装置の全体構成を示している図である。 この発明の実施の形態３にかかわる画像処理型水質監視装置の全体構成を示している図である。 この発明の実施の形態４にかかわる画像処理型水質監視装置の全体構成を示している図である。 この発明の実施の形態５にかかわる画像処理型水質監視装置の全体構成を示している図である。

本発明の実施の形態に係る画像処理型水質監視装置について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、画像処理型水質監視装置の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による画像処理型水質監視装置を図に基づいて説明する。図１は、本実施の形態による画像処理型水質監視装置１００の全体構成例を示す概要図である。画像処理型水質監視装置１００は、採水器１５、撮像機器６、画像処理装置７、画像解析装置８、警報装置９などから構成されている。試料水２が導入される採水器１５には、測定セル１が設置されている。測定セル１には、試料水２の流入口１ａと、試料水２の流出口１ｂが設けられている。試料水２は、測定セル１（採水器１５）の流入口１ａから導入され、測定セル１（採水器１５）の流出口１ｂから導出される。試料水２には、所定の濃度の異物３が含まれている。

次に動作について説明する。採水器１５の測定セル１には、流入口１ａから試料水２が導入されている。この試料水２には、汚れ成分となるような異物３が含まれている。一方で、測定セル１の近傍にまたは周辺に撮像機器６を配置して、取り付けている。撮像機器６で測定セル１の状態を常時監視するとともに、画像処理装置７にその画像が送られる。画像処理装置７では２値化等の画像処理を行い、測定セル１の画像を様々な画像パラメータ（外形、色、付着物等）で数値化している。

画像解析装置８には初期調整後の画像パラメータ（外形、色、付着物等）が正常運転時の基準としてストアされている。画像処理装置７で数値化された測定セル１の画像パラメータは、画像解析装置８に送られる。画像解析装置８は、ストアされている基準の画像パラメータと、運用中の画像処理データ（画像パラメータ）とを、適宜マッチングしている。測定セル１に異物３が混入したり、測定セル１の内壁に異物３が蓄積したような場合には、画像解析装置８では画像パラメータに、数値的な異変を認識する。

画像解析装置８は、画像パラメータに異変を認識した場合には、警報装置９に警報信号を発信する。画像解析装置８から警報信号を受信した警報装置９は、外部に対してアラーム等を発報する。メンテナンス作業員は、計器チェックや清掃等のメンテナンスが必要になったことを、警報装置９からのアラーム等の発報により知ることができる。その結果、本実施の形態による画像処理型水質監視装置によれば、最適なタイミングでメンテナンス作業を実施でき、メンテナンス作業の効率化をはかることができる。

従って、本実施の形態に係わる画像処理型水質監視装置は、測定セルの画像を連続で画像処理装置に取り込み、初期調整時（正常動作時）の画像処理結果を基準として、運転中の画像処理結果と適宜比較して測定セルに発生している異変を検出している。光学セル式の採水式水質計器の測定セルの近傍に撮像機器を設けて測定セルの状況を連続監視し、画像処理解析しておいた正常時（初期調整時）の諸画像パラメータ（外形、色、付着物等）と通常運用時の画像処理解析パラメータを連続比較している。

本発明に係わる画像処理型水質監視装置は、試料水が導入される採水器と、採水器の周辺に取り付けられている撮像機器と、撮像機器で撮像された採水器の画像を数値化し、この数値化された画像から画像パラメータを抽出する画像処理装置と、基準とする画像パラメータをストアし、この基準とする画像パラメータと画像処理装置から送信されてくる画像パラメータとをマッチングし、画像パラメータに数値的な異変を検出すると警報信号を発信する画像解析装置と、画像解析装置から警報信号を受け取ると警報を発報する警報装置とを備えている。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２による画像処理型水質監視装置を図に基づいて説明する。図２は、本実施の形態による画像処理型水質監視装置１００の全体構成例を示す、概要図である。画像処理型水質監視装置１００は、採水器１５、発光器４、受光器５、撮像機器６、画像処理装置７、画像解析装置８、警報装置９、濁度測定装置１６などから構成されている。試料水２が導入される採水器１５の測定セル１には、流入口１ａと流出口１ｂが設けられている。試料水２は、測定セル１（採水器１５）の流入口１ａから導入され、測定セル１（採水器１５）の流出口１ｂから導出される。試料水２は、異物３を含んでいる。

発光器４は、採水器１５に対向配置されている。受光器５は、採水器１５を挟んで、採水器１５に対向配置されている。すなわち、採水器１５の測定セル１を挟む形で、発光器４と受光器５が配置されている。発光器４から試料水２を充填させた測定セル１に光を投射して、透過あるいは散乱した光を受光器５で検出する構成になっている。次に動作について説明する。採水器１５の測定セル１には、試料水２が導入されている。この試料水２には、汚れ成分となるような異物３が含まれている。画像処理型水質監視装置１００の濁度測定装置１６は、受光器５が検知した信号の強度から濁度等の測定値を求めることができる。

一方で、測定セル１の近傍にまたは周辺に撮像機器６を配置して、取り付けている。撮像機器６で測定セル１の状態を常時監視するとともに、画像処理装置７にその画像が送られる。画像処理装置７では２値化等の画像処理を行い、測定セル１の画像を様々な画像パラメータ（外形、色、付着物等）で数値化する。数値化された測定セル１の画像パラメータは画像解析装置８に送られる。

画像解析装置８には初期調整後の画像パラメータ（外形、色、付着物等）が正常運転時の基準としてストアされている。画像処理装置７で数値化された測定セル１の画像パラメータ（外形、色、付着物等）は、画像解析装置８に送られる。画像解析装置８は、ストアされている基準とする画像パラメータと、運用中の画像処理データ（画像パラメータ）とを、適宜マッチングしている。測定セル１に異物３が混入したり、内壁に異物３が蓄積したような場合には、画像解析装置８では画像パラメータに、数値的な異変として認識する。

画像解析装置８は、画像パラメータに異変が発生した場合には、警報装置９に警報信号を発信する。また、試料水２の濁度に異変が発生した場合には、濁度測定装置１６は、警報装置９に警報信号を発信する。画像解析装置８または濁度測定装置１６から警報信号を受信した警報装置９は、外部に対してアラーム等を発報する。メンテナンス作業員は、計器チェックや清掃等のメンテナンスが必要になったことを、警報装置９からのアラーム等の発報により知ることができる。その結果、本実施の形態による画像処理型水質監視装置によれば、最適なタイミングでメンテナンス作業を実施でき、メンテナンス作業の効率化をはかることができる。

従って、本実施の形態による画像処理型水質監視装置は、光学式の採水式水質計器の採水器に設置し、測定するための測定セルの近傍に設けた撮像機器で測定セルの状況を連続監視し、画像処理解析しておいた正常時（初期調整時）の諸画像パラメータ（外形、色、付着物等）と通常運用時の測定セルの画像処理解析パラメータを連続比較することにより、測定セルの内部への異物混入、汚れ等の異常をオンタイムで確認することができ、適切なタイミングのメンテナンスを実施できるようにしている。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態１では、監視対象として測定セル１を有する光学式の採水式水質計器について述べた。図３は、この発明の実施の形態３による画像処理型水質監視装置１００の全体構成例を示す概要図である。本実施の形態による画像処理型水質監視装置では、監視対象を電極式の採水式水質計器２０の電極部１０としている。画像処理型水質監視装置１００は、電極式の採水式水質計器２０、撮像機器６、画像処理装置７、画像解析装置８、警報装置９などから構成されている。同図に示すように、採水器１５を電極式の採水式水質計器２０としても、実施の形態１または実施の形態２と同様にメンテナンス作業の効率化をはかることができる。

次に動作について説明する。電極式の採水式水質計器２０には、試料水２が導入されている。この試料水２には、汚れ成分となるような異物３が含まれている。一方で、測定セル１の近傍にまたは周辺に撮像機器６を配置して、取り付けている。撮像機器６で電極部１０の状態を常時監視するとともに、画像処理装置７にその画像が送られる。画像処理装置７では２値化等の画像処理を行い、電極部１０の画像を様々な画像パラメータ（外形、色、付着物等）で数値化している。

画像解析装置８には初期調整後の画像パラメータ（外形、色、付着物等）が正常運転時の基準としてストアされている。画像処理装置７で数値化された電極部１０の画像パラメータ（外形、色、付着物等）は、画像解析装置８に送られる。画像解析装置８は、ストアされている基準の画像パラメータと、運用中の画像処理データ（画像パラメータ）とを、適宜マッチングしている。電極部１０に異物３が混入したり、電極部１０の内壁に異物３が蓄積したような場合には、画像解析装置８では画像パラメータに、数値的な異変を認識する。

画像解析装置８は、画像パラメータに異変を認識した場合には、警報装置９に警報信号を発信する。画像解析装置８から警報信号を受信した警報装置９は、外部に対してアラーム等を発報する。メンテナンス作業員は、計器チェックや清掃等のメンテナンスが必要になったことを、警報装置９からのアラーム等の発報により知ることができる。その結果、本実施の形態による画像処理型水質監視装置によれば、最適なタイミングでメンテナンス作業を実施でき、メンテナンス作業の効率化をはかることができる。

従って、本実施の形態による画像処理型水質監視装置は、電極式の採水式水質計器の採水器に設置し、測定するための電極の近傍に設けた撮像機器で電極部の状況を連続監視し、画像処理解析しておいた正常時（初期調整時）の諸画像パラメータ（外形、色、付着物等）と通常運用時の電極部の画像処理解析パラメータを連続比較することにより、電極部の異物付着、電極の劣化等の異常をオンタイムで確認することができ、適切なタイミングのメンテナンスを実施できるようにしている。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態１では、監視対象として測定セル１を有する光学式の採水式水質計器について述べた。図４は、この発明の実施の形態４による画像処理型水質監視装置１００の全体構成例を示す概要図である。本実施の形態による画像処理型水質監視装置では、監視対象を浸漬式の水質計器３０の電極部１１としている。画像処理型水質監視装置１００は、浸漬式の水質計器３０、撮像機器６、画像処理装置７、画像解析装置８、警報装置９などから構成されている。同図に示すように、採水器１５を浸漬式の水質計器３０としても、実施の形態１または実施の形態２と同様にメンテナンス作業の効率化をはかることができる。

次に動作について説明する。浸漬式の水質計器３０には、試料水２が導入されている。この試料水２には、汚れ成分となるような異物３が含まれている。一方で、測定セル１の近傍にまたは周辺に撮像機器６を配置して、取り付けている。撮像機器６で電極部１１の状態を常時監視するとともに、画像処理装置７にその画像が送られる。画像処理装置７では２値化等の画像処理を行い、電極部１１の画像を様々な画像パラメータ（外形、色、付着物等）で数値化している。

画像解析装置８には初期調整後の画像パラメータ（外形、色、付着物等）が正常運転時の基準としてストアされている。画像処理装置７で数値化された電極部１１の画像パラメータ（外形、色、付着物等）は、画像解析装置８に送られる。画像解析装置８は、ストアされている基準の画像パラメータと、運用中の画像処理データ（画像パラメータ）とを、適宜マッチングしている。電極部１１に異物３が混入したり、電極部１１の内壁に異物３が蓄積したような場合には、画像解析装置８では画像パラメータに、数値的な異変を認識する。

画像解析装置８は、画像パラメータに異変を認識した場合には、警報装置９に警報信号を発信する。画像解析装置８から警報信号を受信した警報装置９は、外部に対してアラーム等を発報する。メンテナンス作業員は、計器チェックや清掃等のメンテナンスが必要になったことを、警報装置９からのアラーム等の発報により知ることができる。その結果、本実施の形態による画像処理型水質監視装置によれば、最適なタイミングでメンテナンス作業を実施でき、メンテナンス作業の効率化をはかることができる。

従って、本実施の形態による画像処理型水質監視装置は、浸漬式水質計器の採水器の近傍に設けた撮像機器で採水器の状況を連続監視し、画像処理解析しておいた正常時（初期調整時）の諸画像パラメータ（外形、色、付着物等）と通常運用時の採水器の画像処理解析パラメータを連続比較することにより、採水器の異物付着、採水器の劣化等の異常をオンタイムで確認することができ、適切なタイミングのメンテナンスを実施できるようにしている。

実施の形態５．
なお、上記実施の形態１では、監視対象として測定セル１を有する光学式の採水式水質計器について述べた。図５は、この発明の実施の形態５による画像処理型水質監視装置１００の全体構成例を示す概要図である。本実施の形態による画像処理型水質監視装置では、監視対象を採水式水質計器用のサンプリングポンプ４０の駆動部１２としている。画像処理型水質監視装置１００は、採水式水質計器用のサンプリングポンプ４０、撮像機器６、画像処理装置７、画像解析装置８、警報装置９などから構成されている。同図に示すように、採水器１５を採水式水質計器用のサンプリングポンプ４０としても、実施の形態１または実施の形態２と同様にメンテナンス作業の効率化をはかることができる。

従って、本実施の形態による画像処理型水質監視装置は、採水式水質計器用のサンプリングポンプの近傍に設けた撮像機器でポンプの駆動部の状況を連続監視し、画像処理解析しておいた正常時の諸画像パラメータ（外形、色、付着物等）と通常運用時の採水器の画像処理解析パラメータを連続比較することにより、ポンプ駆動部の異物付着や詰まり、ポンプ駆動部の劣化等をオンタイムで確認することができ、適切なタイミングのメンテナンスを実施できるようにしている。

次に動作について説明する。採水式水質計器用のサンプリングポンプ４０には、試料水２が導入されている。この試料水２には、汚れ成分となるような異物３が含まれている。一方で、測定セル１の近傍にまたは周辺に撮像機器６を配置して、取り付けている。撮像機器６で駆動部１２の状態を常時監視するとともに、画像処理装置７にその画像が送られる。画像処理装置７では２値化等の画像処理を行い、駆動部１２の画像を様々な画像パラメータ（外形、色、付着物等）で数値化している。

画像解析装置８には初期調整後の画像パラメータ（外形、色、付着物等）が正常運転時の基準としてストアされている。画像処理装置７で数値化された駆動部１２の画像パラメータ（外形、色、付着物等）は、画像解析装置８に送られる。画像解析装置８は、ストアされている基準の画像パラメータと、運用中の画像処理データ（画像パラメータ）とを、適宜マッチングしている。駆動部１２に異物３が混入したり、駆動部１２の内壁に異物３が蓄積したような場合には、画像解析装置８では画像パラメータに、数値的な異変を認識する。

画像解析装置８は、画像パラメータに異変を認識した場合には、警報装置９に警報信号を発信する。画像解析装置８から警報信号を受信した警報装置９は、外部に対してアラーム等を発報する。メンテナンス作業員は、計器チェックや清掃等のメンテナンスが必要になったことを、警報装置９からのアラーム等の発報により知ることができる。その結果、本実施の形態による画像処理型水質監視装置によれば、最適なタイミングでメンテナンス作業を実施でき、メンテナンス作業の効率化をはかることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は、上述したように、光学セル式の採水式水質計器の測定セル近傍に撮像機器を設けて測定セルの状況を連続監視し、画像処理解析しておいた正常時（初期調整時）の諸画像パラメータ（外形、色、付着物等）と通常運用時の画像処理解析パラメータを連続比較するようにした画像処理型水質監視装置であり、採水器の異常をオンタイムで確認することができる画像処理型水質監視装置として利用可能である。

１ 測定セル、１ａ 流入口、１ｂ 流出口、２ 試料水、３ 異物、４ 発光器、５ 受光器、６ 撮像機器、７ 画像処理装置、８ 画像解析装置、９ 警報装置、１０ 電極部、１１ 電極部、１２ 駆動部、１５ 採水器、１６ 濁度測定装置、２０ 電極式の採水式水質計器、３０ 浸漬式の水質計器、４０ 採水式水質計器用のサンプリングポンプ、１００ 画像処理型水質監視装置

Claims (5)

1. 試料水が導入される採水器と、
   前記採水器の周辺に取り付けられている撮像機器と、
   前記撮像機器で撮像された採水器の画像を数値化し、この数値化された画像から画像パラメータを抽出する画像処理装置と、
   基準とする画像パラメータをストアし、この基準とする画像パラメータと前記画像処理装置から送信されてくる画像パラメータとをマッチングし、画像パラメータに数値的な異変を検出すると警報信号を発信する画像解析装置と、
   前記画像解析装置から警報信号を受け取ると警報を発報する警報装置とを備えている画像処理型水質監視装置。
2. 前記採水器に対向配置された発光器と、
   前記採水器を挟んで、前記採水器に対向配置された受光器と、
   前記受光器が検知した信号の強度から濁度を測定する濁度測定装置とを備えている請求項１に記載の画像処理型水質監視装置。
3. 前記採水器は、電極式の採水式水質計器からなることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理型水質監視装置。
4. 前記採水器は、浸漬式の水質計器からなることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理型水質監視装置。
5. 前記採水器は、採水式水質計器用のサンプリングポンプからなることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理型水質監視装置。

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