JP2019032123A - Calorific value estimation method, calorific value estimation device, and waste storage facility - Google Patents
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Abstract
【課題】ごみピット内のごみの発熱量を推算する。【解決手段】ピット内のごみの撮像画像を所定の複数のセルに分割し、各セルの輝度値ヒストグラムを作成し、輝度値ヒストグラムに基づいてセルを所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、複数のラベルうち或るラベルに、そのラベルに分類されたセルのごみを焼却炉で焼却したときの発熱量を表す発熱量評価値を与える。それまでの学習で発熱量評価値が与えられたラベル群を発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、その結果からクラスタの各々についてラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、以上を繰り返して得られる重みの正規化された累計値を期待値とする。任意のラベルについてクラスタの期待値をそれぞれ求め、期待値が最も高いクラスタの発熱量評価値に基づいて任意のラベルに分類されるセルのごみの発熱量を推算する。【選択図】図4[PROBLEMS] To estimate the amount of heat generated in a garbage pit. A captured image of dust in a pit is divided into a plurality of predetermined cells, a luminance value histogram of each cell is created, and the cells are classified into a plurality of labels based on the luminance value histogram according to a predetermined classification criterion. A certain calorific value evaluation value representing the calorific value when the garbage of the cell classified into the label is incinerated in an incinerator is given to a certain label among the plural labels. Based on the calorific value evaluation value, cluster analysis is performed on the label group for which the calorific value evaluation value has been given in the previous learning, and the appearance rate for each label is arbitrarily corrected for each of the clusters. The weight expressed in numerical form is obtained, and the normalized cumulative value of the weight obtained by repeating the above is set as the expected value. The expected value of the cluster is obtained for each arbitrary label, and the heat generation amount of the dust of the cell classified into the arbitrary label is estimated based on the heat generation amount evaluation value of the cluster having the highest expected value. [Selection] Figure 4
Description
本発明は、ごみ焼却炉に供給されるごみの発熱量を推定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating the amount of heat generated from waste supplied to a waste incinerator.
従来から、ごみを焼却するごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排出される燃焼排ガスから熱を回収するボイラとを含むごみ焼却プラントが知られている。ごみ焼却プラントで処理されるごみの性質(ごみ質)は、ごみ焼却炉の燃焼条件を管理・設定する上で重要な指標となる。しかし、ごみ焼却プラントに持ち込まれるごみは、種々雑多な物質が混在するために、ごみ質は一定ではない。なお、ごみ質の主な項目には、水分、灰分、可燃分、及び発熱量などがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a waste incineration plant including a waste incinerator that incinerates waste and a boiler that recovers heat from combustion exhaust gas discharged from the waste incinerator. The nature (waste quality) of the waste processed at the waste incineration plant is an important index for managing and setting the combustion conditions of the waste incinerator. However, since the garbage brought into the waste incineration plant contains various substances, the quality of the garbage is not constant. The main items of waste quality include moisture, ash, combustible, and calorific value.
そこで、ごみ焼却炉の安定した燃焼制御を実現するために、ごみ焼却炉に供給されるごみを、予めごみピット内に収容して撹拌することによりごみ質を均質化させてから、ごみ焼却炉に供給する方法が提案されている。 Therefore, in order to realize stable combustion control of the waste incinerator, the waste supplied to the waste incinerator is previously stored in the waste pit and stirred to homogenize the waste quality, and then the waste incinerator. A method of supplying to is proposed.
例えば、特許文献1では、2台一対のカメラでごみピットに堆積しているごみ(以下、「堆積ごみ」と称する)の高さ及びその色調を撮像し、撮像画像のステレオ視差を利用してごみピット内のごみ高さを計測し、また、所与のごみ色調マップを利用して撮像画像の堆積ごみの色調から堆積ごみ中の異質ごみを特定し、計測したごみ高さを利用して特定された異質ごみをクレーンで攪拌することが記載されている。なお、特許文献1では、ごみの色調に基づいて、都市ごみ等の一般ごみと、粗大ごみを粉砕した異質ごみとが識別される。
For example, in
また、例えば、特許文献2では、投入口からごみピット内へ投入される過程のごみを撮像し、ごみの質及び量に関する所与の投入ごみ情報と撮像画像とに基づいて投入されたごみの個別の大きさ或いは量及び質を推算し、撮像画像に基づいてごみの落下軌跡を推算し、それらの推算された情報に基づいてごみピット内の堆積ごみの量及び質の分布状態を推算することが記載されている。更に、特許文献2では、ごみ質の分布状態において区分された領域間の差が所定範囲を超えていればごみピット内を撹拌し、ごみの量及び質が所定範囲内にあるときにごみピットからごみをごみ焼却炉へ移送することが記載されている。 In addition, for example, in Patent Document 2, an image of garbage in the process of being thrown into a garbage pit from an inlet is taken, and the amount of garbage thrown in based on given thrown garbage information and picked-up images regarding the quality and quantity of the dust. Estimate individual size or quantity and quality, estimate the fall trajectory of the garbage based on the captured image, and estimate the distribution status of the quantity and quality of the accumulated garbage in the garbage pit based on the estimated information It is described. Further, in Patent Document 2, if the difference between the divided areas in the distribution state of the waste quality exceeds a predetermined range, the inside of the waste pit is agitated, and when the amount and quality of the waste are within the predetermined range, the waste pit It is described that waste is transferred from waste to a waste incinerator.
ごみ質のなかでも、とりわけ発熱量はごみ焼却炉の運転制御に重要である。特許文献1では、ごみピット内の堆積ごみの表面の撮像画像を用いて異質ごみを特定していることから、堆積ごみの表面にある異質ごみしか特定することができない。また、特許文献2では、収集されたごみの種類(ご家庭ごみ、事務系ごみ又は商業系ごみ)によってごみ質を概ね区分し、所与のデータベースを利用して、発熱量を含む投入ごみ情報を作成することが記載されている。しかし、ごみ質は季節などによっても変動することが知られており、同じごみの種類であってもごみ質が変動するたびに投入ごみ情報を作業者が更新しなくてはならない。
Of the waste quality, the calorific value is particularly important for the operation control of the waste incinerator. In
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ごみピット内の堆積ごみの発熱量を推定する技術であって、ごみピット内のごみのごみ質の変動の有無にかかわらず、比較的高い精度でごみの発熱量を推算できるものを提案することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is a technique for estimating the amount of heat generated from the accumulated dust in the garbage pit, regardless of whether or not the quality of the garbage in the garbage pit is changed. In other words, it is to propose a device that can estimate the amount of heat generated by the garbage with relatively high accuracy.
本発明の一態様に係る発熱量推定方法は、
A1)焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピット内のごみの撮像画像を所定の複数のセルに分割し、前記セルの各々について前記撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
A2)前記輝度値ヒストグラムに基づいて所定の分類基準によって前記セルの各々を複数のラベルに分類し、
A3)前記複数のラベルのうち或るラベルに、そのラベルに分類された前記セルのごみを前記焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を与え、
A1)〜A3)を繰り返して得られた前記発熱量評価値が与えられたラベル群を前記発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
前記クラスタ分析の結果から、前記クラスタの各々について前記ラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
以上を繰り返して得られる前記重みの累計値を期待値と規定し、前記複数のラベルのうち任意のラベルについて前記クラスタの前記期待値をそれぞれ求め、前記期待値が最も高い前記クラスタの前記発熱量評価値に基づいて前記任意のラベルに分類される前記セルのごみの発熱量を推算することを特徴としている。
A calorific value estimation method according to an aspect of the present invention includes:
A1) Dividing the captured image of the waste in the pit storing the waste supplied to the incinerator into a plurality of predetermined cells, creating a brightness value histogram of the captured image for each of the cells,
A2) classifying each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram;
A3) A calorific value evaluation value that directly or indirectly represents a calorific value when the waste of the cell classified into the label is incinerated in the incinerator is given to a certain label among the plurality of labels,
Cluster analysis is performed on a group of labels given the calorific value evaluation values obtained by repeating A1) to A3) into a predetermined number of clusters based on the calorific value evaluation values,
From the result of the cluster analysis, a weight obtained by quantifying the appearance rate for each label with an arbitrary correction value for each of the clusters,
The cumulative value of the weights obtained by repeating the above is defined as an expected value, the expected value of the cluster is determined for any label of the plurality of labels, and the calorific value of the cluster having the highest expected value. Based on the evaluation value, the heat generation amount of the dust of the cell classified into the arbitrary label is estimated.
また、本発明の別の一態様に係る発熱量推定装置は、
B1)焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピット内のごみの撮像画像を取得し、
B2)前記撮像画像を所定の複数のセルに分割し、前記セルの各々について前記撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
B3)前記輝度値ヒストグラムに基づいて所定の分類基準によって前記セルの各々を複数のラベルに分類し、
B4)前記セルのうち或るセルについて、そのセルのごみを前記焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を取得し、
B4)前記複数のラベルのうち前記或るセルが分類されたラベルに取得した前記発熱量評価値を与え、
B1)〜B5)を繰り返して得られた前記発熱量評価値が与えられたラベル群を前記発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
前記クラスタ分析の結果から、前記クラスタの各々について前記ラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
以上を繰り返して得られる前記重みの累計値を期待値と規定し、前記複数のラベルのうち任意のラベルについて前記クラスタの前記期待値をそれぞれ求め、前記期待値が最も高い前記クラスタの前記発熱量評価値に基づいて前記任意のラベルに分類される前記セルのごみの発熱量を推算することを特徴としている。
In addition, a calorific value estimation device according to another aspect of the present invention includes:
B1) Obtain a captured image of the waste in the pit that stores the waste supplied to the incinerator,
B2) Dividing the captured image into a plurality of predetermined cells, creating a brightness value histogram of the captured image for each of the cells,
B3) classifying each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram;
B4) For a certain cell among the cells, obtain a calorific value evaluation value that directly or indirectly represents the calorific value when the garbage of the cell is incinerated in the incinerator,
B4) The obtained calorific value evaluation value is given to a label in which the certain cell is classified among the plurality of labels,
The label group to which the heat generation amount evaluation value obtained by repeating B1) to B5) is given is subjected to cluster analysis into a predetermined number of clusters based on the heat generation amount evaluation value,
From the result of the cluster analysis, a weight obtained by quantifying the appearance rate for each label with an arbitrary correction value for each of the clusters,
The cumulative value of the weights obtained by repeating the above is defined as an expected value, the expected value of the cluster is determined for any label of the plurality of labels, and the calorific value of the cluster having the highest expected value. Based on the evaluation value, the heat generation amount of the dust of the cell classified into the arbitrary label is estimated.
また、本発明の別の一態様に係るごみ貯蔵設備は、
焼却炉に供給されるごみを貯蔵するピットと、
前記ピットのごみを前記焼却炉へ搬送する搬送装置と、
前記ピット内のごみを撮像するカメラと、
前記カメラの撮像画像を利用して前記ピット内のごみの発熱量を推算する前記発熱量推定装置とを備えることを特徴としている。
In addition, the waste storage facility according to another aspect of the present invention,
A pit for storing garbage to be supplied to the incinerator;
A transport device for transporting the pit garbage to the incinerator;
A camera for imaging dust in the pit;
And a calorific value estimation device for estimating the calorific value of the dust in the pit using a captured image of the camera.
上記発熱量推定装置及び発熱量推定方法並びにごみ貯蔵設備によれば、ピット内のごみのごみ質が全体的な変動しても、クラスタ及び重みの累積値がそれに追従するので、より高い精度でごみの発熱量を推算することができる。 According to the heat generation amount estimation device, the heat generation amount estimation method, and the waste storage facility, even if the waste quality of the waste in the pit fluctuates as a whole, the accumulated values of the clusters and weights follow it. The amount of heat generated from the garbage can be estimated.
上記発熱量推定装置及び発熱量推定方法において、前記発熱量評価値が、前記焼却炉のプロセスデータであってよい。 In the heat generation amount estimation device and the heat generation amount estimation method, the heat generation amount evaluation value may be process data of the incinerator.
これにより、発熱量評価値のために別途の計測や試験が不要であり、また、実際のごみの発熱量と相関関係の高い発熱量評価値を得ることができる。 Thereby, no separate measurement or test is required for the calorific value evaluation value, and the calorific value evaluation value having a high correlation with the actual calorific value of the waste can be obtained.
また、上記ごみ貯蔵設備において、前記発熱量推定装置が、前記焼却炉の運転を制御する制御装置から前記発熱量評価値を取得できるように、前記制御装置と通信可能に接続されていてよい。 In the waste storage facility, the calorific value estimation device may be communicably connected to the control device so that the calorific value evaluation value can be acquired from a control device that controls the operation of the incinerator.
これにより、発熱量推定装置は発熱量評価値を自動的に取得することができ、作業者による煩雑な入力作業を省くことができる。 Thereby, the calorific value estimation device can automatically acquire the calorific value evaluation value, and can omit complicated input work by the operator.
また、上記ごみ貯蔵設備において、前記発熱量推定装置は、推算したごみの発熱量を利用して前記ピット内のごみ発熱量マップを作成し、前記焼却炉の燃焼室までの投入経路にあるごみの発熱量が均一化されるように、前記ごみ発熱量マップに基づいて次に前記焼却炉に投入されるごみを貯えた前記セルを選択し、前記搬送装置は、選択された前記セルと対応する前記ピットのごみを前記焼却炉に投入するように動作してよい。 Further, in the waste storage facility, the calorific value estimation device creates a waste heat amount map in the pit using the estimated heat generation amount of the waste, and is located in the input route to the combustion chamber of the incinerator. So as to equalize the calorific value of the waste, based on the waste heat calorific value map, select the cell storing the waste to be put into the incinerator next, and the transfer device corresponds to the selected cell The pit garbage may be operated to be put into the incinerator.
これにより、ピット内の撹拌を省略して、焼却炉の燃焼室に発熱量の均一化されたごみを供給することができる。また、ごみ発熱量マップに基づいて次に炉内へ投入する大よそのごみ質を事前に把握できるので、ごみ発熱量マップを焼却炉の燃焼制御に利用することができる。 Thereby, the stirring in a pit can be abbreviate | omitted and the waste with uniform calorific value can be supplied to the combustion chamber of an incinerator. In addition, since it is possible to grasp in advance the quality of the next large waste to be introduced into the furnace based on the waste heat generation map, the waste heat generation map can be used for combustion control of the incinerator.
また、上記ごみ貯蔵設備において、前記発熱量推定装置は、推算したごみの発熱量を利用して前記ピット内のごみ発熱量マップを作成し、前記ごみ発熱量マップに基づいて、周囲よりもごみの発熱量の高い第1のセルと、周囲よりもごみの発熱量の低い第2のセルとを特定し、前記搬送装置は、前記第1のセルと対応する前記ピットのごみを、前記第2のセルと対応する前記ピットに移動させるように動作してよい。 Further, in the waste storage facility, the calorific value estimation device creates a waste heat amount map in the pit by using the estimated waste heat amount, and based on the waste heat amount map, the waste heat amount estimation device creates a waste heat amount map. The first cell having a higher heat generation amount and the second cell having a lower heat generation amount than the surroundings are identified, and the transfer device removes the dust in the pits corresponding to the first cell with the first cell. It may operate to move to the pit corresponding to the second cell.
これにより、ピット内のごみの発熱量が均一化するように堆積ごみが撹拌されるので、発熱量の均一化されたごみを焼却炉へ投入することができる。 As a result, the accumulated waste is agitated so that the amount of heat generated by the dust in the pits becomes uniform, so that the waste having a uniform amount of generated heat can be put into the incinerator.
本発明によれば、ごみピット内のごみのごみ質の変動の有無にかかわらず、比較的高い精度でごみの発熱量を推算することができる。 According to the present invention, it is possible to estimate the amount of heat generated by the garbage with a relatively high accuracy regardless of whether or not the quality of the garbage in the garbage pit is changed.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、ごみ焼却プラント100の全体的な構成を示す概略図である。この焼却プラント100は、本発明の一実施形態に係る発熱量推定方法が適用されるごみ貯蔵設備3を含んでいる、又は、ごみ貯蔵設備3に隣設されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a
図1に示すように、ごみ焼却プラント100は、ごみを貯蔵するごみ貯蔵設備3と、ごみを焼却する焼却炉1と、焼却炉1の排熱を回収するボイラ2とを備えている。更に、ごみ焼却プラント100は、ボイラ2で回収された焼却炉1の排熱を利用して発電を行う蒸気タービン84及び発電機85を備えている。
As shown in FIG. 1, a
〔ごみ貯蔵設備3〕
ごみ貯蔵設備3は、焼却炉1に隣設されて、焼却炉1で処理されるごみを一時的に貯蔵するピット60が設けられている。ピット60の上方には、ピット60内のごみを焼却炉1へ投入するクレーン6が設けられている。クレーン6は、ピット60のごみを焼却炉1へ搬送する搬送装置の一例である。クレーン6は、走行レール61、走行レール61上を走行するガーダ62、ガーダ62を横行するトロリ63、トロリ63にワイヤロープを介して昇降可能に支持されたバケット64、及び、クレーン6の動作を制御するクレーン駆動装置65を備えている。バケット64は、ガーダ62の走行、トロリ63の横行、及びワイヤロープの巻き上げ・巻き下げの組み合わせにより、ピット60上の任意の位置へ移動することができる。なお、クレーン6は、上記構成に限定されず、公知の構成のクレーン6を採用することができる。
[Garbage storage facility 3]
The
クレーン6は、バケット64でピット60内の所定範囲のごみを掴み、そのごみをピット60内の別の場所に積み替えることによって、ピット60内を撹拌することができる。また、クレーン6は、バケット64でピット60内のごみを掴み、そのごみを焼却炉1の後述する投入ホッパ12へ投入することができる。なお、図1ではクレーン6と投入ホッパ12と間にコンベヤが介在しているが、コンベヤは省略されてもよい。
The crane 6 can agitate the inside of the
〔焼却炉1〕
焼却炉1は、ストーカ式焼却炉である。但し、焼却炉1はストーカ式焼却炉に限定されず、公知のごみ焼却炉が採用されてよい。
[Incinerator 1]
The
焼却炉1には、主燃焼室14(一次燃焼室)と、二次燃焼室19とが設けられている。主燃焼室14の床部には、階段状に配置された乾燥ストーカ15a、燃焼ストーカ15b、及び、後燃焼ストーカ15cからなるストーカ15が設けられている。ストーカ15は、ごみを下流側へ送り出すように、ストーカ駆動装置42によって駆動される。ストーカ15を下方から貫いて主燃焼室14へ一次燃焼空気51が供給される。一次燃焼空気51の供給量は流量調整装置43によって調整される。また、主燃焼室14の天井から主燃焼室14内へ向けて二次燃焼空気52が供給される。二次燃焼空気52の供給量は流量調整装置44によって調整される。ストーカ15の下流側には、主燃焼室14から焼却灰を排出する排出シュート18が設けられている。
The
主燃焼室14の入口には、シュート13を介して投入ホッパ12が接続されている。投入ホッパ12へは、ピット60のごみがクレーン6によって投入される。また、主燃焼室14の入口には、ごみをストーカ15上へ送り出すフィーダ41が設けられている。フィーダ41によって、主燃焼室14へ供給されるごみの量が調整される。
A charging
上記構成の焼却炉1では、投入ホッパ12からシュート13を通じて主燃焼室14の入口に投入されたごみが、フィーダ41によってストーカ15上へ押し出される。ごみは、乾燥ストーカ15a上を通過するうちに、一次燃焼空気51と主燃焼室14の輻射熱とにより乾燥され、着火する。着火したごみの一部は、燃焼ストーカ15b上を通過するうちに熱分解して、可燃性の熱分解ガスを発生する。この熱分解ガスは、一次燃焼空気51に乗って主燃焼室14の上部へ移動して、二次燃焼空気52と共に炎燃焼する。この炎燃焼に伴う熱輻射により、ごみは更に昇温する。また、着火したごみの残部は、燃焼ストーカ15b及び後燃焼ストーカ15c上を通過するうちに燃焼し、燃焼後に残った焼却灰は排出シュート18から排出され、図示しない灰処理設備へ送られる。主燃焼室14の燃焼排ガスは、主燃焼室14の下流側の天井部分から吹き出す二次燃焼空気52と混合され、二次燃焼室19で完全燃焼する。
In the
〔ボイラ2〕
焼却炉1の二次燃焼室19の出口はボイラ2と接続されており、焼却炉1の燃焼排ガスはボイラ2に流入する。二次燃焼室19の出口又は放射室20の入口近傍には、焼却炉1の燃焼排ガスの温度を検出する温度センサ38が設けられている。ボイラ2には、放射室20(第1煙道)、第2煙道21及び第3煙道22からなる一連の燃焼排ガスの流路が設けられている。
[Boiler 2]
The outlet of the
放射室20及び第2煙道21の壁には水管23が張り巡らされている。水管23を流れる熱回収水は、放射室20及び第2煙道21の熱を回収することにより、一部が気化して蒸気となった状態でボイラドラム24へ還流する。ボイラドラム24の蒸気は、過熱器25へ送られる。ボイラドラム24から過熱器25へ送られる蒸気の量(主蒸気量)は、過熱器25よりも蒸気の流れの下流側に設けられた蒸気流量計39により計測される。過熱器25は、第3煙道22内に設置された過熱管27を備えている。ボイラドラム24から送られてきた蒸気は、過熱管27を通過するうちに更に高温高圧に過熱され、発電機85を駆動する蒸気タービン84へ送られる。
A
ボイラ2を通過した燃焼排ガスは、第3煙道22に設けられた排気口29から排気路28へ排出される。排気路28には、バグフィルタ81や誘引式送風機82などが設けられており、ボイラ2の排ガスは、バグフィルタ81でダストが分離された後、煙突83から大気へ排出される。
The combustion exhaust gas that has passed through the boiler 2 is discharged to an
上記構成のごみ焼却プラント100の運転は、燃焼制御装置10によって制御されている。図2は、ごみ焼却プラント100の制御系統の構成を示す図である。
The operation of the
燃焼制御装置10は、いわゆるコンピュータであって、プロセッサと、メモリ及び通信インターフェイスなどとを備えている(いずれも図示略)。通信インターフェイスは、プロセッサによって制御されることによって、無線又は有線の通信手段を利用して、フィーダ41、ストーカ駆動装置42、流量調整装置43,44などとデータを送受信し、また、温度センサ38や蒸気流量計39などの各種計器から検出信号を受信する。
The
燃焼制御装置10は、温度センサ38や蒸気流量計39などの各種計器からの検出信号に基づいて、ごみ焼却プラント100が安定した運転を行うようにフィーダ41、ストーカ駆動装置42、及び流量調整装置43,44の動作を制御する。例えば、燃焼制御装置10は、ボイラ2の負荷変動に応じて蒸気圧力を一定に保つように、燃料であるごみの供給量や、ごみを燃焼するために必要な一次燃焼空気51及び二次燃焼空気52の流量を調整する、いわゆる、自動燃焼制御を行う。
The
〔ごみの発熱量推定方法〕
続いて、ごみ貯蔵設備3のピット60に堆積しているごみ(以下、「堆積ごみ」と称する)の発熱量を推定する方法及び装置について説明する。
[Method of estimating the amount of heat generated from garbage]
Next, a method and apparatus for estimating the amount of heat generated by the dust accumulated in the
従来、ごみピットからごみ焼却炉へごみを投入する作業は、作業者の目視(モニタ越しを含む)によって行われていた。熟練の作業者は、比較的暗い色調のごみは発熱量が低く、比較的明るい色調のごみは発熱量が高いことを経験で知っている。熟練の作業者は、ごみピット内のごみを目視し、ごみの色に基づいてごみの発熱量を推定し、ごみ焼却炉へ投入されるごみの発熱量が均一化されるように、ごみピット内を撹拌したり、ごみピットから搬出するごみを選択したりしている。 Conventionally, the operation of putting garbage into the waste incinerator from the waste pit has been performed by visual inspection of the worker (including through a monitor). Experienced workers know from experience that relatively dark-colored dust has a low calorific value and relatively light-colored dust has a high calorific value. Skilled workers visually observe the waste in the waste pit, estimate the amount of heat generated from the waste based on the color of the waste, and make the heat generated in the waste incinerator uniform. The inside is agitated and the garbage to be carried out from the garbage pit is selected.
本発明では「比較的暗い色調のごみは発熱量が低く、比較的明るい色調のごみは発熱量が高い」という経験則を利用して、ピット60の堆積ごみの発熱量を推定する。しかし、堆積ごみの表面から得られる情報だけでは、例えば、堆積ごみの表面から比較的浅い場所に異質なごみが部分的に存在する場合には、クレーン6のバケット64の一掴みに含まれるごみの発熱量が正しく推定されないことがある。そこで、本発明では、ピット60の堆積ごみの表面の画像と、焼却炉1の発熱量とに基づいて、より正確な発熱量を推定することとした。
In the present invention, the amount of heat generated by the accumulated dust in the
図1及び図2に示すように、貯蔵設備3は、ピット60に対応して設けられた発熱量推定装置7を備えている。発熱量推定装置7は、ピット60の堆積ごみの発熱量を推算する発熱量演算部71と、クレーン6の動作を制御するクレーン制御部72とを有する。クレーン制御部72は、発熱量演算部71が求めた堆積ごみの発熱量の分布に基づいて、クレーン6が堆積ごみを撹拌したり、クレーン6が堆積ごみのうち選択された箇所のごみを焼却炉1へ投入したりするように、クレーン駆動装置65を動作させる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
発熱量推定装置7は、ピット60の堆積ごみの表面の撮像画像と、焼却炉1でのごみの燃焼によって得られた熱量とに基づいて、ピット60の堆積ごみの発熱量を推算する。
The calorific
発熱量推定装置7は、いわゆるコンピュータであって、プロセッサと、メモリ及び通信インターフェイスなどとを備えている(いずれも図示略)。メモリは、各種のRAM、ROM、フラッシュメモリ、ハードディスクなどによって実現されてよい。メモリには、プロセッサによって実行される、OS、各種の制御プログラム、並びにプロセッサによって読み出される各種データを格納する。通信インターフェイスは、プロセッサによって制御されることによって、無線又は有線の通信手段を利用して、燃焼制御装置10、クレーン駆動装置65、カメラ66などとデータを送受信する。
The calorific
発熱量推定装置7のプロセッサは、メモリに記憶されている各種のプログラムを実行することによって、発熱量演算部71及びクレーン制御部72として機能するための各種処理を実行する。換言すれば、発熱量推定装置7における処理は、各ハードウェア及びプロセッサにより実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、メモリ又は他の記憶媒体に予め記憶されている。
The processor of the heat generation
発熱量推定装置7は、ピット60又はクレーン6に設置された単数又は複数のカメラ66から、ピット60の堆積ごみの表面の撮像画像を取得する。カメラ66は、ピット60の全域を撮像するものに限られず、堆積ごみの表面のうち発熱量を推定する領域を撮像できればよい。
The calorific
また、発熱量推定装置7は、燃焼制御装置10から所定の発熱量評価値を取得する。なお、発熱量推定装置7は燃焼制御装置10から発熱量評価値を逐次取得してもよいし、所定時間ごとにまとめて取得してもよい。但し、発熱量推定装置7は、燃焼制御装置10で蓄積された発熱量評価値に係るデータを記憶媒体を介して受け取ってもよい。
Further, the heat generation
発熱量評価値とは、クレーン6による一掴みのごみを焼却炉1で焼却したときの発熱量の絶対値又は相対値と相関関係のある値である。本実施形態では、発熱量評価値として、ごみ焼却プラント100の運転制御に利用されるプロセスデータのうち、ごみの燃焼によって得られた熱量の絶対値又は相対値と相関関係のあるプロセスデータを利用している。このようなプロセスデータには、蒸気流量計39で検出されたボイラ2の主蒸気量、温度センサ38で検出された焼却炉1からボイラ2へ流入する燃焼排ガスの温度、燃焼制御装置10からフィーダ41へ出力されるごみ供給量指令値、発電機85の発電量などがある。発熱量評価値としてごみ焼却プラント100のプロセスデータを利用すれば、発熱量評価値のために別途の計測や試験が不要となり、また、実際のごみの発熱量と相関関係の高い発熱量評価値を得ることができる。
The calorific value evaluation value is a value correlated with the absolute value or relative value of the calorific value when a handful of garbage from the crane 6 is incinerated in the
続いて、図3〜6を用いて、発熱量推定装置7の発熱量演算部71による発熱量推定処理の流れを説明する。発熱量推定装置7は、発熱量推定処理として、学習処理と、学習処理の前処理と、発熱量演算処理とを行う。図3は、前処理の流れを示す図、図4は、学習処理の流れを示す図、図5は、発熱量推定処理において規定されたセル、撮像画像のヒストグラム、及びラベルを説明する図である。
Next, the flow of heat generation amount estimation processing by the heat generation
図5に示すように、ピット60内(又は、ピット60内の所定領域)は、平面視において仮想的に格子状に区画され、m個のセルが規定されている。各セルのサイズは、クレーン6のバケット64が一掴みできる大きさに設定されている。
As shown in FIG. 5, the inside of the pit 60 (or the predetermined area in the pit 60) is virtually divided into a lattice shape in plan view, and m cells are defined. The size of each cell is set such that the
初めに、発熱量推定装置7は、前処理を行う。図3に示すように、発熱量推定装置7は、或る時刻Tαにピット60の堆積ごみの表面の撮像画像を取得する(ステップS1)。
First, the heat generation
また、発熱量推定装置7は、上記時刻Tαの堆積ごみにおいて、或るセルのごみの発熱量評価値を取得する(ステップS2)。但し、発熱量推定装置7が発熱量評価値を後述するステップS5よりも前に取得すれば、その取得タイミングは問わない。発熱量評価値は、望ましくは、時刻Tα、時刻Tαの撮像画像、及び、セルの識別情報(例えば位置など)と関連付けられている。
Further, the calorific
ここでは、発熱量評価値として、蒸気流量計39で検出された主蒸気量を利用する。但し、前述の通り、発熱量評価値は主蒸気量に限定されない。また、発熱量推定装置7は、発熱量評価値から熱量を推算し、その推算された熱量(即ち、ごみの発熱量の推算値)を発熱量評価値に代えて利用してもよい。
Here, the main steam amount detected by the
ごみが焼却炉1の主燃焼室14へ供給されてから、そのごみの燃焼によって生じた熱量が主蒸気量に表れるまでの時間Δtは、実験により、また、シミュレーションにより、求めることができる。例えば、時刻Tαの堆積ごみのうち、或るセルのごみの燃焼によって得られた熱量は、当該或るセルのごみが主燃焼室14へ供給されてから時刻Δtが経過したときの主蒸気量に表れる。従って、時刻Tαの堆積ごみを各セルから一掴みずつ時間差で焼却炉1へ投入し、或るセルのごみが主燃焼室14へ供給されてから時刻Δtが経過したときに検出された主蒸気量を、時刻Tαの堆積ごみの前記或るセルの発熱量評価値として利用することができる。
The time Δt from when the waste is supplied to the
次に、発熱量推定装置7は、堆積ごみの撮像画像から各セルの輝度値ヒストグラムを作成する(ステップS3)。なお、撮像画像がグレースケール以外である場合には、輝度値ヒストグラムを作成する前に、撮像画像がグレースケールに変換されてよい。グレースケールに変換すれば、処理がより単純となる。一方で、撮像画像がRGBカラーであり、RGBカラーの輝度値ヒストグラムが作成される場合は、併せてRGB各成分のヒストグラムも作成される。これにより、撮像画像に緑色系画素量や茶色系画素量が多い場合には有機ごみが多く含まれている、などといったごみ質に係るより詳細な情報を得ることができる。
Next, the calorific
続いて、発熱量推定装置7は、m個のセルを、n個のラベルLi(i=1・・・n)にクラス分類する(ステップS4)。このクラス分類の結果は大きく偏りがでることがある。ここで、セルがどのラベルLに分類されるかは、そのセルの輝度値ヒストグラムに基づいて、所定の分類基準に従って決定される。分類基準は、例えば、輝度値ヒストグラムの、黒色系の画素量の割合、白色系の画素量の割合、黒色系の画素量の偏り、白色系の画素量の偏りなどのうち、少なくとも1つであってよい。
Subsequently, the calorific
続いて、発熱量推定装置7は、取得した発熱量評価値と関連付けられたセルが分類されたラベルLNに発熱量評価値xNを与える(ステップS5)。つまり、或るラベルLNに対し、そのラベルLNに分類されたセルの発熱量評価値xNを関連付ける。なお、ラベルLの添え字の「N」は処理回数を表している。
Subsequently, the calorific
発熱量推定装置7は、処理回数Nが所定のクラスタ数kより1少ない数となるまで(ステップS6でNO)、ステップS1〜ステップS5の処理を繰り返し、処理回数Nが所定のクラスタ数kより1少ない数となれば(ステップS6でYES)、前処理を終了する。クラスタ数kは任意の実数であるが、例えば、発熱量評価値(又は発熱量)の高い方から高質ごみクラス、基準ごみクラス、及び低質ごみクラスの各クラスを設定するために、クラスタ数kを3としてよい。
The calorific
発熱量推定装置7は、前処理が終わると、学習処理を開始する。図4に示すように、学習処理では、発熱量推定装置7は、先ず、前処理のステップS1〜ステップS5と同様に、ステップS1’〜ステップS5’を行う。ステップS1’〜ステップS5’の内容は、ステップS1〜ステップS5の内容と実質的に同一であるので、説明を省略する。
The heat generation
続いて、発熱量推定装置7は、k‐平均法を用いて、それまでに発熱量評価値が与えられた総数で(k−1+α)個のラベルL群をk個のクラスタに分類する、クラスタ分析を行う(ステップS7)。ここで「α」は学習回数を表し、前処理を含めた処理回数Nとの関係では「N=k−1+α」が成立する。なお、本実施形態ではクラスタ分析にk‐平均法を用いているが、クラスタ分析のアルゴリズムはk‐平均法に限らず、例えば、統計的なクラスタ分析手法や、ニューラルネットワークなどを用いて(k−1+α)個のラベルL群をk個にクラスタ分析してもよい。
Subsequently, the calorific
発熱量推定装置7は、クラスタ分析で次の(1)〜(4)の処理を行う。
(1)(k−1+α)個のラベルL群をk個のクラスタに割り振る。各クラスタの範囲は、発熱量評価値(又は発熱量)に基づいている。
(2)各クラスタにおいて、クラスタに割り当てられたラベルLの発熱量評価値の平均値を求めて、それをクラスタの中心Vj(j=1・・・k)とする。
(3)各ラベルLの発熱量評価値xと各中心Vjとの距離(例えば、ユークリッド距離)を求め、その距離の最も小さいクラスタにラベルLを割り当て直す。
(4)クラスタを割り当て直したときに、クラスタの割り当てが変化しなかった場合或いは変化量が所定の閾値を下回った場合に、収束したと判断して処理を終了し、余の場合は、新しく割り振られたクラスタで上記(2)と(3)を繰り返す。
The calorific
(1) Allocate (k-1 + α) label L groups to k clusters. The range of each cluster is based on the calorific value evaluation value (or calorific value).
(2) In each cluster, the average value of the calorific value evaluation values of the label L assigned to the cluster is obtained and set as the cluster center Vj (j = 1... K).
(3) The distance (for example, Euclidean distance) between the calorific value evaluation value x of each label L and each center Vj is obtained, and the label L is reassigned to the cluster having the smallest distance.
(4) When the cluster is reassigned, if the cluster assignment does not change or if the amount of change falls below a predetermined threshold, it is determined that the cluster has converged, and the process is terminated. The above (2) and (3) are repeated with the allocated cluster.
以上のステップS1’〜S5’,S7の処理で、発熱量推定装置7は学習1回目のクラスタ分析結果を得る。そして、発熱量推定装置7は、ステップS1’〜S5’,S7を学習処理の1サイクルとして繰り返し、複数のクラスタ分析結果を得る。通常、クラスタ分析結果ごとに、各クラスタの持つ領域(即ち、クラスタに割り当てられたラベルの発熱量評価値の範囲)は異なる。そこで、得られたクラスタ分析結果の重み付けを行う。
Through the processes of steps S1 'to S5' and S7, the calorific
発熱量推定装置7は、クラスタ分析結果が得られるごとに重みvを算出する(ステップS8)。図6は、発熱量推定処理において重みの累計値Wを求める方法を説明する図である。以下、図6を参照しながら、重みの累計値Wを求める方法を説明する。
The calorific
クラスタ分析結果の重みvの算出方法は、次に示す通りである。
(1)クラスタごとに各ラベルLi(i=1・・・n)の占める割合P(p,Li)を算出する。
P(p,Li)=[クラスタpのラベルLiの数/クラスタpのデータ数]
(2)ラベルLiごとに各クラスタに占める割合P’(p,Li)を算出する。
P’(p,Li)=[クラスタpのラベルLiの数/全クラスタのラベルLiのデータ数]
(3)P’(p,Li)に基づいて、各クラスタに対し任意の補正値Sを決定する。補正値Sは、例えば、季節変動値などである。例えば、ラベルLiの第1クラスタIに占める割合がP’(I,Li)=0.6、ラベルLiの第2クラスタIIに占める割合がP’(II,Li)=0.3、ラベルLiの第3クラスタIIIに占める割合がP’(III,Li)=0.1の場合に、第1クラスタIの補正値をS=1、第2クラスタIIの補正値をS=0、第3クラスタIIIの補正値をS=−1と設定してよい。
(4)クラスタp且つラベルLiの重みv(p,Li)を算出する。重みv(p,Li)は、各クラスタpのラベルLiごとの出現率を補正値Sにより数値化したものである。
v(p,Li)=P(p,Li)×K+S
なお、上記においてKはカウンタを表す。カウンタKは、例えば、1000回のクラスタ分析結果が得られるごとに+1とすることができる。
The calculation method of the weight v of the cluster analysis result is as follows.
(1) The ratio P (p, Li) occupied by each label Li (i = 1... N) is calculated for each cluster.
P (p, Li) = [number of labels Li of cluster p / number of data of cluster p]
(2) The ratio P ′ (p, Li) in each cluster is calculated for each label Li.
P ′ (p, Li) = [number of labels Li of cluster p / number of data of labels Li of all clusters]
(3) An arbitrary correction value S is determined for each cluster based on P ′ (p, Li). The correction value S is, for example, a seasonal variation value. For example, the ratio of the label Li to the first cluster I is P ′ (I, Li) = 0.6, the ratio of the label Li to the second cluster II is P ′ (II, Li) = 0.3, and the label Li. Of the third cluster III is P ′ (III, Li) = 0.1, the correction value of the first cluster I is S = 1, the correction value of the second cluster II is S = 0, the third The correction value for cluster III may be set as S = -1.
(4) The weight v (p, Li) of the cluster p and the label Li is calculated. The weight v (p, Li) is obtained by quantifying the appearance rate of each cluster p for each label Li by the correction value S.
v (p, Li) = P (p, Li) × K + S
In the above, K represents a counter. The counter K can be set to +1 for every 1000 cluster analysis results, for example.
発熱量推定装置7は、学習回数αが2回目以降である場合には(ステップS9でYES)、前回(α−1回目)までのクラスタ分析結果の重みの累計値W(α−1)に、今回(α回目)のクラスタ分析結果の重みv(α,p,Li)を加えて正規化を行い、今回のクラスタ分析結果の重みの累計値W(α)を更新する(ステップS10)。
W(α)=W(α−1)+v(α,p,Li)
When the learning number α is the second time or later (YES in step S9), the heat generation
W (α) = W (α−1) + v (α, p, Li)
そして、この重みの累計値Wを用いることにより、或るラベルLi(i=1,・・・,n)がどのクラスタに割り当てられる確率が最も高いかを判断することができる。つまり、或るラベルLiについて、求めた或るクラスタの重みの累計値Wは、その或るクラスタに前記或るラベルLiが分類される「期待値」と規定することができる。従って、或るセルがラベルLiに分類された場合、ラベルLiに関して最大の重みの累計値Wを持つクラスタが、ラベルLiが振り分けられる期待値の最も高いクラスタとなる。そして、そのクラスタの発熱量評価値の平均値をごみの発熱量に換算したものが、上記の或るセルの推定発熱量である。 By using the cumulative value W of the weights, it is possible to determine which cluster has the highest probability that a certain label Li (i = 1,..., N) is assigned. That is, for a certain label Li, the obtained cumulative value W of a certain cluster can be defined as an “expected value” in which the certain label Li is classified into the certain cluster. Therefore, when a certain cell is classified into the label Li, the cluster having the maximum accumulated value W of the weights with respect to the label Li is the cluster with the highest expected value to which the label Li is distributed. Then, the average calorific value evaluation value of the cluster is converted into the calorific value of the waste, which is the estimated calorific value of the certain cell.
各ラベルについての重みの累計値Wの正確性は、クラスタ分析結果の数、即ち、学習回数αに対応して増加する。発熱量推定装置7は、以上の学習処理で得られた重みの累計値Wやクラスタの範囲を用いて発熱量演算処理を行う。以下、図7を参照して、或る時刻Tβのピット60の堆積ごみの発熱量を推算する場合の、発熱量推定処理に含まれる発熱量演算処理の流れを説明する。図7は、発熱量推定処理に含まれる発熱量演算処理の流れを示す図である。
The accuracy of the accumulated weight value W for each label increases corresponding to the number of cluster analysis results, that is, the number of learnings α. The calorific
先ず、発熱量推定装置7は、カメラ66から或る時刻Tβのピット60の堆積ごみの表面の撮像画像を取得する(ステップS11)。次に、発熱量推定装置7は、取得した撮像画像から、対象セルの輝度値ヒストグラムを作成する(ステップS12)。続いて、発熱量推定装置7は、対象セルの輝度値ヒストグラムに基づいて、セルをいずれかのラベルに分類する(ステップS13)。続いて、発熱量推定装置7は、対象セルが分類されたラベルの各クラスタの重みの累計値Wを期待値として求め(ステップS14)、最も期待値の大きいクラスタを、対象セルが分類されたラベルが割り当てられるクラスタと決定する(ステップS15)。なお、クラスタは、前述の重みの累計値Wを求める処理におけるクラスタと対応している。そして、発熱量推定装置7は、決定したクラスタの発熱量評価値の平均値をごみの発熱量に換算して、対象セルの推定発熱量を求める。
First, the heat generation
上記の対象セルのごみの推定発熱量を求める処理において、使用される重みの累計値Wと、クラスタの発熱量評価値の平均値は、時刻Tβの時点で得られている値(望ましくは時刻Tβの時点で最新の値)を利用してよい。通常、ごみ焼却プラント100において主燃焼室14にごみが供給されてから、そのごみの発熱量がボイラ2の主蒸気量に表れるまで2時間程度である。この2時間程度の間にピット60のごみ質の際立った変動があるケースは稀であり、発熱量推定装置7が時刻Tβよりも2時間程度前の堆積ごみの推定発熱量のデータを利用しても高い精度を維持することができる。
In the above-described processing for obtaining the estimated heat generation amount of the target cell, the cumulative weight value W used and the average value of the cluster heat generation amount evaluation values are values obtained at time Tβ (preferably time The latest value at the time of Tβ may be used. Usually, it takes about two hours from when the waste is supplied to the
以上のようにして求めたピット60の堆積ゴミの各セルの推定発熱量をマッピングしたものが、図8に示すごみ発熱量マップである。図8では縦軸がごみの推定発熱量、横軸がピット60の座標を表す。発熱量推定装置7は、このようなピット60のごみ発熱量マップを用いて、ごみ質の均質化された(より詳細には、発熱量の均一化された)ごみが焼却炉1の主燃焼室14に供給されるように、クレーン6の動作を制御する。
The waste heat generation amount map shown in FIG. 8 is obtained by mapping the estimated heat generation amount of each cell of the accumulated dust of the
〔均質化されたごみの投入〕
図9は、ごみ発熱量マップを用いて均質化されたごみの投入を実現する方法を説明する図である。図9に示すように、ピット60の各セルのごみを、投入ホッパ12及びシュート13内のごみが均質化されるような順番で、投入ホッパ12へ投入することができる。
[Homogenized waste input]
FIG. 9 is a diagram for explaining a method for realizing the introduction of the homogenized waste using the waste heat generation amount map. As shown in FIG. 9, the dust in each cell of the
発熱量推定装置7は、平均予想ごみ発熱量が所定の設定値に近づくように、次にごみを取り出すセルを選択する。ここで、投入ホッパ12及びシュート13にあるごみ、及び、次に投入ホッパ12に投入されるごみの発熱量の平均値を「平均予想ごみ発熱量」と規定する。例えば、ピット60のごみが、発熱量の高い方から、高質ごみクラスI、基準ごみクラスII、及び低質ごみクラスIIIに分類されている場合に、発熱量推定装置7は、平均予想ごみ発熱量に基づいて次にごみを取り出すセルのクラスを決定する。発熱量推定装置7は、例えば、クラスを基準ごみクラスIIと決定すると、続いて、ピット60のごみ発熱量マップを利用して選択可能なセルを特定し、その中から一つのセルを選択する。なお、選択可能なセルが複数ある場合には、重みの累計値Wの高いセルが選択される。
The calorific
このように、発熱量推定装置7は、推算したごみの発熱量を利用してピット内のごみ発熱量マップを作成し、焼却炉1の主燃焼室14までの投入経路(即ち、投入ホッパ12及びシュート13)にあるごみの発熱量が均一化されるように、ごみ発熱量マップに基づいて次に焼却炉1に投入されるごみを貯えたセルを選択する。そして、クレーン6は、選択されたセルと対応するピット60のごみを焼却炉1に投入するように動作する。これにより、ピット60内の撹拌を省略して、焼却炉1の主燃焼室14の入口に発熱量の均一化されたごみを供給することができる。
In this way, the heat generation
〔ピット60内の堆積ごみの均質化〕
図10は、ごみ発熱量マップを用いてピット内の堆積ごみの均質化を実現する方法を説明する図である。図10に示すように、ピット60のごみ発熱量マップを用いて、ピット60内の堆積ごみを撹拌して、ごみ質(特に発熱量)の均質化を図ることができる。
[Homogenization of accumulated waste in the pit 60]
FIG. 10 is a diagram for explaining a method for realizing homogenization of the accumulated dust in the pits using the waste heat generation amount map. As shown in FIG. 10, by using the waste heat generation amount map of the
発熱量推定装置7は、先ず、クラスタごとに各ラベルLi(i=1・・・n)の占める割合P(p,Li)を算出する。例えば、高質ごみクラスIに分類されたL1、L2、及びL4のラベルの割合Pが、それぞれ、0.9、0.7、0.6である場合に、ラベルL1の割合が高質ごみクラスI内で最大となる。低質ごみクラスIIIに分類されたL6、及びL9のラベルの割合Pが、それぞれ、0.7、0.8である場合に、ラベルL9の割合が低質ごみクラスIII内で最大となる。そこで、発熱量推定装置7は、ラベルL1の割り当てられたセルのごみをラベルL9の割り当てられたセルのごみに混合させるように、又は、ラベルL9の割り当てられたセルのごみをラベルL1の割り当てられたセルのごみに混合させるように、クレーン6を動作させる。
The calorific
このように、発熱量推定装置7は、推算したごみの発熱量を利用してピット60内のごみ発熱量マップを作成し、ごみ発熱量マップに基づいて、周囲よりもごみの発熱量の高い第1のセル(上記の例では、ラベルL1の割り当てられたセル)と、周囲よりもごみの発熱量の低い第2のセル(上記の例では、ラベルL9の割り当てられたセル)とを特定する。そして、クレーン6は、第1のセルと対応するピット60のごみを、第2のセルと対応するピット60の位置に移動させるように、又は、その逆へ移動させるように、動作する。これにより、ピット60内のごみの発熱量が均一化するように堆積ごみが撹拌されるので、発熱量の均一化されたごみを焼却炉1へ投入することができる。
In this way, the heat generation
以上説明したように、本実施形態に係る発熱量推定方法は、
A1)焼却炉1に供給されるごみを貯蔵するピット60内のごみの撮像画像を所定の複数のセルに分割し、セルの各々について撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
A2)輝度値ヒストグラムに基づいてセルの各々を所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、
A3)複数のラベルのうち或るラベルに、そのラベルに分類されたセルのごみを焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を与え、
A4)以上のA1)〜A3)を繰り返して得られた、発熱量評価値が与えられたラベル群を発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
A5)クラスタ分析の結果から、クラスタの各々についてラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
A6)以上のA1)〜A5)を繰り返して得られる重みの累計値を期待値とし、複数のラベルのうち任意のラベルについてクラスタの期待値をそれぞれ求め、期待値が最も高いクラスタの発熱量評価値に基づいて任意のラベルに分類されるセルのごみの発熱量を推算する。なお、上記のA4)において、発熱量評価値が与えられたラベル群は、望ましくは、それまでに処理に使用してきた全てのラベルであって、そのラベルの数は処理回数に伴って増加する。
As described above, the calorific value estimation method according to the present embodiment is
A1) The captured image of the waste in the
A2) Classifying each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram,
A3) A calorific value evaluation value that directly or indirectly represents the calorific value when the waste of the cell classified into the label is incinerated in an incinerator is given to a certain label among a plurality of labels,
A4) The above-described A1) to A3) are repeated, and the label group given the calorific value evaluation value is subjected to cluster analysis into a predetermined number of clusters based on the calorific value evaluation value,
A5) From the result of the cluster analysis, a weight obtained by quantifying the appearance rate for each label with an arbitrary correction value for each of the clusters is obtained.
A6) A cumulative value of weights obtained by repeating A1) to A5) above is used as an expected value, and an expected value of a cluster is obtained for each of a plurality of labels, and a calorific value evaluation of the cluster having the highest expected value Based on the value, the heat generation amount of the garbage of the cell classified into an arbitrary label is estimated. In the above A4), the label group to which the calorific value evaluation value is given is desirably all the labels that have been used for the processing so far, and the number of the labels increases with the number of times of processing. .
また、上記実施形態に係るごみ貯蔵設備3は、焼却炉1に供給されるごみを貯蔵するピット60と、ピット60のごみを焼却炉1へ搬送する搬送装置であるクレーン6と、ピット60内のごみを撮像するカメラ66と、カメラ66の撮像画像を利用してピット60内のごみの発熱量を推算する発熱量推定装置7とを備えている。
In addition, the
そして、上記実施形態に係る発熱量推定装置7は、
B1)焼却炉1に供給されるごみを貯蔵するピット60内のごみの撮像画像を取得し、
B2)撮像画像を所定の複数のセルに分割し、セルの各々について撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
B3)輝度値ヒストグラムに基づいてセルの各々を所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、
B4)セルのうち或るセルについて、そのセルのごみを焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を取得し、
B5)複数のラベルのうち前記或るセルが分類されたラベルに取得した発熱量評価値を与え、
B6)以上のB1)〜B5)を繰り返して得られた、発熱量評価値が与えられたラベル群を発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
B7)クラスタ分析の結果から、クラスタの各々についてラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求めるように構成されている。
更に、発熱量推定装置7は、以上を繰り返して得られる重みの累計値を期待値と規定し、複数のラベルのうち任意のラベルについてクラスタの期待値をそれぞれ求め、期待値が最も高いクラスタの発熱量評価値に基づいて任意のラベルに分類されるセルのごみの発熱量を推算するように構成されている。なお、発熱量推定装置7の以上の各処理は、発熱量演算部71によって行われる。
And the calorific
B1) Obtaining a captured image of the waste in the
B2) Dividing the captured image into a plurality of predetermined cells, creating a brightness value histogram of the captured image for each of the cells,
B3) classifying each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram;
B4) For a certain cell among the cells, obtain a calorific value evaluation value that directly or indirectly represents the calorific value when the garbage of the cell is incinerated in an incinerator,
B5) The obtained calorific value evaluation value is given to the label in which the certain cell is classified among a plurality of labels,
B6) Cluster analysis is performed on the label group given the calorific value evaluation value obtained by repeating the above B1) to B5) into a predetermined number of clusters based on the calorific value evaluation value,
B7) From the result of cluster analysis, a weight obtained by quantifying the appearance rate for each label with an arbitrary correction value is obtained for each cluster.
Furthermore, the calorific
上記の発熱量推定方法、ごみ貯蔵設備3及び発熱量推定装置7では、ピット60内のごみのごみ質の全体的な変動に、クラスタ及び重みの累積値(期待値)が追従する。従って、本実施形態に係る発熱量推定方法、ごみ貯蔵設備3及び発熱量推定装置7によれば、ごみ質の変動の有無にかかわらず、比較的高い精度でごみの発熱量を推算することができる。
In the heat generation amount estimation method, the
そして、各セルのごみの推定発熱量を求めれば、ピット60の堆積ごみのごみ推定発熱量分布を知ることができる。ごみ発熱量分布は、例えば、ピット60のごみ発熱量分布マップ(図8、参照)として表すことで、堆積ごみの推定発熱量を可視化することができる。このように、堆積ごみのごみ質を可視化すれば、焼却炉1に投入される堆積ごみの発熱量が均一化されるようにピット60内のごみを撹拌したり、焼却炉1の主燃焼室14に供給されるごみの発熱量が均一化されるように、堆積ごみの投入順序を計画したりすることができる。その結果、焼却炉1の主燃焼室14に供給されるごみの発熱量が均一化され、ごみ焼却プラント100の安定した自動燃焼制御を実現することができる。また、ピット60の堆積ごみのごみ推定発熱量分布(ごみ発熱量分布マップ)を利用すれば、次に炉内へ投入される大よそのごみ質を事前に把握できるので、その情報を利用して焼却炉1の燃焼制御を行うことができる。
Then, if the estimated heat generation amount of the dust in each cell is obtained, the estimated heat generation amount distribution of the dust accumulated in the
また、ピット60に搬入されるごみのごみ質が変化した場合に、発熱量推定装置7はそのごみ質の変動に関する情報を燃焼制御装置10と共有することができる。例えば、発熱量推定装置7は、定期的にピット60の堆積ごみの推定発熱量分布などの情報を燃焼制御装置10へ送信し、燃焼制御装置10はこの情報を取得し、ピット60内のごみのごみ質の変化に対して自動燃焼制御のパラメータを変化させる。このようにして、ごみ焼却プラント100の安定した燃焼運転が可能となる。
In addition, when the quality of the waste carried into the
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び/又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention may include modifications in the specific structure and / or function details of the above embodiments without departing from the spirit of the present invention. .
1 :焼却炉
2 :ボイラ
3 :ごみ貯蔵設備
6 :クレーン
7 :発熱量推定装置
10 :燃焼制御装置
12 :投入ホッパ
13 :シュート
14 :主燃焼室
15 :ストーカ
18 :排出シュート
19 :二次燃焼室
20 :放射室
21 :第2煙道
22 :第3煙道
23 :水管
24 :ボイラドラム
25 :過熱器
27 :過熱管
28 :排気路
29 :排気口
38 :温度センサ
39 :蒸気流量計
41 :フィーダ
42 :ストーカ駆動装置
43 :流量調整装置
44 :流量調整装置
60 :ピット
61 :走行レール
62 :ガーダ
63 :トロリ
64 :バケット
65 :クレーン駆動装置
66 :カメラ
71 :発熱量演算部
72 :クレーン制御部
81 :バグフィルタ
82 :誘引式送風機
83 :煙突
84 :蒸気タービン
85 :発電機
100 :焼却プラント
1: Incinerator 2: Boiler 3: Waste storage facility 6: Crane 7: Heat generation amount estimation device 10: Combustion control device 12: Input hopper 13: Chute 14: Main combustion chamber 15: Stoker 18: Discharge chute 19: Secondary combustion Chamber 20: Radiation chamber 21: Second flue 22: Third flue 23: Water pipe 24: Boiler drum 25: Superheater 27: Superheater pipe 28: Exhaust passage 29: Exhaust port 38: Temperature sensor 39: Steam flow meter 41 : Feeder 42: Stoker drive device 43: Flow rate adjustment device 44: Flow rate adjustment device 60: Pit 61: Travel rail 62: Girder 63: Trolley 64: Bucket 65: Crane drive device 66: Camera 71: Heat generation amount calculation unit 72: Crane Control unit 81: Bug filter 82: Attracting blower 83: Chimney 84: Steam turbine 85: Generator 100: Incineration plant
Claims (8)
A2)前記輝度値ヒストグラムに基づいて前記セルの各々を所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、
A3)前記複数のラベルのうち或るラベルに、そのラベルに分類された前記セルのごみを前記焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を与え、
A1)〜A3)を繰り返して得られた前記発熱量評価値が与えられたラベル群を前記発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
前記クラスタ分析の結果から、前記クラスタの各々について前記ラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
以上を繰り返して得られる前記重みの累計値を期待値と規定し、前記複数のラベルのうち任意のラベルについて前記クラスタの前記期待値をそれぞれ求め、前記期待値が最も高い前記クラスタの前記発熱量評価値に基づいて前記任意のラベルに分類される前記セルのごみの発熱量を推算する、
発熱量推定方法。 A1) Dividing the captured image of the waste in the pit storing the waste supplied to the incinerator into a plurality of predetermined cells, creating a brightness value histogram of the captured image for each of the cells,
A2) classifying each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram;
A3) A calorific value evaluation value that directly or indirectly represents a calorific value when the waste of the cell classified into the label is incinerated in the incinerator is given to a certain label among the plurality of labels,
Cluster analysis is performed on a group of labels given the calorific value evaluation values obtained by repeating A1) to A3) into a predetermined number of clusters based on the calorific value evaluation values,
From the result of the cluster analysis, a weight obtained by quantifying the appearance rate for each label with an arbitrary correction value for each of the clusters,
The cumulative value of the weights obtained by repeating the above is defined as an expected value, the expected value of the cluster is determined for any label of the plurality of labels, and the calorific value of the cluster having the highest expected value. Based on the evaluation value, the calorific value of the garbage of the cell classified into the arbitrary label is estimated.
Calorific value estimation method.
請求項1に記載の発熱量推定方法。 The calorific value evaluation value is process data of the incinerator.
The calorific value estimation method according to claim 1.
B2)前記撮像画像を所定の複数のセルに分割し、前記セルの各々について前記撮像画像の輝度値ヒストグラムを作成し、
B3)前記輝度値ヒストグラムに基づいて前記セルの各々を所定の分類基準によって複数のラベルに分類し、
B4)前記セルのうち或るセルについて、そのセルのごみを前記焼却炉で焼却したときの発熱量を直接的又は間接的に表す発熱量評価値を取得し、
B5)前記複数のラベルのうち前記或るセルが分類されたラベルに取得した前記発熱量評価値を与え、
B1)〜B5)を繰り返して得られた前記発熱量評価値が与えられたラベル群を前記発熱量評価値に基づいて所定の数のクラスタにクラスタ分析し、
前記クラスタ分析の結果から、前記クラスタの各々について前記ラベルごとの出現率を任意の補正値により数値化した重みを求め、
以上を繰り返して得られる前記重みの累計値を期待値と規定し、前記複数のラベルのうち任意のラベルについて前記クラスタの前記期待値をそれぞれ求め、前記期待値が最も高い前記クラスタの前記発熱量評価値に基づいて前記任意のラベルに分類される前記セルのごみの発熱量を推算する、
発熱量推定装置。 B1) Obtain a captured image of the waste in the pit that stores the waste supplied to the incinerator,
B2) Dividing the captured image into a plurality of predetermined cells, creating a brightness value histogram of the captured image for each of the cells,
B3) classifying each of the cells into a plurality of labels according to a predetermined classification criterion based on the luminance value histogram;
B4) For a certain cell among the cells, obtain a calorific value evaluation value that directly or indirectly represents the calorific value when the garbage of the cell is incinerated in the incinerator,
B5) Give the acquired calorific value evaluation value to the label in which the certain cell is classified among the plurality of labels,
The label group to which the heat generation amount evaluation value obtained by repeating B1) to B5) is given is subjected to cluster analysis into a predetermined number of clusters based on the heat generation amount evaluation value,
From the result of the cluster analysis, a weight obtained by quantifying the appearance rate for each label with an arbitrary correction value for each of the clusters,
The cumulative value of the weights obtained by repeating the above is defined as an expected value, the expected value of the cluster is determined for any label of the plurality of labels, and the calorific value of the cluster having the highest expected value. Based on the evaluation value, the calorific value of the garbage of the cell classified into the arbitrary label is estimated.
Calorific value estimation device.
前記ピットのごみを前記焼却炉へ搬送する搬送装置と、
前記ピット内のごみを撮像するカメラと、
前記カメラの撮像画像を利用して前記ピット内のごみの発熱量を推算する、請求項3又は4に記載の発熱量推定装置とを備える、
ごみ貯蔵設備。 A pit for storing garbage to be supplied to the incinerator;
A transport device for transporting the pit garbage to the incinerator;
A camera for imaging dust in the pit;
The calorific value estimation device according to claim 3 or 4, wherein the calorific value of dust in the pit is estimated using a captured image of the camera.
Garbage storage equipment.
請求項5に記載のごみ貯蔵設備。 The calorific value estimation device is communicably connected to the control device so that the calorific value evaluation value can be acquired from a control device that controls the operation of the incinerator.
The waste storage facility according to claim 5.
前記搬送装置は、選択された前記セルと対応する前記ピットのごみを前記焼却炉に投入するように動作する、
請求項5又は6に記載のごみ貯蔵設備。 The calorific value estimation device creates a waste calorific value map in the pit by using the estimated calorific value of the garbage, and the calorific value of the garbage in the input path to the combustion chamber of the incinerator is made uniform As described above, based on the waste heat generation map, select the cell that stores the waste to be put into the incinerator next,
The transport device operates to throw the pit waste corresponding to the selected cell into the incinerator;
The waste storage facility according to claim 5 or 6.
前記搬送装置は、前記第1のセルと対応する前記ピットのごみを、前記第2のセルと対応する前記ピットの位置に移動させるように動作する、
請求項5又は6に記載のごみ貯蔵設備。 The heat generation amount estimation device creates a waste heat generation amount map in the pit using the estimated heat generation amount of waste, and based on the waste heat generation amount map, the first heat generation amount of waste higher than the surroundings is generated. Identify the cell and the second cell that generates less heat than the surroundings,
The transport device operates to move the pit dust corresponding to the first cell to the pit position corresponding to the second cell;
The waste storage facility according to claim 5 or 6.
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