特許 7109969 判定システム、判定方法及び無人航空機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-22

(45)【発行日】2022-08-01

(54)【発明の名称】判定システム、判定方法及び無人航空機

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/27 20060101AFI20220725BHJP

   G08B 25/00 20060101ALI20220725BHJP

   G08B 25/10 20060101ALI20220725BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20220725BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20220725BHJP

   B64D 1/22 20060101ALI20220725BHJP

【ＦＩ】

G01N21/27 A ZAB

G08B25/00 510M

G08B25/10 A

B64C39/02

B64D47/08

B64D1/22

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018073447

(22)【出願日】2018-04-05

(65)【公開番号】P2019184345

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】横山 雄

【審査官】赤木 貴則

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０３３４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１５５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９５２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２７０６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１５４８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２０２１８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】Kageyama, Y. et al.，Analysisi of water quality in Miharu dam reservoir, Japan, using UAV data，IEEJ TRANSACTIONS ON ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING，2016年06月17日，Vol. 11，pp. S183-S185，doi:10.1002/tee.22253

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００－Ｇ０１Ｎ ２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７－Ｇ０１Ｎ ２１／６１

Ｇ０１Ｊ ３／００－Ｇ０１Ｊ ４／０４

Ｇ０１Ｊ ７／００－Ｇ０１Ｊ ９／０４

Ｇ０１Ｎ ３３／１８

Ｃ０２Ｆ １／００

Ｂ６４Ｂ １／００－Ｂ６４Ｂ １／７０

Ｂ６４Ｃ １／００－Ｂ６４Ｃ ９９／００

Ｂ６４Ｄ １／００－Ｂ６４Ｄ ４７／０８

Ｂ６４Ｆ １／００－Ｂ６４Ｆ ５／６０

Ｂ６４Ｇ １／００－Ｂ６４Ｇ ９９／００

Ｇ０８Ｂ ２３／００－Ｇ０８Ｂ ３１／００

Ｇ１６Ｙ １０／００－Ｇ１６Ｙ ４０／６０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水を含む対象物を撮像して画像データを生成する撮像部と、
前記画像データを予め定められた外部機器に送信する無線通信部と、
自機の動作スケジュールを保持するスケジュール記憶部と、
前記スケジュール記憶部に保持された前記動作スケジュールに基づいて、予め指定された日時に所定の場所に自機を移動させる移動制御部と、
を備える無人航空機と、
前記無人航空機によって送信された前記画像データを取得する画像取得部と、
前記画像データに含まれる水の色を示す特徴量が予め定められた条件を満たす場合、水質の異常と判定する画像判定部と、
を備える判定装置と、
を備え、
前記判定装置は、気象情報を取得し、前記気象情報に基づいて前記無人航空機の移動に支障が出るか否か判定し、支障が出ると判定された場合、前記無人航空機の前記動作スケジュールを変更させる変更指示を前記無人航空機に送信し、
前記移動制御部は、前記判定装置から送信された前記動作スケジュールの変更指示に従って自機を移動させる判定システム。

【請求項2】

前記画像判定部は、
前記画像データに含まれる水の色の波長の強度と水質の異常を示す比較画像データの波長の強度とが予め定められた条件を満たす場合、水質の異常と判定し、
前記予め定められた条件は、前記画像データと予め所定の機械学習を行うことで生成される学習結果データとの波長の強度の値の差分が閾値以内であることを特徴とする、請求項１に記載の判定システム。

【請求項3】

前記無人航空機は、
前記所定の場所に移動すると、前記所定の場所にある水を前記無人航空機が備える容器に貯留する制御を行う採水制御部をさらに備える、
請求項１に記載の判定システム。

【請求項4】

前記撮像部は、前記容器に貯留された水又は前記無人航空機の直下を含むように撮像する、請求項３に記載の判定システム。

【請求項5】

前記判定装置が、
前記画像判定部が水質の異常と判定した場合、警報発報指示を送信する警報指示部と、 をさらに備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載の判定システム。

【請求項6】

無人航空機が、水を含む対象物を撮像して画像データを生成する撮像ステップと、
無人航空機が、前記画像データを予め定められた外部機器に送信する無線通信ステップと、
無人航空機が、自機の動作スケジュールを保持するスケジュール記憶部に保持された前記動作スケジュールに基づいて予め指定された日時に所定の場所に自機を移動させる移動制御ステップと、
判定装置が、前記無人航空機によって送信された前記画像データを取得する画像取得ステップ、
判定装置が、前記画像データに含まれる水の色を示す特徴量が予め定められた条件を満たす場合、水質の異常と判定する画像判定ステップと、
判定装置が、気象情報を取得し、前記気象情報に基づいて前記無人航空機の移動に支障が出るか否か判定し、支障が出ると判定された場合、前記無人航空機の前記動作スケジュールを変更させる変更指示を前記無人航空機に送信するステップと、
無人航空機が、前記判定装置から送信された前記動作スケジュールの変更指示に従って自機を移動させるステップと、
を有する判定システムが実行する判定方法。

【請求項7】

請求項１に記載の判定システムにおける無人航空機であって、
前記移動制御部は、前記判定装置から送信された前記動作スケジュールの変更指示に従って自機を移動させる無人航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、判定システム、判定方法及び無人航空機に関する。

【背景技術】

【0002】

浄水場等の機場では、採水地の異常を検出するために定期的に採水地に赴いたり、採水地で採水された原水を顕微鏡等で分析したりすることで水質事故を予防していた。しかし、遠方にある採水地も多く、原水の採水から分析までに長い時間がかかる場合も多くあった。このような状況下では、浄水場等の機場のオペレータは、水質の異常に対して適切な処置を決定するために十分な時間を確保することができず、水質事故の予防が難しい場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－３３７１４６号公報

【文献】特開２０１６－２０９８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、より短い時間で水質の異常を検出することができる判定システム、判定方法及び無人航空機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の判定システムは、無人航空機と、判定装置とを持つ。無人航空機は撮像部と、無線通信部とを持つ。撮像部は、水を含む対象物を撮像して画像データを生成する。無線通信部は、前記画像データを予め定められた外部機器に送信する。判定装置は、画像取得部と、画像判定部とを持つ。画像取得部は、前記無人航空機によって送信された前記画像データを取得する。画像判定部は、前記画像データに含まれる水の色を示す特徴量が予め定められた条件を満たす場合、水質の異常と判定する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態の監視制御システム１のシステム構成を表すシステム構成図。

【図2】第１の実施形態の無人航空機１００の断面図の一例を示す図。

【図3】第１の実施形態の無人航空機１００の平面図の一例を示す図。

【図4】第１の実施形態の無人航空機１００の機能構成を表す機能ブロック図。

【図5】第１の実施形態のスケジュールテーブルの具体例を示す図。

【図6】第１の実施形態の判定装置２００の機能構成を表す機能ブロック図。

【図7】第１の実施形態の監視制御装置３００の機能構成を表す機能ブロック図。

【図8】第１の実施形態の画像判定の処理の流れを示すシーケンスチャート。

【図9】第１の実施形態の画像判定の処理の流れを示すシーケンスチャート。

【図10】第２の実施形態の画像判定の処理の流れを示すシーケンスチャート。

【図11】第２の実施形態の画像判定の処理の流れを示すシーケンスチャート。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の判定システム、判定方法及び無人航空機を、図面を参照して説明する。

【0008】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の監視制御システム１のシステム構成を表すシステム構成図である。監視制御システム１は、無人航空機１００によって撮像された画像データに基づいて、所定の処理を行う。所定の処理は、例えば、画像データと学習結果データとに基づいて、画像データに藻類、油又は魚類等を示すスペクトルの値が含まれるか否かを判断してもよいし、監視制御装置３００に警報を発報させてもよい。機場は、例えば、浄水場であってもよいし、下水処理場であってもよい。機場は、液体が処理される施設であればどのような施設であってもよい。本実施形態では、液体は水であるとして説明する。監視制御システム１は、ネットワーク２０を介して互いに通信可能に接続される無人航空機１００、判定装置２００及び監視制御装置３００を備える。判定装置２００及び監視制御装置３００は、機場１０に構築される。ネットワーク２０は、どのようなネットワークで構築されてもよい。例えば、ネットワーク２０は、インターネットで構成されてもよいし、専用線等の閉域網で構成されてもよいし、携帯電話通信網で構成されてもよい。なお、判定装置２００及び監視制御装置３００は、クラウドコンピューティングシステムで構成されてもよい。この場合、判定装置２００及び監視制御装置３００は、機場１０の外部に構築されてもよい。監視制御システム１は、判定システムの一態様である。判定システムは、が無人航空機１００によって生成された画像データが、所定の条件を満たすか否か判定するシステムである。

【0009】

無人航空機１００は、ドローン又はラジコンヘリコプター等の飛翔体である。無人航空機１００は、予め指定された日時になると、所定の場所に移動する。無人航空機１００は、ネットワーク２０を介して判定装置２００と通信を行う。

【0010】

判定装置２００は、パーソナルコンピュータ、サーバ等の情報処理装置である。判定装置２００は、ネットワーク２０を介して無人航空機１００と通信を行う。判定装置２００は、無人航空機１００と所定の情報を送受信したりする。所定の情報は、例えば、無人航空機１００によって撮像された画像データであってもよいし、画像データに対する所定の判定結果であってもよい。

【0011】

監視制御装置３００は、パーソナルコンピュータ又はサーバ等の情報処理装置である。監視制御装置３００は、判定装置２００と通信可能に接続される。監視制御装置３００は、判定装置２００に記録された情報に基づいて、所定の画面データを生成する。所定の画面データは、例えばトレンドグラフであってもよいし、無人航空機１００によって撮像された画像データであってもよい。監視制御装置３００は、所定の指示を判定装置２００に送信する。

【0012】

図２は、第１の実施形態の無人航空機１００の断面図の一例を示す図である。無人航空機１００は、空中を飛行することで移動する。無人航空機１００は、プロペラ部１０１、浮揚部１０２、撮像部１０３及び容器１０４を備える。

【0013】

プロペラ部１０１は、複数のプロペラを備える。プロペラ部１０１は、プロペラを回転させることで、無人航空機１００の高度調整又は移動を行う。浮揚部１０２は、水よりも軽い物質で構成される。浮揚部１０２は、発泡スチロール、エチレン酢酸ビニル又は空気等の無人航空機１００は、浮揚部１０２の浮力によって、無人航空機１００を浮かせる。浮揚部１０２によって、無人航空機１００は、水源の採水地に着水しても水中に沈まない。

【0014】

撮像部１０３は、マルチスペクトルカメラ等の既存の撮像装置である。撮像部１０３は、撮像装置を無人航空機１００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、撮像部１０３は、撮像装置において撮像された撮像信号から画像データを生成し、無人航空機１００に入力する。撮像部１０３は、容器１０４内部を撮像してもよいし、無人航空機１００直下を撮像してもよい。

【0015】

容器１０４は、タンク等の液体容器である。容器１０４には、採水地から採水された水が入れられてもよい。容器１０４の底部は突起１０５を備える。突起１０５の先端は、容器１０４の内部に通じる穴がある。容器１０４は、内部にピストン１０６を備える。ピストン１０６は、直動モータによって上方向又は下方向に駆動する。ピストン１０６は、下方向に動作した場合、容器１０４内の水等の液体を突起１０５を通じて、容器１０４外に押し出す。ピストン１０６は、上方向に動作した場合、容器１０４内に突起１０５を通じて、水等の液体を容器１０４内に取り込む。容器１０４は、アクリル等の無色透明な素材で構成される。容器１０４は、貯水された水等を撮像部１０３で撮像可能である。

【0016】

図３は、第１の実施形態の無人航空機１００の平面図の一例を示す図である。無人航空機１００は、プロペラ部１０１、浮揚部１０２、撮像部１０３及び容器１０４を備える。

【0017】

図３では、プロペラ部１０１が備えるプロペラは４本を例としているが、実施形態としては、４本に限定されない。プロペラは、何本備えられてもよい。例えば、プロペラ部１０１は、プロペラを５本備えていてもよいし、６本備えていてもよい。

【0018】

図３では、浮揚部１０２は、円状に設置されるが、これに限定されない。浮揚部１０２は、例えば、多角形状に設置されてもよいし、複数カ所に分散されて設置されてもよい。浮揚部１０２は、無人航空機１００が水中に沈まなければどのような形状であってもよい。

【0019】

図３では、無人航空機１００に備えられる容器１０４は、４個を例としているが、実施形態としては、４個に限定されない。容器１０４は、何個備えられてもよい。例えば、容器１０４は、５個備えられていてもよいし、６個備えられていてもよい。

【0020】

図４は、第１の実施形態の無人航空機１００の機能構成を表す機能ブロック図である。無人航空機１００は、水質検査プログラムを実行することによってプロペラ部１０１、浮揚部１０２、撮像部１０３、容器１０４、無線通信部１０７、スケジュール記憶部１０８、画像データ記憶部１０９及び制御部１１０を備える装置として機能する。なお、既に説明されたプロペラ部１０１、浮揚部１０２、撮像部１０３及び容器１０４は説明を省略する。

【0021】

無線通信部１０７は、無線ネットワークインタフェースである。無線通信部１０７は、無線通信方式を用いて、予め定められた外部機器と通信する。無線通信部１０７は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）等の通信方式で通信してもよい。外部機器は例えば、判定装置２００であってもよいし、判定装置２００と通信可能に接続された情報処理装置であってもよい。

【0022】

スケジュール記憶部１０８は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。スケジュール記憶部１０８は、スケジュールテーブルを記憶する。スケジュールテーブルは、無人航空機１００の動作スケジュールを保持する。

【0023】

図５は、第１の実施形態のスケジュールテーブルの具体例を示す図である。スケジュールテーブルは、スケジュールレコードを有する。スケジュールレコードは、日時、第１経路、第２経路、第Ｎ経路、第１動作、第２動作、第３動作及び動作の各値を有する。日時は、無人航空機１００に動作スケジュールが実行される日時を表す。第１経路は、無人航空機１００が最初に移動する場所を表す。第２経路は、無人航空機１００が第１経路に移動した後、次に移動する場所を表す。第Ｎ経路は、無人航空機１００が経路Ｎ－１に移動した後、次に移動する場所を表す。第１動作は、無人航空機１００が最初に実行する動作を表す。第２動作は、無人航空機１００が第１動作を実行した後に実行する動作を表す。第３動作は、無人航空機１００が第２動作を実行した後に実行する動作を表す。第Ｎ動作は、無人航空機１００が動作Ｎ－１を実行した後に実行する動作を表す。なお、Ｎは自然数を表す。

【0024】

図５に示される例では、スケジュールテーブルの最上段のスケジュールレコードは、日時の値が“２０１８．１．１５ １０：００”、第１経路の値が“３５度３９分２秒１５Ｎ，１３８度２２分３５秒４２Ｅ”、第２経路の値が、“３５度３９分２秒１６Ｎ，１３８度２２分３５秒４３Ｅ”、経路Ｎの値が“－”、第１動作の値が“採水”、第２動作の値が“撮像（容器）”、第３動作の値が“排水”、動作Ｎの値が“－”である。従って、スケジュールテーブルの最上段のスケジュールレコードによると、日時が、２０１８年１月１５日１０時００分になると、無人航空機１００は、まず北緯３５度３９分２秒１５、東経１３８度２２分３５秒４２Ｅに移動し、次に、北緯３５度３９分２秒１６、東経１３８度２２分３５秒４３に移動する。移動した無人航空機１００は、まず採水を行い、次に、無人航空機１００は、容器の中の採水された水を撮像し、排水することがわかる。なお、図５に示されるスケジュールテーブルは一具体例に過ぎない。そのため、図５とは異なる態様でスケジュールテーブルが構成されてもよいし、第Ｎ経路又は第Ｎ動作等が選択される条件が定義されていてもよい。

【0025】

図４に戻って、無人航空機１００の説明を続ける。画像データ記憶部１０９は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。画像データ記憶部１０９は、画像データを記憶する。画像データは、無人航空機１００の撮像部１０３によって撮像される。

【0026】

制御部１１０は、無人航空機１００の各部の動作を制御する。制御部１１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えた装置により実行される。制御部１１０は、画像判定プログラムを実行することによって、日時情報取得部１１１、移動制御部１１２、位置情報取得部１１３、採水制御部１１４及び画像取得部１１５として機能する。

【0027】

日時情報取得部１１１は、日時情報を取得する。日時情報は、取得された時点の年月日時分秒を識別可能な情報である。日時情報は、無人航空機１００に内蔵された時計から取得されてもよいし、ＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバから取得されてもよい。また、日時情報は、ＵＮＩＸ（登録商標）時間であってもよい。日時情報は、日時情報に対してハッシュ関数やデジタル署名等によって処理された情報が用いられてもよい。

【0028】

移動制御部１１２は、無人航空機１００に記録されたスケジュールテーブルに応じて、プロペラを回転させる。移動制御部１１２は、プロペラを回転させることで、無人航空機１００の高度調整又は移動を行う。移動制御部１１２は、例えば、取得された日時情報が、スケジュールレコードに記録された日時と一致していた場合、スケジュールレコードに記録された経路に無人航空機１００を移動させるように回転させてもよい。なお、日時情報とスケジュールテーブルに記録された日時は完全一致している必要はなく、予め指定された所定の時間の誤差が含まれていてもよい。移動制御部１１２は、無人航空機１００がスケジュールテーブルに記録された経路に到達すると、記録された動作に応じて無人航空機１００の高度が制御してもよい。例えば、移動制御部１１２は、高度が上がるようにプロペラを回転させてもよい。移動制御部１１２は、高度が下がるようにプロペラを回転させてもよい。また、移動制御部１１２は、判定装置２００から受信した判定結果に応じて、経路が決定されてもよい。

【0029】

位置情報取得部１１３は、位置情報を取得する。位置情報は、無人航空機１００の位置を示す情報である。位置情報取得部１１３は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の衛星測位システムによって位置情報を取得してもよい。位置情報は、例えば、経緯度情報であってもよい。位置情報は、例えば、経緯度の情報に加えて、高度又は速度等の情報が含まれていてもよい。位置情報は、衛星測位システムからの電波が届きにくい場所（例えば、山間部やトンネル）では、無人航空機１００の速度の情報や加速度の情報を用いて補正されてもよい。

【0030】

採水制御部１１４は、無人航空機１００に記録されたスケジュールテーブルに応じて、直動モータを駆動させる。直動モータが駆動することで、容器１０４内に設置されたピストン１０６は上下に駆動する。採水制御部１１４は、例えば、スケジュールテーブルの動作の値に“採水”が含まれる場合、ピストン１０６が上方向に駆動するように直動モータを駆動させてもよい。採水制御部１１４は、ピストン１０６が上方向に向かって移動する距離に応じて、容器１０４に採水される水の量を制御する。採水制御部１１４は、例えば、スケジュールテーブルの動作の値に“排水”が含まれる場合、ピストン１０６が下方向に駆動するように直動モータを駆動させてもよい。

【0031】

画像取得部１１５は、撮像部１０３によって生成された画像データを取得する。画像取得部１１５は、取得された画像データを画像データ記憶部１０９に記録する。画像取得部１１５は、取得された画像データを判定装置２００に送信する。

【0032】

図６は、第１の実施形態の判定装置２００の機能構成を表す機能ブロック図である。判定装置２００は、画像判定プログラムを実行することによって第１通信部２０１、第２通信部２０２、入力部２０３、表示部２０４、画像データ記憶部２０５、学習結果データ記憶部２０６及び制御部２０７を備える装置として機能する。

【0033】

第１通信部２０１は、無線ネットワークインタフェースである。第１通信部２０１は、無線通信方式を用いて、無人航空機１００と通信する。第１通信部２０１は、例えば無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

【0034】

第２通信部２０２は、ネットワークインタフェースである。第２通信部２０２は監視制御装置３００と通信可能に接続される。第２通信部２０２は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＰＳＴＮ（Public Switched Telephone Network）、ＬｏｎＷｏｒｋｓ、専用線又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

【0035】

入力部２０３は、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置を用いて構成される。入力部２０３は、入力装置を判定装置２００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部２０３は、入力装置において入力された入力信号から入力データ（例えば、判定装置２００に対する指示を示す指示情報）を生成し、判定装置２００に入力する。

【0036】

表示部２０４は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の出力装置である。表示部２０４は、出力装置を判定装置２００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部２０４は、映像データから映像信号を生成し自身に接続されている映像出力装置に映像信号を出力する。

【0037】

画像データ記憶部２０５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。画像データ記憶部２０５は、画像データを記憶する。画像データは、無人航空機１００から送信される。

【0038】

学習結果データ記憶部２０６は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。学習結果データ記憶部２０６は、学習結果データを記憶する。学習結果データは、単一の藍藻類、油又は魚類等の動植物が撮像された画像データを教師データとして、所定の機械学習を行うことで生成される。学習結果データは、画像データに所定の特徴量が含まれているか否かを判定するために用いられる。所定の特徴量は、例えば、動植物又は油を表すスペクトルの波長の強度を示す値であってもよいし、画像の形状であってもよい。動植物の画像は、同じ場所で撮像された画像に限定されない。例えば、同じ動植物であれば、異なる場所で撮像された画像であってもよい。学習結果データは、予め記録される。学習結果データは、比較画像データの一態様である。

【0039】

制御部２０７は、判定装置２００の各部の動作を制御する。制御部２０７は、例えばＣＰＵ等のプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部２０７は、画像判定プログラムを実行することによって、画像取得部２０８、画像判定部２０９及び警報指示部２１０として機能する。

【0040】

画像取得部２０８は、無人航空機１００から画像データを取得する。画像取得部２０８は、取得された画像データを画像データ記憶部２０５に記録する。画像取得部２０８は、取得された画像データを画像判定部２０９に出力する。

【0041】

画像判定部２０９は、画像データ及び学習結果データが所定の条件を満たすか否かを判定する。画像判定部２０９は、画像データ及び学習結果データが所定の条件を満たす場合、警報発報を示す情報を警報指示部２１０に出力する。画像判定部２０９は、無人航空機１００に対して、判定結果を送信する。所定の条件とは、例えば、画像データに含まれる水の色の特徴量が予め定められた閾値以内であるか否かであってもよい。予め定められた閾値は、例えば、学習結果データに含まれる藍藻類のスペクトルの波長の強度の値に基づいて決定された値であってもよい。所定の条件とは、例えば、画像判定部２０９は、画像データと学習結果データとの波長の強度の値の差分が閾値以内であることであってもよい。

【0042】

警報指示部２１０は、警報発報を示す情報を受付けると、警報発報指示を監視制御装置３００に送信する。警報発報指示は、例えば、水源の水質の異常を示す音声又は文字列を発する警報であってもよいし、水源の水質改善を行うための処置を発する警報であってもよい。警報指示部２１０は、学習結果データと所定の条件を満たした画像データを監視制御装置３００に送信する。

【0043】

図７は、第１の実施形態の監視制御装置３００の機能構成を表す機能ブロック図である。監視制御装置３００は、水質検査プログラムを実行することによって通信部３０１、入力部３０２、表示部３０３、警報部３０４、画像データ記憶部３０５及び制御部３０６を備える装置として機能する。

【0044】

通信部３０１は、ネットワークインタフェースである。通信部３０１は判定装置２００と通信可能に接続される。通信部３０１は、例えば無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＰＳＴＮ、ＬｏｎＷｏｒｋｓ、専用線又はＬＴＥ等の通信方式で通信してもよい。

【0045】

入力部３０２は、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置を用いて構成される。入力部３０２は、入力装置を監視制御装置３００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部３０２は、入力装置において入力された入力信号から入力データ（例えば、監視制御装置３００に対する指示を示す指示情報）を生成し、監視制御装置３００に入力する。

【0046】

表示部３０３は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の出力装置である。表示部３０３は、出力装置を監視制御装置３００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部３０３は、映像データから映像信号を生成し自身に接続されている映像出力装置に映像信号を出力する。

【0047】

警報部３０４は、サイレン、回転灯、表示板及びスピーカー等の警報機器である。警報部３０４は、警報制御部３０７から出力された警報発報指示に基づいて、警報を発報する。例えば、警報部３０４は、警報制御部３０７から警報発報指示を受け付けた場合、警告音を発報してもよい。

【0048】

画像データ記憶部３０５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。画像データ記憶部２０５は、画像データを記憶する。画像データは、判定装置２００から送信される。

【0049】

制御部３０６は、監視制御装置３００の各部の動作を制御する。制御部３０６は、例えばＣＰＵ等のプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部３０６は、画像判定プログラムを実行することによって、警報制御部３０７及び画面データ生成部３０８として機能する。

【0050】

警報制御部３０７は、警報発報を示す情報と画像データとを受付けると、警報発報指示を警報部３０４に出力する。警報発報指示は、例えば、画像データの特徴量が予め定められた閾値以内であることを示す音声又は文言を出力する警報であってもよいし、水源の水質改善の手順を示す情報を表示されたことを表す警報であってもよい。警報制御部３０７は、画像データを画像データ記憶部３０５に記録する。警報制御部３０７は、画面データ生成部３０８に画面データ生成指示を出力する。

【0051】

画面データ生成部３０８は、画面データを生成する。まず、画面データ生成部３０８は、画面データの生成指示を受け付けると、画像データ記憶部３０５から画像データを取得する。画面データ生成部３０８は、取得した画像データに基づいて、画面データを生成する。画面データは、例えば、そのまま画像データが表示されていてもよいし、画像データの特徴量が予め定められた閾値以内であることを示す文言が付与されていてもよいし、警報が発報されたことを示す画面であってもよい。画面データ生成部３０８は、生成された画面データを表示部３０３に表示させる。

【0052】

図８及び図９は、第１の実施形態の画像判定の処理の流れを示すシーケンスチャートである。無人航空機１００の日時情報取得部１１１は、日時情報を取得する。無人航空機１００の移動制御部１１２は、取得された日時情報がスケジュールレコードに記録された日時と一致していた場合、スケジュールレコードに記録された経路に移動する（ステップＳ１０１）。無人航空機１００の位置情報取得部１１３は、位置情報を取得する（ステップＳ１０２）。位置情報取得部１１３は、取得された位置情報とスケジュールレコードに記録された経路とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１０３）。スケジュールレコードに記録された経路と取得した位置情報とが一致しない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０１に遷移する。

【0053】

スケジュールレコードに記録された経路と取得した位置情報とが一致する場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、無人航空機１００の採水制御部１１４は、スケジュールレコードに記録された第１動作を実行する（ステップＳ１０４）。例えば、第１動作が、“採水”である場合、無人航空機１００は、採水を行う。なお、この場合、無人航空機１００は、採水地に着水して採水を行ってもよい。採水地に着水した無人航空機１００は、浮揚部１０２によって浮遊する。

【0054】

無人航空機１００の画像取得部１１５は、画像データを取得する（ステップＳ１０５）。具体的には、無人航空機１００の撮像部１０３は、容器１０４の内部を撮像し、画像データを生成する。画像取得部１１５は、撮像部１０３によって生成された画像データを取得する。画像取得部１１５は、画像データ記憶部１０９に取得した画像データを記録する（ステップＳ１０６）。画像取得部１１５は、判定装置２００に画像データを送信する（ステップＳ１０７）。

【0055】

判定装置２００の画像取得部２０８は、無人航空機１００から画像でデータを取得する。画像取得部２０８は、取得した画像データを画像データ記憶部２０５に記録する（ステップＳ１０８）。判定装置２００の画像判定部２０９は、学習結果データ記憶部２０６から学習結果データを取得する。画像判定部２０９は、画像データ及び学習結果データが所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０９）。所定の条件とは、例えば、画像データの特徴量が予め定められた閾値以内であるか否かであってもよい。画像判定部２０９は、所定の条件を満たす場合、画像データに藍藻類の画像が含まれると判定する（ステップＳ１１０）。画像判定部２０９は、所定の条件を満たさない場合、画像データに藍藻類の画像が含まれないと判定する。

【0056】

画像判定部２０９は、画像データに藍藻類の画像が含まれると判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、画像判定部２０９は、警報発報を示す情報を警報指示部２１０に出力する。警報指示部２１０は、警報発報指示を監視制御装置３００に送信する（ステップＳ１１１）。警報指示部２１０は、画像データを監視制御装置３００に送信する（ステップＳ１１２）。画像判定部２０９は、判定結果を無人航空機１００に送信する（ステップＳ１１３）。

【0057】

監視制御装置３００の警報制御部３０７は、警報発報指示を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１１４）。警報指示を受け付けた場合（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、警報制御部３０７は、受け付けた画像データを画像データ記憶部３０５に記録する（ステップＳ１１５）。警報制御部３０７は、警報発報指示を警報部３０４に出力する。警報部３０４は、警報を発報する（ステップＳ１１６）。画面データ生成部３０８は、画面データを生成する。画面データ生成部３０８は、生成した画面データを表示部３０３に表示させる（ステップＳ１１７）。画面データは、例えば、警報が発報されたことを示す画面である。警報指示を受け付けていない場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）、ステップＳ１１８に遷移する。

【0058】

無人航空機１００の移動制御部１１２は、判定結果に応じて、スケジュールレコードの経路を決定する。移動制御部１１２は、受信した判定結果が藍藻類の画像が含まれると判定されたものであるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。受信した判定結果が藍藻類の画像が含まれると判定されたものでない場合（ステップＳ１１８：ＮＯ）、採水制御部１１４は、スケジュールレコードの動作に応じて、容器１０４内の水を排水し、ステップＳ１２４に遷移する（ステップＳ１１９）。

【0059】

移動制御部１１２は、受信した判定結果が藍藻類の画像が含まれると判定されたものである場合（ステップＳ１１８：ＹＥＳ）、移動制御部１１２は、所定のスケジュールレコードに記録された経路に無人航空機１００を移動させる（ステップＳ１２０）。所定のスケジュールレコードは、判定結果に含まれていてもよいし、予めスケジュールレコードに記録されていてもよい。所定のスケジュールレコードに記録された経路は、例えば、水の分析場の場所を表していてもよい。位置情報取得部１１３は、位置情報を取得する（ステップＳ１２１）。位置情報取得部１１３は、取得された位置情報とスケジュールレコードに記録された経路とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１２２）。スケジュールレコードに記録された経路と取得した位置情報とが一致しない場合（ステップＳ１２２：ＮＯ）、ステップＳ１２１に遷移する。

【0060】

スケジュールレコードに記録された経路と取得した位置情報とが一致する場合（ステップＳ１２２：ＹＥＳ）、採水制御部１１４は、スケジュールレコードの動作に応じて、容器１０４内の水を排水を行う（ステップＳ１２３）。移動制御部１１２は、所定のスケジュールレコードに記録された経路に基づいて、初期位置に無人航空機１００を移動させる（ステップＳ１２４）。

【0061】

このように構成された監視制御システム１では、無人航空機１００が指定された経路を移動する。無人航空機１００の採水制御部１１４が、採水地の水を採水する。無人航空機１００の撮像部１０３が、採水された水が収められた容器１０４を撮像し、画像データを生成する。判定装置２００の画像判定部２０９は、生成された画像データに藻類等が含まれるか否かを判定する。画像データに藻類等が含まれる場合、判定装置２００の警報指示部２１０は、監視制御装置３００に対して警報発報指示を送信する。監視制御装置３００の警報部３０４は、警報を発報する。画像データに藻類等が含まれる場合、無人航空機１００は、所定の経路に移動することで、採水された水を分析場等の指定された場所に移動させることができる。したがって、実施形態の監視制御システム１によれば、無人航空機１００が空中を移動することで、より早く採水地に移動することができ、未然に水質事故を予防することが可能となる。また、判定装置２００によって、画像データに藻類等が含まれると判定された場合、判定装置２００の警報指示部２１０は、監視制御装置３００に対して警報発報指示を送信することで、浄水場等の機場のオペレータに対して、水質の異常に対して適切な処置を決定するための十分な時間を確保することができる。

【0062】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態における監視制御システム１について説明する。第２の実施形態における監視制御システム１の構成は第１の実施形態における監視制御システム１と同じである。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。

【0063】

第２の実施形態における判定装置２００では、画像判定部２０９は、画像データ及び学習結果データが所定の条件を満たすか否かを判定する。画像判定部２０９は、画像データ及び学習結果データが所定の条件を満たす場合、警報発報を示す情報を警報指示部２１０に出力する。画像判定部２０９は、無人航空機１００に対して、判定結果を送信する。所定の条件とは、例えば、画像データに含まれる水の色の特徴量が予め定められた閾値以内であるか否かであってもよい。予め定められた閾値は、例えば、学習結果データに含まれる油又は魚類のスペクトルの波長の強度の値に基づいて決定された値であってもよい。所定の条件とは、例えば、画像判定部２０９は、画像データと学習結果データとの波長の強度の値の差分が閾値以内であることであってもよい。

【0064】

図１０及び図１１は、第２の実施形態の画像判定の処理の流れを示すシーケンスチャートである。ステップＳ２０１からステップＳ２０４までは、図８のステップＳ１０１からステップＳ１０４までと同じであるため、説明を省略する。

【0065】

無人航空機１００の移動制御部１１２は、無人航空機１００が所定の高度が上昇するようにプロペラを回転させる（ステップＳ２０５）。所定の高度は、例えば、水面から３メートル程度の高度であってもよいし、水面の５メートル四方が撮像される程度の高度であってもよい。無人航空機１００の画像取得部１１５は、画像データを取得する（ステップＳ２０６）。具体的には、無人航空機１００の撮像部１０３は、無人航空機１００によって採水された採水地を撮像し、画像データを生成する。画像取得部１１５は、撮像部１０３によって生成された画像データを取得する。画像取得部１１５は、画像データ記憶部１０９に取得した画像データを記録する（ステップＳ２０７）。画像取得部１１５は、判定装置２００に画像データを送信する（ステップＳ２０８）。

【0066】

判定装置２００の画像取得部２０８は、無人航空機１００から画像でデータを取得する。画像取得部２０８は、取得した画像データを画像データ記憶部２０５に記録する（ステップＳ２０９）。判定装置２００の画像判定部２０９は、学習結果データ記憶部２０６から学習結果データを取得する。画像判定部２０９は、画像データ及び学習結果データが所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２１０）。所定の条件とは、例えば、画像データの特徴量が予め定められた閾値以内であるか否かであってもよい。画像判定部２０９は、所定の条件を満たす場合、画像データに油又は魚類の画像が含まれると判定する（ステップＳ２１１）。画像判定部２０９は、所定の条件を満たさない場合、画像データに油又は魚類の画像が含まれないと判定する。

【0067】

画像判定部２０９は、画像データに藍藻類の画像が含まれると判定した場合（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、画像判定部２０９は、警報発報を示す情報を警報指示部２１０に出力する。警報指示部２１０は、警報発報指示を監視制御装置３００に送信する（ステップＳ２１２）。警報指示部２１０は、画像データを監視制御装置３００に送信する（ステップＳ２１３）。画像判定部２０９は、判定結果を無人航空機１００に送信する（ステップＳ２１４）。

【0068】

ステップＳ２１５からステップＳ２１８は、図９のステップＳ１１４からステップＳ１１７までと同じであるため、説明を省略する。

【0069】

無人航空機１００の移動制御部１１２は、判定結果に応じて、スケジュールレコードの経路を決定する。移動制御部１１２は、受信した判定結果が油又は魚類の画像が含まれると判定されたものであるか否かを判定する（ステップＳ２１９）。受信した判定結果が油又は魚類の画像が含まれると判定されたものでない場合（ステップＳ２１９：ＮＯ）、採水制御部１１４は、スケジュールレコードの動作に応じて、容器１０４内の水を排水し、ステップＳ２２５に遷移する（ステップＳ２２０）。

【0070】

移動制御部１１２は、受信した判定結果が油又は魚類の画像が含まれると判定されたものである場合（ステップＳ２１９：ＹＥＳ）、移動制御部１１２は、所定のスケジュールレコードに記録された経路に無人航空機１００を移動させる（ステップＳ２２１）。所定のスケジュールレコードは、判定結果に含まれていてもよいし、予めスケジュールレコードに記録されていてもよい。所定のスケジュールレコードに記録された経路は、例えば、水の分析場の場所を表していてもよい。位置情報取得部１１３は、位置情報を取得する（ステップＳ２２２）。位置情報取得部１１３は、取得された位置情報とスケジュールレコードに記録された経路とが一致するか否かを判定する（ステップＳ２２３）。スケジュールレコードに記録された経路と取得した位置情報とが一致しない場合（ステップＳ２２３：ＮＯ）、ステップＳ２２２に遷移する。

【0071】

スケジュールレコードに記録された経路と取得した位置情報とが一致する場合（ステップＳ２２３：ＹＥＳ）、採水制御部１１４は、スケジュールレコードの動作に応じて、容器１０４内の水を排水を行う（ステップＳ２２４）。移動制御部１１２は、所定のスケジュールレコードに記録された経路に基づいて、初期位置に無人航空機１００を移動させる（ステップＳ２２５）。

【0072】

このように構成された監視制御システム１では、無人航空機１００が指定された経路を移動する。無人航空機１００の採水制御部１１４が、採水地の水を採水する。無人航空機１００の撮像部１０３が、無人航空機１００によって採水された採水地を撮像し、画像データを生成する。判定装置２００の画像判定部２０９は、生成された画像データに油又は魚類等が含まれるか否かを判定する。画像データに油又は魚類等が含まれる場合、判定装置２００の警報指示部２１０は、監視制御装置３００に対して警報発報指示を送信する。監視制御装置３００の警報部３０４は、警報を発報する。画像データに油又は魚類等が含まれる場合、無人航空機１００は、所定の経路に移動することで、採水された水を分析場等の指定された場所に移動させることができる。したがって、実施形態の監視制御システム１によれば、無人航空機１００が空中を移動することで、より早く採水地に移動することができ、未然に水質事故を予防することが可能となる。また、判定装置２００によって、画像データに藻類等が含まれると判定された場合、判定装置２００の警報指示部２１０は、監視制御装置３００に対して警報発報指示を送信することで、浄水場等の機場のオペレータに対して、水質の異常に対して適切な処置を決定するための十分な時間を確保することができる。

【0073】

（実施形態に共通の変形例）
無人航空機１００は、複数の容器１０４を備える。したがって、異なる採水地の水の画像データを解析又は運搬することが可能となる。

【0074】

無人航空機１００の突起１０５は、延伸するように構成されてもよい。このように構成された無人航空機１００は、採水地のより深い場所の水を採水することができる。したがって、監視制御システム１は、採水地の深さに応じて水質が異なる場合であっても、水質を分析することができる。

【0075】

判定装置２００又は監視制御装置３００は、無人航空機１００を制御する制御指示を送信するように構成されてもよい。この場合、判定装置２００又は監視制御装置３００は、無人航空機１００に対して、移動又は高度変更等の移動制御指示を送信する。移動制御部１１２は、受け付けた指示に応じて、無人航空機１００を移動又は高度変更などの制御を行う。このように構成されることで、無人航空機１００に気象の急な変動や動植物との衝突等の不測の事態が生じた場合であっても、安全に無人航空機１００を動作させることが可能となる。

【0076】

判定装置２００又は監視制御装置３００は、無人航空機１００が記録するスケジュールレコードの日時を変更するように構成されてもよい。具体的には、判定装置２００又は監視制御装置３００は、気象情報を取得する。気象情報は、未来の降水確率、天気、気圧、気温、風速又は湿度等を含む。気象情報は、外部のサーバから取得される。判定装置２００又は監視制御装置３００は、取得された気象情報が、無人航空機１００の移動に支障が出る場合、スケジュールレコードの日時を変更させる変更指示を送信する。支障とは、例えば、墜落又は故障で、スケジュールレコードに記録された経路に到達できない状態であってもよいし、法定の飛行条件を満たしていない場合であってもよい。変更指示には、変更後の日時が含まれる。無人航空機１００は、スケジュールレコードに記録された日時の代わりに変更後の日時に移動を開始する。このように構成されることで、無人航空機１００は、気象に関わらず、安全に無人航空機１００を動作させることが可能となる。

【0077】

本実施形態では、判定装置２００が画像判定部２０９を備える構成としたが、判定装置２００が備えることに限定されない。例えば、無人航空機１００又は監視制御装置３００が画像判定部２０９を備えるように構成されてもよい。

【0078】

本実施形態では、無人航空機１００の容器１０４は、突起１０５及びピストン１０６を備える構成として説明したが、これに限定されない。例えば、容器１０４は、水中に沈められることで水をサンプリングしてもよい。

【0079】

上記各実施形態では、採水制御部１１４、画像取得部１１５、画像判定部２０９及び警報指示部２１０はソフトウェア機能部であるものとしたが、ＬＳＩ等のハードウェア機能部であってもよい。

【0080】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、画像判定部２０９、水質情報判定部２１１、薬品量決定部２１２又はサンプリング判定部２１４を持つことにより、未然に水質事故を予防することが可能となる。

【0081】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0082】

１…監視制御システム、１００…無人航空機、１０１…プロペラ部、１０２…浮揚部、１０３…撮像部、１０４…容器、１０５…突起、１０６…ピストン、１０７…無線通信部、１０８…スケジュール記憶部、１０９…画像データ記憶部、１１０…制御部、１１１…日時情報取得部、１１２…移動制御部、１１３…位置情報取得部、１１４…採水制御部、１１５…画像取得部、２００…判定装置、２０１…第１通信部、２０２…第２通信部、２０３…入力部、２０４…表示部、２０５…画像データ記憶部、２０６…学習結果データ記憶部、２０７…制御部、２０８…画像取得部、２０９…画像判定部、２１０…警報指示部、３００…監視制御装置、３０１…通信部、３０２…入力部、３０３…表示部、３０４…警報部、３０５…画像データ記憶部、３０６…制御部、３０７…警報制御部、３０８…画面データ生成部、１０…機場、２０…ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】