(57)【要約】【課題】稼動中の取水設備の内部における付着生物の生息状況を低コストでモニタリング可能とし、付着生物による障害発生を未然防止するとともに清掃時期を最適化してメンテナンスコストを低減できるようにする。【解決手段】採水工程１０により取水口３、取水ピット４、放水口５から一定量の海水を採水し、糞解析工程２０により採水されたそれぞれの海水について糞を分離して形状別・大きさ別に糞の量を測定し、プランクトン量測定工程３０により採水されたそれぞれの海水についてプランクトン量を測定し、水温測定工程４０により採水された海水の水温を測定し、付着生物生息状況推定工程５０により隣接する２箇所の採水ポイント間の形状別・大きさ別の糞の量の差分を求め、水温とプランクトンの減耗量とを勘案して採水ポイント間の付着生物の生息数を付着生物の種類別・大きさ別に推定する。また、付着生物の生息数をトレンド解析して脱落時期を予測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水設備の複数の採水ポイントのそれぞれから一定量の海水又は淡水を採水する採水工程と、前記採水工程により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水又は淡水から糞を分離する糞分離工程と、前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の量を計測する糞量計測工程と、前記糞量計測工程により計測されたそれぞれ採水ポイントの糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の量の差分を求める糞量差分演算工程と、前記糞量差分演算工程により求められた糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を推定する付着生物生息数推定工程と、を備え、稼動中の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況をモニタリングできるようにしたことを特徴とする、取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項２】
前記糞分離工程は、採水された海水又は淡水をろ過する工程と、前記ろ過された海水又は淡水を攪拌する工程と、前記攪拌された海水又は淡水の沈殿物を分離する工程とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項３】
前記糞量計測工程は、前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の画像を撮像する工程と、前記撮像された糞の画像から一定サイズ以上のブロブを抽出する工程と、前記抽出されたブロブを形状別に弁別する工程と、前記弁別されたブロブを大きさ別に弁別する工程と、前記形状別・大きさ別に弁別されたブロブの数量を計数する工程とを含み、
前記糞量差分演算工程は、前記それぞれの採水ポイントの糞について計数された形状別・大きさ別のブロブ数量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の形状別・大きさ別のブロブ数量の差分を求める工程を含み、
前記付着生物生息数推定工程は、前記求められた形状別・大きさ別のブロブ数量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別・大きさ別に推定する工程を含む、
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項４】
前記採水工程により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水又は淡水の水温を測定する水温測定工程を備え、
前記付着生物生息数推定工程は、前記水温測定工程により測定された水温に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数の推定を補正する工程を含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項５】
前記採水工程により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水又は淡水に含まれるプランクトンの量を測定するプランクトン量測定工程を備え、
前記付着生物生息数推定工程は、前記プランクトン量測定工程により測定されたプランクトン量に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数の推定を補正する工程を含むことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項６】
前記採水工程により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水又は淡水に含まれるプランクトンの量を測定するプランクトン量測定工程を備え、
前記プランクトン量測定工程により測定されたプランクトン量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間のプランクトン量の差分を求め、前記求められたプランクトン量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数の推定の妥当性を評価する妥当性評価工程を備えたことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項７】
前記付着生物生息数推定工程により推定された取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数の変化をトレンド解析し、前記トレンド解析の結果に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間における付着生物の脱落時期を予測する付着生物脱落時期予測工程を備えたことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項８】
前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に含まれる蛋白質情報を解析して糞の排出主の種類を同定する工程を備え、
前記糞量計測工程は、前記糞の排出主の種類が同定されたそれぞれの採水ポイントの糞について、糞の排出主の種類別に糞の量を計測する工程を含み、
前記糞量差分演算工程は、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求める工程を含み、
前記付着生物生息数推定工程は、前記求められた糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する工程を含む、
ことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項９】
前記糞の抽出液に含まれる蛋白質情報に解析して糞の排出主の種類を同定する工程は、前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの個々の糞の抽出液に対して、モノクローナル抗体を用いて糞の排出主が特定の種類であることを同定する、または、ポリクローナル抗体を用いて糞の排出主が特定の分類群に属することを同定する、ものであることを特徴とする、請求項８に記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項１０】
前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に含まれる遺伝子情報を解析して糞の排出主の種類を同定する工程を備え、
前記糞量計測工程は、前記糞の排出主の種類が同定されたそれぞれの採水ポイントの糞について、糞の排出主の種類別に糞の量を計測する工程を含み、
前記糞量差分演算工程は、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求める工程を含み、
前記付着生物生息数推定工程は、前記求められた糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する工程を含む、
ことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項１１】
前記糞の抽出液に含まれる遺伝子情報を解析して糞の排出主の種別を同定する工程は、前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの個々の糞の抽出液に対して、予め準備した予想される付着生物の生物種のプライマーを用いて、ＰＣＲ法により糞の排出主の種類を特定するものであることを特徴とする、請求項１０に記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項１２】
前記糞量計測工程は、前記糞分離手段により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の抽出液に対して、予め準備した予想される付着生物の生物種のプライマーを用いて、リアルタイムＰＣＲ法により糞の排出主の種類別の現存量を定量的に計測する工程を含み、
前記糞量差分演算工程は、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の現存量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の現存量の差分を求める工程を含み、
前記付着生物生息数推定工程は、前記求められた糞の排出主の種類別の現存量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する工程を含む、
ことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の取水設備の付着生物モニタリング方法。
【請求項１３】
取水設備の複数の採水ポイントのそれぞれから一定量の海水又は淡水を採水する採水手段と、前記採水手段により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水又は淡水から糞を分離する糞分離手段と、前記糞分離手段により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の量を計測する糞量計測手段と、前記糞量計測手段により計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の量の差分を求める糞量差分演算手段と、前記糞量差分演算手段により求められた糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を推定する付着生物生息数推定手段と、を備え、稼動中の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況をモニタリングできるようにしたことを特徴とする、取水設備の付着生物モニタリングシステム。
【請求項１４】
取水設備の複数の採水ポイントのそれぞれから一定量の海水又は淡水を採水する採水手段と、前記採水手段により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水又は淡水から糞を分離する糞分離手段と、前記糞分離手段により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された糞の画像を解析する画像解析手段と、前記画像解析手段により解析された糞の画像の解析結果に基づいて付着生物の生息状況を演算する演算処理手段とを備え、
前記画像解析手段は、前記撮像手段により撮像されたそれぞれの採水ポイントの糞の画像から一定サイズ以上のブロブを抽出するブロブ抽出手段と、前記抽出されたブロブを形状別に弁別するブロブ形状弁別手段と、前記形状別に弁別されたブロブを大きさ別に弁別するブロブ大きさ弁別手段と、前記形状別・大きさ別に弁別されたブロブの数量を計数するブロブ数量計数手段とを含み、
前記演算処理手段は、前記それぞれの採水ポイントの糞の画像について計数された形状別・大きさ別のブロブ数量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の形状別・大きさ別のブロブ数量の差分を求めるブロブ数量差分演算手段と、前記求められた形状別・大きさ別のブロブ数量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別・大きさ別に推定する付着生物生息数推定演算手段とを含み、
稼動中の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別・大きさ別にモニタリングできるようにしたことを特徴とする、取水設備の付着生物モニタリングシステム。
【請求項１５】
前記糞分離手段により分離されたそれぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に含まれる蛋白質情報を解析して糞の排出主の種類を同定する手段を備え、
前記糞量計測手段は、前記糞の排出主の種類が同定されたそれぞれの採水ポイントの糞について、糞の排出主の種類別に糞の量を計測する手段を含み、
前記糞量差分演算手段は、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求める手段を含み、
前記付着生物生息数推定手段は、前記求められた糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する手段を含み、
稼動中の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングできるようにしたことを特徴とする、請求項１３に記載の取水設備の付着生物モニタリングシステム。
【請求項１６】
前記糞分離手段により分離されたそれぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に含まれる遺伝子情報を解析して糞の排出主の種類を同定する手段を備え、
前記糞量計測手段は、前記糞の排出主の種類が同定されたそれぞれの採水ポイントの糞について、糞の排出主の種類別に糞の量を計測する手段を含み、
前記糞量差分演算手段は、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求める手段を含み、
前記付着生物生息数推定手段は、前記求められた糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する手段を含み、
稼動中の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングできるようにしたことを特徴とする、請求項１３に記載の取水設備の付着生物モニタリングシステム。
【請求項１７】
前記糞量計測手段は、前記糞分離手段により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の抽出液に対して、予め準備した付着生物のプライマーを用いて、リアルタイムＰＣＲ法により糞の排出主の種類別の現存量を定量的に計測する手段を含み、
前記糞量差分演算手段は、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の現存量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の現存量の差分を求める手段を含み、
前記付着生物生息数推定手段は、前記求められた糞の排出主の種類別の現存量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する手段を含み、
稼動中の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングできるようにしたことを特徴とする、請求項１３に記載の取水設備の付着生物モニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電所等の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況をモニタリングする方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所の冷却海水設備等においては、冷却用の海水とともに取り込まれたイガイやカキなどの貝類の幼生が取水設備の内部に付着し、海水中に含まれるプランクトンを捕食して成長する。このため、取水設備の内部に付着して成長した貝類が、流動抵抗を増加させて冷却効率を低下させたり、ある時期に大量脱落を生じて出力制限や停止に至らせたりするなどの重大な障害を発生させる原因となっている。
【０００３】
かかる障害を防止するため、現在は、塗装や薬注により生物の付着を防止する付着防止策を行うとともに、定期点検時に人が取水設備内に入って除貝作業を行っている。
尚、塗装や薬注などによる付着防止策は、海水の汚染の問題があることから、特許文献１に示すように海水をイオン化して付着防止を図ったり、特許文献２に示すように海水を加熱して付着生物を死滅させたりするなどの方法が提案されている。
また、除貝作業は、劣悪な環境での作業であり、作業者の負担が大きいことから、特許文献３に示すように取水路を清掃する清掃ロボットが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１９０６８４号公報
【特許文献２】特開平０７−１２５３４１号公報
【特許文献３】特開２００４−７６４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような付着防止策では、取水設備内のすべての場所において十分な付着防止効果を得ることは難しく、抜本的な解決策とはならない。
また、特許文献２のような加温により付着生物を死滅させる方法では、取水設備内のすべての場所で付着生物を死滅させるに必要な温度に一定時間以上加熱する必要があるため、多大なコストを要する。また、かかる加熱処理は発電設備の稼動中には実施できないので、稼働中の取水設備内の付着生物による障害発生のリスクは回避できない。
また、特許文献３のような清掃ロボットによる方法についても、発電設備の稼動中に清掃作業を行うことはできないので、稼働中の取水設備内の付着生物による障害発生のリスクは回避できない。
【０００６】
このようなことから、従来は、取水設備内の付着生物による障害発生のリスクを回避するためには、発電設備の運用を定期的に停止し、水抜きを行って取水設備の内部における生物の付着状況を確認したり、予防保全的に清掃作業を行ったりすることが避けられなかった。
近年、定期点検のインターバルが長期化し、貝の付着シーズンが従来の１シーズンから２シーズンに跨る運用が行われているため、障害発生のリスクが増大している。
【０００７】
かかる状況下で、取水設備の内部の付着生物の生息状況を稼動中に確認することができれば、付着生物による障害発生を未然防止でき、清掃作業の実施時期を最適化してメンテナンスコストの低減化を図ることが可能になるが、稼動中に取水設備全体に亘って付着生物の生息状況を把握するためには、ソナーやカメラなどの点検用センサを取水設備内に隈なく配備する必要があり、膨大なコストを要するほか、冷却効果への影響やこれらの機器のメンテナンスが必要となること等の問題があり、事実上困難とされていた。
【０００８】
それ故に、本願発明の目的は、稼動中の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況を低コストでモニタリング可能とし、付着生物による障害発生を未然防止するとともに清掃時期を最適化してメンテナンスコストを低減できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、取水設備の複数の採水ポイントのそれぞれから一定量の海水を採水する採水工程と、前記採水工程により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水から糞を分離する糞分離工程と、前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の量を計測する糞量計測工程と、前記糞量計測工程により計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の量の差分を求める糞量差分演算工程と、前記糞量差分演算工程により求められた糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を推定する付着生物生息数推定工程と、を備えたものである。
【００１０】
発明者は、発電所の取水設備の放水口付近から採取した海水中に、取水設備の内部に生息する付着生物の糞が多量に混在していることに着目し、取水設備から放出された海水に含まれる糞を解析することで、稼動中の発電所の取水設備の内部の付着生物の生息状況を推定することを発想した。
しかしながら、取水設備の放水口から採取した海水には、取水設備の内部に生息する付着生物による糞ばかりでなく、取水口から吸引された海水に初めから含まれていた糞を含んでいるため、放水口から採取した海水に含まれる糞を解析しただけでは、取水設備の内部に生息する付着生物を精度よく推定することができない。
そこで、発明者は、取水設備の放水口から採取した海水に含まれる糞の量と取水設備の取水口から採取した海水に含まれる糞の量との差分をとることで、稼動中の取水設備の内部の付着生物の生息状況を精度よく推定できるようにすることを発案した。
【００１１】
この発明によれば、取水設備の複数の採水ポイントのそれぞれから一定量の海水を採水し、採水されたそれぞれの海水について、糞を分離し、分離された糞の量を計測し、隣接する２箇所の採水ポイントについて計測された糞の量の差分をとり、その差分に基づいて当該取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の内部に付着する付着生物の生息数を推定するようにしたので、従来定期点検時にしか把握できなかった取水設備の内部における付着生物の生息状況を、稼動中にリアルタイムにモニタリングすることが可能となり、付着生物による障害発生を未然防止するとともに、清掃時期を最適化してメンテナンスコストの低減化を図ることができる。
【００１２】
付着生物生息数推定工程における付着生物の生息数の推定は、例えば予め実測された糞の量の差分と坪狩り調査による付着生物数との関係を用いて行うことができる。また、例えば付着生物が排出する平均的な糞の量と採水ポイントにおける糞の採取率に基づいて行うようにしてもよい。
【００１３】
尚、採水ポイントを取水設備の取水口と放水口の２箇所に設けることで取水設備全体に生息する付着生物の生息状況をモニタリングすることができるが、放水口と取水口以外の中間部位にも採水ポイントを設けることで、付着生物の生息数を隣接する２箇所の採水ポイント間のそれぞれについて分離して把握することができ、取水設備内に付着する付着生物の付着状況をより的確にモニタリングすることができる。
【００１４】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記糞分離工程が、採水された海水をろ過する工程と、前記ろ過された海水を攪拌する工程と、前記攪拌された海水の沈殿物を分離する工程とを含むものでもよい。
【００１５】
この発明によれば、採水された海水をろ過することでプランクトンやごみが分離され、攪拌して沈殿物を分離することで糞が拡散された状態で分離されるので、糞の量を的確に計測することができる。
【００１６】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記糞量計測工程が、前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の画像を撮像する工程と、前記撮像された糞の画像から一定サイズ以上のブロブを抽出する工程と、前記抽出されたブロブを形状別に弁別する工程と、前記弁別されたブロブを大きさ別に弁別する工程と、前記形状別・大きさ別に弁別されたブロブの数量を計数する工程とを含み、前記糞量差分演算工程が、前記それぞれの採水ポイントの糞について計数された形状別・大きさ別のブロブ数量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の形状別・大きさ別のブロブ数量の差分を求める工程を含み、前記付着生物生息数推定工程が、前記求められた形状別・大きさ別のブロブ数量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別・大きさ別に推定する工程を含むものでもよい。
【００１７】
この発明によれば、糞分離手段により分離された糞の画像を撮像し、撮像された糞の画像を画像解析して一定サイズ以上のブロブ（独立した塊）を抽出することで糞の画像に含まれる個々の糞を分離し、抽出されたブロブを形状別に弁別することで個々の糞を付着生物の種類別に分類し、形状別に弁別されたブロブを大きさ別に弁別することで個々の糞を付着生物の大きさ別に分類し、形状別・大きさ別に弁別されたブロブを計数することで付着生物の種類別・大きさ別に糞の量を把握することができ、隣接する２箇所の採水ポイントについて計数された形状別・大きさ別のブロブ数量の差分を求めることで、隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別・大きさ別にモニタリングすることができる。
これにより、付着生物による障害の発生をより精度よく予測でき、清掃時期をより最適化してメンテナンスコストの低減化を図ることができる。
【００１８】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記採水工程により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水の水温を測定する水温測定工程を備え、前記付着生物生息数推定工程が、前記水温測定工程により測定された水温に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数の推定を補正する工程を含むものでもよい。
【００１９】
取水設備の内部に生息する付着生物は、海水の温度によって活性度が変化し、活性度が高くなると糞の量が増加し、活性度が低くなると排泄する糞の量が減少する。
この発明によれば、採水されたそれぞれの採水ポイントの海水の水温を測定し、測定された水温に基づいて付着生物の生息数の推定を補正するようにしたので、より精度よく取水設備の内部に付着する付着生物の生息数を推定することができる。
【００２０】
水温に基づく付着生物の生息数の補正は、例えば予め測定された水温と付着生物の糞の量との関係に関するデータを用いて行うようにしてもよく、水温に対する付着生物の活性度（例えば糞の排泄率）の変化に関するデータを用いて行うようにしてもよい。
付着生物の生息数の補正に用いる水温は、隣接する２箇所の採水ポイントの一方の水温を用いるようにしてもよく、上流側の水温と下流側の水温とを適当な重みで加重平均した水温を用いるようにしてもよい。
【００２１】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記採水工程により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水に含まれるプランクトンの量を測定するプランクトン量測定工程を備え、前記付着生物生息数推定工程が、前記プランクトン量測定工程により測定されたプランクトン量に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数の推定を補正する工程を含むものでもよい。
【００２２】
取水設備の内部に生息する付着生物は、取水設備に吸引されるプランクトンの量が増加すると多数のプランクトンを捕食して排泄する糞の量が増加し、取水設備に吸引されるプランクトンの量が減少すると取水設備の内部に生息する付着生物は少数のプランクトンしか捕食できず糞の量が減少する。
この発明によれば、採水されたそれぞれの採水ポイントの海水に含まれるプランクトン量を測定し、測定されたプランクトン量に基づいて付着生物の生息数の推定を補正するようにしたので、より精度よく取水設備の内部に付着する付着生物の生息数を推定することができる。
【００２３】
プランクトン量に基づく付着生物の生息数の補正は、例えば予め測定されたプランクトン量と付着生物の糞の量との関係を用いて行うようにしてもよく、プランクトン量に対する付着生物の活性度（例えば糞の排泄率）の変化に関するデータを用いて行うようにしてもよい。
付着生物の生息数の補正に用いるプランクトン量は、隣接する２箇所の採水ポイントの一方のプランクトン量を用いるようにしてもよく、上流側のプランクトン量と下流側のプランクトン量の適当な加重平均を用いるようにしてもよい。
【００２４】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記採水工程により採水されたそれぞれの採水ポイントの海水に含まれるプランクトンの量を測定するプランクトン量測定工程を備え、前記プランクトン量測定工程により測定されたプランクトン量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間のプランクトン量の差分を求め、前記求められたプランクトン量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数の推定の妥当性を評価する妥当性評価工程を備えたものでもよい。
【００２５】
取水設備の内部に生息する付着生物は、プランクトンを捕食して糞を排泄するので、付着生物の生息数が増えれば取水設備の内部でのプランクトンの減耗量が増えるとともに糞の増加量が増え、付着生物の生息数が減れば取水設備の内部でのプランクトンの減耗量が減るとともに糞の増加量が減る。従って、糞の増加量とともにプランクトンの減耗量を監視することで、取水設備の内部の付着生物の生息数の推定の妥当性を評価することができる。
この発明によれば、採水されたそれぞれの採水ポイントの海水に含まれるプランクトン量を測定し、隣接する２箇所の採水ポイントの差分をとることでプランクトンの減耗量を把握し、当該隣接する２箇所の採水ポイントの糞の量の差分に基づいて推定された付着生物の生息数の妥当性を評価するようにしたので、より信頼性の高い付着生物の生息数の推定を行うことができる。
【００２６】
付着生物の生息数の推定の妥当性の評価は、例えば予め測定された付着生物による平均的なプランクトンの減耗量に基づいて隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を推定し、それを糞の量の差分に基づいて推定された付着生物の生息数と対比することによって行うことができる。
【００２７】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記付着生物生息数推定工程により推定された取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数の変化をトレンド解析し、前記トレンド解析の結果に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間における付着生物の脱落時期を予測する付着生物脱落時期予測工程を備えたものでもよい。
【００２８】
取水設備の内部に生息する付着生物は、プランクトンを捕食して糞を排泄することで成長するが、成長した貝は層状となり、下層において酸素や餌の供給が滞るため、やがては死亡して脱落する。脱落した貝は、冷却水ポンプに吸引されるため、甚大な障害が発生する恐れがある。
この発明によれば、推定された付着生物の生息数の変化をトレンド解析することで付着生物の死亡による脱落時期を予測するようにしたので、付着生物の脱落による障害発生リスクを低減することができる。
【００２９】
付着生物の脱落時期の予測は、付着生物の生息数の増加傾向の鈍化を検出することにより行うことができ、例えば付着生物の生息数の増加率が一定以下となる時期を予測して予想脱落時期とするようにしてもよい。
【００３０】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に含まれる蛋白質情報を解析して糞の排出主の種類を同定する工程を備え、前記糞量計測工程が、前記糞の排出主の種類が同定されたそれぞれの採水ポイントの糞について、糞の排出主の種類別に糞の量を計測する工程を含み、前記糞量差分演算工程が、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求める工程を含み、前記付着生物生息数推定工程が、前記求められた糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する工程を含むものでもよい。
【００３１】
付着生物から排出される糞のなかには排出主の粘液として蛋白質が含まれることから、糞の抽出液に含まれる蛋白質情報を解析することで付着生物の種類を特定することができる。
この発明によれば、それぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に含まれる蛋白質情報を解析して糞の排出主の種類を同定し、同定された糞の排出主の種類別に糞の量を計測し、計測された糞の排出主の種類別の糞の量から隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求め、糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定するようにしたので、隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングすることができる。
これにより、付着生物による障害の発生をより精度よく予測でき、清掃時期をより最適化してメンテナンスコストの低減化を図ることができる。
【００３２】
糞の抽出液に含まれる蛋白質情報を解析して糞の排出主の種類を同定する工程は、例えば、モノクローナル抗体を用いて糞の排出主が特定の種類であることを同定するようにしてもよく、ポリクローナル抗体を用いて特定の属や科などの特定の分類群に属することを同定するようにしてもよい。
【００３３】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記糞分離工程により分離されたそれぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に含まれる遺伝子情報を解析して糞の排出主の種類を同定する工程を備え、前記糞量計測工程が、前記糞の排出主の種類が同定されたそれぞれの採水ポイントの糞について、糞の排出主の種類別に糞の量を計測する工程を含み、前記糞量差分演算工程が、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の糞の量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求める工程を含み、前記付着生物生息数推定工程が、前記求められた糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する工程を含むものでもよい。
【００３４】
付着生物から排出される糞のなかには餌生物の遺伝子（ＤＮＡ）とともに排出主の遺伝子が含まれることから、糞の抽出液の遺伝子情報を解析し、付着生物の排出主となりうる生物の遺伝子が含まれていることを判別することで付着生物の種類を特定することができる。
この発明によれば、それぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に含まれる遺伝子情報を解析して糞の排出主の生物種を同定し、同定された糞の排出主の種類別に糞の量を計測し、計測された糞の排出主の種類別の糞の量から隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求め、糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定するようにしたので、隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングすることができる。
これにより、付着生物による障害の発生をより精度よく予測でき、清掃時期をより最適化してメンテナンスコストの低減化を図ることができる。
【００３５】
糞の抽出液に含まれる遺伝子情報を解析して糞の排出主の種類を同定する工程は、例えば予め準備した予想される付着生物の生物種のプライマーを用いて、糞の抽出液をＰＣＲ法により解析することによって、予想された生物種であることを同定することができる。
【００３６】
また、この発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、前記糞量計測工程が、前記糞分離手段により分離されたそれぞれの採水ポイントの糞の抽出液に対して、予め準備した予想される付着生物の生物種のプライマーを用いて、リアルタイムＰＣＲ法により糞の排出主の種類別の現存量を定量的に計測する工程を含み、前記糞量差分演算工程が、前記計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の現存量から前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の現存量の差分を求める工程を含み、前記付着生物生息数推定工程が、前記求められた糞の排出主の種類別の現存量の差分に基づいて前記取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定する工程を含むものでもよい。
【００３７】
この発明によれば、それぞれの採水ポイントの個々の糞について、糞の抽出液に対して予め準備した予想される付着生物の生物種のプライマーを用いてリアルタイムＰＣＲ法により糞の排出主の種類別の現存量を定量的に計測し、計測された糞の排出主の種類別の現存量から隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の現存量の差分を求め、糞の排出主の種類別の現存量の差分に基づいて取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定するようにしたので、隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングすることができる。
これにより、付着生物による障害の発生をより精度よく予測でき、清掃時期をより最適化してメンテナンスコストの低減化を図ることができる。
【００３８】
また、上述したこの発明の取水設備の付着生物モニタリング方法の各工程を手段とした取水設備の付着生物モニタリングシステムによっても、上述したこの発明の各取水設備の付着生物モニタリング方法が奏する作用効果と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
尚、上記課題を解決する手段においては、海水を取水する取水設備を対象とし、採水工程によって海水が採水される場合を対象としたが、淡水を取水する取水設備を対象とし、採水工程によって淡水が採水される場合についても同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００４０】
この発明によれば、稼動中の取水設備の内部における付着生物の生息状況を低コストでモニタリングすることができ、付着生物による障害発生を未然防止するとともに清掃時期を最適化してメンテナンスコストを低減することができるという効果がある。
【００４１】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の一実施形態にかかる取水設備の付着生物モニタリング方法の概略説明図である。
【図２】発電所の取水設備の放水口付近で採水した海水に含まれていた付着生物の糞とプランクトンの例を示す図である。
【図３】発電所の取水設備の取水口と取水ピットと放水路のそれぞれから採水した一定量の海水に含まれるプランクトンの個体数と付着生物の糞の量を測定した結果を示す図である。
【図４】発電所の取水設備の内部に生息する付着生物の糞の特徴を分析した結果を示す図である。
【図５】発電所の取水設備の内部に生息する付着生物の糞の大きさと付着生物の大きさの関係を分析した結果を示す図である。
【図６】発電所の取水設備から採水された海水から分離された糞を撮像した糞画像の例を示す図である。
【図７】発電所の取水設備から採水された海水から分離された糞を付着生物の種類別に弁別した画像の例を示す図である。
【図８】発電所の取水設備の取水口と取水ピットと放水口のそれぞれから採水した一定量の海水から分離された糞の量を比較した図である。
【図９】この発明の一実施形態にかかる取水設備の付着生物モニタリングシステムの機能構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
発電所の取水設備から採水した海水には、図２に示すように、取水設備の内部に生息する付着生物の糞とプランクトンが混在している。
そこで、取水設備から採水された海水に含まれる糞やプランクトンを解析することによって取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況を推定することの可否を判断するために、発電所の取水設備の取水口と取水ピットと放水口のそれぞれから１００リットルの海水を採水し、採水されたそれぞれの海水について、プランクトンと糞を分離してプランクトンの個体数と糞の量を測定した。
その結果、図３に示すように、プランクトンの個体数は下流側に向かって減少するのに対して、糞の量は下流側に向かって増大することが確認された。
【００４４】
ここで、取水設備の異なる２箇所において採水された海水に含まれる糞の量の差は、その間に生息する付着生物が排出したものであると推定され、取水設備の異なる２箇所から採水された海水に含まれるプランクトンの個体数の差は、その間に生息する付着生物が捕食したものと推定される。
従って、取水設備の複数の箇所から一定量の海水を採水し、採水されたそれぞれの海水に含まれる糞の量とプランクトンの量の少なくとも一方を測定し、隣接する２箇所間で差分をとることで隣接する２箇所間の付着生物の生息状況を推定できると考えられる。
【００４５】
ここでは、次に述べるように採水された海水に含まれる糞の形状や大きさを解析することで付着生物の種類や大きさを推定できる可能性があることから、取水設備の隣接する２箇所から採水されたそれぞれの海水に含まれる糞の量の差によってその間の付着生物の生息数を推定するものとし、取水設備の隣接する２箇所から採水されたそれぞれの海水に含まれるプランクトンの量の差は、糞の量に差による付着生物の生息状況の推定の妥当性を評価するために用いるものとした。
【００４６】
次に、採水された海水に含まれる糞の形状から付着生物の種類を判別することの可否を判断するために、発電所周辺に生息している貝類を採取し、それらの貝類が排出した糞の特徴を分析した。
その結果、図４に示すように、イガイ類の糞は扁平で断面はＷ型であるのに対して、フジツボ類の糞は円筒形で断面は円に近い楕円形であることが確認された。
従って、取水設備から採水した海水に含まれる糞の形状を解析することで付着生物の種類を弁別することができると考えられる。
【００４７】
また、採水された海水に含まれる糞の大きさから付着生物の大きさを判別することの可否を判断するために、採取した貝のうちムラサキイガイについて糞の大きさと貝殻の大きさの関係を分析した。
その結果、図５に示すように、糞の幅と殻の長さには一定の相関があることが確認された。従って、取水設備から採水された海水に含まれる糞の大きさを解析することで付着生物の大きさを弁別できると考えられる。
【００４８】
付着生物が排出する糞の量は原則として付着生物の生息数に比例すると推定されるが、海水の温度やプランクトンの量によって付着生物の活性度が変化し、それに伴い排泄する糞の量が変化するので、採水された海水に含まれる糞の量を計測する際に、水温とプランクトン量を測定し、これらに基づいて付着生物の活性度を評価し、糞の量から付着生物の生息数を推定する際に、付着生物の活性度に基づく補正を行うことで取水設備の内部の付着生物の生息数をより精度よく推定することができると考えられる。
本願発明の取水設備の付着生物モニタリング方法は、以上のような知見に基づいて構成されたものである。
【００４９】
図１にこの発明の一実施形態にかかる取水設備の付着生物モニタリング方法の概要を示す。図において、１は発電所、２は発電所の取水設備、３は取水設備の取水口、４は取水設備の取水ピット、５は取水設備の放水口である。
この実施形態にかかる取水設備の付着生物モニタリング方法においては、取水口３と取水ピット４と放水口５のそれぞれから一定量の海水を採水する採水工程１０と、採水工程１０により採水されたそれぞれの海水に含まれる糞の量を解析する糞解析工程２０と、採水工程１０により採水されたそれぞれの海水について水温を測定する水温測定工程３０と、採水工程１０により採水されたそれぞれの海水に含まれるプランクトンの量を測定するプランクトン量測定工程４０と、糞解析工程２０により得られたそれぞれの海水の糞の量と水温測定工程３０により得られた水温とプランクトン量測定工程４０により測定されたプランクトン量とから取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況を推定する付着生物生息状況推定工程５０とを備える。
【００５０】
糞解析工程２０は、採水工程１０により採水されたそれぞれの海水について糞を分離する糞分離工程と、糞分離工程により分離されたそれぞれの海水の糞について糞の量を計測する糞量計測工程とを含む。
また、付着生物生息状況推定工程５０は、糞量計測工程により計測された取水口の糞の量と取水ピットの糞の量と放水口の糞の量とから隣接する２箇所（取水口と取水ピットおよび取水ピットと放水口）の糞の量の差分を求める糞量差分演算工程と、求められた隣接する２箇所の糞の量の差分に基づいて取水口と取水ピット間の付着生物の生息数および取水ピットと放水口間の付着生物の生息数を推定する付着生物生息数推定工程とを含む。
ここで、付着生物生息数推定工程は、水温測定工程３０により測定された水温とプランクトン温定工程４０により測定されたプランクトン量とから付着生物の活性度を判断して、付着生物の生息数の推定を補正する。
尚、各工程における具体的な処理内容については、後述する取水設備の付着生物モニタリングシステムにおいて詳しく述べる。
【００５１】
図９に、より一般化したこの発明の一実施形態にかかる取水設備の付着生物モニタリングシステムの機能構成図を示す。この実施形態においては、取水設備の複数の箇所から採水した海水の糞の量を解析し、隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の量の差分を求めることで当該隣接する２箇所の採水ポイントの間の取水設備の内部に生息する付着生物の生息状況を推定する。
【００５２】
最初に、採水手段１００により取水設備の各採水ポイント（第１採水ポイント、第２採水ポイント、第３採水ポイント、・・・）からそれぞれ一定量の海水を採水する。尚、採水量や採水頻度は実行パラメータとしてあらかじめセットしておく。
尚、この実施形態では、採水に使用するポンプは、通常のプランクトン採取で用いられるインペラのあるポンプを用いて採水すると損傷が見られたため、レシプロポンプ等のシリンダ式ポンプを用いた。また、採水は内径５０ｍｍの耐水ホースを用い、ホースの口を流路の流真でかつ上流に向かうように設置し、吸引する流速は、採水位置で実測した海水の流速と同じ流速（等速吸引）となるよう流量を調節した。これにより、採水時の糞の損耗を良好に抑制することができた。
【００５３】
次に、付着生物の生息数の推定において温度依存の捕食活性度を考慮した推定を行うため、水温測定手段２００により、採水された海水のそれぞれについて水温を測定する。
また、プランクトンの減耗量を求めて糞の量の増加による付着生物の生息数の推定の妥当性を評価するため、プランクトン量測定手段３００により、採水された海水のそれぞれについてプランクトン量を測定する。プランクトン量の測定は、例えばクロロフィル計を用いて吸光法又は蛍光法によりクロロフィル量を測定することにより行うことができる。
尚、プランクトン量の測定は、糞の量の計数と同様にプランクトンを撮像して画像解析により計数してもよく、パーティクルカウンタを用いて測定するようにしてもよい。
【００５４】
次に、採水手段１００により採水された各採水ポイントの海水について、糞分離手段２００により糞を分離する。
糞の分離は、この実施形態では、採水した海水をろ過して濃縮した後、攪拌・沈殿によって糞を分離した。ろ過は、目の開きが約１００ミクロンのＮＸＸ１３プランクトンネットを用いて１００ｍｌ〜３００ｍｌ程度に濃縮し、ポリエチレン製のサンプル瓶に収容した。また、濃縮した試料は、糞が腐敗して形状が崩れることを防止するため、中性ホルマリンを加えてホルマリン濃度を５〜１０％となるように調節して固定した。また、攪拌・沈殿による糞の分離は、糞の比重が重いことを利用したものであり、攪拌することで個々の糞が分散して分離されるので、後の画像解析において糞の形状判定や数量計測を容易に行なえるようになった。尚、攪拌・沈殿に代えて、遠心分離により糞を分離するようにしてもよい。
【００５５】
次に、糞分離手段４００により分離された各採水ポイントの糞について、撮像手段５００により撮像し、各採水ポイントの糞画像を得る。撮像手段５００には、ＣＣＤカメラ等の撮像デバイスを用いることができる。図６にＣＣＤカメラにより撮像された糞画像の例を示す。
尚、撮像手段５００は、糞分離手段４００により分離された個々の糞を画像解析して糞の形状や数量を判別できる解像度を必要とするが、１回の撮像で十分な解像度が得られない場合は、糞分離手段４００により分離された糞を分割して撮像し、各分割画像について画像解析された結果を積算するようにしてもよい。
【００５６】
次に、撮像手段５００により撮像された各採水ポイントの糞画像について、画像解析手段６００により画像解析処理を行って糞の量を計測する。
画像解析手段６００において実行される画像解析処理は、第１段階で、個々の糞を分離するため、ブロブ抽出処理６１０により糞画像から一定面積以上のブロブ（独立した塊）を抽出する。かかるブロブ抽出は、例えば糞画像を適当なしきい値により２値化することで行ってもよく、濃淡画像から境界抽出することで行ってもよい。尚、通常の糞が形成する糞の面積を超えるブロブが所定数以上抽出された場合は、糞の分離が良好でないと考えられるので糞分離手段４００に戻って糞の分離を再試行する。
第２段階で、ブロブ抽出処理６１０により抽出された個々のブロブについて、ブロブ形状弁別処理６２０によりブロブの形状を判別し、付着生物の種類別にブロブを弁別する。例えば、図４の分析結果に基づき、楕円形状のブロブはフジツボ類の糞によるブロブと弁別し、直方形状のブロブはイガイ類の糞によるブロブと弁別する。図７に付着生物の種類別に弁別された糞画像の例を示す。
第３段階で、ブロブ形状弁別処理６２０により弁別された形状別のブロブについて、ブロブ大きさ弁別処理６３０によりブロブの大きさを測定し、付着生物の大きさ別にブロブを弁別する。ブロブの大きさによる弁別は、幅・長さ・径・面積のいずれを用いてもよい。例えば、ブロブ形状弁別処理によりムラサキイガイと弁別されたブロブについては、図５の分析結果に基づき、ブロブの幅によって弁別する。この実施形態においては、各ブロブの幅・長さ・径・面積の各大きさパラメータを計測し、付着生物の大きさの段階により付着生物の種類別に定めた大きさパラメータの条件に基づいて弁別するようにした。
第４段階で、ブロブ形状弁別処理６２０とブロブ大きさ弁別処理６３０により弁別された形状別・大きさ別のブロブについて、ブロブ数量計数処理６４０により当該区分に属するブロブの数を計数する。図８に取水口と取水ピットと放水口のそれぞれから採水された海水より分離された糞を付着生物の種類別に弁別して計数した例を示す。
以上のような画像解析処理は、通常の画像処理装置が備える標準機能を用いて実行することができる。
【００５７】
次に、画像解析手段６００により得られた各採水ポイントの糞画像の画像解析結果に基づき、演算処理手段７００により演算処理を行って隣接する採水ポイントの間に生息する付着生物の生息状況を推定する。
演算処理手段７００において実行される演算処理は、第１段階で、画像解析手段６００により得られた各採水ポイントの糞画像の形状別・大きさ別のブロブ計数値について、ブロブ数量差分演算処理７１０により隣接する採水ポイント間のブロブ計数値の差分を形状別・大きさ別に求める。
第２段階で、ブロブ数量差分演算処理７１０により求められた隣接する採水ポイント間の形状別・大きさ別のブロブ計数値の差分に基づき、付着生物生息数推定処理７２０により当該隣接する採水ポイント間の内部の付着生物の生息数を、実測された糞の数量の差分と坪狩り調査の結果との対比データに基づき、付着生物の種類と大きさの区分別に推定する。
尚、付着生物が排泄する糞の量と付着生物の生息数は原則として比例すると推定されるが、水温やプランクトン量によって付着生物の活性度は変化するので、水温測定手段２００により測定された海水の温度と、プランクトン量測定手段３００により測定されたプランクトン量により付着生物の生息数を補正する。この補正は、水温とプランクトン量の変化により糞の量がどのように変化するかをあらかじめ求めて登録しておくことで、付着生物の活性度に基づく付着生物の生息数の補正を行うことができる。
第３段階で、妥当性評価処理７３０により、隣接する採水ポイント間でプランクトン測定手段３００により測定されたプランクトン量の差分をとってプランクトンの減耗量を求め、糞の数量の増加とプランクトンの減耗との整合性を確認することで、付着生物生息数推定処理７２０により推定された付着生物の生息数の妥当性を評価する。
第４段階で、付着生物生息数推定処理７２０により推定された付着生物の生息数が妥当であると判断された場合は、推定された形状別・大きさ別の付着生物の生息数を保存し、これまでに保存された推定データのトレンド解析を行い、各付着生物の脱落時期を予測する。付着生物は、プランクトンを捕食して成長し、当初は生息数が比例的に増加して行くが、やがては付着生物が多層化して蓄積し、下層の付着生物が死亡するため、生息数の増加が次第に飽和していく。そして、そのような時期が一定期間以上続くと付着生物の脱落が起こる。従って、付着生物の生息数の増加トレンドを監視し、増加傾向が鈍化したことを検出することにより付着生物の死亡の発生を推定でき、そこから脱落時期を予測することができる。具体的な脱落時期の予測は、例えば付着生物の生息数の増加率が一定以下となったときから一定期間経過後としてもよく、生息数の増加率の変化傾向から増加率が一定以下となる時期を予測して脱落時期とするようにしてもよい。脱落時期の推定条件は、稼動中の生息数のトレンドを定期点検時の坪狩り調査の結果と付き合わせることで設定する。
第５段階で、モニタリング結果表示処理７５０により、付着生物生息数推定処理７２０により推定された付着生物の種類別・大きさ別の生息数の推定値を、取水設備内の各採水ポイント間の区画に対応させて表示するとともに、これまでに推定された付着生物の生息数のトレンド、予測される脱落時期等を表示する。また、取水設備内の各区画における付着生物の生息数が一定量を超えた場合や、脱落が一定期間内に発生すると予測された場合には警報を出す。
以上のような演算処理は、パーソナルコンピュータ等によるソフトウェア処理によって行うことができる。
【００５８】
以上の処理を運転中に定期的に繰り返すことで、取水設備内のどの場所に、どのような種類の、どの程度の大きさの付着生物が、どれだけ生息しているかを、設備の稼動中に随時モニタリングすることができ、また付着生物の脱落時期の予測を行うことができるので、取水設備の清掃時期を最適化することができる。
【００５９】
上記実施形態では、水温測定手段により各採水ポイントの水温を測定し、測定された採水ポイントの水温に基づいて付着生物生息数推定処理において推定する付着生物の生息数を補正するようにしたが、水温測定手段により特定の採水ポイントの水温のみを測定して付着生物の生息数の推定を補正するようにしてもよい。また、水温変化による付着生物の活性度の変化を考慮する必要がない場合は、水温測定手段を省略してもよい。また、設備側から海水温度情報を取得して付着生物の生息数の推定を補正するようにしてもよく、季節変化に基づいて付着生物の生息数の推定を補正するようにしてもよい。
【００６０】
上記実施形態では、プランクトン量測定手段により各採水ポイントのプランクトン量を測定し、測定された採水ポイントのプランクトン量に基づいて付着生物生息数推定処理において付着生物の生息数の推定を補正するようにしたが、プランクトン量測定手段により特定の採水ポイントのプランクトン量を測定して付着生物の生息数の推定を補正するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、プランクトン量測定手段により測定された各採水ポイントのプランクトン量に基づいて付着生物生息数推定処理において付着生物の生息数の推定を補正し、妥当性評価処理において隣接する採水ポイント間のプランクトンの減耗量から付着生物の生息数の推定の妥当性を評価するようにしたが、プランクトン量の変化による付着生物の活性度の変化を考慮する必要がなく、糞の量の計測のみによって所期の付着生物生息数の推定信頼性が得られる場合にはプランクトン量測定手段を省略してもよい。
【００６１】
上記実施形態では、単に、各採水ポイントで一定量の海水を採水し、採水された海水から糞を分離して糞の量を計測するものとして説明したが、採水手段により同一場所で一定時間ごとに複数回に亘って一定量の海水を採水し、糞分離手段により分離された各海水の糞を集積し、糞量計測手段により集積された糞の量を計測するようにしてもよく、糞分離手段により分離された各海水の糞を個別に糞量計測手段により糞の量を計測し、各海水についての計測結果を合算もしくは平均して糞の量とするようにしてもよい。これにより、採水タイミングによって糞の量にばらつきが生ずる場合においても精度よく付着生物の生息数を推定できる。
【００６２】
上記実施形態では、画像解析処理において、糞画像から抽出されたブロブを付着生物の種類別に弁別するために、ブロブ形状弁別処理によってブロブの形状を判定して弁別するようにしたが、ブロブの色を判定して糞の色により付着生物の種類別に弁別するブロブ色弁別処理を設けてもよい。これにより、付着生物の種類をより詳細に、より精度よく弁別することが可能になる。この場合において、例えば、撮像手段は、透過照明による透過画像と落斜照明による反射画像の２種類の糞画像を取得し、ブロブ形状弁別処理は、外形形状をより精度よく判別できる透過画像を用い、ブロブ色弁別処理は、糞の色をより精度よく判別できる反射画像を用いるようにしてもよい。
【００６３】
上記実施形態では、画像解析処理において、糞画像に含まれる個々の糞を形状別・大きさ別に弁別し、付着生物の種類別・大きさ別に糞の数量を計数するようにしたが、付着生物の種類別・大きさ別に生息数を推定する必要がなければ、形状別・大きさ別に弁別することなく糞の数量を計数するようにしてもよい。
【００６４】
上記実施形態では、糞の量の計測は、撮像手段により撮像された糞画像のブロブ数量を計数することにより行うようにしたが、糞の総重量を計測することにより行うようにしてもよい。例えば、糞分離手段により分離された糞を乾燥させて乾燥重量を計測するようにしてもよく、糞分離手段により分離された糞を粉砕してパーティクルカウンタ等により粉砕片の個数を計数するようにしてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、海水を取水する取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況をモニタリングする場合について説明したが、淡水を取水する取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況のモニタリングも同様にして行うことができる。
【００６６】
上記実施形態では、撮像手段により糞の画像を撮像し、画像解析手段により糞の画像に含まれる個々の糞の数量を形状別・大きさ別に計数することによって、取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息数を付着生物の種類別・大きさ別にモニタリングするようにしたが、以下に述べるように、画像解析以外の方法で糞の排出主の種類を同定し、取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息数を付着生物の種類別にモニタリングすることもできる。
【００６７】
付着生物から排出される糞のなかには、排出主の粘液として蛋白質が含まれることから、モノクローナル抗体を用いて糞の排出主が特定の種類であることを同定することができ、ポリクローナル抗体を用いて糞の排出主が特定の属や科などの特定の分類群に属することを同定することができる。
従って、それぞれの採水ポイントで採取された個々の糞について糞の抽出液に含まれる蛋白質情報を解析して糞の排出主の種類を同定し、糞の排出主が同定された糞について糞の排出主の種類別に糞の量を計測し、計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の糞の量から隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求め、糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定することで、取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングすることができる。
【００６８】
また、付着生物から排出される糞のなかには、餌生物の遺伝子（ＤＮＡ）が含まれるとともに、糞の排出主の遺伝子が含まれることから、例えば取水設備の内部において糞の排出主となり得る生物種を予想し、その生物種のプライマーを予め準備し、糞の抽出液をＰＣＲ法で解析することによって、予想された生物種かどうかを判定することができる。
従って、それぞれの採水ポイントで採取された個々の糞について糞の抽出液に含まれる遺伝子情報を解析して糞の排出主の種類を同定し、糞の排出主が同定された糞について糞の排出主の種類別に糞の量を計測し、計測されたそれぞれの採水ポイントの糞の排出主の種類別の糞の量から隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の糞の量の差分を求め、糞の排出主の種類別の糞の量の差分に基づいて隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定することで、取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングすることができる。
【００６９】
上述した画像解析以外の方法で糞の排出主の種類を同定する場合の糞の量の計測は、糞の排出主の種類が同定された個々の糞を糞の排出主の種類別に弁別し、例えば糞の排出主の種類別の糞の総重量を計測するようにしてもよく、例えば糞を粉砕してパーティクルカウンタ等により粉砕片の個数を計数するようにしてもよい。また、例えば前述の画像解析におけるブロブ数量計数処理によって糞の個数を計数するようにしてもよい。
【００７０】
なお、糞の排出主の種類の弁別は、上述した画像解析によって糞の形状に基づいて弁別する方法と、糞の抽出液に含まれる蛋白質情報に基づいて同定する方法と、糞の抽出液に含まれる遺伝子情報に基づいて同定する方法のいずれか単一の方法を用いて行うようにしてもよいが、これらの方法を適宜組み合わせることによって付着生物の種類の判別精度を向上させるようにしてもよい。
【００７１】
また、取水設備の内部において糞の排出主となり得る生物種を予想し、その生物種のプライマーを予め準備し、糞の抽出液をリアルタイムＰＣＲ法で解析することによって、生物種を同定するとともに、同定された生物種の現存量を定量的に把握することができる。
従って、それぞれの採水ポイントで採取された個々の糞について、糞の抽出液に対して予め準備した予想される付着生物の生物種のプライマーを用いてリアルタイムＰＣＲ法により糞の排出主の種類別の現存量を定量的に計測し、計測された糞の排出主の種類別の現存量から隣接する２箇所の採水ポイントの間の糞の排出主の種類別の現存量の差分を求め、糞の排出主の種類別の現存量の差分に基づいて隣接する２箇所の採水ポイントの間の付着生物の生息数を付着生物の種類別に推定することで、取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別にモニタリングすることができる。
【００７２】
また、上述した画像解析以外の方法で糞の排出主の種類を同定して取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息数を付着生物の種類別にモニタリングする方法において、更に前述の画像解析において述べたような糞の大きさによる弁別を行う処理を付加することで、取水設備の隣接する２箇所の採水ポイントの間に付着する付着生物の生息状況を付着生物の種類別・大きさ別にモニタリングすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、この発明によれば、稼動中の発電所等の取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況を低コストでモニタリングすることができ、付着生物による障害発生を未然防止するとともに清掃時期を最適化してメンテナンスコストを低減することができる。
また、この発明は、海水を取水する取水設備に限らず、淡水を取水する取水設備の内部に付着する付着生物の生息状況のモニタリングにも適用することができる。
【００７４】
尚、本願発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本願発明の効果を奏する限り、各実施形態で述べた構成要素を適宜入れ替えたり、新たな構成要素を追加したり、一部の構成要素を削除したりしてもよいことは言うまでもない。
また、上記実施形態において、方法の発明として工程によって記述された各構成要件を手段として記述した装置又はシステムの発明によっても本願発明の目的を達成することができ、装置又はシステムの発明として手段によって記述された各構成要件を工程として記述した方法の発明によっても本願発明の目的を達成することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  発電所
２  取水設備
３  取水口
４  取水ピット
５  放水口
１０  採水工程
２０  糞解析工程
３０  水温測定工程
４０  プランクトン量測定工程
５０  付着生物生息状況推定工程
１００  採水手段
２００  水温測定手段
３００  プランクトン量測定手段
４００  糞分離手段
５００  撮像手段
６００  画像解析手段
６１０  ブロブ抽出処理
６２０  ブロブ形状弁別処理
６３０  ブロブ大きさ弁別処理
６４０  ブロブ数量計数処理
７００  演算処理手段
７１０  ブロブ数量差分演算処理
７２０  付着生物生息数推定処理
７３０  妥当性評価処理
７４０  付着生物脱落時期予測処理
７５０  モニタリング結果表示
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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