特開 2025-4630 予測装置およびその制御方法、制御プログラム、並びに脱水機システム

(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】P2025004630

(43)【公開日】2025-01-15

(54)【発明の名称】予測装置およびその制御方法、制御プログラム、並びに脱水機システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/125 20190101AFI20250107BHJP

【ＦＩ】

C02F11/125 ZAB

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023104442

(22)【出願日】2023-06-26

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】東 隆司

(72)【発明者】

【氏名】山中 亮輝

【テーマコード（参考）】

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D059AA03

4D059BE04

4D059BE26

4D059BE54

4D059BJ01

4D059EA16

4D059EA20

4D059EB02

4D059EB16

4D059EB20

(57)【要約】

【課題】脱水機における処理量に関する予測を精度よく行う。
【解決手段】取得部（１０１）が取得した、スクリュープレス型の脱水機の運転を開始する運転開始時刻から第１の時刻までの第１の期間、および、第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値と、第１算出部（１０２）が算出した、第１の期間でのスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、第２算出部（１０３）が算出した、第１の期間でのスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、過去の所定日数におけるスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値、および、運転開始時刻から運転終了時刻までの運転期間でのスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、過去の所定日数における前記処理量の測定値の平均値とを用いて、予測部（１０４）は、運転期間における脱水機の処理量の目標値から運転期間を予測する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機の運転を開始する運転開始時刻から、第１の時刻までの第１の期間と、前記第１の期間での前記脱水機のスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを取得し、かつ、
前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、過去の所定日数における前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記運転開始時刻から前記第１の時刻を経て第２の時刻までの第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、前記過去の所定日数における前記処理量の測定値の平均値とを取得する取得部と、
前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記過去の所定日数における前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記過去の所定日数における前記第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを用いて、前記第２の期間の目標値から、前記第２の期間における前記脱水機の処理量を予測し、或いは、前記第２の期間における前記脱水機の処理量の目標値から、前記第２の期間を予測する予測部と、を備える予測装置。

【請求項2】

前記予測部は、前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１と、前記過去の所定日数における前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１と、前記過去の所定日数における前記第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値ＰＡ２と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値ｒｒ１とを用いて、次式（Ｅｑ１）に基づき、前記第２の期間Ｔ２の目標値から、前記第２の期間における前記脱水機の処理量ＤＡ２を予測し、或いは、前記第２の期間における前記脱水機の処理量ＤＡ２の目標値から前記第２の期間Ｔ２を予測する、
ＤＡ２／Ｔ２＝Ａ１×（ＰＡ２／ＰＡ１）×ｒｒ１ ・・・・（Ｅｑ１）
請求項１に記載の予測装置。

【請求項3】

前記第２の時刻は、前記脱水機の運転終了時刻であり、
前記第２の期間は、前記脱水機の運転期間であり、
前記第２の期間での処理量の目標値は、前記運転期間に到達すべき前記処理量の目標値であり、
前記予測部は、前記運転期間に到達すべき前記処理量の目標値から、前記運転期間を予測する、請求項１または２に記載の予測装置。

【請求項4】

前記過去の所定日数は５日以上３０日以下である、請求項１または２に記載の予測装置。

【請求項5】

前記処理量は、前記脱水機に供給される前記液体の量である、請求項１または２に記載の予測装置。

【請求項6】

前記処理量は、前記脱水機から排出される脱水ケーキの量である、請求項１または２に記載の予測装置。

【請求項7】

前記運転開始時刻から或る期間と、前記或る期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量であって、前記過去の所定日数における前記スクリューの単位回転当たりの処理量とを、異なる複数の期間ごとに含む運転履歴データを記憶する記憶部をさらに備え、
前記取得部は、前記記憶部の運転履歴データを参照して、前記第１の期間に対応する前記スクリューの単位回転当たりの処理量であって、前記過去の所定日数における前記スクリューの単位回転当たりの処理量の平均値と、前記第２の期間に対応する前記スクリューの単位回転当たりの処理量であって、前記過去の所定日数における前記スクリューの単位回転当たりの処理量の平均値とを取得する、請求項１または２に記載の予測装置。

【請求項8】

前記予測部が予測した前記第２の期間または前記処理量の予測値を表示するように、表示装置を制御する制御部をさらに備える、請求項１または２に記載の予測装置。

【請求項9】

浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機と、
前記脱水機に関する予測を行う、請求項１または２に記載の予測装置と、を備える脱水機システム。

【請求項10】

請求項１に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記取得部および上記予測部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。

【請求項11】

浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機の運転を開始する運転開始時刻から、第１の時刻までの第１の期間と、前記第１の期間での前記脱水機のスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを取得し、かつ、
前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、過去の所定日数における前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記運転開始時刻から前記第１の時刻を経て第２の時刻までの第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、前記過去の所定日数における前記処理量の測定値の平均値とを取得する取得ステップと、
前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記過去の所定日数における前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記過去の所定日数における前記第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを用いて、前記第２の期間の目標値から、前記第２の期間における前記脱水機の処理量を予測し、或いは、前記第２の期間における前記脱水機の処理量の目標値から、前記第２の期間を予測する予測ステップと、を含む予測装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚泥処理の予測技術に関する。

【背景技術】

【0002】

下水処理場などの排水処理施設において実施される汚泥処理には汚泥を脱水機で脱水する工程が含まれている。効率的な汚泥処理のためには、脱水機へ供給される汚泥の流量を所定範囲内で維持することと、脱水により得られる脱水ケーキの含水率を所定範囲内で維持することとが重要である。例えば、特許文献１に記載の汚泥濃縮脱水システムは、一定流量の汚泥を安定して脱水するために、脱水機のスクリュー軸の回転数を制御している。また、特許文献２に記載の汚泥処理システムは、脱水ケーキの含水率が一定値以下となるように、背圧板の押付け圧とスクリューの回転数とを制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－０３０１５８号公報

【特許文献2】特開２０１３－２０８６０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

効率的な汚泥処理のためには、脱水機へ供給される汚泥の処理量、脱水により得られる脱水ケーキの重量等、上記脱水機における処理量の合計値が、今後どの程度になり、また、上記合計値が１日の目標値に到達して、上記脱水機の運転をいつ終了するかを精度よく予測できることが望ましい。この場合、作業者は、上記脱水機の運転中に、脱水ケーキをトラック等にて遅滞なく搬出することができ、また、上記脱水機の運転終了後の処理を遅滞なく行うことができる。

【0005】

本発明の一態様は、脱水機における処理量に関する予測を精度よく行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る予測装置は、浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機の運転を開始する運転開始時刻から、第１の時刻までの第１の期間と、前記第１の期間での前記脱水機のスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを取得し、かつ、前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、過去の所定日数における前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記運転開始時刻から前記第１の時刻を経て第２の時刻までの第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、前記過去の所定日数における前記処理量の測定値の平均値とを取得する取得部と、前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記過去の所定日数における前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記過去の所定日数における前記第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを用いて、前記第２の期間の目標値から、前記第２の期間における前記脱水機の処理量を予測し、或いは、前記第２の期間における前記脱水機の処理量の目標値から、前記第２の期間を予測する予測部と、を備える。

【0007】

また、本発明の別の態様に係る予測装置の制御方法は、浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機の運転を開始する運転開始時刻から、第１の時刻までの第１の期間と、前記第１の期間での前記脱水機のスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを取得し、かつ、前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、過去の所定日数における前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記運転開始時刻から前記第１の時刻を経て第２の時刻までの第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、前記過去の所定日数における前記処理量の測定値の平均値とを取得する取得ステップと、前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記過去の所定日数における前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記過去の所定日数における前記第２の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを用いて、前記第２の期間の目標値から、前記第２の期間における前記脱水機の処理量を予測し、或いは、前記第２の期間における前記脱水機の処理量の目標値から、前記第２の期間を予測する予測ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、脱水機における処理量に関する予測を精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る制御システムにおける情報処理装置の要部構成の一例を示すブロック図である。

【図2】上記制御システムの構成例を示す図である。

【図3】上記情報処理装置における記憶部に記憶された運転履歴データの一例を表形式で示す図である。

【図4】上記構成の情報処理装置における予測処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】運転終了時刻の予測値と実際の値との誤差の絶対値の変化を示すグラフである。

【図6】本発明の別の実施形態に係る制御システムにおける情報処理装置の要部構成の一例を示すブロック図である。

【図7】上記構成の情報処理装置における予測処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】運転期間の目標値における処理量の予測値と実際の値との誤差の絶対値の変化を示すグラフである。

【図9】本発明のさらに別の実施形態に係る制御システムにおける情報処理装置の要部構成の一例を示すブロック図である。

【図10】上記構成の情報処理装置における予測処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。

【0011】

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について、図１～図４を参照して説明する。

【0012】

〔制御システム〕
図２は、本実施形態に係る制御システム１００（脱水機システム）の構成例を示す図である。制御システム１００は、浮遊固形物を凝集させる薬剤を凝集槽内の被処理液（液体）に添加してフロックを形成し、フロックが形成された前記被処理液の固液分離を行うプラントで使用されるシステムである。以下では、被処理液が汚泥である例を説明するが、制御システム１００は汚泥以外の被処理液を処理するプラントにも適用可能である。なお、汚泥とは、排水処理などで生じる微細な固形物を含む液体であり、スラリーと呼ぶこともできる。

【0013】

詳細は以下説明するが、制御システム１００は、汚泥の処理工程のうち、処理対象の汚泥中の浮遊固形物を凝集させてフロックを形成させることによって、処理対象の汚泥を凝集汚泥とする工程から、凝集汚泥を脱水して脱水汚泥（脱水ケーキとも呼ばれる）と脱水ろ液とを得る工程までの各処理を行う。図２に示すように、制御システム１００は、情報処理装置１（予測装置）と、制御装置３と、フロキュレータ５と、脱水機９とを含む。

【0014】

フロキュレータ５は、浮遊固形物を凝集させる薬剤を凝集槽内の被処理液に添加して適度に撹拌することでフロックを形成させる機器である。具体的には、フロキュレータ５は、汚泥を被処理液とし、汚泥中の浮遊固形物を凝集させてフロックを形成させ、凝集汚泥を生成する。図２のフロキュレータ５は、凝集槽５１と、撹拌翼５２と、モータ５３と、点検窓５４とを備えている。また、フロキュレータ５には、汚泥投入口５５と、薬剤投入口５６と、排出口５７とが設けられている。

【0015】

さらに、点検窓５４には、撮影装置７２と、撮影用の照明装置７１とが取り付けられている。撮影装置７２は、少なくとも静止画像が撮影できるものであればよい。制御システム１００の稼働中、フロックへの光の当たり方が変化しないように、凝集槽５１は光透過性のないものとすることが好ましい。また、撮影装置７２および照明装置７１は図示の例のように、点検窓５４側が開口した遮光性の暗箱に収容することが好ましい。

【0016】

脱水機９は、フロックが形成された被処理液の固液分離を行う機器である。具体的には、脱水機９は、フロキュレータ５の後段に配設され、フロキュレータ５から排出される凝集汚泥（液体）を脱水して固液分離する。図２の脱水機９は、外胴スクリーン９１とスクリュー９２とを備えるスクリュープレス型脱水機である。また、脱水機９には、汚泥投入口９３と、ろ液排出口９４と、脱水ケーキ排出口９５とが設けられている。なお、図示していないが、脱水機９は、スクリュー９２を回転駆動するモータ等も備えている。無論、脱水機９は凝集汚泥を脱水できるものであればよく、スクリュープレス型に限られない。例えば、遠心脱水機、フィルタープレス型脱水機、またはベルトプレス脱水機等を適用することもできる。

【0017】

制御システム１００において、処理対象の汚泥は、図示しない供給装置により、汚泥投入口５５からフロキュレータ５の凝集槽５１内に連続的あるいは断続的に供給される。汚泥の供給速度は、フロキュレータ５および脱水機９による汚泥の処理速度に応じて、供給装置あるいはその制御装置３が自動で制御する構成となっていてもよい。

【0018】

そして、凝集槽５１内の汚泥に対して、薬剤投入口５６から汚泥を凝集させるための薬剤（少なくとも凝集剤を含む）が投入される。この状態でモータ５３を駆動させて撹拌翼５２を回転させ、汚泥と薬剤を撹拌し、フロックを形成させる。形成されたフロックと、汚泥に含まれていた水との混合物である凝集汚泥は排出口５７から排出される。

【0019】

続いて、この凝集汚泥は、脱水機９の汚泥投入口９３から外胴スクリーン９１内に供給される。脱水機９内において、上記凝集汚泥は、スクリュー９２により搬送されると共に、スクリュー９２による加圧下で脱水されて、ろ液がろ液排出口９４から排出され、脱水された凝集汚泥の固まりである脱水ケーキが脱水ケーキ排出口９５から排出される。

【0020】

なお、上記汚泥は、汚泥投入口５５から凝集槽５１内に供給されることにより、上記凝集汚泥が凝集槽５１の排出口５７から押し出されて排出され、排出された凝集汚泥が脱水機９に供給される。このため、凝集槽５１に供給される汚泥の流量と、脱水機９へ供給される汚泥の流量とは、同時刻で一致する。

【0021】

詳細は以下説明するが、情報処理装置１は、脱水機９の運転に関する測定データを取得する。そして、情報処理装置１は、取得した測定データに基づき、目標となる第２の期間から、上記第２の期間における処理量を予測し、或いは、目標となる処理量から第２の期間を予測する。

【0022】

また、情報処理装置１は、制御装置３を介して制御システム１００の構成要素である各種機器（例えば、フロキュレータ５、脱水機９、および図示していない汚泥および薬剤の供給装置等）の動作制御を行うこともできる。制御装置３は、制御システム１００の構成要素である各種機器の動作を制御する装置である。制御装置３は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であってもよい。図２の例では、制御装置３は、フロキュレータ５に関する機器を制御するフロキュレータ用制御装置３ａと、脱水機９に関する機器を制御する脱水機用制御装置３ｂとを含む。

【0023】

〔情報処理装置〕
図１は、情報処理装置１の要部構成の一例を示すブロック図である。図示のように、情報処理装置１は、情報処理装置１の各部を統括して制御する制御部１０と、情報処理装置１が使用する各種データを記憶する記憶部１１と、を備えている。また、情報処理装置１は、情報処理装置１が他の装置と通信するための通信部１２、情報処理装置１に対する各種データの入力を受け付ける入力部１３、および情報処理装置１が各種データを出力するための出力部１４を備えている。

【0024】

本実施形態では、情報処理装置１は、脱水機９の運転を開始する運転開始時刻ｔ０から第１の時刻ｔ１までの第１の期間Ｔ１と、第１の期間Ｔ１における脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１およびスクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１と、第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１と、運転期間Ｔｏｐに到達すべき上記処理量の目標値ＤＡｔとから、脱水機９の運転期間Ｔｏｐを予測するものである。なお、上記処理量は、例えば、脱水機９に供給される凝集汚泥の量であってもよいし、脱水機９から排出される脱水ケーキの量であってもよい。

【0025】

制御部１０には、取得部１０１、第１算出部１０２（取得部）、第２算出部１０３（取得部）、および予測部１０４が含まれている。記憶部１１には、運転履歴データ１１１が含まれている。

【0026】

取得部１０１は、脱水機９の処理量の目標値ＤＡｔを、通信部１２または入力部１３を介して取得する。また、取得部１０１は、上記第１の期間Ｔ１と、上記第１の期間Ｔ１における脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１およびスクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１と、上記第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１とを取得する。これらの測定値は、脱水機９の運転開始時刻から３０分後以降１分ごとに取得される。

【0027】

第１算出部１０２は、取得部１０１が取得した、第１の期間Ｔ１における脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１およびスクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１を用いて、次式（１）に基づき、第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１を算出する。第１算出部１０２は、第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１を、第１の期間Ｔ１に対応付けて、記憶部１１の運転履歴データ１１１に記憶する。
Ａ１＝ＤＡ１／ＲＮ１ ・・・（１）。

【0028】

図３は、記憶部１１に記憶された運転履歴データ１１１の一例を表形式で示す図である。図３に示すように、運転履歴データ１１１は、第１の期間Ｔ１と、第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１とを、異なる複数の第１の期間Ｔ１ごとに含む。本実施形態では、取得部１０１は測定データを、上記運転開始時刻から３０分後以降１分ごとに取得しているので、上記複数の第１の期間Ｔ１は、１分間隔である。

【0029】

また、運転履歴データ１１１は、脱水機９の運転開始時刻ｔ０から運転終了時刻ｔｅ（第２の時刻）までの脱水機９の運転期間Ｔｏｐ（第２の期間）でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２を含む。

【0030】

本実施形態では、上記過去の９日分は、脱水運転を実施した日のうち、直近の９日間である。これにより、脱水機９の最近の運転の傾向に対応した予測を行うことができ、予測の精度を向上させることができる。また、図３に示すように、第１算出部１０２が算出したスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１が運転履歴データ１１１に１分ごとに追加される。そして、脱水機９の運転終了後に、９日前のデータが運転履歴データ１１１から消去される。

【0031】

第２算出部１０３は、運転履歴データ１１１を参照して、取得部１０１が取得した第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１を算出する。また、第２算出部１０３は、運転履歴データ１１１を参照して、運転期間Ｔｏｐでのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２を算出する。

【0032】

予測部１０４は、取得部１０１が取得した、脱水機９の処理量の目標値ＤＡｔ、第１の期間Ｔ１、および、第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１と、第１算出部１０２が算出した第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１と、第２算出部１０３が算出した、過去の９日分における第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１、および、過去の９日分における運転期間Ｔｏｐでのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２とを用いて、次式（２）に基づき運転期間Ｔｏｐを予測する。

【0033】

ＤＡｔ／Ｔｏｐ＝Ａ１×（ＰＡ２／ＰＡ１）×ｒｒ１ ・・・・（２）。

【0034】

予測部１０４は、運転期間Ｔｏｐの予測値に運転開始時刻ｔ０を加算した運転終了時刻ｔｅの予測値を表示するように、出力部１４（表示装置）を制御してもよい。これにより、作業者は、上記表示を参照することにより、予測部１０４が予測した運転期間Ｔｏｐを容易に把握することができる。また、予測部１０４は、運転終了時刻ｔｅの予測値を、通信部１２を介して外部の装置に送信してもよい。

【0035】

本願発明者は、脱水機９における処理量に関する予測を精度よく行うために種々の方法を検討した。その結果、脱水機９におけるスクリュー９２の回転を基準とする、第１の期間Ｔ１でのスクリューの単位回転当たりの処理量における測定値Ａ１および平均値ＰＡ１と、運転期間Ｔｏｐでのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の平均値ＰＡ２と、第１の時刻ｔ１でのスクリュー９２の回転速度ｒｒ１と、を用いる方法が、他の方法に比べて上記予測の精度が良好であった。

【0036】

従って、上記の構成によると、予測部１０４は、運転期間Ｔｏｐにおける脱水機９の処理量の目標値ＤＡｔから、今回の運転期間Ｔｏｐを精度よく予測することができる。その結果、作業者は、例えば、脱水機９の運転終了後の処理など、予測される運転期間Ｔｏｐの経過後の処理を遅滞なく行うことができる。

【0037】

〔指示処理〕
図４は、上記構成の情報処理装置１における予測処理（制御方法）の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、取得部１０１は、脱水機９の処理量の目標値ＤＡｔを取得する（Ｓ１１）。次に、取得部１０１は、運転開始時刻ｔ０から第１の時刻ｔ１までの第１の期間Ｔ１と、第１の期間Ｔ１における脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１およびスクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１と、上記第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１とを取得する（Ｓ１２）。なお、ステップＳ１１およびＳ１２は、任意の順番で実行してもよいし、並列に実行してもよい。

【0038】

次に、第１算出部１０２は、第１の期間Ｔ１における脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１およびスクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１を用いて、上記式（１）に基づき、第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１を算出する（Ｓ１３）。

【0039】

次に、第２算出部１０３は、記憶部１１の運転履歴データ１１１を参照して、第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１を算出する（Ｓ１４）。次に、第２算出部１０３は、運転履歴データ１１１を参照して、運転期間Ｔｏｐでのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２を算出する（Ｓ１５）。なお、ステップＳ１３～Ｓ１５は、任意の順番で実行してもよいし、少なくとも２つのステップを並列に実行してもよい。

【0040】

次に、予測部１０４は、上記脱水機９の処理量の目標値ＤＡｔ、上記第１の期間Ｔ１、上記第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１、上記第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１、上記第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１、および、運転期間Ｔｏｐでのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２を用いて、上記式（２）に基づき運転期間Ｔｏｐを予測する（Ｓ１６）。

【0041】

そして、予測部１０４は、運転期間Ｔｏｐの予測値に運転開始時刻ｔ０を加算した運転終了時刻の予測値を、出力部１４を介して表示出力する（Ｓ１７）。その後、上記予測処理を終了する。

【0042】

（実施例１）
上記構成の情報処理装置１の一実施例および比較例について、図５を参照して説明する。

【0043】

本実施例では、脱水機９の処理量は、脱水機９に供給される凝集汚泥の量であり、この凝集汚泥の量の目標値ＤＡｔを５５ｍ^３とする。また、脱水機９の運転開始時刻ｔ０を９時００分とし、第１の時刻ｔ１を１１時００分とする。この場合、第１の期間Ｔ１は１２０分となる。第１の期間において、スクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１が２０回転であり、脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１が２０ｍ^３であったとする。また、第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１が０．１７（回転／分）であったとする。この場合、第１算出部１０２が算出するスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１は１．００（ｍ^３／回転）である。

【0044】

一方、第２算出部１０３が算出する、第１の期間Ｔ１での過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１が０．９０（ｍ^３／回転）であったとする。また、第２算出部１０３が算出する、運転期間Ｔｏｐでの過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２が０．９９（ｍ^３／回転）であったとする。

【0045】

この場合、予測部１０４が上記式（２）に基づき算出する運転期間Ｔｏｐの予測値は、Ｔｏｐ＝ＤＡｔ／（Ａ１×（ＰＡ２／ＰＡ１）×ｒｒ１）≒２９４（分）、となる。従って、脱水機９の運転終了時刻ｔｅの予測値は、運転開始時刻ｔ０である９時００分から２９４分後の１３時５４分となる。

【0046】

例えば、運転終了時刻ｔｅの予測値が上述のように１３時５４分であり、実際の運転終了時刻が１４時００分であった場合、上記誤差の絶対値は｜１３時５４分－１４時００分｜＝６分となる。図５は、同様の計算を１６日間行い、上記誤差の絶対値の平均値をプロットしたグラフである。図５において、グラフＧ１が本実施例のグラフであり、グラフＧ１０１が比較例のグラフである。比較例では、運転履歴データ１１１を利用しない場合である。図５を参照すると、本実施例は、比較例に比べて、特に脱水機９の運転の中盤（Ｔ１＝１２０～３００）において、上記予測値の精度が良好であることが理解できる。この結果の要因は、本実施例では、運転履歴データ１１１を利用することで、一日の中での汚泥の性状の変動、および日ごとの汚泥の性状の変動を考慮して予測値を算出していることにある。

【0047】

〔実施形態２〕
本発明の別の実施形態について、図６および図７を参照して説明する。本実施形態に係る制御システム１００は、図２に示す制御システム１００に比べて、情報処理装置１の構成が異なり、その他の構成は同様である。

【0048】

本実施形態では、情報処理装置１は、上述の第１の期間Ｔ１と、第１の期間Ｔ１における脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１およびスクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１と、第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１と、運転期間の目標値Ｔｏｐｔとから、上記運転期間における上記処理量ＤＡｏｐを予測するものである。

【0049】

図６は、本実施形態の情報処理装置１の要部構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の情報処理装置１は、図１に示す情報処理装置１に比べて、取得部１０１に代えて取得部１０５が設けられている点と、予測部１０４に代えて予測部１０６が設けられている点とが異なり、その他の構成は同様である。

【0050】

取得部１０５は、図１に示す取得部１０１に比べて、脱水機９の処理量の目標値ＤＡｔに代えて、脱水機９の運転期間の目標値Ｔｏｐｔを取得する点が異なり、その他の構成は同様である。

【0051】

予測部１０６は、取得部１０５が取得した、脱水機９の運転期間の目標値Ｔｏｐｔ、第１の期間Ｔ１、および、第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１と、第１算出部１０２が算出した第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１と、第２算出部１０３が算出した、第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１、および、運転期間Ｔｏｐでのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２とを用いて、次式（３）に基づき、運転期間の目標値Ｔｏｐｔにおける上記処理量ＤＡｏｐを予測する。

【0052】

ＤＡｏｐ／Ｔｏｐｔ＝Ａ１×（ＰＡ２／ＰＡ１）×ｒｒ１ ・・・・（３）。

【0053】

予測部１０６は、上記処理量ＤＡｏｐの予測値を、運転期間の目標値Ｔｏｐｔに運転開始時刻ｔ０を加算した運転終了時刻の目標値ｔｅｔとともに表示するように、出力部１４を制御してもよい。この場合、作業者は、上記表示を参照することにより、予測部１０６が予測した、運転期間の目標値Ｔｏｐｔにおける処理量ＤＡｏｐの予測値を容易に把握することができる。また、予測部１０６は、上記処理量ＤＡｏｐの予測値を上記運転終了時刻の目標値ｔｅｔとともに、通信部１２を介して外部の装置に送信してもよい。

【0054】

上記の構成によると、予測部１０６は、運転期間の目標値Ｔｏｐｔから、運転期間の目標値Ｔｏｐｔにおける上記処理量ＤＡｏｐを精度よく予測することができる。その結果、作業者は、例えば、脱水ケーキの搬出など、脱水機９の運転終了後に予測される上記処理量ＤＡｏｐに基づく処理を遅滞なく行うことができる。

【0055】

図７は、上記構成の情報処理装置１における予測処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す予測処理は、図４に示す予測処理に比べて、ステップＳ１１に代えてステップＳ２１が行われる点と、ステップＳ１６およびＳ１７に代えて、ステップＳ２２およびＳ２３が行われる点とが異なり、その他の処理は同様である。

【0056】

ステップＳ２１において、取得部１０５は、脱水機９の運転期間の目標値Ｔｏｐｔを取得する。なお、ステップＳ２１およびＳ１２は、任意の順番で実行してもよいし、並列に実行してもよい。

【0057】

ステップＳ２２において、予測部１０６は、上記脱水機９の運転期間の目標値Ｔｏｐｔ、上記第１の期間Ｔ１、上記第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１、上記第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１、上記第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１、および、運転期間Ｔｏｐでのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２を用いて、上記式（３）に基づき、運転期間の目標値Ｔｏｐｔにおける上記処理量ＤＡｏｐを予測する。

【0058】

ステップＳ２３において、予測部１０６は、上記処理量ＤＡｏｐの予測値と、運転期間の目標値Ｔｏｐｔに運転開始時刻ｔ０を加算した運転終了時刻の目標値ｔｅｔとを、出力部１４を介して表示出力する。その後、上記予測処理を終了する。

【0059】

（実施例２）
上記構成の情報処理装置１の一実施例および比較例について、図８を参照して説明する。

【0060】

本実施例では、脱水機９の処理量は、脱水機９から排出される脱水ケーキの量である。また、脱水機９の運転期間の目標値Ｔｏｐｔを上記実施例１の予測値である２９４分とする。また、運転開始時刻ｔ０、第１の時刻ｔ１、第１の期間Ｔ１、第１の期間におけるスクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１、および、第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値は、上記実施例１と同様である。

【0061】

本実施例では、脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１が２ｔ（トン）であったとする。この場合、第１算出部１０２が算出するスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１は０．１（ｔ／回転）である。

【0062】

一方、第２算出部１０３が算出する、第１の期間Ｔ１での過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１が０．０９９（ｔ／回転）であったとする。また、第２算出部１０３が算出する、運転期間Ｔｏｐでの過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２が０．０９９（ｔ／回転）であったとする。

【0063】

この場合、予測部１０４が上記式（３）に基づき算出する、運転期間の目標値Ｔｏｐｔにおける処理量ＤＡｏｐの予測値は、ＤＡｏｐ＝Ａ１×（ＰＡ２／ＰＡ１）×ｒｒ１×Ｔｏｐｔ≒５．５（ｔ）、となる。脱水機９に供給される凝集汚泥の量の目標値から、運転終了時刻を予測することができ、さらに、脱水機９から排出される脱水ケーキの量を予測することができる。

【0064】

例えば、運転期間の目標値Ｔｏｐｔにおける処理量ＤＡｏｐの予測値が上述のように５．５ｔであり、実際の処理量が５．６１ｔであった場合、上記誤差の絶対値は｜５．６１－５．５｜／５．５×１００＝２．２％となる。図８は、同様の計算を１６日間行い、上記誤差の絶対値の平均値をプロットしたグラフである。図８において、グラフＧ２が本実施例のグラフであり、グラフＧ１０２が比較例のグラフである。比較例では、運転履歴データ１１１を利用しない場合である。図８を参照すると、本実施例は、比較例に比べて、特に脱水機９の運転の中盤（Ｔ１＝１２０～３００）において、上記予測値の精度が良好であることが理解できる。

【0065】

〔実施形態３〕
本発明のさらに別の実施形態について、図９および図１０を参照して説明する。本実施形態に係る制御システム１００は、図２に示す制御システム１００に比べて、情報処理装置１の構成が異なり、その他の構成は同様である。

【0066】

本実施形態では、情報処理装置１は、上述の第１の期間Ｔ１と、第１の期間Ｔ１における脱水機９の処理量の測定値ＤＡ１およびスクリュー９２の回転数の測定値ＲＮ１と、第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１と、目標となる第２の期間Ｔ２とから、上記第２の期間Ｔ２における上記処理量ＤＡｏｐを予測するものである。

【0067】

図９は、本実施形態の情報処理装置１の要部構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の情報処理装置１は、図６に示す情報処理装置１に比べて、取得部１０５に代えて取得部１０７が設けられている点と、第２算出部１０３に代えて第２算出部１０８（取得部）が設けられている点と、予測部１０６に代えて予測部１０９が設けられている点とが異なり、その他の構成は同様である。

【0068】

取得部１０７は、図６に示す取得部１０５に比べて、脱水機９の運転期間の目標値Ｔｏｐｔに代えて、目標となる脱水機９の第２の期間Ｔ２を取得する点が異なり、その他の構成は同様である。第２の期間Ｔ２は、運転開始時刻ｔ０から第１の時刻ｔ１を経て第２の時刻ｔ２までの期間である。

【0069】

第２算出部１０８は、図１および図６に示す第２算出部１０３と同様に、運転履歴データ１１１を参照して、取得部１０１が取得した第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１を算出する。また、第２算出部１０８は、図１および図６に示す第２算出部１０３とは異なり、運転履歴データ１１１を参照して、上記第２の期間Ｔ２でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２を算出する。

【0070】

予測部１０９は、取得部１０７が取得した、目標となる脱水機９の第２の期間Ｔ２、第１の期間Ｔ１、および、第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１と、第１算出部１０２が算出した第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１と、第２算出部１０８が算出した、第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１、および、第２の期間Ｔ２でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２とを用いて、次式（４）に基づき、目標となる第２の期間Ｔ２における上記処理量ＤＡ２を予測する。

【0071】

ＤＡ２／Ｔ２＝Ａ１×（ＰＡ２／ＰＡ１）×ｒｒ１ ・・・・（４）。

【0072】

予測部１０９は、上記処理量ＤＡ２の予測値を、第２の期間Ｔ２に運転開始時刻ｔ０を加算した第２の時刻ｔ２とともに表示するように、出力部１４を制御してもよい。この場合、作業者は、上記表示を参照することにより、予測部１０９が予測した、第２の期間Ｔ２における処理量ＤＡ２の予測値を容易に把握することができる。また、予測部１０９は、上記処理量ＤＡ２の予測値を上記第２の時刻ｔ２とともに、通信部１２を介して外部の装置に送信してもよい。

【0073】

上記の構成によると、第１の時刻ｔ１における各種測定値を用いて、第１の時刻ｔ１よりも後の任意の第２の時刻ｔ２における処理量を予測することができる。作業者は、例えば、脱水ケーキの定時での搬出など、脱水機９の運転中に、上記定時に予測される上記処理量ＤＡ２に基づく処理を遅滞なく行うことができる。

【0074】

図１０は、上記構成の情報処理装置１における予測処理の一例を示すフローチャートである。図１０に示す予測処理は、図７に示す予測処理に比べて、ステップＳ２１に代えてステップＳ３１が行われる点と、ステップＳ１５、Ｓ２２、およびＳ２３に代えて、ステップＳ３２、Ｓ３３、およびＳ３４が行われる点とが異なり、その他の処理は同様である。

【0075】

ステップＳ３１において、取得部１０７は、目標となる脱水機９の第２の期間Ｔ２を取得する。なお、ステップＳ３１およびＳ１２は、任意の順番で実行してもよいし、並列に実行してもよい。

【0076】

ステップＳ３２において、第２算出部１０８は、運転履歴データ１１１を参照して、第２の期間Ｔ２でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２であって、過去の９日分におけるスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２を算出する。

【0077】

ステップＳ３３において、予測部１０９は、目標となる上記第２の期間Ｔ２、上記第１の期間Ｔ１、上記第１の時刻ｔ１におけるスクリュー９２の回転速度の測定値ｒｒ１、上記第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１、上記第１の期間Ｔ１でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ１の平均値ＰＡ１、および、上記第２の期間Ｔ２でのスクリュー９２の単位回転当たりの処理量の測定値Ａ２の平均値ＰＡ２を用いて、上記式（４）に基づき、上記第２の期間Ｔ２における上記処理量ＤＡ２を予測する。ステップＳ３４において、予測部１０９は、処理量ＤＡ２の予測値と、第２の期間Ｔ２に運転開始時刻ｔ０を加算した第２の時刻ｔ２とを表示出力する。

【0078】

〔付記事項〕
なお、上述の実施形態では、運転履歴データ１１１に含まれる過去の９日間の測定値を利用しているが、これに限定されるものではなく、５日以上３０日以内の所定日数の測定値を利用してもよい。

【0079】

また、上述の実施形態では、制御部１０の取得部１０１が各測定値を取得する間隔を１分としているが、これに限定されるものではなく、１秒以上３０分以内の所定の間隔で各測定値を取得してもよい。また、上述の実施形態では、制御部１０の取得部１０１は、脱水機９の運転開始から３０分経過後に各測定値の取得を開始しているが、これに限定されるものではなく、１分以上９０分以内の所定時間の経過後に各測定値の取得を開始してもよい。

【0080】

〔ソフトウェアによる実現例〕
情報処理装置１（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック（特に制御部１０に含まれる各部）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

【0081】

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0082】

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0083】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0084】

また、上記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

【0085】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0086】

１ 情報処理装置（予測装置）
３ 制御装置
５ フロキュレータ
９ 脱水機
１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ 通信部
１３ 入力部
１４ 出力部
９１ 外胴スクリーン
９２ スクリュー
９３ 汚泥投入口
９４ 液排出口
９５ 脱水ケーキ排出口
１００ 制御システム
１０１、１０５、１０７ 取得部
１０２ 第１算出部（取得部）
１０３、１０８ 第２算出部（取得部）
１０４、１０６、１０９ 予測部
１１１ 運転履歴データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】