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(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】2025-03-07
(45)【発行日】2025-03-17
(54)【発明の名称】監視装置、監視システムおよび監視方法
(51)【国際特許分類】
G08B 21/00 20060101AFI20250310BHJP
G06T 7/62 20170101ALI20250310BHJP
G06T 7/20 20170101ALI20250310BHJP
H04N 7/18 20060101ALI20250310BHJP
【ＦＩ】
G08B21/00 E
G08B21/00 A
G06T7/62
G06T7/20 300Z
H04N7/18 D
H04N7/18 K
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021097212
(22)【出願日】2021-06-10
(65)【公開番号】P2022188921
(43)【公開日】2022-12-22
【審査請求日】2023-11-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000004444
【氏名又は名称】ＥＮＥＯＳ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(72)【発明者】
【氏名】後藤 治久
(72)【発明者】
【氏名】清家 寛志
【審査官】神田 泰貴
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００９／００４６１７２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－０７６３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－３３５４８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０２３３５２３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１９９１７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１６０７９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１４５１５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０８Ｂ １７／０２ － １７／１２
Ｇ０８Ｂ １７／００
Ｇ０８Ｂ １９／００ － ２１／２４
Ｈ０４Ｎ ７／１８
Ｇ０６Ｔ ７／００ － ７／９０
Ｇ０６Ｖ １０／００ － １０／２０
Ｇ０６Ｖ ３０／４１８
Ｇ０６Ｖ ４０／１６
Ｇ０６Ｖ ４０／２０
Ｆ２３Ｇ ５／００
Ｆ２３Ｇ ５／４０ － ５／４２
Ｆ２３Ｇ ５／５０
Ｆ２３Ｇ ５／１４ － ５／１８
Ｆ２３Ｇ ７／０６ － ７／０８
Ｆ２３Ｃ １／００ － ９／０８
Ｇ０１Ｎ ２１／００ － ２１／０１
Ｇ０１Ｎ ２１／１７ － ２１／６１
Ｇ０１Ｊ １／００ － １／６０
Ｇ０１Ｊ １１／００
Ｇ０１Ｊ ５／００ － ５／９０
Ｇ０１Ｍ １７／００ － １７／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
フレアを撮影した映像を取得する映像取得部と、前記映像を解析し、前記フレアが写った画素を識別する映像解析部と、
前記フレアが写った画素に基づいて、前記フレアの体積を推定するフレア体積推定部と、
連続して撮影された前記映像について算出された前記フレアの体積に基づいて、前記フレアを発生させるフレアガスの所定の単位時間における流量を推定するフレアガス流量推定部と、
前記フレアガスの流量と所定の閾値とを比較してアラームを発報する出力部と、
を備え、
前記フレア体積推定部は、前記映像における前記フレアの放出部の中心を通る垂直方向の中心線で前記フレアを左右に分割したときの右側の領域について、フレアの上端から下端までの単位高さごとに、前記中心線から前記フレアの右端までの距離を半径とする円柱の半分の体積を算出し、前記単位高さごとに算出した体積を積算して前記フレアの右側の体積を推定し、左側の領域について、フレアの上端から下端までの単位高さごとに、前記中心線から前記フレアの左端までの距離を半径とする円柱の半分の体積を算出し、前記単位高さごとに算出した体積を積算して前記フレアの左側の体積を推定し、前記フレアの右側の体積と前記フレアの左側の体積を合計して前記フレアの体積を推定する、監視装置。
【請求項2】
前記フレア体積推定部は、前記フレアの放出部の中心を通る垂直方向の中心線で前記フレアを左右に分割したときの前記フレアの右側の領域の面積に対する左側の領域の面積の比を計算し、前記比が１より大きい場合はその逆数を計算し、計算した前記比が所定の閾値以上の場合に前記フレアの体積を推定する、請求項１に記載の監視装置。
【請求項3】
前記出力部は、前記フレアガス流量推定部が推定した前記フレアガスの流量が、所定の閾値以上となるか、所定の閾値以上増加すると、アラームを発報する、請求項１または請求項２に記載の監視装置。
【請求項4】
前記映像解析部は、前記フレアが写った所定のフレア画素の輝度値と、前記フレア以外が写った所定の背景画素の輝度値とに基づいて、前記映像に含まれる各画素を、前記フレア画素に近い第１画素と前記背景画素に近い第２画素の何れかに分類し、前記第１画素に分類された全画素数を算出する、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の監視装置。
【請求項5】
前記映像解析部は、ＲＧＢ輝度値を座標軸とする３次元空間において、前記映像に含まれる１つの画素である検出対象画素のＲＧＢ輝度値で表される座標と、予め定められた前記フレアに対応するＲＧＢ輝度値で表される座標との距離を算出し、算出された距離に基づいて前記検出対象画素が前記第１画素に分類されるか前記第２画素に分類されるかを判定する、請求項４に記載の監視装置。
【請求項6】
前記映像解析部は、前記第２画素に分類された前記検出対象画素が、前記第１画素に分類された画素群に挟まれた位置に存在する場合、当該検出対象画素を、前記第１画素に分類する、請求項５に記載の監視装置。
【請求項7】
フレアスタックにおけるフレアの放出部周辺の映像を撮影する撮像装置と、前記映像を取得する請求項１から請求項６の何れか１項に記載の監視装置と、
を備える監視システム。
【請求項8】
フレアを撮影した映像を取得するステップと、前記映像を解析し、前記フレアが写った画素を識別するステップと、
前記フレアが写った画素に基づいて、前記フレアの体積を推定するステップと、
連続して撮影された前記映像について算出された前記フレアの体積に基づいて、前記フレアを発生させるフレアガスの所定の単位時間における流量を推定するステップと、
前記フレアガスの流量と所定の閾値とを比較してアラームを発報するステップと、
を有し、
前記フレアの体積を推定するステップは、前記映像における前記フレアの放出部の中心を通る垂直方向の中心線で前記フレアを左右に分割したときの右側の領域について、フレアの上端から下端までの単位高さごとに、前記中心線から前記フレアの右端までの距離を半径とする円柱の半分の体積を算出し、前記単位高さごとに算出した体積を積算して前記フレアの右側の体積を推定し、左側の領域について、フレアの上端から下端までの単位高さごとに、前記中心線から前記フレアの左端までの距離を半径とする円柱の半分の体積を算出し、前記単位高さごとに算出した体積を積算して前記フレアの左側の体積を推定し、前記フレアの右側の体積と前記フレアの左側の体積を合計して前記フレアの体積を推定する、監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、監視装置、監視システムおよび監視方法に関する。
【背景技術】
【0002】
製油所では、製油の過程で排出された余剰のガスをフレアスタックと呼ばれる設備で焼却する。フレアスタックのフレア放出部の先端からは、余剰のガスの燃焼により生じる火炎（フレア）や黒煙が放出される。フレアガスラインは製油所の複数装置からの配管に接続されている。配管の安全弁のシールが劣化すると、本来製油所内で利用されるガスがフレアガスラインに流入し、フレア放出部の先端からフレアとして放出される場合がある。これは、省エネルギーの観点から好ましくない。本来製油所内で利用されるガスが流入すると、フレアの大きさが通常より大きくなる。この性質を利用して、フレアの状態を監視用カメラで撮影し、監視員がその映像を目視によって確認しながら、本来製油所内で利用されるガスがフレアガスラインに流入していないかどうかの監視を行うことが多い。
【0003】
特許文献１には、フレアスタックから放出されるフレアの異常や黒煙の発生を検出する監視装置が記載されている。特許文献１に記載の監視装置は、映像を取得する映像取得部と、その映像を解析し、フレアを放出するバーナー部を基準として設定された所定の異常フレア領域を認識する映像解析部と、異常フレア領域に占めるフレアの大きさに基づいて、異常フレアを検出する異常フレア判定部と、を備え、フレアが映った領域の画素数を算出し、異常フレア判定部は、画素数が所定の閾値以上となると異常フレアと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－１７５０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
フレアスタックでは、フレアガスの流量（本来製油所内で利用されるガスの流入に伴うフレアガスの流量増加）を把握する必要がある。フレアガスの流量は、フレアガスラインにガス流量計を設置して監視することができる。しかし、新たにフレアガスラインにガス流量計を設置するには、装置の定期修理期間に実施する必要があり、工事できる期間に制限がある。ガス流量計の設置に要する費用は高額となる。また、監視用カメラでフレアを撮影し、監視員が目視により確認する方法では、フレアが大きくなることに基づいてフレアガスの流量が多いことは推定できても、定量的に把握することはできない。簡便で低コストにフレアガスの流量を計測する方法が求められている。特許文献１にも、フレアガスの流量を計測する方法は記載されていない。
【0006】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる監視装置、監視システムおよび監視方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様によれば、監視装置は、フレアを撮影した映像を取得する映像取得部と、前記映像を解析し、前記フレアが写った画素を識別する映像解析部と、前記フレアが写った画素に基づいて、前記フレアの体積を推定するフレア体積推定部と、連続して撮影された前記映像について算出された前記フレアの体積に基づいて、前記フレアを発生させるフレアガスの所定の単位時間における流量を推定するフレアガス流量推定部と、前記フレアガスの流量と所定の閾値とを比較してアラームを発報する出力部と、を備える。
【0008】
本発明の一態様によれば、監視システムは、フレアスタックにおけるフレアの放出部周辺の映像を撮影する撮像装置と、前記映像を取得する上記の監視装置と、を備える。
【0009】
本発明の一態様によれば、監視方法は、フレアを撮影した映像を取得するステップと、前記映像を解析し、前記フレアが写った画素を識別するステップと、前記フレアが写った画素に基づいて、前記フレアの体積を推定するステップと、連続して撮影された前記映像について算出された前記フレアの体積に基づいて、前記フレアを発生させるフレアガスの所定の単位時間における流量を推定するステップと、前記フレアガスの流量と所定の閾値とを比較してアラームを発報するステップと、を有する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、フレアガスの流量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】一実施形態における監視システムの一例を示す図である。
【図2】一実施形態における監視装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図3】一実施形態における監視装置が解析する映像の一例を示す図である。
【図4】一実施形態におけるフレアの検出処理を説明する第１の図である。
【図5】一実施形態におけるフレアの検出処理を説明する第２の図である。
【図6】一実施形態におけるフレアの検出処理を説明する第３の図である。
【図7】一実施形態におけるフレアの検出処理を説明する第４の図である。
【図8】一実施形態におけるフレアの検出処理を説明する第５の図である。
【図9】一実施形態におけるフレアの体積推定処理を説明する第１の図である。
【図10】一実施形態におけるフレアの体積推定処理を説明する第２の図である。
【図11】一実施形態におけるフレアガス流量の推定処理を説明する図である。
【図12】一実施形態におけるフレアガス流量の実測値と推定値の一例を示す図である。
【図13】一実施形態における設定処理の一例を示す図である。
【図14】一実施形態におけるフレアガス流量の推定処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
＜実施形態＞
以下、一実施形態によるフレアスタックの監視システムについて図１～図１４を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態における監視システムの一例を示す図である。
図１に、監視システム１の構成を示す。図１に示すように監視システム１は、カメラ１０と、映像取得装置１５と、映像分配装置２０と、監視用モニター２５と、監視装置３０と、中央監視装置４０と、を備える。図示するように、カメラ１０と映像取得装置１５、映像取得装置１５と映像分配装置２０、映像分配装置２０と監視用モニター２５、映像分配装置２０と監視装置３０はそれぞれ通信可能に接続されている。
以下、一実施形態によるフレアスタックの監視システムについて図１～図１４を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態における監視システムの一例を示す図である。
図１に、監視システム１の構成を示す。図１に示すように監視システム１は、カメラ１０と、映像取得装置１５と、映像分配装置２０と、監視用モニター２５と、監視装置３０と、中央監視装置４０と、を備える。図示するように、カメラ１０と映像取得装置１５、映像取得装置１５と映像分配装置２０、映像分配装置２０と監視用モニター２５、映像分配装置２０と監視装置３０はそれぞれ通信可能に接続されている。
【0013】
カメラ１０は、フレアスタック先端のフレアの放出部（フレアを放散する煙突の先端部。以下、フレア放出部と記載する。）と、その周辺の映像を撮影する。カメラ１０は、撮影した映像を映像取得装置１５へ出力する。カメラ１０が撮影した映像をフレア映像と記載する。カメラ１０は、動画を撮影する撮像装置であることが好ましいが、例えば、所定の時間間隔で静止画を撮影するものであってもよい。また、カメラ１０は、赤外線カメラであってもよい。フレアスタックでは、フレアの拡大を抑えるため、フレア放出部５１の直上へ蒸気を注入することがある。この場合、フレアの大きさは小さくなるが、代わりに注入した蒸気も観測される。赤外線カメラであれば、蒸気を検出することができるためフレアと蒸気を区別することにより、より正確にフレアガスの流量を推定することができる。また、赤外線カメラであれば、本来製油所内で利用されるガスの１種である水素ガスが放出されたときにもその水素ガスを検出することができる。カメラ１０は、有線のケーブルで映像取得装置１５と接続されていてもよいし、無線通信で映像取得装置１５や監視装置３０と接続されていてもよい。また、カメラ１０は、複数台設けられていてもよい。
【0014】
映像取得装置１５は、カメラ１０が撮影したフレア映像を取得し、そのフレア映像を映像分配装置２０へ出力する。
映像分配装置２０は、映像の分配する機能を有している。映像分配装置２０は、映像取得装置１５から取得したフレア映像を監視用モニター２５と監視装置３０へ出力する。
監視用モニター２５は、フレア映像を表示する。監視員は、監視用モニター２５に表示されたフレア映像を監視する。具体的には、監視員は、監視用モニター２５に表示されたフレア映像を見てフレア放出部５１の周辺や上空を確認し、フレアが大きくなっていないか、失火していないか、黒煙が発生していないかなどを目視により監視する。
映像分配装置２０は、映像の分配する機能を有している。映像分配装置２０は、映像取得装置１５から取得したフレア映像を監視用モニター２５と監視装置３０へ出力する。
監視用モニター２５は、フレア映像を表示する。監視員は、監視用モニター２５に表示されたフレア映像を監視する。具体的には、監視員は、監視用モニター２５に表示されたフレア映像を見てフレア放出部５１の周辺や上空を確認し、フレアが大きくなっていないか、失火していないか、黒煙が発生していないかなどを目視により監視する。
【0015】
監視装置３０は、カメラ１０が撮影したフレア映像を解析して、フレアガスの流量を推定する。監視装置３０は、フレアガスの流量を推定すると、その推定結果やアラーム等を監視装置３０の表示部や監視装置３０に接続された表示装置へ表示し、監視員に通知する。また、監視装置３０は、フレアガス流量の推定値やアラーム等を中央監視装置４０へ送信する。次に監視装置３０について詳しく説明する。
【0016】
図２は、本発明の一実施形態における監視装置の一例を示す機能ブロック図である。
監視装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備えたＰＣ（Personal Computer）やサーバ等のコンピュータである。図示するように監視装置３０は、映像取得部３１と、設定情報取得部３２と、映像解析部３３と、フレア体積推定部３４と、フレアガス流量推定部３５と、記憶部３６と、出力部３７と、を備えている。
監視装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備えたＰＣ（Personal Computer）やサーバ等のコンピュータである。図示するように監視装置３０は、映像取得部３１と、設定情報取得部３２と、映像解析部３３と、フレア体積推定部３４と、フレアガス流量推定部３５と、記憶部３６と、出力部３７と、を備えている。
【0017】
映像取得部３１は、カメラ１０が撮影したフレア映像を取得する。映像取得部３１は、フレア映像を映像解析部３３へ出力する。
設定情報取得部３２は、フレア映像の解析に必要な各種の設定情報を取得する。設定情報取得部３２は、取得した設定情報を記憶部３６に記録する。例えば、設定情報取得部３２は、フレア放出部５１の幅の長さ（実際の長さ）の情報の入力を受け付ける。
映像解析部３３は、フレア映像を解析し、フレアが写った画素とそうでない画素を識別する。ここで、図３を参照する。図３は、本発明の一実施形態における監視装置が解析する映像の一例を示す図である。図３にカメラ１０が撮影したフレア映像５０の一例を示す。なお、５２～５３で示す矩形の枠は、フレア映像５０そのものではなく、フレア映像の解析に必要な領域を示している。これらの領域は、設定情報取得部３２が取得した設定情報に基づいて配置される。
設定情報取得部３２は、フレア映像の解析に必要な各種の設定情報を取得する。設定情報取得部３２は、取得した設定情報を記憶部３６に記録する。例えば、設定情報取得部３２は、フレア放出部５１の幅の長さ（実際の長さ）の情報の入力を受け付ける。
映像解析部３３は、フレア映像を解析し、フレアが写った画素とそうでない画素を識別する。ここで、図３を参照する。図３は、本発明の一実施形態における監視装置が解析する映像の一例を示す図である。図３にカメラ１０が撮影したフレア映像５０の一例を示す。なお、５２～５３で示す矩形の枠は、フレア映像５０そのものではなく、フレア映像の解析に必要な領域を示している。これらの領域は、設定情報取得部３２が取得した設定情報に基づいて配置される。
【0018】
（１）例えば、映像解析部３３は、フレア映像に映るフレア放出部５１を、その形状に基づくパターン認識により検出する。映像解析部３３は、検出したフレア放出部５１の所定の位置（例えば、フレア放出部５１の先端の中心）を、フレア映像５０における基準位置として設定する。映像解析部３３は、例えば、フレア映像５０の左下端を原点としたときの基準位置の座標情報を記憶部３６に記録する。あるいは、映像解析部３３が画像を解析するのではなく、監視員が、フレア放出部５１の先端中心の座標情報を監視装置３０へ入力してもよい。
【0019】
（２）映像解析部３３は、設定情報取得部３２が取得した設定情報に基づいて、基準位置に基づく所定範囲をフレア監視エリア５２、背景エリア５３として設定する。
フレア監視エリア５２は、例えば、フレア放出部５１の先端からフレア５４が観察される範囲を規定する。
背景エリア５３は、フレアや黒煙が到達しない領域に設定される。背景エリア５３は、例えば、フレア放出部５１から十分に離れ、構造物が存在しない空間の一部について設定される。フレア監視エリア５２、背景エリア５３は監視員が任意に設定することができる。
フレア監視エリア５２は、例えば、フレア放出部５１の先端からフレア５４が観察される範囲を規定する。
背景エリア５３は、フレアや黒煙が到達しない領域に設定される。背景エリア５３は、例えば、フレア放出部５１から十分に離れ、構造物が存在しない空間の一部について設定される。フレア監視エリア５２、背景エリア５３は監視員が任意に設定することができる。
【0020】
（３）映像解析部３３は、フレアに対応するＲＧＢ輝度値（ＲＧＢ色空間における赤、緑、青の２５６階調の値）に基づいて、フレア映像５０からフレア５４を検出する。フレアに対応するＲＧＢ輝度値の値は、後述する処理により、映像解析部３３は、フレア監視エリア５２に含まれる画素を解析してフレアに対応するＲＧＢ輝度値を設定してもよいし、監視員が監視装置３０へフレアに対応するＲＧＢ輝度値を入力し、設定情報取得部３２がその値を取得してもよい。
【0021】
（４）映像解析部３３は、フレア映像５０のうちフレア放出部５１が写った画素について、フレア放出部５１の幅に対応する画素数をカウントする。
（５）映像解析部３３は、フレア映像５０のうちフレア５４が写った画素について、フレア放出部５１の中心を通る中心線からフレア５４の左右端までの画素数をそれぞれカウントする。
（５）映像解析部３３は、フレア映像５０のうちフレア５４が写った画素について、フレア放出部５１の中心を通る中心線からフレア５４の左右端までの画素数をそれぞれカウントする。
【0022】
フレア体積推定部３４は、フレア映像に基づいて、フレア５４の体積を推定する。より具体的には、フレア体積推定部３４は、映像解析部３３によって解析された映像におけるフレア５４が放出されるフレア放出部５１の中心を通る垂直方向の中心線でフレア５４を左右に分割したときの右側の領域について、右側のフレアの形状は円柱の右半分であると仮定して、フレア５４の上下方向（高さ方向）１画素ごとの体積を算出する。左側の領域についても、左側のフレアの形状は円柱の左半分であると仮定して、フレア５４の上下方向（高さ方向）１画素ごとの体積を算出する。フレア体積推定部３４は、１画素ごとの体積をフレアの上端から下端まで積算してフレア５４の右側と左側の体積をそれぞれ算出し、それらを合計してフレア５４全体の体積を推定する。
【0023】
フレアガス流量推定部３５は、フレア体積推定部３４が推定したフレア５４全体の体積に基づいて、所定の単位時間あたりのフレアガス流量を推定する。より具体的には、フレアガス流量推定部３５は、時刻Ｔ１に撮影されたフレア映像に基づいてフレア体積推定部３４が推定したフレア５４の体積Ｖ１と、時刻Ｔ１から一定時間ΔＴ後の時刻Ｔ２に撮影された映像に基づいてフレア体積推定部３４が推定したフレアの体積Ｖ２との平均を計算して、これをΔＴにおける瞬間的なフレアガス流量として推定し、この値を所定の単位時間ＴＵにおけるフレアガス流量の推定値に換算する。また、フレアガス流量推定部３５は、フレアガスの流量の推定値と予め設定された閾値とを比較して、単位時間あたりのフレアガスの流量、又は、連続する単位時間におけるフレアガスの流量の増加が閾値を超えていればアラームの発報を出力部３７へ指示する。
【0024】
記憶部３６は、種々の情報を記憶する。例えば、記憶部３６は、フレア放出部５１の基準位置の座標情報や、フレアに対応するＲＧＢ輝度値の設定情報、フレアガス流量と画素数の関係を示す検量線などを記憶する。
【0025】
出力部３７は、フレアガス流量推定部３５によるフレアガス流量の推定結果を表示したり、設定情報を入力したりするためのユーザインタフェースの画像を生成する。また、出力部３７は、フレアガス流量推定部３５の指示に基づいてアラームを出力する。
【0026】
図４～図８は、それぞれ一実施形態におけるフレアの検出処理を説明する第１の図～第５の図である。
図４（ａ）にフレア映像５０の一部の例を示す。図４（ｂ）に、フレア映像５０を解析してフレアだけを抽出した画像（以下、フレア画像と記載する。）を示す。図４（ｂ）に示すフレア画像の作成方法を次に示す。まず、監視員が、図５に示すようにフレアに対応するＲＧＢ輝度値の範囲を設定する。図５のＲ５はＲ（赤）の輝度の範囲、Ｇ５はＧ（緑）の輝度の範囲、Ｂ５はＢ（青）の輝度の範囲を示している。次に映像解析部３３が、画像処理によって、設定された範囲に含まれる輝度値を有する画素を、フレアを示す画素として抽出する。フレアを示す画素と、非フレアを示す画素とに異なる色を付して画像を生成する。これにより図４（ｂ）のフレア画像が得られる。図４（ｂ）のフレア画像では、円環状の領域がフレアとして表示されている。図４（ａ）と図４（ｂ）を比較して分かるように、図４（ｂ）のフレア画像では、フレアの一部しか検出できていない。
図４（ａ）にフレア映像５０の一部の例を示す。図４（ｂ）に、フレア映像５０を解析してフレアだけを抽出した画像（以下、フレア画像と記載する。）を示す。図４（ｂ）に示すフレア画像の作成方法を次に示す。まず、監視員が、図５に示すようにフレアに対応するＲＧＢ輝度値の範囲を設定する。図５のＲ５はＲ（赤）の輝度の範囲、Ｇ５はＧ（緑）の輝度の範囲、Ｂ５はＢ（青）の輝度の範囲を示している。次に映像解析部３３が、画像処理によって、設定された範囲に含まれる輝度値を有する画素を、フレアを示す画素として抽出する。フレアを示す画素と、非フレアを示す画素とに異なる色を付して画像を生成する。これにより図４（ｂ）のフレア画像が得られる。図４（ｂ）のフレア画像では、円環状の領域がフレアとして表示されている。図４（ａ）と図４（ｂ）を比較して分かるように、図４（ｂ）のフレア画像では、フレアの一部しか検出できていない。
【0027】
本実施形態では、フレアの検出精度を向上するために、ＲＧＢ輝度のＲ（赤）と、Ｇ（緑）と、Ｂ（青）の各色の輝度値を座標軸とする３次元空間を用意する。そして、この３次元空間内に、フレアが写った代表的な画素（フレア画素）のＲＧＢ輝度値をプロットし、フレアが写っていない非フレアの画素（背景画素）のＲＧＢ輝度値をプロットし、フレア映像５０の各画素のＲＧＢ輝度値をこの３次元空間内にプロットする。ここで、図６を参照する。図６の点６１は、フレアが写った代表的な画素のＲＧＢ輝度値をプロットした点である。点６３は、空などの背景が写った画素のＲＧＢ輝度値をプロットした点である。点６２は、フレア映像５０内のある画素のＲＧＢ輝度値をプロットした点である。映像解析部３３は、フレア映像５０内の画素のＲＧＢ輝度値をプロットした点６２の座標と代表的なフレアのＲＧＢ輝度値をプロットした点６１の座標とに基づいて、点６２と点６１の間の距離（ベクトル６４の長さ；第１の距離）を算出する。また、映像解析部３３は、フレア映像５０内の画素のＲＧＢ輝度値をプロットした点６２の座標と背景のＲＧＢ輝度値をプロットした点６３の座標とに基づいて、点６２と点６３の間の距離（ベクトル６５の長さ；第２の距離）を算出する。そして、映像解析部３３は、点６２に対応する画素を、ベクトル６４の長さとベクトル６５の長さのうち短い方に分類する。つまり、映像解析部３３は、ベクトル６４の長さが短ければ、点６２に対応する画素を、フレアを示す画素（第１画素）であると判定し、ベクトル６５の長さが短ければ、非フレアを示す画素（第２画素）であると判定する。映像解析部３３は、フレア映像５０内の全画素について同様の判定を行う。映像解析部３３は、フレアと判定した画素と、非フレアと判定した画素とに異なる色を付してフレア画像を作成する。このような処理によって得られたフレア画像を図７（ａ）に示す。
【0028】
図７（ａ）のフレア画像を参照すると、図４（ｂ）のフレア画像と比較してより多くの領域がフレアとして検出されていて、検出されるフレアの領域が改善されていることが分かる。しかし、図７（ａ）のフレア画像では、フレアの中心部に空洞が生じている。次にこの空洞を補完する処理について説明する。まず、映像解析部３３は、図７（ａ）に示すフレア画像を、例えば、Ｙ軸方向に上から下方向へ所定の画素数を有する幅ごとに分割し、分割してできた一列の部分画像の各々に対して以下の処理を行う。映像解析部３３は、一列の部分画像について、Ｘ軸方向に左から右へスキャンする。そのときにフレアを示す画素が所定の画素数以上連続して検知されて、次に非フレアを示す画素が所定の画素数以上連続して検知されて、その次にフレアを示す画素が所定の画素数以上連続して検知されたならば、映像解析部３３は、その部分画像では空洞が含まれていると判定する。そして、フレアを示す画素群に挟まれた非フレアを示す画素群をフレアとして認識し、これらの画素群にフレアに対応する色（図７（ａ）と同様の色でもよいし、異なる色でもよい。）を付す。このような空洞を補完する処理を行った結果を得られるフレア画像を図７（ｂ）に示す。
【0029】
図８（ａ）に、図４（ａ）とは別のフレア映像５０の一例を示す。この例では、フレア放出部５１の先端部から比較的小さなフレアが放出されている。図６を用いて説明したフレア映像５０の画素ごとに代表的なフレアのＲＧＢ輝度値を示す点および背景のＲＧＢ輝度値を示す点との距離に基づいてフレアが写った画素を検出する方法であれば、図８（ｂ）のフレア画像に示すようにフレアが小さいときでも、検出可能なことが確認できた。
【0030】
このようにフレア画像を補正すると、フレアガス流量推定部３５は、フレアガスの流量を計算する。フレア放出部５１へフレアガスが供給されると、放出されるフレアは一瞬ごとに燃え尽きる。フレア放出部５１へ連続してフレアガスが供給されると、連続してフレアが観測される。フレアガスの流量とフレア５４の大きさには正の相関があり、フレア画像が撮影された瞬間のフレアガス流量は、フレア画像に写ったフレア５４の体積の一次関数で表すことができると考える。次に図９を参照して、フレア体積推定部３４が、フレア画像からフレアの体積を算出する方法について説明する。
【0031】
図９は、一実施形態におけるフレア体積の算出処理を説明する第１の図である。
設定情報取得部３２が、監視員から入力されたフレア放出部５１の直径５１Ｌの長さを取得し、記憶部３６に記録する。映像解析部３３は、フレア放出部５１が写った画素に基づいて、直径５１Ｌに相当する画素数をカウントする。説明の便宜のため、フレア映像に写るフレア放出部５１は垂直方向に延伸しており、直径５１Ｌを規定する画素はフレア映像の水平方向（Ｘ軸方向）に並んでいるとする。映像解析部３３は、フレア映像のＹ軸方向の所定位置（フレア放出部５１が写った位置）をＸ軸方向に左から右へスキャンする。映像解析部３３は、フレア放出部５１が写った画素をカウントし、直径５１Ｌの画素数を検出する。例えば、映像解析部３３は、監視員によって指定されたフレア放出部５１の直径を示す範囲の画素数をカウントしてもよいし、監視員によって指定された輝度値（フレア放出部５１を示す輝度値）を有する画素数をカウントしてもよい。フレア体積推定部３４は、監視員から入力された直径５１Ｌの長さを検出した画素数で除算して１画素あたりの大きさＬ＿Ｕ（１画素の水平方向の長さおよび垂直方向の長さ）を算出する。次に、フレア５４の正面から向かって右半分と左半分に分けて体積を計算する。まず、映像解析部３３は、フレア放出部５１の中心を通る垂直方向の中心線Ｙ（中心線ＹをＹ軸とも呼ぶ。）を設定する。また、映像解析部３３は、Ｙ軸上のフレア放出部５１の上端を原点Ｏに設定する。映像解析部３３は、垂直方向の中心線ＹのＹ軸方向の位置ｙ１における中心線Ｙから水平に右方向にフレア５４のエッジ（境界）までの画素数Ｃ＿Ｒｙ１をカウントする。フレア体積推定部３４は、カウントされた画素数Ｃ＿Ｒｙ１に１画素あたりの大きさＬ＿Ｕを乗算して、火炎距離Ｙ＿Ｒｙ１を算出する。フレア体積推定部３４は、π×（Ｙ＿Ｒｙ１）２×Ｌ＿Ｕ÷２を計算して、Ｙ軸方向の位置ｙ１におけるフレア５４の一部の体積を算出する。ここで、上式は火炎距離Ｙ＿Ｒｙ１を半径、高さを１画素の大きさＬ＿Ｕとしたときの円柱の体積の右半分を計算するものである。例えば、フレア体積推定部３４は、原点Ｏからフレア５４の頂上に相当する位置ｙＴまで、位置ｙ１をＹ軸方向に１画素ずつずらして、各位置におけるフレア５４の右側の体積を求め、これらを合計する。同様に、フレア体積推定部３４は、位置ｙ２における中心線Ｙから水平に向かって左方向にフレア５４のエッジ（境界）までの画素数Ｃ＿Lｙ２をカウントし、画素数Ｃ＿Lｙ２に１画素あたりの大きさＬ＿Ｕを乗算して、火炎距離Ｙ＿Ｌｙ２を算出する。フレア体積推定部３４は、π×（Ｙ＿Ｌｙ２）２×Ｌ＿Ｕ÷２を計算して、Ｙ軸方向の位置ｙ２における高さを１画素の大きさＬ＿Ｕとしたときのフレア５４の一部の体積を算出する。フレア体積推定部３４は、原点Ｏからフレア５４の頂上に相当する位置ｙＴまで、位置ｙ２をＹ軸方向に１画素ずつずらして、各位置におけるフレア５４の左側の体積を求め、これらを合計する。フレア体積推定部３４は、左右の体積を合計してフレア５４の体積を算出する。つまり、フレア体積推定部３４は、図９の式（１）によって、フレア５４の体積Ｖ（ｔ）を算出する。
設定情報取得部３２が、監視員から入力されたフレア放出部５１の直径５１Ｌの長さを取得し、記憶部３６に記録する。映像解析部３３は、フレア放出部５１が写った画素に基づいて、直径５１Ｌに相当する画素数をカウントする。説明の便宜のため、フレア映像に写るフレア放出部５１は垂直方向に延伸しており、直径５１Ｌを規定する画素はフレア映像の水平方向（Ｘ軸方向）に並んでいるとする。映像解析部３３は、フレア映像のＹ軸方向の所定位置（フレア放出部５１が写った位置）をＸ軸方向に左から右へスキャンする。映像解析部３３は、フレア放出部５１が写った画素をカウントし、直径５１Ｌの画素数を検出する。例えば、映像解析部３３は、監視員によって指定されたフレア放出部５１の直径を示す範囲の画素数をカウントしてもよいし、監視員によって指定された輝度値（フレア放出部５１を示す輝度値）を有する画素数をカウントしてもよい。フレア体積推定部３４は、監視員から入力された直径５１Ｌの長さを検出した画素数で除算して１画素あたりの大きさＬ＿Ｕ（１画素の水平方向の長さおよび垂直方向の長さ）を算出する。次に、フレア５４の正面から向かって右半分と左半分に分けて体積を計算する。まず、映像解析部３３は、フレア放出部５１の中心を通る垂直方向の中心線Ｙ（中心線ＹをＹ軸とも呼ぶ。）を設定する。また、映像解析部３３は、Ｙ軸上のフレア放出部５１の上端を原点Ｏに設定する。映像解析部３３は、垂直方向の中心線ＹのＹ軸方向の位置ｙ１における中心線Ｙから水平に右方向にフレア５４のエッジ（境界）までの画素数Ｃ＿Ｒｙ１をカウントする。フレア体積推定部３４は、カウントされた画素数Ｃ＿Ｒｙ１に１画素あたりの大きさＬ＿Ｕを乗算して、火炎距離Ｙ＿Ｒｙ１を算出する。フレア体積推定部３４は、π×（Ｙ＿Ｒｙ１）２×Ｌ＿Ｕ÷２を計算して、Ｙ軸方向の位置ｙ１におけるフレア５４の一部の体積を算出する。ここで、上式は火炎距離Ｙ＿Ｒｙ１を半径、高さを１画素の大きさＬ＿Ｕとしたときの円柱の体積の右半分を計算するものである。例えば、フレア体積推定部３４は、原点Ｏからフレア５４の頂上に相当する位置ｙＴまで、位置ｙ１をＹ軸方向に１画素ずつずらして、各位置におけるフレア５４の右側の体積を求め、これらを合計する。同様に、フレア体積推定部３４は、位置ｙ２における中心線Ｙから水平に向かって左方向にフレア５４のエッジ（境界）までの画素数Ｃ＿Lｙ２をカウントし、画素数Ｃ＿Lｙ２に１画素あたりの大きさＬ＿Ｕを乗算して、火炎距離Ｙ＿Ｌｙ２を算出する。フレア体積推定部３４は、π×（Ｙ＿Ｌｙ２）２×Ｌ＿Ｕ÷２を計算して、Ｙ軸方向の位置ｙ２における高さを１画素の大きさＬ＿Ｕとしたときのフレア５４の一部の体積を算出する。フレア体積推定部３４は、原点Ｏからフレア５４の頂上に相当する位置ｙＴまで、位置ｙ２をＹ軸方向に１画素ずつずらして、各位置におけるフレア５４の左側の体積を求め、これらを合計する。フレア体積推定部３４は、左右の体積を合計してフレア５４の体積を算出する。つまり、フレア体積推定部３４は、図９の式（１）によって、フレア５４の体積Ｖ（ｔ）を算出する。
【0032】
また、フレア体積推定部３４は、フレア５４の形状が左右対称ではない場合、フレア５４の体積の算出を行わない。つまり、フレア体積推定部３４は、フレア放出部５１の中心を通る垂直方向の中心線でフレア５４を左右に分割したときの右側の領域と左側の領域の面積の比を、例えば、左側の領域の面積÷右側の領域の面積によって計算し、前記比が１より大きい場合はその逆数を計算し、計算した比が所定の閾値以上の場合にフレア形状が左右対称とみなし、フレア５４の体積を推定する。フレア５４の形状が左右対称ではない例を図１０に示す。フレア体積推定部３４は、フレア画像において、フレア放出部５１の中心を通る垂直方向の中心線Ｙの原点Ｏからフレア５４のエッジを結ぶベクトルを作成する。例えば、フレア体積推定部３４は、中心線Ｙを基準として原点回りに所定の角度θずつベクトル方向をずらしてベクトルを作成する。フレア体積推定部３４は、作成したベクトルの長さを計算し、中心線Ｙよりも向かって右側の領域で作成されたベクトルの長さの和と、中心線Ｙよりも向かって左側の領域で作成したベクトルの長さの和と、をそれぞれ計算する。図１０の例では、フレア体積推定部３４は、ベクトルＶ１～Ｖ６を作成し、各ベクトルの長さを算出する。フレア体積推定部３４は、ベクトルＶ１～Ｖ２の長さの和Ｌ１を計算し、また、ベクトルＶ３～Ｖ６の長さの和Ｌ２を計算する。フレア体積推定部３４は、例えば、Ｌ１に対するＬ２の比を計算し、前記比が１より大きい場合は逆数を計算し、計算した比が所定の閾値未満であれば、フレア５４が左右対称ではないと判定し、Ｌ１とＬ２の比が所定の閾値以上であれば、フレア５４が左右対称であると判定する。フレア５４が左右対称ではない場合、フレア体積推定部３４は、フレア５４の体積を算出せず、左右対称の場合、図９で説明した処理によってフレア５４の体積を算出する。
【0033】
フレアガス流量推定部３５は、時刻ｔに撮影されたフレア画像に基づいて、当該フレア画像に写るフレア５４の体積Ｖ（ｔ）が算出されると、所定の単位時間あたりのフレアガスの流量を推定する。ここで、図１１を参照する。図１１の縦軸はフレア５４の体積を示し、横軸は時間を示す。フレア体積推定部３４は、フレア映像が撮影されるたびに、上述の方法でフレア５４の体積Ｖを算出する。例えば、フレア体積推定部３４は、時刻Ｔ１に撮影されたフレア映像から体積Ｖ１を算出し、次の時刻Ｔ２に撮影されたフレア映像から体積Ｖ２を算出する。フレアガス流量推定部３５は、時刻Ｔ２の体積Ｖ２を算出されると、１つ前に撮影されたフレア映像に基づいて算出された体積Ｖ１と体積Ｖ２とを用いて、次式（２）によって、単位時間ＴＵあたりのフレアガスの流量Ｎを算出する。
Ｎ＝（Ｖ１＋Ｖ２）×ΔＴ÷２×（ＴＵ÷ΔＴ）・・・・（２）
Ｎ＝（Ｖ１＋Ｖ２）×ΔＴ÷２×（ＴＵ÷ΔＴ）・・・・（２）
【0034】
ここで、ΔＴはＴ１～Ｔ２までの時間である。つまり、時刻Ｔ１における体積Ｖ１と時刻Ｔ２の体積Ｖ２を上辺と底辺とする台形の面積をΔＴにおける流量とみなし、この流量を単位時間ＴＵあたりの流量Ｎに換算する。なお、フレア映像が連続して取得されるような場合、つまりΔＴが十分に短い場合には、体積Ｖ１～Ｖ２の時間平均を求めて、この値をフレアガス流量とみなし、この値を単位時間ＴＵあたりの流量Ｎに換算してもよい（次式（２´））。
Ｎ＝（Ｖ１＋Ｖ２）÷２×（ＴＵ÷ΔＴ）・・・・（２´）
Ｎ＝（Ｖ１＋Ｖ２）÷２×（ＴＵ÷ΔＴ）・・・・（２´）
【0035】
フレアガス流量推定部３５は、新たなフレア映像が撮影されるたびに単位時間ＴＵあたりのフレアガスの流量を算出する。例えば、時刻Ｔ３には、時刻Ｔ２の体積Ｖ２と時刻Ｔ３の体積Ｖ３に基づいて、時刻Ｔ３におけるフレアガスの流量を算出し、時刻Ｔ４には、時刻Ｔ３の体積Ｖ３と時刻Ｔ４の体積Ｖ４に基づいて、時刻Ｔ４におけるフレアガスの流量を算出する。時刻Ｔ５以降についても同様である。
【0036】
図１２にフレアガス流量の実測値と、図１１を用いて説明した推定方法により算出したフレアガス流量Ｎとを示す。図１２の縦軸は単位時間ＴＵあたりのフレアガス流量を示し、横軸は時間を示す。グラフＬ１はフレアガス流量の実測値である。グラフＬ２は本実施形態の推定方法によるフレアガス流量Ｎを示す。図示するように、本実施形態のフレアガス流量の推定方法により、実測値と類似する推移を示すグラフが得られた。そこで、フレアガス流量推定部３５は、上記の式（２）又は式（２´）によって計算できるフレアガス流量Ｎを、さらに以下の式（３）により補正することにより、フレアガス流量の推定値を算出する。
フレアガス流量推定値＝α×Ｎ＋β ・・・・（３）
ここでα、βは任意の実数である。α、βは実測値が得られる場合には実測値との比較、熟練者の知見、工学的な知見などにより定める。そして、フレアガス流量推定部３５は、式（３）により算出したフレアガス流量の推定値と、所定の閾値とを比較して、フレアガス流量の推定値が閾値を上回っていれば、アラームの発報を出力部３７に指示する。
フレアガス流量推定値＝α×Ｎ＋β ・・・・（３）
ここでα、βは任意の実数である。α、βは実測値が得られる場合には実測値との比較、熟練者の知見、工学的な知見などにより定める。そして、フレアガス流量推定部３５は、式（３）により算出したフレアガス流量の推定値と、所定の閾値とを比較して、フレアガス流量の推定値が閾値を上回っていれば、アラームの発報を出力部３７に指示する。
【0037】
次に監視システム１によるフレアガス流量の推定処理について説明する。
（設定処理）
まず、フレアガス流量の推定に先立って、各種設定処理を行う。
図１３は、一実施形態における設定処理の一例を示す図である。
まず、映像取得部３１はカメラ１０が撮影したフレア映像を取得する（ステップＳ１）。出力部３７は、各カメラが撮影したフレア映像を監視装置３０のモニターに表示する。次に監視員は、各フレア映像を参照して、フレア放出部５１の先端位置を設定する（ステップＳ２）。例えば、監視員は、先端部の座標情報を入力する等によって先端位置を指定する入力を行う。設定情報取得部３２は、入力された情報を取得する。先端位置の座標情報が入力された場合、設定情報取得部３２は、その座標情報をフレア放出部５１の先端位置の設定情報として記憶部３６に記録する。フレア放出部５１の先端位置の設定は、映像解析部３３が、画像解析により行ってもよい。
（設定処理）
まず、フレアガス流量の推定に先立って、各種設定処理を行う。
図１３は、一実施形態における設定処理の一例を示す図である。
まず、映像取得部３１はカメラ１０が撮影したフレア映像を取得する（ステップＳ１）。出力部３７は、各カメラが撮影したフレア映像を監視装置３０のモニターに表示する。次に監視員は、各フレア映像を参照して、フレア放出部５１の先端位置を設定する（ステップＳ２）。例えば、監視員は、先端部の座標情報を入力する等によって先端位置を指定する入力を行う。設定情報取得部３２は、入力された情報を取得する。先端位置の座標情報が入力された場合、設定情報取得部３２は、その座標情報をフレア放出部５１の先端位置の設定情報として記憶部３６に記録する。フレア放出部５１の先端位置の設定は、映像解析部３３が、画像解析により行ってもよい。
【0038】
次に監視員は、各フレア映像を参照して、フレア監視エリア５２、背景エリア５３を設定する（ステップＳ３）。フレア監視エリア５２は、フレアが写った画素の代表的なＲＧＢ輝度値を検出する目的で設定する。監視員は、フレア放出部５１の先端付近の小さな範囲をフレア監視エリア５２として設定する。これは、フレア以外の背景等が含まれないようにするためである。監視員は、フレア監視エリア５２に対応する矩形の領域の頂点の座標を入力する等して、フレア監視エリア５２を設定する。設定情報取得部３２は、入力された座標情報をフレア監視エリア５２の設定情報として記憶部３６に記録する。
【0039】
背景エリア５３は、空などの背景のＲＧＢ輝度値を検出する目的で設定する。監視員は、フレアや煙が写り込まない範囲を背景エリア５３として設定する。監視員は、背景エリア５３に対応する矩形の領域の頂点の座標を入力する等して、背景エリア５３を設定する。設定情報取得部３２は、入力された座標情報を背景エリア５３の設定情報として記憶部３６に記録する。
【0040】
これらの設定を行って、監視員が所定の操作を行うと、映像解析部３３は、映像取得部３１が取得したフレア映像のうちフレア監視エリア５２に含まれる各画素のＲＧＢ輝度値を算出する。映像解析部３３は、任意の画素のＲＧＢ輝度値を選択して、この値を代表的なフレアのＲＧＢ輝度値（図６の点６１に相当）として記憶部３６に記録する。また、映像解析部３３は、映像取得部３１が取得したフレア映像のうち背景エリア５３に含まれる各画素のＲＧＢ輝度値を算出する。映像解析部３３は、任意の画素のＲＧＢ輝度値を選択して、この値を背景のＲＧＢ輝度値（図６の点６３に相当）として記憶部３６に記録する。または、映像解析部３３は、背景エリア５３に含まれる各画素のＲＧＢ輝度値の平均値を計算して、この値を背景のＲＧＢ輝度値として記憶部３６に記録する。あるいは、映像解析部３３が算出したフレア監視エリア５２に含まれる各画素のＲＧＢ輝度値を監視装置３０の表示部に表示し、表示された輝度値を参照しながら、監視員が適切なＲＧＢ輝度値を監視装置３０へ入力することによって、代表的なフレアのＲＧＢ輝度値を設定してもよい。背景のＲＧＢ輝度値についても同様である。
【0041】
なお、フレアの代表的なＲＧＢ輝度値や背景のＲＧＢ輝度値の典型値を、時間帯や季節、天候などに応じて予め複数セット準備してもよい。そして、監視員がこの典型値を選択することによって、フレアの代表的なＲＧＢ輝度値や背景のＲＧＢ輝度値が設定されてもよい。例えば、記憶部３６には、晴れの日のフレアの代表的なＲＧＢ輝度値および背景のＲＧＢ輝度値、雨の日のフレアの代表的なＲＧＢ輝度値および背景のＲＧＢ輝度値、昼間のフレアの代表的なＲＧＢ輝度値および背景のＲＧＢ輝度値、夕方のフレアの代表的なＲＧＢ輝度値および背景のＲＧＢ輝度値、などが典型値として記録されていてもよい。また、フレアのＲＧＢ輝度値について、代表的な値が複数存在する場合（例えば、フレアの中心付近のＲＧＢ輝度値と境界付近のＲＧＢ輝度値）、複数のＲＧＢ輝度値を設定してもよい。
【0042】
次に監視員は、アラーム発報の判定用閾値を監視装置３０に設定する（ステップＳ４）。監視員は、フレアガスの流量に応じた複数の閾値を設定してもよい。例えば、監視員は、フレアガスの流量が“Ｘ１”Ｎｍ３／ｈを上回ったら、“フレアガス流量がＸ１を超えました”とのアラームを発報し、“Ｘ２”Ｎｍ３／ｈ（Ｘ２＞Ｘ１）を上回ったら、“フレアガス流量がＸ２を超えました”とのアラームを発報するように設定する。また、監視員は、フレアガス流量の変動（増加）に対する閾値を設定してもよい。例えば、時刻Ｔ１におけるフレアガス流量の推定値ＮＴ１と、時刻Ｔ１の次にフレアガス流量を推定する時刻である時刻Ｔ２におけるフレアガス流量の推定値ＮＴ２の関係がＮＴ２＞ＮＴ１であってそれらの差が“Ｘ３”Ｎｍ３／ｈを上回ったら、“フレアガス流量がＸ３を超えて増加しました”とのアラームを発報するように設定する。また、監視員は、フレアガスの流量の増加量に応じて複数の閾値を設定してもよい。設定情報取得部３２は、入力された閾値とアラームの内容を記憶部３６に記録する。
【0043】
次に監視員は、フレア放出部５１の幅の長さを設定する（ステップＳ５）。例えば、監視員は、フレア放出部５１の幅が何メートルかを入力する。設定情報取得部３２は、入力されたフレア放出部５１の幅の長さを取得し、記憶部３６に記録する。
【0044】
次に監視員は、各フレア映像を参照して、フレア放出部５１の幅の範囲を設定する（ステップＳ６）。例えば、監視員は、フレア放出部５１の左端の座標情報と右端の座標情報を入力する等によってフレア放出部５１の幅の範囲を指定する入力を行う。設定情報取得部３２は、入力された情報を取得する。フレア放出部５１の左右端の座標情報が入力された場合、設定情報取得部３２は、その座標情報をフレア放出部５１の幅の範囲を規定する設定情報として記憶部３６に記録する。フレア放出部５１の幅の設定は、映像解析部３３が、画像解析により行ってもよい。
【0045】
（フレアガス流量の推定処理）
次にフレアガス流量の推定処理について説明する。図１４は、一実施形態におけるフレアガス流量の推定処理の一例を示す図である。まず、映像取得部３１がカメラ１０によって撮影されたフレア映像を取得する（ステップＳ１１）。映像取得部３１は、フレア映像を映像解析部３３へ出力する。映像解析部３３は、フレア映像の各画素につき、以下の処理を行う。
次にフレアガス流量の推定処理について説明する。図１４は、一実施形態におけるフレアガス流量の推定処理の一例を示す図である。まず、映像取得部３１がカメラ１０によって撮影されたフレア映像を取得する（ステップＳ１１）。映像取得部３１は、フレア映像を映像解析部３３へ出力する。映像解析部３３は、フレア映像の各画素につき、以下の処理を行う。
【0046】
まず、映像解析部３３は、フレア映像のある画素のＲＧＢ輝度値を解析する（ステップＳ１２）。次に映像解析部３３は、解析したＲＧＢ輝度値を、Ｒの輝度値、Ｇの輝度値、Ｂの輝度値を座標軸に持つＲＧＢの３次元空間にプロットする（ステップＳ１３）。プロットされた点は、図６の点６２に相当する。次に映像解析部３３は、代表的なフレアのＲＧＢ輝度値および背景のＲＧＢ輝度値からの距離を計算する（ステップＳ１４）。具体的には、映像解析部３３は、代表的なフレアのＲＧＢ輝度値に対応する点（図６の点６１）と、プロットした点（図６の点６２）との距離を算出する。また、映像解析部３３は、背景のＲＧＢ輝度値に対応する点（図６の点６３）と、プロットした点（図６の点６２）との距離を算出する。このとき、例えば、時間帯ごとにフレアの代表的なＲＧＢ輝度値および背景のＲＧＢ輝度値が設定されている場合、映像解析部３３は、現在の時間帯に応じたフレアおよび背景のＲＧＢ輝度値の情報を記憶部３６から読み出して３次元空間にプロットする。また、例えば、代表的なフレアのＲＧＢ輝度値が複数設定されている場合、それぞれのＲＧＢ輝度値に対応する点と、ステップＳ１３にてプロットした点との距離を算出する。
【0047】
次に映像解析部３３は、解析したＲＧＢ輝度値に対応する点が、フレアの代表的なＲＧＢ輝度値に対応する点に近いかどうかを判定する（ステップＳ１５）。フレアの代表的なＲＧＢ輝度値に対応する点に近い場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、映像解析部３３は、今回解析した画素は、フレアが写った画素であると判定する（ステップＳ１６）。背景のＲＧＢ輝度値に対応する点に近い場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、映像解析部３３は、今回解析した画素は、背景が写った画素であると判定する（ステップＳ１７）。次に映像解析部３３は、フレア映像の全画素について解析を行ったかどうかを判定し（ステップＳ１８）、全画素についての解析が完了するまで、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。映像解析部３３は、ステップＳ１２～Ｓ１８の処理を繰り返す中で、フレアと判定した画素と背景と判定した画素に異なる色を付したフレア画像（図７（ａ））を作成する。
【0048】
なお、ステップＳ１２～ステップＳ１８の処理をフレア映像に含まれる全画素について行うこととしたが、例えば、フレアスタックの設備が写っている箇所など、明らかにフレアが写らないエリアについては処理対象外としてもよい。あるいは、監視対象エリアを設定できるようにして、監視対象エリア内の画素に対してのみステップＳ１２～ステップＳ１８の処理を行うようにしてもよい。
【0049】
全画素についてフレアか背景かを判定する処理が完了すると、次に映像解析部３３は、フレアと判定された画素群の中に空洞が存在するかどうかを判定する（ステップＳ１９）。映像解析部３３は、フレア画像を垂直方向に所定の画素数ごとに分割し、分割してできた部分画像ごとに水平方向にスキャンする。映像解析部３３は、スキャンしたときにフレアが写った画素群、背景が写った画素群、フレアが写った画素群の順で画素群が検出されると空洞が存在すると判定する。空洞が存在する場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、映像解析部３３は、空洞が存在する部分画像について図７を用いて説明した空洞補完処理を行う（ステップＳ２０）。具体的には、映像解析部３３は、フレアの画素群に挟まれた非フレアの画像群にフレアであることを示す色を付してフレア画像を更新する。空洞が存在しない場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ステップＳ２１の処理に進む。次に映像解析部３３は、全部分画像について空洞の検出処理を行ったかどうかを判定し（ステップＳ２１）、全部分画像について空洞の検出処理、補完処理が完了するまで、ステップＳ１９からの処理を繰り返す。
【0050】
なお、フレアの補完処理は、フレア画像を水平方向に所定の画素数ごとに分割し、分割してできた部分画像ごとに垂直方向にスキャンしたときにフレアが写った画素群、背景が写った画素群、フレアが写った画素群の順で画素群が検出されるとその部分画像に空洞が存在すると判定してもよい。
【0051】
空洞の補完処理が完了すると、次に映像解析部３３は、フレア画像に基づいて、フレアと判定された画素の形状が、フレア放出部５１の中心を通る垂直方向の中心線（図９の中心線Ｙ）に対して左側と右側の領域に分けたときに左側の領域と右側の領域が対称かどうかを判定する（ステップＳ２２）。フレア体積推定部３４は、図１０を用いて説明したように、原点Ｏからフレアのエッジに向かってベクトルを複数作成し、左側の領域に作成されたベクトルの長さの合計と、右側の領域にて作成されたベクトルの長さの合計とを比較する。左右のベクトル長さの合計の比を計算し、前記比が１より大きい場合は逆数を計算し、計算した比が閾値以上の場合、フレア体積推定部３４は、フレアは左右対称であると判定する。左右のベクトル長さの合計の比が閾値未満の場合、フレア体積推定部３４は、フレアは左右対称ではないと判定する。左右対称ではない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）。図１４の処理を終了する。
【0052】
左右対称の場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）。フレア体積推定部３４は、フレア５４の左右の単位高さごとの体積ΔＶを算出する（ステップＳ２３）。例えば、フレア体積推定部３４は、垂直方向の１画素ごとに中心線Ｙからフレア５４の左端までの長さを半径とする円柱の左半分の体積を計算し、中心線Ｙからフレア５４の右端までの長さを半径とする円柱の右半分の体積を計算する。なお、中心線Ｙから左端までの長さは、フレア体積推定部３４が、中心線Ｙから左端までの画素数に図１３のステップＳ５で入力された長さをステップＳ６で入力されたフレア放出部５１の幅の範囲に含まれている水平方向の画素数で除算した値を乗じて算出する。中心線Ｙから右端までの長さについても同様である。フレア体積推定部３４は、左側の体積と右側の体積を合計し、垂直方向の単位高さごとの体積ΔＶを算出する。次にフレア体積推定部３４は、フレア５４の垂直方向にΔＶを積算し、体積Ｖを算出する（ステップＳ２４）。
【0053】
次にフレアガス流量推定部３５は、体積Ｖの時間平均を算出し、フレアガス流量を推定する（ステップＳ２５）。例えば、フレアガス流量推定部３５は、時刻Ｔ１に撮影されたフレア映像に基づいて算出されたフレア５４の体積Ｖ１と、時刻Ｔ１からΔＴ後の時刻Ｔ２に撮影されたフレア映像に基づいて算出されたフレア５４の体積Ｖ２と、に基づいて、ΔＴにおける体積Ｖの時間平均（Ｖ１＋Ｖ２）÷２を算出する（ΔＴが十分に短いとき）。フレアガス流量推定部３５は、ΔＴにおける体積Ｖの時間平均を単位時間ＴＵあたりの体積Ｖの合計に換算して、これに所定の係数αを乗じて、所定の補正項βを加算した値をフレアガスの流量として算出する。
フレアガスの流量＝α｛（Ｖ１＋Ｖ２）÷２×（ＴＵ／ΔＴ）｝＋β・・・（３）
フレアガスの流量＝α｛（Ｖ１＋Ｖ２）÷２×（ＴＵ／ΔＴ）｝＋β・・・（３）
【0054】
あるいは、カメラ１０による撮影間隔が数分などΔＴが長いとき、フレアガス流量推定部３５は、以下の式（３´）によってフレアガス流量を推定する。
フレアガス流量の推定値＝α｛（Ｖ１＋Ｖ２）×ΔＴ÷２×（ＴＵ／ΔＴ）｝＋β
・・・（３´）
なお、α、βは、過去の実測値や工学的な知見などに基づいて設定される。
フレアガス流量の推定値＝α｛（Ｖ１＋Ｖ２）×ΔＴ÷２×（ＴＵ／ΔＴ）｝＋β
・・・（３´）
なお、α、βは、過去の実測値や工学的な知見などに基づいて設定される。
【0055】
次にフレアガス流量推定部３５は、式（３）又は式（３´）で算出したフレアガス流量の推定値と、ステップＳ４で設定された閾値とを比較する。フレアガス流量の推定値が閾値を上回っている場合、フレアガス流量推定部３５は、閾値に対応するアラームを出力するように出力部３７へ指示する。又は、フレアガス流量推定部３５は、時刻Ｔ－ΔＴに推定したフレアガス流量の推定値よりも時刻Ｔに推定したフレアガス流量の推定値が閾値以上増加していれば、この間に配管のシール劣化などによりフレアガス流量が増大したとみなして、アラームを出力するように出力部３７へ指示する。フレアガス流量の増加分に対する閾値は複数設けられていてもよい。出力部３７は、フレアガス流量の推定値やアラームを出力する（ステップＳ２６）。これにより、カメラ１０が撮影したフレア映像に基づいて、フレアガスの流量を推定することができる。
【0056】
本実施形態の監視システム１によれば、フレア映像を監視装置３０に入力するだけで、フレアガスの流量を推定することができる。また、フレアガス流量の増加分に対する閾値を設定することで、フレアガス流量が増加し始めたときにリアルタイムにアラームを発報することができる。これにより、配管の劣化などによりフレアガス流量が増加したことを早期に把握し、対処することができる。また、不確かな目視によるフレアの確認や、高価な流量計の導入を行うこと無く、フレアガスの流量増加（すなわち、本来製油所内で利用されるガスの流入）を把握することができる。また、図１に示すようにフレア映像を監視用モニター２５に表示させて従来通りの監視を行いつつ、監視装置３０が通知するフレアガス流量の推定結果や通報されたアラームを参照することができる。また、監視員は、余剰ガスの性質やフレアスタックの設置環境などに応じて、フレア監視エリア５２、背景エリア５３、閾値、フレアに対応する輝度値などを任意に設定することができるので、どのような設備にも適用することができる。
【0057】
監視装置３０における各処理の過程は、例えば監視装置３０が有するＣＰＵ等がプログラムを実行することによって実現できる。監視装置３０によって実行されるプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録され、この記録媒体に記録されたプログラムを読み出して実行することによって実現してもよい。なお、監視装置３０は、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、監視装置３０に内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、コンピュータが読み取り可能な記録媒体には、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【0058】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
なお、ＲＧＢ輝度値とは、ＲＧＢ色空間における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の輝度値（０～２５５）の組み合わせで表される値のことである、白黒輝度値とは、０（黒）～２５５（白）の２５６階調で表される値のことである。
なお、ＲＧＢ輝度値とは、ＲＧＢ色空間における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の輝度値（０～２５５）の組み合わせで表される値のことである、白黒輝度値とは、０（黒）～２５５（白）の２５６階調で表される値のことである。
【符号の説明】
【0059】
１・・・監視システム
１０・・・カメラ
１５・・・映像取得装置
２０・・・映像分配装置
２５・・・監視用モニター
３０・・・監視装置
３１・・・映像取得部
３２・・・設定情報取得部
３３・・・映像解析部
３４・・・フレア体積推定部
３５・・・フレアガス流量推定部
３６・・・記憶部
３７・・・出力部
５０・・・フレア映像
５２・・・フレア監視エリア
５３・・・背景エリア
１０・・・カメラ
１５・・・映像取得装置
２０・・・映像分配装置
２５・・・監視用モニター
３０・・・監視装置
３１・・・映像取得部
３２・・・設定情報取得部
３３・・・映像解析部
３４・・・フレア体積推定部
３５・・・フレアガス流量推定部
３６・・・記憶部
３７・・・出力部
５０・・・フレア映像
５２・・・フレア監視エリア
５３・・・背景エリア
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】