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特開2024-106315燃料のブリッジ状態検出システムおよび燃料のブリッジ状態検出方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024106315
(43)【公開日】2024-08-07
(54)【発明の名称】燃料のブリッジ状態検出システムおよび燃料のブリッジ状態検出方法
(51)【国際特許分類】
F23G 5/50 20060101AFI20240731BHJP
G06T 7/11 20170101ALI20240731BHJP
G06T 7/269 20170101ALI20240731BHJP
【ＦＩ】
F23G5/50 Q
G06T7/11
G06T7/269
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023212337
(22)【出願日】2023-12-15
(31)【優先権主張番号】P 2023010061
(32)【優先日】2023-01-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000133032
【氏名又は名称】株式会社タクマ
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】河野 孝志
(72)【発明者】
【氏名】中道 亮
【テーマコード（参考）】
3K062
5L096
【Ｆターム（参考）】
3K062AA24
3K062AB01
3K062AC17
3K062BA05
3K062CA08
3K062CB01
3K062DA40
5L096AA06
5L096BA02
5L096CA04
5L096DA03
5L096FA14
5L096FA32
5L096FA66
5L096GA51
5L096HA04
5L096HA05
(57)【要約】
【課題】燃料のブリッジ状態を画像データから検出することができる燃料のブリッジ状態検出システムおよび燃料のブリッジ状態検出方法を提供する。
【解決手段】燃料のブリッジ状態検出システム１は、ホッパ２内を移動している状態の燃料を含む所定領域を撮像した画像データから、燃料が存在する領域を示す燃料存在領域を演算し出力する燃料存在領域演算部１２、及び／又は画像データから燃料の落下速度を演算し出力する落下速度演算部１３と、燃料存在領域及び／又は落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定部１４と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】燃料のブリッジ状態検出システム１は、ホッパ２内を移動している状態の燃料を含む所定領域を撮像した画像データから、燃料が存在する領域を示す燃料存在領域を演算し出力する燃料存在領域演算部１２、及び／又は画像データから燃料の落下速度を演算し出力する落下速度演算部１３と、燃料存在領域及び／又は落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定部１４と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホッパ内を移動している状態の燃料を含む所定領域を撮像した画像データから、燃料が存在する領域を示す燃料存在領域を演算し出力する燃料存在領域演算部、及び／又は前記画像データから前記燃料の落下速度を演算し出力する落下速度演算部と、
前記燃料存在領域及び／又は前記落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定部と、を備える、燃料のブリッジ状態検出システム。
前記燃料存在領域及び／又は前記落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定部と、を備える、燃料のブリッジ状態検出システム。
【請求項2】
前記燃料存在領域演算部は、前記燃料存在領域を輝度平均値として出力する、請求項１に記載の燃料のブリッジ状態検出システム。
【請求項3】
前記燃料存在領域演算部は、前記画像データを複数に分割した領域ごとの全画素の輝度を平均して、前記領域ごとに前記輝度平均値を演算する、請求項２に記載の燃料のブリッジ状態検出システム。
【請求項4】
前記落下速度演算部は、時間的前後の前記画像データをトラッキング処理し、前記落下速度を演算する、請求項１に記載の燃料のブリッジ状態検出システム。
【請求項5】
前記ブリッジ判定部は、前記輝度平均値が第１閾値以下のとき、ブリッジ状態であると判定する、請求項２に記載の燃料のブリッジ状態検出システム。
【請求項6】
前記ブリッジ判定部は、前記ブリッジ状態のレベルをブリッジ度合いに応じて段階的に分ける、請求項１に記載の燃料のブリッジ状態検出システム。
【請求項7】
ホッパ内を移動している状態の燃料を含む所定領域を撮像した画像データから、燃料が存在する領域を示す燃料存在領域を演算し出力する燃料存在領域演算ステップ、及び／又は前記画像データから前記燃料の落下速度を演算し出力する落下速度演算ステップと、
前記燃料存在領域及び／又は前記落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定ステップと、を含む、燃料のブリッジ状態検出方法。
前記燃料存在領域及び／又は前記落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定ステップと、を含む、燃料のブリッジ状態検出方法。
【請求項8】
燃料のブリッジ状態検出プログラムであって、
少なくとも１つのプロセッサーあるいは情報処理装置により、請求項７に記載の燃料のブリッジ状態検出方法を実現するプログラム。
少なくとも１つのプロセッサーあるいは情報処理装置により、請求項７に記載の燃料のブリッジ状態検出方法を実現するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料のブリッジ状態検出システムおよび燃料のブリッジ状態検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば燃焼炉に燃料を供給するためのホッパにおいて、燃料が詰まる、いわゆるブリッジが発生することがある。従来、ホッパの上下にマイクロ波式等のレベルスイッチを設置することで、燃料の有無状況を判定し、ホッパのブリッジ状態を検出する技術が知られている。また、下記特許文献１は、ごみを焼却炉に供給するためのホッパに関するものであるが、ホッパの側壁に圧力センサを設置することで、ごみの有無状況を判定し、ホッパのブリッジ状態を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－１０９０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示では、燃料のブリッジ状態を画像データから検出することができる燃料のブリッジ状態検出システムおよび燃料のブリッジ状態検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の燃料のブリッジ状態検出システムは、
ホッパ内を移動している状態（停止状態も含む）の燃料を含む所定領域を撮像した画像データから、燃料が存在する領域を示す燃料存在領域を演算し出力する燃料存在領域演算部、及び／又は前記画像データから前記燃料の落下速度を演算し出力する落下速度演算部と、
前記燃料存在領域及び／又は前記落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定部と、を備えていてもよい。
ホッパ内を移動している状態（停止状態も含む）の燃料を含む所定領域を撮像した画像データから、燃料が存在する領域を示す燃料存在領域を演算し出力する燃料存在領域演算部、及び／又は前記画像データから前記燃料の落下速度を演算し出力する落下速度演算部と、
前記燃料存在領域及び／又は前記落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定部と、を備えていてもよい。
【0006】
「燃料存在領域演算部」、「落下速度演算部」、「ブリッジ判定部」は、情報処理装置で構成されていてもよく、その手順を含むプログラムとプロセッサーの協動作用で構成されていてもよい。
各演算部で使用される画像データは、同じ時刻に撮像された画像でもよく、撮像時刻の一部が重複している画像であってもよく、完全に重複していなくてもよい。
各演算部で使用される画像データは、同じ時刻に撮像された画像でもよく、撮像時刻の一部が重複している画像であってもよく、完全に重複していなくてもよい。
【0007】
前記燃料のブリッジ状態検出システムは、
ホッパ内を移動している状態（停止状態も含む）の燃料を含む所定領域を撮像する撮像装置を備えていてもよい。
前記撮像装置は、例えば、可視カメラである。
ホッパ内を移動している状態（停止状態も含む）の燃料を含む所定領域を撮像する撮像装置を備えていてもよい。
前記撮像装置は、例えば、可視カメラである。
【0008】
前記燃料のブリッジ状態検出システムは、
演算し出力された前記燃料存在領域及び前記落下速度を記憶する記憶装置を備えていてもよい。前記燃料存在領域及び前記落下速度の各データは、演算時刻（あるいは出力時刻）、識別番号と関連づけられて出力されてもよい。
演算し出力された前記燃料存在領域及び前記落下速度を記憶する記憶装置を備えていてもよい。前記燃料存在領域及び前記落下速度の各データは、演算時刻（あるいは出力時刻）、識別番号と関連づけられて出力されてもよい。
【0009】
前記燃料のブリッジ状態検出システムは、
演算し出力された前記燃料存在領域及び前記落下速度を出力する出力装置を備えていてもよい。前記燃料存在領域及び前記落下速度の各データは、演算時刻（あるいは出力時刻）、識別番号と関連づけられて出力されてもよい。
「出力」は、例えば、プリンターによる印刷でもよく、モニターによる表示でもよく、通信部による外部装置への送信でもよく、メディア書込装置による記憶媒体への記憶でもよい。
演算し出力された前記燃料存在領域及び前記落下速度を出力する出力装置を備えていてもよい。前記燃料存在領域及び前記落下速度の各データは、演算時刻（あるいは出力時刻）、識別番号と関連づけられて出力されてもよい。
「出力」は、例えば、プリンターによる印刷でもよく、モニターによる表示でもよく、通信部による外部装置への送信でもよく、メディア書込装置による記憶媒体への記憶でもよい。
【0010】
「燃料」は、例えば、バイオマスが挙げられる。バイオマスには、廃棄物系バイオマス（家畜排せつ物、食品廃棄物、廃棄紙、パルプ工場廃液、下水汚泥、し尿汚泥、建設発生木材、製材工場等残材など）、未利用バイオマス（稲わら、麦わら、もみがら、林地残材など）、資源作物（糖質資源、でんぷん資源、油脂資源、柳、ポプラ、スイッチグラスなど）が含まれる。なお、燃料は、バイオマスに限らず、その他の産業廃棄物や家庭ごみであってもよい。
【0011】
前記燃料存在領域演算部は、前記画像データに含まれる輝度に関する情報や、色に関する情報（ＲＧＢ値、ＨＳＶ（ＨＳＢ）値等）等に基づき、燃料が存在する領域を演算する。
前記画像データに含まれる輝度に関する情報を用いる場合、前記燃料存在領域演算部は、前記燃料存在領域を輝度平均値として出力してもよい。また、前記燃料存在領域演算部は、前記画像データ（映像を構成するフレーム画像）の全画素の輝度を平均して前記輝度平均値を演算してもよい。
また、前記燃料存在領域演算部は、前記画像データを複数に分割した領域ごとの全画素の輝度を平均して、前記領域ごとに前記輝度平均値を演算してもよい。分割は、例えば、矩形状に縦軸２（１）×横軸１（２）から縦軸１（２、３、４、６）×横軸１２（６、４、３、２）に分割されてもよい。
映像のフレームレートは、例えば、１０から３０ｆｐｓであってもよい。
演算される前記輝度平均値は、２以上の画像データ（所定期間内の全フレーム画像）の輝度平均値をさらに平均とした値でもよい。所定期間は、例えば１秒から１０秒の範囲の任意の時間であってもよい。
演算される前記輝度平均値は、すべての画像データ（映像を構成する全フレーム画像）に対して計算されてもよく、所定のタイミングのフレーム画像で間欠的に計算されてもよい。
前記画像データに含まれる輝度に関する情報を用いる場合、前記燃料存在領域演算部は、前記燃料存在領域を輝度平均値として出力してもよい。また、前記燃料存在領域演算部は、前記画像データ（映像を構成するフレーム画像）の全画素の輝度を平均して前記輝度平均値を演算してもよい。
また、前記燃料存在領域演算部は、前記画像データを複数に分割した領域ごとの全画素の輝度を平均して、前記領域ごとに前記輝度平均値を演算してもよい。分割は、例えば、矩形状に縦軸２（１）×横軸１（２）から縦軸１（２、３、４、６）×横軸１２（６、４、３、２）に分割されてもよい。
映像のフレームレートは、例えば、１０から３０ｆｐｓであってもよい。
演算される前記輝度平均値は、２以上の画像データ（所定期間内の全フレーム画像）の輝度平均値をさらに平均とした値でもよい。所定期間は、例えば１秒から１０秒の範囲の任意の時間であってもよい。
演算される前記輝度平均値は、すべての画像データ（映像を構成する全フレーム画像）に対して計算されてもよく、所定のタイミングのフレーム画像で間欠的に計算されてもよい。
【0012】
前記落下速度演算部は、時間的前後の前記画像データをトラッキング処理し、前記落下速度を演算してもよい。
前記トラッキング処理は、例えば、オプティカルフロー（勾配法、ブロックマッチング法）やテンプレートマッチング等を用いてもよい。
時間的前後の画像データは、例えば、映像を構成する現時点のフレーム画像とその直前（又は直後）のフレーム画像でもよく、現時点のフレーム画像とその直前（又は直後）のフレーム画像から１以上前（又は後）のフレーム画像であってもよい。
前記トラッキング処理は、例えば、オプティカルフロー（勾配法、ブロックマッチング法）やテンプレートマッチング等を用いてもよい。
時間的前後の画像データは、例えば、映像を構成する現時点のフレーム画像とその直前（又は直後）のフレーム画像でもよく、現時点のフレーム画像とその直前（又は直後）のフレーム画像から１以上前（又は後）のフレーム画像であってもよい。
【0013】
前記ブリッジ判定部は、前記輝度平均値が第１閾値以下のとき、ブリッジ状態であると判定してもよい。
また、前記ブリッジ判定部は、前記ブリッジ状態のレベルをブリッジ度合いに応じて段階的に分けてもよい。
また、前記ブリッジ判定部は、前記落下速度が第２閾値以下の状態が所定期間以上継続しているとき、ブリッジ状態であると判定してもよい。
また、前記ブリッジ判定部は、前記ブリッジ状態のレベルをブリッジ度合いに応じて段階的に分けてもよい。
また、前記ブリッジ判定部は、前記落下速度が第２閾値以下の状態が所定期間以上継続しているとき、ブリッジ状態であると判定してもよい。
【0014】
他の開示の燃料のブリッジ状態検出方法は、
ホッパ内を移動している状態（停止状態を含む）の燃料を含む所定領域を撮像した画像データから、燃料が存在する領域を示す燃料存在領域を演算し出力する燃料存在領域演算ステップ、及び／又は前記画像データから前記燃料の落下速度を演算し出力する落下速度演算ステップと、
前記燃料存在領域及び／又は前記落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定ステップと、を含んでいてもよい。
ホッパ内を移動している状態（停止状態を含む）の燃料を含む所定領域を撮像した画像データから、燃料が存在する領域を示す燃料存在領域を演算し出力する燃料存在領域演算ステップ、及び／又は前記画像データから前記燃料の落下速度を演算し出力する落下速度演算ステップと、
前記燃料存在領域及び／又は前記落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定するブリッジ判定ステップと、を含んでいてもよい。
【0015】
前記燃料存在領域演算ステップは、前記燃料存在領域を輝度平均値として出力してもよい。また、前記燃料存在領域演算ステップは、前記画像データを複数に分割した領域ごとの全画素の輝度を平均して、前記領域ごとに前記輝度平均値を演算してもよい。
【0016】
前記落下速度演算ステップは、時間的前後の画像データをトラッキング処理し、前記落下速度を演算してもよい。
【0017】
前記ブリッジ判定ステップは、前記輝度平均値が第１閾値以下のとき、ブリッジ状態であると判定してもよい。
また、前記ブリッジ判定ステップは、前記ブリッジ状態のレベルをブリッジ度合いに応じて段階的に分けてもよい。
また、前記ブリッジ判定ステップは、前記落下速度が第２閾値以下の状態が所定期間以上継続しているとき、ブリッジ状態であると判定してもよい。
また、前記ブリッジ判定ステップは、前記ブリッジ状態のレベルをブリッジ度合いに応じて段階的に分けてもよい。
また、前記ブリッジ判定ステップは、前記落下速度が第２閾値以下の状態が所定期間以上継続しているとき、ブリッジ状態であると判定してもよい。
【0018】
また、本開示の燃料のブリッジ状態検出方法は、前記ブリッジ判定ステップでブリッジ状態であると判定された場合、ブリッジ状態であることを外部に報知する報知ステップと、を含んでいてもよい。
【0019】
他の開示の燃料のブリッジ状態検出プログラムは、少なくとも１つのプロセッサーあるいは情報処理装置により、上記燃料のブリッジ状態検出方法を実現するプログラムである。
他の開示のコンピュータ命令が記憶されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記コンピュータ命令がプロセッサーにより実行されることで、上記燃料のブリッジ状態検出プログラムのステップを実現するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
他の開示のコンピュータ命令が記憶されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記コンピュータ命令がプロセッサーにより実行されることで、上記燃料のブリッジ状態検出プログラムのステップを実現するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【0020】
「燃料のブリッジ状態検出システム」の各要素は、メモリ、プロセッサー、ソフトウエアプログラムを有する情報処理装置（例えば、コンピュータ、サーバ）や、専用回路、ファームウエアなどで構成してもよい。情報処理装置は、オンプレミスまたはクラウドのいずか一方、あるいは両方の組み合わせであってもよい。
「情報処理装置」は、例えば、汎用コンピュータ、オンプレミスサーバ、クラウドサーバなど１つあるいは２つ以上で構成されてもよい。
「情報処理装置」は、例えば、汎用コンピュータ、オンプレミスサーバ、クラウドサーバなど１つあるいは２つ以上で構成されてもよい。
【0021】
（作用効果）
（１）画像データからブリッジ状態を判定するため、燃料のブリッジ状態を正確に検出できる。また、従来のレベルスイッチや圧力センサでは検出が難しかった予期しない偏りによるブリッジ状態も検出できる。
（２）画像データに含まれる輝度や色情報に基づき燃料存在領域を演算するため、燃料のブリッジ状態を詳細に検出できる。
（３）画像データを複数に分割した領域ごとに輝度平均値を演算することで、燃料のブリッジ状態を詳細に検出できる。
（４）ブリッジ状態のレベルをブリッジ度合いに応じて段階的に分けることで、より細かくブリッジ状態の把握が可能となる。
（５）ブリッジ状態検出システムを撮像装置（例えば可視カメラ）と情報処理装置のみで構成できるため、低コストで設定可能である。
（１）画像データからブリッジ状態を判定するため、燃料のブリッジ状態を正確に検出できる。また、従来のレベルスイッチや圧力センサでは検出が難しかった予期しない偏りによるブリッジ状態も検出できる。
（２）画像データに含まれる輝度や色情報に基づき燃料存在領域を演算するため、燃料のブリッジ状態を詳細に検出できる。
（３）画像データを複数に分割した領域ごとに輝度平均値を演算することで、燃料のブリッジ状態を詳細に検出できる。
（４）ブリッジ状態のレベルをブリッジ度合いに応じて段階的に分けることで、より細かくブリッジ状態の把握が可能となる。
（５）ブリッジ状態検出システムを撮像装置（例えば可視カメラ）と情報処理装置のみで構成できるため、低コストで設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施形態１に係る燃料のブリッジ状態検出システムの構成を示す図である。
【図2】同実施形態の処理動作を示すフローチャートである。
【図3】実施形態２に係る燃料のブリッジ状態検出システムの構成を示す図である。
【図4】同実施形態の処理動作を示すフローチャートである。
【図5】実施形態３に係る燃料のブリッジ状態検出システムの構成を示す図である。
【図6】同実施形態の処理動作を示すフローチャートである。
【図7】可視カメラで撮像した画像データの一例を示す図である。
【図8A】画像データからの燃料の特徴点の検出例
【図8B】各特徴点のオプティカルフローの軌跡を可視化した例
【図9】落下速度、警報出力、及び特徴点の数の２４時間のトレンドグラフ
【図10】（ａ）落下速度のトレンドグラフ、（ｂ）輝度のトレンドグラフ、（ｃ）ブリッジ発生の映像
【図11】（ａ）落下速度のトレンドグラフ、（ｂ）輝度のトレンドグラフ、（ｃ）ブリッジ発生の映像
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお、以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
【0024】
（実施形態１）
図１に燃料のブリッジ状態検出システム１の構成の一例を示す。本実施形態では、燃料としてバイオマス燃料を使用し、垂直落下式のホッパ２から燃焼炉（不図示）にバイオマス燃料を落下させて供給する。
図１に燃料のブリッジ状態検出システム１の構成の一例を示す。本実施形態では、燃料としてバイオマス燃料を使用し、垂直落下式のホッパ２から燃焼炉（不図示）にバイオマス燃料を落下させて供給する。
【0025】
ブリッジ状態検出システム１は、撮像装置１１と、燃料存在領域演算部１２と、ブリッジ判定部１４と、記憶装置１５と、出力装置１６と、通信装置１７とを備える。
【0026】
撮像装置１１は、可視カメラであり、透明窓２１を介して、ホッパ２内を移動する燃料を撮像する。すなわち、撮像装置１１は、ホッパ２内を移動している状態の燃料を含む所定領域（本実施形態では、透明窓２１内の領域）を撮像する。可視カメラは、フレームレートが例えば、１０から３０ｆｐｓである。
【0027】
燃料存在領域演算部１２は、撮像装置１１で撮像された画像データから、輝度平均値を演算し出力する。本実施形態では、燃料存在領域演算部１２は、画像データを複数に分割した領域ごとの全画素の輝度を平均して、領域ごとに輝度平均値を演算する。
【0028】
ブリッジ判定部１４は、燃料存在領域演算部１２から出力された輝度平均値に基づいて、ブリッジ状態を判定する。本開示において、「ブリッジ状態」とは、ブリッジの有無、ブリッジの度合い等を含む。
【0029】
記憶装置１５は、燃料存在領域演算部１２で演算された輝度平均値を記憶する。
出力装置１６は、燃料存在領域演算部１２で演算された輝度平均値を出力する。
通信装置１７は、無線通信手段および／または有線通信手段を有して構成されており、燃料存在領域演算部１２で演算された輝度平均値を燃料制御装置２５へ送信する。また、通信装置１７は、ブリッジ判定部１４がブリッジ状態であると判定した場合、ブリッジ状態に関するブリッジ関連情報を燃料制御装置２５へ送信する。
出力装置１６は、燃料存在領域演算部１２で演算された輝度平均値を出力する。
通信装置１７は、無線通信手段および／または有線通信手段を有して構成されており、燃料存在領域演算部１２で演算された輝度平均値を燃料制御装置２５へ送信する。また、通信装置１７は、ブリッジ判定部１４がブリッジ状態であると判定した場合、ブリッジ状態に関するブリッジ関連情報を燃料制御装置２５へ送信する。
【0030】
燃料制御装置２５は、ブリッジ関連情報を受信する受信部２５１と、前記ブリッジ関連情報に基づいて、報知装置２６を制御する制御部２５２とを備える。報知装置２６としては、例えば、モニター等の表示装置やスピーカー等の音声装置である。
また、制御部２５２は、ホッパ２のブリッジ状態を解消するブリッジ解消装置２７を制御する。ブリッジ解消装置２７としては、例えば、ホッパ２内にエアを吹き込むエア噴射装置、ホッパ２を振動させる振動発生装置、ホッパ２内で燃料を直接押圧する押圧装置等である。
また、制御部２５２は、ホッパ２のブリッジ状態を解消するブリッジ解消装置２７を制御する。ブリッジ解消装置２７としては、例えば、ホッパ２内にエアを吹き込むエア噴射装置、ホッパ２を振動させる振動発生装置、ホッパ２内で燃料を直接押圧する押圧装置等である。
【0031】
（動作フロー１）
図２に本実施形態の動作フローを示す。
ステップＳ１において、ｉ＝０に設定する。
ステップＳ２において、可視カメラで撮像した映像からｉ番目のフレーム画像（画像データ）を読み込む。
ステップＳ３において、ｉ番目のフレーム画像から輝度平均値を求める。
ステップＳ４において、輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下か否かを判断する。閾値Ｂｔｈは、例えば、３０に設定される。輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下の場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、次のステップＳ５に進む。
ステップＳ５において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報を発する。
ステップＳ４において輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下ではない場合（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ６において、正常である（ブリッジ状態ではない）と判定する。
ステップＳ７において、終了条件を満たすか否かを判断する。終了条件とは、例えば、運転停止である。終了条件を満たす場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、終了する。
一方、ステップＳ７において終了条件を満たさない場合（ステップＳ７のＮＯ）、ｉ＝ｉ＋１としてステップＳ２へ戻る。
図２に本実施形態の動作フローを示す。
ステップＳ１において、ｉ＝０に設定する。
ステップＳ２において、可視カメラで撮像した映像からｉ番目のフレーム画像（画像データ）を読み込む。
ステップＳ３において、ｉ番目のフレーム画像から輝度平均値を求める。
ステップＳ４において、輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下か否かを判断する。閾値Ｂｔｈは、例えば、３０に設定される。輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下の場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、次のステップＳ５に進む。
ステップＳ５において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報を発する。
ステップＳ４において輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下ではない場合（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ６において、正常である（ブリッジ状態ではない）と判定する。
ステップＳ７において、終了条件を満たすか否かを判断する。終了条件とは、例えば、運転停止である。終了条件を満たす場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、終了する。
一方、ステップＳ７において終了条件を満たさない場合（ステップＳ７のＮＯ）、ｉ＝ｉ＋１としてステップＳ２へ戻る。
【0032】
（実施形態２）
図３に燃料のブリッジ状態検出システム３１の構成の一例を示す。なお、実施形態１と同一の要素については同一の参照番号を付し、その説明は省略する。
図３に燃料のブリッジ状態検出システム３１の構成の一例を示す。なお、実施形態１と同一の要素については同一の参照番号を付し、その説明は省略する。
【0033】
ブリッジ状態検出システム３１は、撮像装置１１と、落下速度演算部１３と、ブリッジ判定部３１４と、記憶装置３１５と、出力装置３１６と、通信装置３１７とを備える。
【0034】
落下速度演算部１３は、撮像装置１１で撮像された画像データから、燃料の落下速度を演算し出力する。本実施形態では、落下速度演算部１３は、撮像装置１１で撮像された時間的前後の画像データをトラッキング処理し、落下速度を演算する。より具体的には、落下速度演算部１３は、時間的前後の画像データをトラッキング処理し、前後の画像データの時間幅と燃料の移動距離から落下速度を演算する。トラッキング処理は、例えば、オプティカルフロー（勾配法、ブロックマッチング法）である。
【0035】
ブリッジ判定部３１４は、落下速度演算部１３から出力された落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定する。
【0036】
記憶装置３１５は、落下速度演算部１３で演算された落下速度を記憶する。
出力装置３１６は、落下速度演算部１３で演算された落下速度を出力する。
通信装置３１７は、無線通信手段および／または有線通信手段を有して構成されており、落下速度演算部１３で演算された落下速度を燃料制御装置２５へ送信する。また、通信装置２１７は、ブリッジ判定部３１４がブリッジ状態であると判定した場合、ブリッジ状態に関するブリッジ関連情報を燃料制御装置２５へ送信する。
出力装置３１６は、落下速度演算部１３で演算された落下速度を出力する。
通信装置３１７は、無線通信手段および／または有線通信手段を有して構成されており、落下速度演算部１３で演算された落下速度を燃料制御装置２５へ送信する。また、通信装置２１７は、ブリッジ判定部３１４がブリッジ状態であると判定した場合、ブリッジ状態に関するブリッジ関連情報を燃料制御装置２５へ送信する。
【0037】
（動作フロー２）
図４に本実施形態の動作フローを示す。
ステップＳ２１において、ｉ＝０に設定する。
ステップＳ２２において、可視カメラで撮像した映像からｉ番目のフレーム画像（画像データ）を読み込む。
ステップＳ２３において、ｉ番目のフレーム画像からトラッキング処理により燃料の落下速度を演算する。例えば、ｉ番目のフレーム画像と（ｉ＋１）番目のフレーム画像をトラッキング処理し、両者のフレーム画像の時間幅と燃料の移動距離から落下速度を演算する。
ステップＳ２４において、ｉ番目の落下速度を記憶装置３１５（あるいはテンポラリメモリ）に保存する。
ステップＳ２５において、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続しているか否かを判断する。閾値Ｖｔｈは、例えば、１ｍｍ／ｓｅｃに設定される。ｋは、フレーム数であり、例えば、フレームレートに応じて適宜設定される。
落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続している場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、ステップＳ２６において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報を発する。
一方、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続していない場合（ステップＳ２５のＮＯ）、ステップＳ２７において、正常である（ブリッジ状態ではない）と判定する。
ステップＳ２８において、終了条件を満たすか否かを判断する。終了条件とは、例えば、運転停止である。終了条件を満たす場合（ステップＳ２８のＹＥＳ）、終了する。
一方、ステップＳ２８において終了条件を満たさない場合（ステップＳ２８のＮＯ）、ｉ＝ｉ＋１としてステップＳ２２へ戻る。
図４に本実施形態の動作フローを示す。
ステップＳ２１において、ｉ＝０に設定する。
ステップＳ２２において、可視カメラで撮像した映像からｉ番目のフレーム画像（画像データ）を読み込む。
ステップＳ２３において、ｉ番目のフレーム画像からトラッキング処理により燃料の落下速度を演算する。例えば、ｉ番目のフレーム画像と（ｉ＋１）番目のフレーム画像をトラッキング処理し、両者のフレーム画像の時間幅と燃料の移動距離から落下速度を演算する。
ステップＳ２４において、ｉ番目の落下速度を記憶装置３１５（あるいはテンポラリメモリ）に保存する。
ステップＳ２５において、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続しているか否かを判断する。閾値Ｖｔｈは、例えば、１ｍｍ／ｓｅｃに設定される。ｋは、フレーム数であり、例えば、フレームレートに応じて適宜設定される。
落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続している場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、ステップＳ２６において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報を発する。
一方、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続していない場合（ステップＳ２５のＮＯ）、ステップＳ２７において、正常である（ブリッジ状態ではない）と判定する。
ステップＳ２８において、終了条件を満たすか否かを判断する。終了条件とは、例えば、運転停止である。終了条件を満たす場合（ステップＳ２８のＹＥＳ）、終了する。
一方、ステップＳ２８において終了条件を満たさない場合（ステップＳ２８のＮＯ）、ｉ＝ｉ＋１としてステップＳ２２へ戻る。
【0038】
（実施形態３）
図５に燃料のブリッジ状態検出システム４１の構成の一例を示す。なお、実施形態１又は２と同一の要素については同一の参照番号を付し、その説明は省略する。
図５に燃料のブリッジ状態検出システム４１の構成の一例を示す。なお、実施形態１又は２と同一の要素については同一の参照番号を付し、その説明は省略する。
【0039】
ブリッジ状態検出システム１は、撮像装置１１と、燃料存在領域演算部１２と、落下速度演算部１３と、ブリッジ判定部４１４と、記憶装置４１５と、出力装置４１６と、通信装置４１７とを備える。
【0040】
ブリッジ判定部４１４は、燃料存在領域演算部１２から出力された輝度平均値及び落下速度演算部１３から出力された落下速度に基づいて、ブリッジ状態を判定する。
【0041】
記憶装置４１５は、上記演算部１２，１３で演算された輝度平均値及び落下速度を記憶する。
出力装置４１６は、上記演算部１２，１３で演算された輝度平均値及び落下速度を出力する。
通信装置４１７は、無線通信手段および／または有線通信手段を有して構成されており、上記演算部１２，１３で演算された輝度平均値及び落下速度を燃料制御装置２５へ送信する。また、通信装置４１７は、ブリッジ判定部４１４がブリッジ状態であると判定した場合、ブリッジ状態に関するブリッジ関連情報を燃料制御装置２５へ送信する。
出力装置４１６は、上記演算部１２，１３で演算された輝度平均値及び落下速度を出力する。
通信装置４１７は、無線通信手段および／または有線通信手段を有して構成されており、上記演算部１２，１３で演算された輝度平均値及び落下速度を燃料制御装置２５へ送信する。また、通信装置４１７は、ブリッジ判定部４１４がブリッジ状態であると判定した場合、ブリッジ状態に関するブリッジ関連情報を燃料制御装置２５へ送信する。
【0042】
（動作フロー３）
図６に本実施形態の動作フローを示す。
ステップＳ３１において、ｉ＝０に設定する。
ステップＳ３２において、可視カメラで撮像した映像からｉ番目のフレーム画像（画像データ）を読み込む。
ステップＳ３３において、ｉ番目のフレーム画像から輝度平均値を求める。
また、ステップＳ３３と並行して、ステップＳ３４において、ｉ番目のフレーム画像からトラッキング処理により燃料の落下速度を演算する。例えば、ｉ番目のフレーム画像と（ｉ＋１）番目のフレーム画像をトラッキング処理し、両者のフレーム画像の時間幅と燃料の移動距離から落下速度を演算する。
ステップＳ３５において、ｉ番目の落下速度を記憶装置１５（あるいはテンポラリメモリ）に保存する。
ステップＳ３６において、輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下か否かを判断する。閾値Ｂｔｈは、例えば、３０に設定される。輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下の場合（ステップＳ３６のＹＥＳ）、次のステップＳ３７に進む。
ステップＳ３７において、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続しているか否かを判断する。閾値Ｖｔｈは、例えば、１ｍｍ／ｓｅｃに設定される。ｋは、フレーム数であり、例えば、フレームレートに応じて適宜設定される。
落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続している場合（ステップＳ３７のＹＥＳ）、ステップＳ３８において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報３を発する。ブリッジ警報３は、ブリッジ度合いが最も大きいブリッジ状態の際に発せられる。
一方、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続していない場合（ステップＳ３７のＮＯ）、ステップＳ３９において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報２を発する。ブリッジ警報２は、ブリッジ警報３のときよりもブリッジ度合いが小さいブリッジ状態の際に発せられる。
ステップＳ３６において輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下ではない場合（ステップＳ３６のＮＯ）、ステップ４０において、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続しているか否かを判断する。
落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続している場合（ステップＳ４０のＹＥＳ）、ステップＳ４１において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報１を発する。ブリッジ警報１は、ブリッジ警報３のときよりもブリッジ度合いが小さいブリッジ状態の際に発せられる。
一方、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続していない場合（ステップＳ４０のＮＯ）、ステップＳ４２において、正常である（ブリッジ状態ではない）と判定する。
ステップＳ４３において、終了条件を満たすか否かを判断する。終了条件とは、例えば、運転停止である。終了条件を満たす場合（ステップＳ４３のＹＥＳ）、終了する。
一方、ステップＳ４３において終了条件を満たさない場合（ステップＳ４３のＮＯ）、ｉ＝ｉ＋１としてステップＳ３２へ戻る。
図６に本実施形態の動作フローを示す。
ステップＳ３１において、ｉ＝０に設定する。
ステップＳ３２において、可視カメラで撮像した映像からｉ番目のフレーム画像（画像データ）を読み込む。
ステップＳ３３において、ｉ番目のフレーム画像から輝度平均値を求める。
また、ステップＳ３３と並行して、ステップＳ３４において、ｉ番目のフレーム画像からトラッキング処理により燃料の落下速度を演算する。例えば、ｉ番目のフレーム画像と（ｉ＋１）番目のフレーム画像をトラッキング処理し、両者のフレーム画像の時間幅と燃料の移動距離から落下速度を演算する。
ステップＳ３５において、ｉ番目の落下速度を記憶装置１５（あるいはテンポラリメモリ）に保存する。
ステップＳ３６において、輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下か否かを判断する。閾値Ｂｔｈは、例えば、３０に設定される。輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下の場合（ステップＳ３６のＹＥＳ）、次のステップＳ３７に進む。
ステップＳ３７において、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続しているか否かを判断する。閾値Ｖｔｈは、例えば、１ｍｍ／ｓｅｃに設定される。ｋは、フレーム数であり、例えば、フレームレートに応じて適宜設定される。
落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続している場合（ステップＳ３７のＹＥＳ）、ステップＳ３８において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報３を発する。ブリッジ警報３は、ブリッジ度合いが最も大きいブリッジ状態の際に発せられる。
一方、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続していない場合（ステップＳ３７のＮＯ）、ステップＳ３９において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報２を発する。ブリッジ警報２は、ブリッジ警報３のときよりもブリッジ度合いが小さいブリッジ状態の際に発せられる。
ステップＳ３６において輝度平均値が閾値Ｂｔｈ以下ではない場合（ステップＳ３６のＮＯ）、ステップ４０において、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続しているか否かを判断する。
落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続している場合（ステップＳ４０のＹＥＳ）、ステップＳ４１において、ブリッジ状態であると判定し、報知装置２６がブリッジ警報１を発する。ブリッジ警報１は、ブリッジ警報３のときよりもブリッジ度合いが小さいブリッジ状態の際に発せられる。
一方、落下速度が閾値Ｖｔｈ以下の状態がｋフレーム以上継続していない場合（ステップＳ４０のＮＯ）、ステップＳ４２において、正常である（ブリッジ状態ではない）と判定する。
ステップＳ４３において、終了条件を満たすか否かを判断する。終了条件とは、例えば、運転停止である。終了条件を満たす場合（ステップＳ４３のＹＥＳ）、終了する。
一方、ステップＳ４３において終了条件を満たさない場合（ステップＳ４３のＮＯ）、ｉ＝ｉ＋１としてステップＳ３２へ戻る。
【0043】
（実施例１）
図７は、実施形態１において、可視カメラで撮像した画像データの一例であり、（ａ）～（ｅ）は経時的変化を示している。この例では、画像データを「１」～「６」の６つの領域に分割している。画像データ中の明るい箇所はバイオマス燃料である。（ａ）では輝度平均値が高く、正常の状態である。（ｂ）では「４」の領域で輝度が低下しており、詰まり気味（ややブリッジ状態）である。（ｃ）では「６」の領域で輝度が低下しており、詰まり気味（ややブリッジ状態）である。（ｄ）では「３」、「５」、「６」の領域で輝度が低下しており、ブリッジ状態である。（ｅ）では「５」、「６」の領域で輝度が低下しており、ブリッジ状態である。
図７は、実施形態１において、可視カメラで撮像した画像データの一例であり、（ａ）～（ｅ）は経時的変化を示している。この例では、画像データを「１」～「６」の６つの領域に分割している。画像データ中の明るい箇所はバイオマス燃料である。（ａ）では輝度平均値が高く、正常の状態である。（ｂ）では「４」の領域で輝度が低下しており、詰まり気味（ややブリッジ状態）である。（ｃ）では「６」の領域で輝度が低下しており、詰まり気味（ややブリッジ状態）である。（ｄ）では「３」、「５」、「６」の領域で輝度が低下しており、ブリッジ状態である。（ｅ）では「５」、「６」の領域で輝度が低下しており、ブリッジ状態である。
【0044】
（実施例２）
バイオマス発電所に本発明のブリッジ状態検出システムを設置し実証試験を行った。
試験での燃料映像の特徴点の検出例を図８Ａに示す。図８Ａに示すように、燃料上の特徴的なポイントを検出できている。また、各特徴点のオプティカルフローの軌跡を可視化した例を図８Ｂに示す。上下方向に延びる線が各特徴点の軌跡を表しており、オプティカルフローで燃料の落下を捉えられていることが分かる。これら全ての特徴点の移動距離の平均とフレームレートから落下速度を算出できる。
バイオマス発電所に本発明のブリッジ状態検出システムを設置し実証試験を行った。
試験での燃料映像の特徴点の検出例を図８Ａに示す。図８Ａに示すように、燃料上の特徴的なポイントを検出できている。また、各特徴点のオプティカルフローの軌跡を可視化した例を図８Ｂに示す。上下方向に延びる線が各特徴点の軌跡を表しており、オプティカルフローで燃料の落下を捉えられていることが分かる。これら全ての特徴点の移動距離の平均とフレームレートから落下速度を算出できる。
【0045】
落下速度、警報出力、及び特徴点の数の２４時間のトレンドグラフを図９に示す。（ａ）は、落下速度［ｍｍ／ｓｅｃ］を示している。（ｂ）は、警報出力を示しており、「１」は警報が出力されたことを意味する。（ｃ）は、特徴点の数を示している。落下速度の警報の条件は、Ｖｔｈ＝６（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、Ｖｔｈ以下が１８秒継続（計算の周期は５ＦＰＳとしているため、フレームに換算すると９０フレーム継続）で発報する設定とした。また、特徴点の数は２００ポイントを上限とした。図９のように、燃料の特徴点をトラッキングする方法で、長期的に安定して落下速度を算出することができた。
【0046】
落下速度と輝度が低下し、ブリッジが検出された際のデータ例を図１０に示す。また、落下速度のみが低下し、ブリッジが検出された際のデータ例を図１１に示す。図１０及び図１１において、（ａ）は落下速度、（ｂ）は画像を６分割した各エリアの輝度平均値を示しており、（ａ），（ｂ）の点線で網掛けした領域は、ブリッジ警報が出力された時間帯を表している。また、（ｃ）はブリッジ発生時の映像である。落下速度の警報の条件は、Ｖｔｈ＝６（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、Ｖｔｈ以下が１８秒継続（９０フレーム継続）で発報する設定とした。輝度の警報の条件は、Ｂｔｈ＝４０とし、２秒間継続（１０フレーム継続）で発報する設定とした。図１０のように、２０：４９～２０：５０頃に燃料が棚吊り状態（ホッパ上部で詰まった状態）となり、落下速度、輝度がほぼ同じタイミングで低下しておりブリッジを検出できている。
また、図１１のように、輝度が低下しない場合においても、落下速度のみの低下からブリッジの検出を確認できた。輝度が低下しない理由は、燃料が棚吊り状態となっておらず、（ｃ）に示すように、透明窓２１に燃料が映った状態で詰まっているためである。
上記の２つの例のように、本発明のブリッジ状態検出システム及びブリッジ状態検出方法が技術的に可能と確かめられた。
また、図１１のように、輝度が低下しない場合においても、落下速度のみの低下からブリッジの検出を確認できた。輝度が低下しない理由は、燃料が棚吊り状態となっておらず、（ｃ）に示すように、透明窓２１に燃料が映った状態で詰まっているためである。
上記の２つの例のように、本発明のブリッジ状態検出システム及びブリッジ状態検出方法が技術的に可能と確かめられた。
【0047】
（変形例）
輝度平均値を求める処理及びトラッキング処理を実施する前に、可視カメラで撮像した映像から透明窓２１の窓枠を検出し、検出された窓枠の領域内の画像を処理対象としてもよい。これにより、ブリッジ判定に必要な領域だけを画像処理の対象とすることができるため、画像処理の負荷が低減される。
輝度平均値を求める処理及びトラッキング処理を実施する前に、可視カメラで撮像した映像から透明窓２１の窓枠を検出し、検出された窓枠の領域内の画像を処理対象としてもよい。これにより、ブリッジ判定に必要な領域だけを画像処理の対象とすることができるため、画像処理の負荷が低減される。
【符号の説明】
【0048】
１、３１、４１ 燃料のブリッジ状態検出システム
１１ 撮像装置
１２ 燃料存在領域演算部
１３ 落下速度演算部
１４、３１４、４１４ ブリッジ判定部
１５、３１５、４１５ 記憶装置
１６、３１６、４１６ 出力装置
１７、３１７、４１７ 通信装置
２１ 透明窓
２５ 燃料制御装置
２５１ 受信部
２５２ 制御部
２６ 報知装置
２７ ブリッジ解消装置
１１ 撮像装置
１２ 燃料存在領域演算部
１３ 落下速度演算部
１４、３１４、４１４ ブリッジ判定部
１５、３１５、４１５ 記憶装置
１６、３１６、４１６ 出力装置
１７、３１７、４１７ 通信装置
２１ 透明窓
２５ 燃料制御装置
２５１ 受信部
２５２ 制御部
２６ 報知装置
２７ ブリッジ解消装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
