(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄水用の凝集剤注入率を決定する凝集剤注入率決定装置と、通信ネットワークを介して前記凝集剤注入率決定装置に接続される遠隔操作端末とを備える遠隔浄水システムであって、 
前記凝集剤注入率決定装置は、   
１つの試験槽を用いて凝集剤の注入率がそれぞれ異なる複数のジャーテストを実行するジャーテスト実行手段と、 
各ジャーテスト実行時における前記試験槽の動画像を撮像する撮像手段と、 
前記撮像手段によって撮像された動画像のデータを、前記遠隔操作端末に送信するデータ送信手段とを備え、 
前記遠隔操作端末は、 
前記凝集剤注入率決定装置に対して ジャーテスト実行の指示を送出する指示手段と、 
前記データ送信手段から前記試験槽の動画像のデータを取得し、それぞれ異なる凝集剤の注入率におけるジャーテストの開始時刻を同期させた動画合成を施して表示する合成表示手段と、 
前記合成表示手段によって表示された合成画像に基づいて決定した注入率に従って凝集混和池への凝集剤の注入率を制御する制御手段と、 
を備えることを特徴とする、遠隔浄水システム。 
【請求項２】
前記凝集剤注入率決定装置は、前記撮像手段によって撮像された動画像のデータを記憶する記憶手段を備え、
前記ジャーテスト実行手段は、前記複数のジャーテストを繰り返し実行する手段を有し、 
前記撮像手段は、繰り返し実行される複数のジャーテスト実行時における前記試験槽の動画像を前記記憶手段に時系列的に記憶する手段を有し、
前記データ送信手段は、前記指示手段からジャーテスト実行の指示を受信した場合、前記記憶手段に記憶されている直近の注入率が異なる複数の動画像のデータを前記遠隔操作端末に送信する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の遠隔浄水システム。 
【請求項３】
前記ジャーテスト実行手段は、前記指示手段からジャーテスト実行の指示を受信した場合に前記複数のジャーテストを実行する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の遠隔浄水システム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川水や湖沼水等の表流水、工業用水、下水、汚泥、工場廃水などを処理するための凝集沈澱処理において、凝集剤注入率（被処理水の水量に対する凝集剤注入量の比率）の決定を行う装置を遠隔的に操作又は監視する遠隔浄水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
急速ろ過方式を採用した浄水場では、一般的に、凝集剤（又は「集塊剤」とも称される）を注入するとともに急速撹拌を実施する混和池と、混和池で生成された凝集体（フロック）を成長させるフロック形成池と、成長したフロックを沈澱除去するための沈殿池と、沈澱しきらなかった粒子やフロックを除去するろ過池で浄水システムを構成している。
【０００３】
急速ろ過方式における重要なポイントは、原水水質に応じて凝集剤の注入率を適正な値に制御し、沈降性のよいフロックを形成することである。不適切な注入率によって凝集処理を行った場合には、沈澱池からのフロックのキャリーオーバや凝集不良により、ろ過池の損失水頭の上昇、逆洗頻度の上昇、微細粒子のろ過池からの流出などの問題が発生する。
【０００４】
適正な凝集剤注入率は、原水濁度の他に、アルカリ度，ｐＨ，水温などによっても変化し、原水の水質ごとに異なるので、原水濁度を基に一義的に凝集剤注入率を決定することはできない。そのため、従来から浄水場ではジャーテストが行われる。尚、本願明細書中、「ジャーテスト」とは、凝集剤注入率を決定することを云う。
【０００５】
一般的に知られるジャーテストは、処理すべき原水の一定量を幾つかの試験槽に採取し、試験槽ごとに注入率を段階的に変化させて、急速撹拌と緩速撹拌とにより凝集反応を起こし、所定の時間だけ静置させた後の上澄み水濁度やフロックの沈降状況を判定して、凝集剤注入率を決定する。
【０００６】
ただし、一般的に知られる従来からのジャーテストでは熟練したオペレータが必要であり、さらにはオペレータによって異なる結果になりやすい。
【０００７】
そこで、安定的に、被処理水に凝集剤を注入して凝集沈殿処理を行う水処理方法にて被処理水水量に対する凝集剤注入量の比率（凝集剤注入率）を決定する技術として、被処理水を複数個の試験槽にそれぞれ所定量採取し、各試験槽に採取された試料水に対して、それぞれ異なる凝集剤注入率を有する試料水となるように、予め設定した異なる所定量の凝集剤を注入し、各試料水を攪拌させて凝集剤を分散させ、各試料水内の粒子の集塊が始まるまでの時間（集塊化開始時間）を、各試料水毎に測定し、試料水毎に測定された集塊化開始時間と、対応する各凝集剤注入率とに基づいて、集塊化開始時間と凝集剤注入率との相関関数（フィッティングライン）を決定し、水処理設備に応じて予め設定する集塊化開始時間適正値と、フィッティングラインとに基づいて、水処理設備に対する浄水に適正な凝集剤注入率を決定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、急速ろ過方式の浄水場は、原水濁度の変動に応じて凝集剤の注入量をこまめに調整する必要がある。一般的には、運転技術者が必要に応じて採水をおこない、実験室のビーカーにおいて凝集剤の注入量を何種類か設定して模擬試験（ジャーテスト）を実施した上でプロセスに適用する注入率を決定している。そのため、小規模な浄水場でも２４時間運転技術者を常駐させており、無人化の障害となっている。
【００１０】
本発明の目的は、上述の問題に鑑みて為された発明であり、凝集剤注入率（被処理水の水量に対する凝集剤注入量の比率）の決定を行う装置を遠隔的に操作又は監視する遠隔浄水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、例えば小規模浄水場に対して、浄水用の凝集剤注入率を決定する凝集剤注入率決定装置と、通信ネットワークを介して凝集剤注入率決定装置に接続される遠隔操作端末とを備える遠隔浄水システムを提供する。遠隔操作端末によって、小規模浄水場に設置される凝集剤注入率決定装置の動作状況を把握できるようにすることにより、小規模浄水場の無人化を実現する。その際、遠隔操作端末は、凝集剤注入率決定装置に指示を与え、凝集剤注入率決定装置における動作状況をカメラによって撮像させ、凝集剤注入率決定装置から試験槽の動画像のデータを取得し、それぞれ異なる凝集剤の注入率におけるジャーテストの開始時刻を同期させた動画合成を施して表示する。遠隔操作端末は、合成画像に基づいて決定された凝集剤の注入率に従って凝集混和池への凝集剤の注入率を制御する。
【００１２】
即ち、本発明による遠隔浄水システムは、浄水用の凝集剤注入率を決定する凝集剤注入率決定装置と、通信ネットワークを介して前記凝集剤注入率決定装置に接続される遠隔操作端末とを備える遠隔浄水システムであって、 前記凝集剤注入率決定装置は、１つの試験槽を用いて凝集剤の注入率がそれぞれ異なる複数のジャーテストを実行するジャーテスト実行手段と、各ジャーテスト実行時における前記試験槽の動画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された動画像のデータを、前記遠隔操作端末に送信するデータ送信手段とを備え、 前記遠隔操作端末は、 前記凝集剤注入率決定装置に対して ジャーテスト実行の指示を送出する指示手段と、 前記データ送信手段から前記試験槽の動画像のデータを取得し、それぞれ異なる凝集剤の注入率におけるジャーテストの開始時刻を同期させた動画合成を施して表示する合成表示手段と、 前記合成表示手段によって表示された合成画像に基づいて決定された凝集剤の注入率に従って凝集混和池への凝集剤の注入率を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする。 
【００１３】
これにより、遠隔操作端末によって、小規模浄水場に設置される凝集剤注入率決定装置の動作状況を把握できるようになり、小規模浄水場の無人化を実現することが可能となる。
【００１４】
また、本発明による遠隔浄水システムにおいて、前記凝集剤注入率決定装置は、前記撮像手段によって撮像された動画像のデータを記憶する記憶手段を備え、前記ジャーテスト実行手段は、前記複数のジャーテストを繰り返し実行する手段を有し、 前記撮像手段は、繰り返し実行される複数のジャーテスト実行時における前記試験槽の動画像を前記記憶手段に時系列的に記憶する手段を有し、前記データ送信手段は、前記指示手段からジャーテスト実行の指示を受信した場合、前記記憶手段に記憶されている直近の注入率が異なる複数の動画像のデータを前記遠隔操作端末に送信する手段を有することを特徴とする。 
【００１５】
これにより、遠隔操作端末のオペレータが合成画像の表示を指示したか否かに関係なく、凝集剤注入率決定装置は、常に（又は所定時間毎に）ジャーテストを行い、その画像を所定の記憶部に記憶しておくため、オペレータが合成画像の表示を指示した場合に、所定の記憶部に記憶されている凝集剤の注入率が異なる直近の４回のジャーテストの画像を用いて合成画像を作成、表示することができるのでリアルタイム性を損なうことなくジャーテストの結果を把握することができるようになる。
【００１６】
また、本発明による遠隔浄水システムにおいて、前記ジャーテスト実行手段は、前記指示手段からジャーテスト実行の指示を受信した場合に前記複数のジャーテストを実行する手段を有することを特徴とする。 
【００１７】
これにより、凝集剤注入率決定装置は、遠隔操作端末の指示手段によって指示されたタイミングで、ジャーテストを開始し、撮像データを取得することができ、例えば、ジャーテストを行う条件を変更して行う場合にも適応できるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、特定の浄水場に対して無人化を実現することができ、無人化浄水場における管理コストを低減させることができる。さらに、小規模浄水場での２４時間常駐体制をなくし、昼間のみの巡回で運用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による一実施例の遠隔浄水システムを適用する典型例を示す図である。
【図２】本発明による一実施例の遠隔浄水システムの構成を示す概略図である。
【図３】本発明による一実施例の遠隔浄水システムを構成する遠隔操作端末のブロック図である。
【図４】本発明による一実施例の遠隔浄水システムを構成する凝集剤注入率決定装置及びその周辺設備のブロック図である。
【図５】本発明による一実施例の遠隔浄水システムを構成する中央管理装置のブロック図である。
【図６】本発明による一実施例の遠隔浄水システムに係る集塊化開始時間の算出例を示す図である。
【図７】本発明による一実施例の遠隔浄水システムに係る集塊化開始時間の最適値に基づく凝集剤注入率の算出例を示す図である。
【図８】本発明による一実施例の遠隔浄水システムの動作フロー図である。
【図９】本発明による一実施例の遠隔浄水システムの別の動作フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による一実施例の遠隔浄水システムについて説明する。
【００２１】
〔システム構成〕
図１には、１つ以上の浄水場を有する複数の事業体（異なる地域の事業体Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｘ）の浄水処理の情報を、通信ネットワークを通じて一元的に管理する集中管理センタを示している。集中管理センタは、例えば事業体Ｘが管理するＡ浄水場（中核浄水場）の設備とネットワークを通じて通信可能であり、Ａ浄水場（中核浄水場）の設備は、処理対象の河川から原水を取水し、浄水可能な設備である。
【００２２】
また、本発明による一実施例の遠隔浄水システムでは、例えば処理対象の河川における上流、中流及び下流に設置される無人化した浄水場（Ａ浄水場、Ｂ浄水場、Ｃ浄水場）における浄水処理の情報をＡ浄水場（中核浄水場）によって管理する。
【００２３】
図２に、本発明による一実施例の遠隔浄水システムの構成の概略図を示す。中核浄水場では、オペレータＵが遠隔操作端末１１を操作して、無人化浄水場に設置された凝集剤注入率決定装置１２の動作を、ネットワークを通じて遠隔的に操作又は監視可能であり、オペレータＵは、凝集剤注入率決定装置１２を遠隔的に操作して無人化浄水場のジャーテスト及び凝集剤の注入率の決定及び浄水用注入剤の注入指示を与えることができる。
【００２４】
浄水場の無人化の利点を最大限に生かすためには、無人化浄水場の管理コスト（設備の故障率）をより少なくするのが好適であり、そのため、通常のジャーテストでは複数の試験槽を常設して実施するところ、本発明による一実施例の遠隔浄水システムでは、単一の試験槽でのジャーテストを可能にしている。つまり、オペレータＵは、凝集剤注入率決定装置１２を制御して、無人化浄水場における単一の試験槽を用いる凝集剤注入率決定装置１２から、異なる凝集剤注入率で実行した試料水内の粒子の集塊化の様子を表す撮像データ（さらには、凝集剤注入率決定装置１２によってジャーテストの実行で算出された凝集剤注入率のデータ）を取得し、あたかもオペレータＵが当該無人化浄水場にてジャーテストを管理しているかのように、ジャーテストの様子を遠隔操作端末１１の表示装置１１ａに映し出すことができる。
【００２５】
以下、本発明による一実施例の遠隔浄水システムを構成する遠隔操作端末１１、凝集剤注入率決定装置１２、及び集中管理装置１３について、より詳細に説明する。
【００２６】
図３は、本発明による一実施例の遠隔浄水システムを構成する遠隔操作端末のブロック図である。遠隔操作端末１１は、凝集剤注入率決定装置１２を遠隔操作することが可能な装置であり、制御部１１１と、ネットワークを通じて外部装置と通信するためのインタフェースを構成する通信Ｉ／Ｆ１１２と、凝集剤注入率決定装置１２から取得したデータを記録するデータ記録部１１３と、記憶部１１４と、オペレータＵが操作するためのインタフェースを構成するユーザＩ／Ｆ１１５と、表示装置１１ａに対する各種データ等の表示を制御する表示制御部１１６とを備える。制御部１１１は、制御コマンド生成部１１１１と、データ記録制御部１１１２と、撮像データ合成処理部１１１３とを備え、凝集剤注入率決定装置１２によってジャーテストごとに算出された凝集剤の適正注入率のデータを収集する場合には、凝集剤注入率決定装置１２からデータを収集して解析するデータ解析部１１１４を備えることもできる。遠隔操作端末１１は、コンピュータとして構成することができ、制御部１１１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部１１４に格納しておき、当該コンピュータの中央演算処理装置（ＣＰＵ）によってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。従って、本発明に係る制御部１１１の各機能を説明するが、遠隔操作端末１１が備える他の機能を排除することを意図したものではないことに留意する。
【００２７】
制御コマンド生成部１１１１は、ジャーテストを実行させるためのジャーテスト実行コマンド、ジャーテストの結果のみを取得要求するためのジャーテスト取得コマンド、及び、実際の浄水用の凝集剤注入率を設定させるための浄水用注入率設定コマンドを生成する機能を有する。
【００２８】
データ記録制御部１１１２は、ジャーテストにおける所定回数（例えば、４回）分のカメラ（例えば、Ｗｅｂカメラ）の撮像データと必要に応じてジャーテストごとに算出された凝集剤の適正注入率のデータを受信してデータ記録部１１３に記録・保持する機能を有する。
【００２９】
撮像データ合成処理部１１１３は、データ記録部１１３に記録・保持した所定回数（例えば、４回）分のカメラ（例えば、Ｗｅｂカメラ）の撮像データを読み出して、遠隔操作端末１１によってマーキングされた開始時刻を基に、表示装置１１ａに対して並べて合成表示する機能を有する。
【００３０】
図４は、本発明による一実施例の遠隔浄水システムを構成する凝集剤注入率決定装置及びその周辺設備のブロック図である。周辺設備は、河川から水を貯留する着水井１０と、処理原水へ凝集剤を注入し、混和させる混和池２０と、緩速攪拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池３０と、懸濁物質やフロックを沈殿させる沈殿池４０と、処理水をろ過するためのろ過池５０とから構成されている。そして、凝集沈殿処理においては、凝集剤注入後の混和池２０における急速攪拌からフロック形成池３０における緩速攪拌の工程において、微粒子が集塊化し、フロックとして成長していく。この状況においては、混和池２０以降の処理が良好に行われ、結果として沈降性の高いフロックが形成され、沈殿水濁度を低減することができる。
【００３１】
そこで、浄水場内、あるいは取水施設において、ジャーテストを実行して凝集剤の適正注入率を決定する凝集剤注入率決定装置１２が設置される。まず、凝集剤注入率決定装置１２は、採排水用弁１９−２を制御して、着水井１０の取水口から混和池２０へ供給される原水の一部を試験用貯水槽１４に貯め、さらに、採排水用弁１９−１を制御して、ジャーテストを行う試験水を試験槽１６内に採取し、センサ１８によって原水の水質を測定する。原水の水質としては、濁度や微粒子数、ｐＨ、アルカリ度、水温などのパラメータで規定することができる。濁度の測定は、例えば、透過光方式や散乱光方式などの光源から光ビームを試験槽に照射し、その透過光又は反射光を受光して光電変換するセンサを用いて測定することができる。微粒子数の測定は、光遮断方式の微粒子カウンタ等のセンサを使用して測定することができる。
【００３２】
凝集剤注入率決定装置１２は、原水の一部を採取した試験槽１６内の原水に対して所定の注入率で凝集剤が注入された場合の集塊化開始時間を基に、凝集剤の適正注入率を測定する装置である。集塊化開始時間は、試験槽内に注入された凝集剤を攪拌して分散させ、特許文献１に記載されているように、微粒子カウント法又は変動解析法により解析する。
【００３３】
微粒子カウント法の場合には、センサ１８によって粒子数及び粒径を測定し、一定の粒径の粒子数が増加する時間か、又は減少する時間のどちらか又は両方の平均値を集塊化開始時間として決定する。
【００３４】
変動解析法の場合には、センサ１８によって少なくとも一箇所から光ビームを照射し、前方散乱光と、側方散乱光と、後方散乱光と、透過光のうち、少なくとも１つの光を受光し、光電変換後の電気信号として得られる平均値及び標準偏差から、試験槽の試料水に含まれる粒子の平均粒径及び粒子数を求め、平均粒径の増大が見られ始める時間か、又は粒子数が増加し始める時間のどちらか又は両方の平均値を集塊化開始時間として決定する（図６参照）。
【００３５】
複数の異なる凝集剤注入率で凝集剤を注入して得られる各集塊化開始時間を測定してプロットすることで、相関関数（フィッティングライン）を算出することができる。図７に示すように、例えば４回分（図７に示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の集塊化開始時間を基に、相関関数（フィッティングライン）を算出することができる。この相関関数（フィッティングライン）は、折線近似式、あるいは最小二乗法による多項式への近似によって得られる。
【００３６】
この相関関数（フィッティングライン）上の集塊化開始時間の適正値を決定することにより、実際の浄水用注入率の適正値を決定することができる。水処理設備に応じてあらかじめ適正値として設定される集塊化開始時間の適正値は、混和池の滞留時間に基づいて決定される。
【００３７】
凝集剤注入率決定装置１２の構成について図４を参照して、より詳細に説明する。
【００３８】
凝集剤注入率決定装置１２は、遠隔操作端末１１によって遠隔操作される装置であり、制御部１２１と、ネットワークを通じて外部装置と通信するためのインタフェースを構成する通信Ｉ／Ｆ１２２と、記憶部１２３と、攪拌用モータ１５を駆動して攪拌器１７を機能させるためのモータドライバ１２４と、試験槽１６に凝集剤を注入するための凝集剤注入器１２５と、試験槽１６を動画撮像するＷｅｂカメラ１６を制御するためのＷｅｂカメラドライバ１２６と、濁度・粒径を測定するセンサ１８を駆動し、センサ出力を受信するセンサドライバ１２７と、試験槽１６の採排水用弁１９−１，１９−２，１９−３を制御するための試験槽採排水制御器１２８とを備える。
【００３９】
また、周辺機器として、混和池２０に凝集剤を注入するための凝集剤注入器１２５ａが設けられ、モータドライバ１２４、凝集剤注入器１２５、Ｗｅｂカメラドライバ１２６、センサドライバ１２７、及び試験槽採排水制御器１２８は、凝集剤注入率決定装置１２の外部装置として接続される周辺機器として構成することもできる。制御部１２１は、制御コマンド解析部１２１１と、送信データ生成部１２１２と、試験槽採排水設定部１２１３と、凝集剤注入率算出部１２１４と、カメラ制御部１２１５と、ジャーテスト実行部１２１６と、撮像データ蓄積管理部１２１７とを備える。また、凝集剤注入率決定装置１２は、撮像データ蓄積管理部１２１７によって管理する撮像データを蓄積するための撮像データ記憶部１２１８を備える。凝集剤注入率決定装置１２は、コンピュータとして構成することができ、制御部１２１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部１２３に格納しておき、当該コンピュータの中央演算処理装置（ＣＰＵ）によってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。従って、本発明に係る制御部１２１の各機能を説明するが、凝集剤注入率決定装置１２が備える他の機能を排除することを意図したものではないことに留意する。
【００４０】
制御コマンド解析部１２１１は、ジャーテストを実行させるためのジャーテスト実行コマンド、ジャーテストの結果のみを取得要求するためのジャーテスト取得コマンド、及び、実際の浄水用の凝集剤注入率を設定させるための浄水用注入率設定コマンドを受け付けて各コマンドを実行させるべく解析する機能を有する。
【００４１】
送信データ生成部１２１２は、各コマンドに対するレスポンスのメッセージを生成する機能、及びジャーテストの実行に伴って得られるＷｅｂカメラの撮像データと必要に応じてジャーテストによって算出した凝集剤の注入率のデータを遠隔操作端末１１への送信用に生成する機能を有する。また、送信データ生成部１２１２は、地域別浄水データ（ジャーテストを行った浄水場を識別する地域識別情報、実施年月日、水質のパラメータ、ジャーテストの集塊化開始時間や算出した凝集剤注入率の適正値のデータ、実際の浄水用の凝集剤注入率のデータ等）を遠隔操作端末１１への送信用に生成する機能を有するように構成することもできる。
【００４２】
試験槽採排水設定部１２１３は、試験槽採排水制御器１２８を制御して、ジャーテストの実行に伴って試験槽１６の採水又は排水を実行するよう設定する機能を有する。
【００４３】
凝集剤注入率算出部１２１４は、ジャーテストの実行に伴って、センサドライバ１２７に指示を与え、センサ１８からのセンサ出力の記録の開始及び停止をセンサドライバ１２７に指示する機能を有し、さらに、記憶部１２３の所定領域に格納されるセンサ出力の記録データから集塊化開始時間を算出して凝集剤注入率の最適値を算出する機能を有し、さらに、算出した凝集剤注入率の最適値を、ジャーテストの実行に伴って撮像したＷｅｂカメラ１９の撮像データと関連付けて撮像データ記憶部１２１８に記憶させるために、撮像データ蓄積管理部１２１７へと送出する機能を有する。
【００４４】
尚、凝集剤注入率算出部１２１４は、取水口から混和池２０へ供給される原水の一部を採取した試験槽１６内の原水に対して所定の注入率で凝集剤が注入された場合の集塊化開始時間を測定し、特許文献１に記載されているように、微粒子カウント法又は変動解析法により解析し、水質に応じて試料水毎に測定された集塊化開始時間と、対応する各凝集剤注入率とに基づいて、集塊化開始時間と凝集剤注入率との相関関数（フィッティングライン）を決定し、水処理設備に応じて予め設定する集塊化開始時間適正値と、フィッティングラインとに基づいて、水処理設備に対する浄水に適正な凝集剤注入率を算出する。
【００４５】
カメラ制御部１２１５は、ジャーテストの実行に伴ってＷｅｂカメラ１９の撮像データを取得し、撮像データ記憶部１２１８に記憶させるために、撮像データ蓄積管理部１２１７へと送出する機能を有する。
【００４６】
ジャーテスト実行部１２１６は、ジャーテストを実行させるためのジャーテスト実行コマンドに応じて、カメラ制御部１２１５及び撮像データ蓄積管理部１２１７に指示を与え、ジャーテストにおける所定回数（例えば、４回）分のＷｅｂカメラの撮像データと必要に応じてジャーテストごとに算出された凝集剤の適正注入率のデータを取得するよう制御する機能を有する。ジャーテストの実行は、試験槽１６へのジャーテストの凝集剤の注入率を設定し、指定の注入率で凝集剤を注入する。
【００４７】
撮像データ蓄積管理部１２１７は、ジャーテストの実行に伴って撮像したＷｅｂカメラ１９の撮像データを撮像データ記憶部１２１８に記憶して管理する。尚、撮像データ蓄積管理部１２１７は、繰り返し実行される複数のジャーテスト実行時における試験槽１６の動画像を撮像データ記憶部１２１８に時系列的に記憶する機能と、ジャーテストの結果のみを取得要求するためのジャーテスト取得コマンドに応じて、撮像データ記憶部１２１８に時系列的に記憶されている複数の動画像のデータのうち、ジャーテスト取得コマンドの受信時に直近の注入率が異なる複数の動画像のデータを取り出し、ジャーテスト取得コマンドに対するレスポンスのメッセージを生成させるために送信データ生成部１２１２に送出する機能を有する。
【００４８】
図５は、本発明による一実施例の遠隔浄水システムを構成する中央管理装置のブロック図である。中央管理装置１３は、遠隔操作端末１１から水質のパラメータや凝集剤注入率のデータ等（以下、総括して「浄水データ」と称する）を収集してデータベースを構築して各地域における情報を管理するための装置であり、制御部１３１と、ネットワークを通じて外部装置と通信するためのインタフェースを構成する通信Ｉ／Ｆ１３２と、遠隔操作端末１１から取得したデータを記録する地域別浄水データベース１３３と、記憶部１３４と、管理者が操作するためのインタフェースを構成するユーザＩ／Ｆ１３６と、表示装置１３ａに対する各種データ等の表示を制御する表示制御部１３５とを備える。制御部１３１は、浄水データ収集部１３１１と、水質相関演算部１３１２と、ジャーテスト時期予測部１３１３とを備える。中央管理装置１３は、コンピュータとして構成することができ、制御部１３１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部１３４に格納しておき、当該コンピュータの中央演算処理装置（ＣＰＵ）によってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。従って、本発明に係る制御部１３１の各機能を説明するが、中央管理装置１３が備える他の機能を排除することを意図したものではないことに留意する。
【００４９】
浄水データ収集部１３１１は、１つ以上の遠隔操作端末１１からの地域別浄水データを収集して、地域別浄水データベース１３３に記録・保持する機能を有する。
【００５０】
水質相関演算部１３１２は、地域別浄水データベース１３３に累積的に記録・保持したデータから、ユーザＩ／Ｆ１３６を介して入力される水質のパラメータを基準に類似する水質パラメータを有する他の地域の浄水場を推定するために、相関演算を実行し、相関値の高い水質の地域の遠隔操作端末１１にジャーテストを行う必要性を示す情報を提示する機能を有する。
【００５１】
ジャーテスト時期予測部１３１３は、地域別浄水データベース１３３に累積的に記録・保持したデータから、統計学に基づく確率演算を行って次回のジャーテストの実行時期を予測し、対応する遠隔操作端末１１に通知する機能を有する。
【００５２】
次に、本発明による一実施例の遠隔浄水システムの動作について説明する。
【００５３】
〔システム動作〕
図８は、本発明による一実施例の遠隔浄水システムの動作フローを示す図である。遠隔操作端末１１は、凝集剤注入率決定装置１２を遠隔操作して、ジャーテストを所定回数（例えば、４回）行った後、浄水用凝集剤の注入率を決定させ、ジャーテストに係る動画像を取得するために、ジャーテストの開始を決定する（ステップＳ１）。
【００５４】
ステップＳ２にて、遠隔操作端末１１は、制御コマンド生成部１１１１によって生成したジャーテストを実行させるためのジャーテスト実行コマンドを凝集剤注入率決定装置１２に送信する。
【００５５】
凝集剤注入率決定装置１２は、制御コマンド解析部１２１１によって、ジャーテスト実行コマンドを受信して解析し（ステップＳ３）、試験槽採排水設定部１２１３によって、まず試験槽１６の採水を行う（ステップＳ４）。
【００５６】
ステップＳ５にて、凝集剤注入率決定装置１２は、試験槽１６が所定量まで試験対象の原水で満たされた後、ジャーテスト実行部１２１６によってモータドライバ１２４に指示を与え、攪拌用のモータ１５を始動させる。尚、流量スイッチあるいは出力機能つき流量計（図示せず）を設けておけば、試験槽１６が満水になったことを自動的に検知することができる。また、試験槽１６自体の洗浄のために撹拌器１７を動作させておくのが好適である。
【００５７】
ステップＳ６にて、凝集剤注入率決定装置１２は、ジャーテスト実行部１２１６によって、まず、所定の試験用注入率を設定する（ステップＳ７）。
【００５８】
ステップＳ８にて、凝集剤注入率決定装置１２は、さらに、凝集剤注入率算出部１２１４によって、センサドライバ１２７に指示を与え、センサ１８からのセンサ出力の記録を開始する。
【００５９】
ステップＳ９にて、凝集剤注入率決定装置１２は、Ｗｅｂカメラ１９の撮像及びセンサ１８からのセンサ出力の記録の準備ができた段階で、ジャーテスト実行部１２１６によって、カメラ制御部１２１５に指示を与えてＷｅｂカメラの撮像を行うとともに、凝集剤注入器１２５に対して指示を与えて設定されている注入率で凝集剤を注入させ、所定時間後（例えば、１５分後）にセンサ出力を解析して集塊化開始時間を算出する。凝集剤注入率決定装置１２は、繰返し試験槽採排水設定部１２１３に指示を与えることによって試験槽１６の排水及び採水を実行させ、凝集剤を凝集剤注入器１２５に対して指示を与えてその都度設定されている異なる注入率で凝集剤を注入させることで、図７に関して説明した手順で、凝集剤注入率の最適値を算出する（ステップＳ１０）。算出した凝集剤注入率の最適値は、今回のジャーテストのデータに関連付けて撮像データ蓄積管理部１２１７に記憶・保持することができる。
【００６０】
ステップＳ１１にて、凝集剤注入率決定装置１２は、送信データ生成部１２１２によって、ジャーテスト実行コマンドに対するレスポンスのメッセージを生成し、ジャーテストの実行に伴って得られるＷｅｂカメラ１９の撮像データと必要に応じてジャーテストによって算出した凝集剤の注入率のデータを遠隔操作端末１１への送信用に生成し、遠隔操作端末１１に返す。
【００６１】
ステップＳ１２にて、遠隔操作端末１１は、データ記録制御部１１１２によって、Ｗｅｂカメラの撮像データと必要に応じてジャーテストによって算出した凝集剤の注入率のデータを受信してデータ記録部１１３に記録・保持する。一方、凝集剤注入率決定装置１２は、Ｗｅｂカメラ１９の撮像データと必要に応じてジャーテストによって算出した凝集剤の注入率のデータの送信後に、自動的に試験槽１６の排水及び攪拌用のモータ１５を停止させる（ステップＳ１３，Ｓ１４）。
【００６２】
遠隔操作端末１１は、所定回数（例えば、４回）分のＷｅｂカメラ１９の撮像データを受信してデータ記録部１１３に記録・保持することができる。
【００６３】
ステップＳ１５にて、遠隔操作端末１１は、撮像データ合成処理部１１１３によって、所定回数（例えば、４回）分のＷｅｂカメラの撮像データをマーキングした開始時刻を揃えて表示装置１１ａに対して並べて合成表示する。これにより、オペレータＵは、あたかも４つの試験槽で当該浄水場にてジャーテストを行ったかのように、異なる注入率の凝集剤による集塊化の様子を確認することができ、従来からのジャーテストによるものと遜色の無い態様で遠隔的にジャーテストを監視することができるようになる。
【００６４】
遠隔操作端末１１は、データ解析部１１１４によって、凝集剤注入率決定装置１２からジャーテストごとの撮像データ及び凝集剤の注入率の最適値を収集して解析することができる。オペレータＵは、ジャーテストごとの撮像データを参照して、対応する凝集剤の注入率の最適値を考慮し、実際の混和池２０への凝集剤の注入率を決定することもできる（ステップＳ１６）。
【００６５】
この場合、遠隔操作端末１１は、実際の浄水用の凝集剤注入率を設定させるための浄水用注入率設定コマンドを凝集剤注入率決定装置１２に送信する（ステップＳ１８）。凝集剤注入率決定装置１２は、制御コマンド解析部１２１１によって浄水用注入率設定コマンドを受信して解析し、指定の注入率で凝集剤を注入するよう凝集剤注入器１２５ａに指示して注入させ、送信データ生成部１２１２によって浄水用注入率設定コマンドに対するレスポンスとして注入完了の応答メッセージを生成して遠隔操作端末１１に返すように構成することができる（ステップＳ１８）。
【００６６】
また、遠隔操作端末１１は、注入完了の応答メッセージを受信後に、自動的に又はオペレータＵの操作により、地域別浄水データ（ジャーテストを行った浄水場を識別する地域識別情報、実施年月日、水質のパラメータ、ジャーテストの凝集剤注入率のデータ、実際の浄水用の凝集剤注入率のデータ等）を生成して集中管理装置１３に送信する。
【００６７】
ステップＳ１９にて、集中管理装置１３は、浄水データ収集部１３１１によって、遠隔操作端末１１からの地域別浄水データを収集して地域別浄水データベース１３３に記録・保持する。
【００６８】
ステップＳ２０にて、集中管理装置１３は、水質相関演算部１３１３及びジャーテスト時期予測部１３１４によって、収集した地域別浄水データから、時期的・地理的予測演算を実行して、次のジャーテストの時期や他の地域におけるジャーテストの必要性等の予測演算を実行することが可能である。例えば、上流及び下流のジャーテストの結果から、中流の注入率を高い確度で予測決定することが可能である。
【００６９】
このように、本発明による一実施例の遠隔浄水システムによれば、遠隔操作端末１１による遠隔操作を実現することにより特定の浄水場に対して無人化を実現することができるようになる。さらに、本発明による一実施例の遠隔浄水システムによれば、遠隔操作端末１１によるジャーテストに係る単一の試験槽１６の撮像データを合成して監視することにより無人化浄水場における管理コストを低減させることができるようになる。さらに、本発明による一実施例の遠隔浄水システムによれば、遠隔操作端末１１による収集したデータを集中管理装置１３によって一元的に管理するため、あらゆる地域における浄水検査の予測精度、時期的な予測精度、並びにデータの信頼性をも高めることができるようになる。
【００７０】
次に、本発明による一実施例の遠隔浄水システムの動作の別の例について説明する。
【００７１】
上述した図８に示す例では、１つの浄水槽１６を４回繰返し測定するジャーテストを行う場合、１回の測定に１５分要するとすると、全て（４回）の測定が完了するまでに１時間（１５分×４回）要することになる。このため、オペレータＵが合成画像の表示のためにジャーテストの実行コマンドを送出してから、ジャーテストに係る動画像の取得及び合成画像の生成・表示までに、多くの時間が必要となり、リアルタイム性が低下するおそれがある。
【００７２】
そこで、凝集剤注入率決定装置１２について、オペレータＵが合成画像の表示を指示したか否かに関係なく、常に（又は所定時間毎に）ジャーテストを行うように構成しておき、撮像データ蓄積管理部１２１７の制御によって、繰り返し実行される複数のジャーテスト実行時における試験槽１６の動画像を撮像データ記憶部１２１８に時系列的に蓄積するようにする。
【００７３】
遠隔操作端末１１は、オペレータＵが合成画像の表示のために、凝集剤注入率決定装置１２に対して撮像データの取得を指示した場合には、凝集剤注入率決定装置１２は、撮像データ記憶部１２１８に蓄積された凝集剤の注入率が異なる直近の４回のジャーテストの動画像を撮像データ記憶部１２１８から読み出し、遠隔操作端末１１に返信する。この場合、凝集剤注入率決定装置１２は、４回のジャーテストの動画像のデータとともに、当該ジャーテストに係る算出した注入率の最適値のデータを遠隔操作端末１１に返信することもできる。具体的には、時系列の各測定に係る動画像ファイルをＤ１，Ｄ２、Ｄ３，・・・，ＤＮ−４，ＤＮ−３，ＤＮ−２，ＤＮ−１，ＤＮとして撮像データ記憶部１２１８に蓄積しておき、ＤＮのタイミングで、遠隔操作端末１１からの指示を受け付けた場合には、ＤＮ−４，ＤＮ−３，ＤＮ−２，ＤＮ−１の動画像ファイルを遠隔操作端末１１に返信する。これにより、遠隔操作端末１１は、ＤＮ−４，ＤＮ−３，ＤＮ−２，ＤＮ−１の動画像ファイルを用いて合成画像を生成することができる。ジャーテストの結果には、動画像のほかに、集塊化開始時間，凝集剤の注入率，試験を行った時間や原水に関する情報等を含めることができる。
【００７４】
これにより、オペレータＵは、凝集剤注入率決定装置１２に対して動画像の取得指示をしてから直ちに合成画像を生成して確認することができるようになる。
【００７５】
図９は、この場合の遠隔浄水システムの動作フローを示す図である。凝集剤注入率決定装置１２は、オペレータＵが合成画像の表示を指示したか否かに関係なく、常に（又は所定時間毎に）ジャーテストを行うように構成される（ステップＳ１０１〜Ｓ１１１）。尚、ステップＳ１０１〜Ｓ１１１の動作は、図８に示すステップＳ３〜Ｓ１１の動作に対応する。
【００７６】
遠隔操作端末１１は、オペレータＵが合成画像の表示のために、凝集剤注入率決定装置１２に対して撮像データの取得を指示したジャーテストの結果のみを取得要求するためのジャーテスト取得コマンドを送信する（ステップＳ１１２）。
【００７７】
凝集剤注入率決定装置１２は、制御コマンド解析部１２１１によって、ジャーテスト取得コマンドを受信して解析し（ステップＳ１１３）、撮像データ記憶部１２１８に蓄積された凝集剤の注入率が異なる直近の所定回数（例えば、４回）のジャーテストの動画像を撮像データ記憶部１２１８から読み出し、遠隔操作端末１１に返信する（ステップＳ１１４）。
【００７８】
遠隔操作端末１１は、データ記録制御部１１１２によって、Ｗｅｂカメラの撮像データと必要に応じてジャーテストによって算出した凝集剤の注入率のデータを受信してデータ記録部１１３に記録・保持し（ステップＳ１１４）、撮像データ合成処理部１１１３によって、所定回数（例えば、４回）分のＷｅｂカメラの撮像データをマーキングした開始時刻を揃えて表示装置１１ａに対して並べて合成表示する（ステップＳ１１５）。
【００７９】
これにより、オペレータＵは、リアルタイム性を損なうことなく、あたかも４つの試験槽で当該浄水場にてジャーテストを行ったかのように、異なる注入率の凝集剤による集塊化の様子を確認することができ、従来からのジャーテストによるものと遜色の無い態様で遠隔的にジャーテストを監視することができるようになる。
【００８０】
遠隔操作端末１１は、データ解析部１１１４によって、凝集剤注入率決定装置１２からジャーテストごとの撮像データ及び凝集剤の注入率の最適値を収集して解析することができる。オペレータＵは、ジャーテストごとの撮像データを参照して、対応する凝集剤の注入率の最適値を考慮し、実際の混和池２０への凝集剤の注入率を決定することもでき（ステップＳ１１６）、実際の浄水用の凝集剤注入率を設定させるための浄水用注入率設定コマンドを凝集剤注入率決定装置１２に送信し（ステップＳ１１７）、凝集剤注入率決定装置１２は、制御コマンド解析部１２１１によって浄水用注入率設定コマンドを受信して解析し、指定の注入率で凝集剤を注入するよう凝集剤注入器１２５ａに指示して注入させ、送信データ生成部１２１２によって浄水用注入率設定コマンドに対するレスポンスとして注入完了の応答メッセージを生成して遠隔操作端末１１に返すように構成することができる（ステップＳ１１８）。
【００８１】
このように、本発明による一実施例の遠隔浄水システムによれば、遠隔操作端末１１による遠隔操作を実現することにより特定の浄水場に対して無人化を実現することができるようになる。さらに、本発明による一実施例の遠隔浄水システムによれば、リアルタイム性を損なうことなく、遠隔操作端末１１によるジャーテストに係る単一の試験槽１６の撮像データを合成して監視することにより無人化浄水場における管理コストを低減させることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明によれば、特定の浄水場に対して無人化を実現することができ、無人化浄水場における管理コストを低減させることができ、あらゆる地域における浄水検査の予測精度、時期的な予測精度、並びにデータの信頼性をも高めることができるので、浄水設備に関する様々な用途に有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  着水井
１１  遠隔操作端末
１１ａ  表示装置
１２  凝集剤注入率決定装置
１３  中央管理装置
１３ａ  表示装置
１４  試験用貯水槽
１５  攪拌用モータ
１６  試験槽
１７  攪拌器
１８  センサ
１９−１，１９−２，１９−３  採排水用弁
２０  混和池
３０  フロック形成池
４０  沈殿池
５０  ろ過池
１１１  制御部
１１２  通信Ｉ／Ｆ
１１３  データ記録部
１１４  記憶部
１１５  ユーザＩ／Ｆ
１１６  表示制御部
１２１  制御部
１２２  通信Ｉ／Ｆ
１２３  記憶部
１２４  モータドライバ
１２５  凝集剤注入器
１２６  Ｗｅｂカメラドライバ
１２７  センサドライバ
１２８  試験槽採排水制御器
１２５ａ  凝集剤注入器
１３１  制御部
１３２  通信Ｉ／Ｆ
１３３  地域別浄水データベース
１３４  記憶部
１３５  表示制御部
１３６  ユーザＩ／Ｆ
１１１１  制御コマンド生成部
１１１２  データ記録制御部
１１１３  撮像データ合成処理部
１１１４  データ解析部
１２１１  制御コマンド解析部
１２１２  送信データ生成部
１２１３  試験槽採排水設定部
１２１４  凝集剤注入率算出部
１２１５  カメラ制御部
１２１６  ジャーテスト実行部
１２１７  撮像データ蓄積管理部
１２１８  撮像データ記憶部
１３１１  浄水データ収集部
１３１２  水質相関演算部
１３１３  ジャーテスト時期予測部
【図１】
0005564356.tif 000002
【図２】
0005564356.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005564356.tif 000007
【図７】
0005564356.tif 000008
【図８】
0005564356.tif 000009
【図９】
0005564356.tif 000010