(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯炭場の積付量を予測する積付予測システムにおいて、
石炭の灰分、全水分、燃料比の中から選択される１または２以上の性状値の実績値および今回値を入力する性状値入力部と、
貯炭場における過去の石炭パイルの距離、体積、または積付重量の中から選択される１または２以上の積付量の実績値を入力する積付実績入力部と、
前記性状値入力部から入力された性状値の実績値と前記積付実績入力部から入力された積付量の実績値とを説明変数とする重回帰分析を行う重回帰分析部と、
前記重回帰分析部が求めた積付距離と積付重量の関係を示す重回帰式と前記性状値入力部から入力された性状値の今回値を用いて貯炭場における積付量を予測する予測部と、
を備えたことを特徴とする積付予測システム。
【請求項２】
受け入れた石炭の灰分、全水分、燃料比の中から選択される１または２以上の性状値の実績値と、過去の石炭パイルの距離、体積、または積付重量の中から選択される１または２以上の積付量の実績値とを入力する工程と、
前記性状値の実績値と積付量の実績値とを説明変数として重回帰分析を行う工程と、
重回帰分析により得られた積付距離と積付重量の関係を示す重回帰式と、性状値の今回値とを用いて積付量を予測する工程と、
を含むことを特徴とする積付予測方法。
【請求項３】
コンピュータを、
石炭の灰分、全水分、燃料比の中から選択される１または２以上の性状値の実績値および今回値を入力する性状値入力部と、
石炭パイルの距離、体積、または積付重量の中から選択される１または２以上の積付量の実績値を入力する積付実績入力部と、
前記性状値入力部から入力された性状値の実績値と前記積付実績入力部から入力された積付量の実績値とを説明変数とする重回帰分析を行う重回帰分析部と、
前記重回帰分析部が求めた積付距離と積付重量の関係を示す重回帰式と前記性状値入力部から入力された性状値の今回値を用いて積付量を予測する予測部として機能させることを特徴とする積付予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭などの粒状物を積み付けるに際して、その密度が不明な場合であっても高精度に積付量を予測することができる積付予測システム、積付予測方法、および積付予測プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粒状物を貯蔵、運搬する場合、少量であれば袋や容器に収納するのが一般的であるが、輸入の際の荷揚げ時のように大量に取り扱う場合には、平地に山積みされる。粒状物の例としては、例えば石炭、コークス、鉄鉱石、木材チップ、穀類や塩などが挙げられる。
【０００３】
粒状物が石炭である場合、貯炭場と呼ばれる貯蔵スペースに積付される。この石炭山は台形断面の長尺形状であって、石炭パイルと呼ばれている。石炭パイルの大きさは貯炭場のスペースにもよるが、例えば台形の下底の幅が３０ｍ〜４０ｍ程度、高さが５ｍ〜２０ｍ程度、距離（長さ）が数百ｍにも及ぶ。
【０００４】
貯炭場に空きが出る頃を見計らって石炭の補充を行うが、重量物であるため石炭船によって輸送される。石炭船において石炭はコンテナなどの容器には収納されておらず、船倉に直接積み付けられる（このような積付は鉄鉱石や木材チップも同様である）。石炭船は港においてアンローダと呼ばれる機械によって掻き出され、スタッカと呼ばれる装置によって貯炭場に積み付けられる。貯炭場の石炭パイルは、必要に応じてリクレーマと呼ばれる装置によって掻き取られてコンベア搬送され、払い出しされる。
【０００５】
ところで、上記のように、貯炭場への積付が可能な量は、石炭の体積によって決定される。一方、石炭の買い付けは重量で行われる。これは主に、石炭の比重が大きいために、石炭船の満載量が重量によって決定されるからである。したがって貯炭場の空きに応じて石炭を買い付ける場合、積み付けられる石炭パイルの距離（長さ）に応じた重量の石炭を買い付ける必要がある。この買い付けた石炭の重量を、受入重量と呼んでいる。
【０００６】
ここで石炭は粒状物であるため、その粒径および粒径分布によって密度が大きく異なる。また石炭は産地によって炭種が異なり、炭種によって密度が異なる。また石炭は多孔質であるため、密度を定義しにくい。このためか、石炭のインボイス（貿易に伴う明細書）には、密度（単位体積あたりの重量）は記載されていないのが通例である。実際には、密度として経験値として定められた０．８（ｇ／ｃｍ３）の値を用いて計算している。
【０００７】
貯炭場における石炭パイルの管理については、例えば特許文献１（特開平０７−１４１４３０）が提案されている。特許文献１によれば、一定期間における貯炭場全体に対する石炭の積付／払出計画に基いて、貯炭場の石炭配置計画を作成すると共に、日付が更新される毎に前日の実際の石炭配置状況を割付することにより、実際の石炭配置状況と石炭配置計画とのずれを検出し、検出結果に基づいて石炭配置計画を補正することができるとしている。ただし特許文献１の提案は、貯炭場の積付状態について計画と実際との差分を補正するものであり、積付量と受入重量との関係について改善するものではない。
【特許文献１】特開平０７−１４１４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、経験値による密度のみでは、炭種による実際の密度との誤差が大きく、貯炭場の空きに対して多寡が生じる。買い付けた石炭が予想より比重が小さく、量が多かった場合には、石炭船に積載された全ての石炭を貯炭場に積み付けることができない。この場合、貯炭場の石炭を払い出して空きを作る必要がある。その間石炭船は沖合で待機するか、着岸した状態で待機することになるため、石炭船の滞船料や港の延長使用料等がかさんでしまうという問題がある。
【０００９】
また買い付けた石炭が予想より比重が重く、体積が少なかった場合には、貯炭場にデッドスペースが生じる。なお石炭は炭種によって燃焼条件が異なることから、石炭パイルを継ぎ足すことはできない。さらに混合を避けるために各石炭パイルを所定距離（例えば１０ｍ程度）離して積み付ける必要があることから、数十ｍ程度の空きしかない場合は石炭パイルを形成することができない。このため、適切な量の積付を行わないとデッドスペースができやすいという問題がある。デッドスペースができてしまうと貯炭場の総積付量が減少してしまうことから、重負荷期（例えば夏場のように発電所の負荷が大きい時期）の運用が難しくなってしまう。
【００１０】
これらの問題を解決するためには、石炭の密度がわかっていることが理想的である。しかし上記したように、石炭の密度はそもそも提示されておらず、また炭種や粒径、その他の要素によって様々に変化する。このため一概に密度を決定することは極めて困難である。
【００１１】
上記課題を鑑みて、本発明は、密度が不明である石炭に対し、積付量と受入重量との関係を定量的かつ高精度に予測することにより、限られた貯蔵スペースを効率的に使用することが可能な石炭の積付予測システム、積付予測方法、積付予測プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題について発明者らが鋭意検討したところ、インボイスには密度の記載はないが、密度に影響を及ぼす性状値の記載があることに着目した。そしてこれらの性状値と積付量の相関を統計的に求めることにより、受入重量から積付量を予測できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１５】
すなわち本発明の代表的な構成は、貯炭場の積付量を予測する積付予測システムにおいて、石炭の灰分、全水分、燃料比の中から選択される１または２以上の性状値の実績値および今回値を入力する性状値入力部と、貯炭場における過去の石炭パイルの距離、体積、または積付重量の中から選択される１または２以上の積付量の実績値を入力する積付実績入力部と、性状値入力部から入力された性状値の実績値と積付実績入力部から入力された積付量の実績値とを説明変数とする重回帰分析を行う重回帰分析部と、重回帰分析部が求めた積付距離と積付重量の関係を示す重回帰式と性状値入力部から入力された性状値の今回値を用いて貯炭場における積付量を予測する予測部と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、密度が不明である石炭に対して、貯炭場における積付量と受入重量との関係を定量的かつ高精度に予測することができ、限られた貯炭場のスペースを効率的に使用することができる。
【００１７】
石炭の性状値として、石炭の灰分、全水分、燃料比の中から１または２以上の値を選択することにより、極めて高精度に積付量と受入重量との関係を予測することができる。
【００１８】
貯炭場の積付量とは、貯炭場における石炭パイルの距離、体積、または積付重量の中から１または２以上の量を選択することができる。すなわち密度を勘案するのであれば体積を求めることが順当ではあるが、石炭パイルの距離を積付量として用いても高精度の予測をすることができ、むしろ運用上は距離が直接求められることが簡便であり好適である。
【００１９】
本発明にかかる積付予測方法の代表的な構成は、受け入れた石炭の灰分、全水分、燃料比の中から選択される１または２以上の性状値の実績値と、過去の石炭パイルの距離、体積、または積付重量の中から選択される１または２以上の積付量の実績値とを入力する工程と、性状値の実績値と積付量の実績値とを説明変数として重回帰分析を行う工程と、重回帰分析により得られた積付距離と積付重量の関係を示す重回帰式と、性状値の今回値とを用いて積付量を予測する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
上記方法によれば、極めて簡便かつ高精度に積付量と受入重量との関係を予測することができる。
【００２１】
本発明にかかる積付予測プログラムの代表的な構成は、コンピュータを、石炭の灰分、全水分、燃料比の中から選択される１または２以上の性状値の実績値および今回値を入力する性状値入力部と、石炭パイルの距離、体積、または積付重量の中から選択される１または２以上の積付量の実績値を入力する積付実績入力部と、性状値入力部から入力された性状値の実績値と積付実績入力部から入力された積付量の実績値とを説明変数とする重回帰分析を行う重回帰分析部と、重回帰分析部が求めた積付距離と積付重量の関係を示す重回帰式と性状値入力部から入力された性状値の今回値を用いて積付量を予測する予測部として機能させることを特徴とする。
【００２２】
上記積付予測プログラムをコンピュータで動作させることにより、当該コンピュータを用いて本発明にかかる積付予測システムを実現することができる。この積付予測プログラムは記録媒体やネットワークを通じて頒布することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、石炭の密度が不明であっても、積付量と受入重量との関係を定量的かつ高精度に予測することができ、限られた貯蔵スペースを効率的に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明にかかる石炭の積付予測システム、積付予測方法、積付予測プログラムの実施形態について説明する。なお、以下の実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００２５】
本実施形態においては、粒状物として石炭を例に用いて説明する。粒状物の他の例としては、鉄鉱石、木材チップ、塩、砂糖、小麦粉、穀類など、荷揚げ時に平地に山積みされるものであれば本発明を適用することができる。
【００２６】
図１は、本実施形態にかかる積付予測システムの構成を説明するブロック図、図２はインボイスデータを説明する図である。図に示す積付予測システム１００は、性状値入力部１０２と、積付実績入力部１０４と、重回帰分析部１０６と、予測部１０８と、記憶部１１０と、出力部１１２とを備えている。上記の各部は記憶部１１０に格納されたプログラムを実行することにより機能させることができる。
【００２７】
性状値入力部１０２には、石炭の種々の性状値を入力する。性状値とは主としてインボイス（貿易に伴う明細書）に記載されたデータであり、後述するように密度に関係する性状値を用いる。なお性状値入力部１０２には、重回帰分析を行うために実績値（過去の受け入れ時の性状値）が入力され、予測を行うために今回値（これから受け入れる荷の性状値）が入力される。
【００２８】
積付実績入力部１０４には、過去の受け入れ時に実際に積み付けた積付量として、積付距離（石炭パイルの長さ）と積付重量とを入力する。石炭パイルは山積みであるため、その端面および側面に傾斜を有している。しかし山が同一断面形状であるため側面の傾斜は問題とならず、幅と長さの比が大きいことから端面の傾斜による体積の誤差は問題とならない。したがって密度を勘案するのであれば体積を求めることが順当ではあるが、石炭パイルの距離を積付量として用いることができる。  積付重量については、実際に積み付けることができた重量である。石炭船から全て荷揚げできた場合は、積付重量と受け入れ重量は等しい。
【００２９】
性状値入力部１０２および積付実績入力部１０４には、外部入力装置１２０からデータを入力する。外部入力装置１２０とは、例えばキーボードやマウスなどのインターフェース、および記録媒体やネットワーク受信によるデータ入力インターフェースも含まれる。
【００３０】
重回帰分析部は、説明変数として性状値入力部１０２から入力された性状値と積付実績入力部１０４から入力された積付距離および積付重量とを用いて、重回帰分析を行い、重回帰式を求める。重回帰分析部１０６が算出した重回帰式は、記憶部１１０に記憶して保持しておくことができる。重回帰分析については統計手法として一般的であるため詳細な説明を省略するが、回帰分析の説明変数が複数になったものである。本実施形態において説明変数には、性状値入力部１０２から入力された性状値を用いる。
【００３１】
本実施形態において重回帰分析の目的は積付量としての積付距離と積付重量との関係を導くことである。積付距離と積付重量との関係はすなわち石炭の密度であるが、買い付けられる石炭のインボイスには密度の項目は存在しない。石炭のインボイスデータは、図２に示すように、全水分、灰分、揮発分、固定炭素、硫黄分などが記載されている。そして本実施形態では上記の性状値の中から、密度に関係のある性状値として、全水分、灰分、燃料比（固定炭素／揮発分）を選定した。
【００３２】
全水分は、石炭が内部および外表面に含有する水分であって、容積あたりの重量が増えることとなるため、密度に影響を及ぼしていると考えられる。灰分は、石炭中に含まれる鉱物の量である。鉱物は例えば石英やパイライトであるが、炭素に比べると比重が大きいため、その量によって石炭の密度に影響を及ぼすと考えられる。燃料比は固定炭素／揮発分で表されるが、いわゆる石炭化度を表す。石炭化度は石炭内部の孔隙の量に影響し、石炭化が進むにつれて孔隙は減少し、さらに石炭化が進むとまた孔隙が増加することが知られている。このため燃料比は、密度に影響すると考えられる。
【００３３】
予測部１０８は、性状値入力部１０２から入力された性状値の今回値を重回帰式に適用することにより、現在の貯炭場の空きスペースにどのくらいの重量の石炭を積み付けることができるか、または、ある重量の石炭を積み付けたときにどのくらいの積付距離になるかを予測することができる。
【００３４】
出力部１１２は、入力したデータ、演算の経過や結果を、外部出力装置１２２に対して出力する。外部出力装置１２２は、モニタやプリンタなどの画像形成装置、および記録媒体やネットワーク送信によるデータ出力インターフェースも含まれる。
【００３５】
図３は、上記構成および方法による統計解析結果を説明する図である。図３（ａ）は、過去の実績データに基づき、積付距離を算出した例である。図に示すように実測値と計算値とは高い精度で一致し、その重相関係数は０．９９９となった。また図３（ｂ）は、過去の実績データに基づき、積付重量を算出した例である。図に示すように実際の積付重量と算出した積付重量とは高い精度で一致し、この場合の重相関係数は０．９９９であった。
【００３６】
なお、上記図３（ａ）においては積付距離に対する説明変数を４つ（積付重量、全水分、灰分、燃料比）用いて説明した。確かに説明変数が多いほど相関係数を高めることができるが、必ずしも４つ用いる必要はなく、２以上の説明変数を用いることでもよい。
【００３７】
図４は、説明変数が重相関係数に与える影響を説明する図である。図４に示すように、積付重量が重相関係数に対して支配的であるが、説明変数が２つあれば重相関係数は０．９９以上あり、精度としては問題ない程度にあることがわかる。ただし石炭パイルの規模が大きいが故に残差が問題となり、１５ｍほども残差が出てしまうとさらなる向上が望まれる。この残差を減少させるためにはさらに説明変数を増やすことが有効であるが、性状値によって影響の度合いが異なるため、粒状物と得られるインボイスデータに応じて適切な説明変数を選択することが望ましい。
【００３８】
図５は、従来の予測と実施形態の予測を比較する図である。図５において上段は従来の予測結果、下段は実施形態の予測結果である。従来の予測は、上述したように石炭の密度として経験値として定めた０．８（ｇ／ｃｍ３）の値を用いて計算している。図５からわかるように、従来は予測よりも積付距離が短くなってしまう場合が多かった（密度が実際には０．８よりも大きい場合が多かった）。これに対し実施形態の予測では、予測に対する誤差が極めて小さくなっていることがわかる。
【００３９】
上記のように積付量と受入重量との関係を定量的かつ高精度に予測することができるため、限られた貯蔵スペースを効率的に使用することができる。例えば荷揚げしきれない事態を回避するために余裕を見て（少なめに）買い付けをする等の工夫をすることもあるが、予測精度が向上したことから、適切な量の石炭を重量に基づいて買い付けを行うことができる。また滞船料や港の延長使用料等がかかる事態を回避することができるため、運用コストの低減を図ることができる。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、石炭などの粒状物を積み付けるに際して、その密度が不明な場合であっても高精度に積付量を予測することができる積付予測システム、積付予測方法、および積付予測プログラムとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態にかかる積付予測システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】インボイスデータを説明する図である。
【図３】上記構成および方法による統計解析結果を説明する図である。
【図４】説明変数が重相関係数に与える影響を説明する図である。
【図５】従来の予測と実施形態の予測を比較する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００…積付予測システム、１０２…性状値入力部、１０４…積付実績入力部、１０６…重回帰分析部、１０８…予測部、１１０…記憶部、１１２…出力部、１２０…外部入力装置、１２２…外部出力装置
【図１】
0004477045.tif 000002
【図２】
0004477045.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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