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公開番号2025025531
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130370
出願日2023-08-09
発明の名称情報処理装置、制御内容決定方法、制御システム、および制御内容決定プログラム
出願人株式会社クボタ
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類C02F 1/00 20230101AFI20250214BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量を規制値以下としつつ、排出要請量に応じた量の栄養塩を排出させる。
【解決手段】情報処理装置(1)は、下水処理施設で処理される下水の状態を示す状態情報(111)を取得するデータ取得部(101)と、下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部(102)と、を備え、制御内容決定部(102)は、制御の内容を示す変数と状態情報(111)とを用いて表される栄養塩の排出量が目標値に応じた値となるような変数の値を求めることにより制御内容を決定し、前記目標値は、排出される栄養塩の濃度および総排出量が規制値以下となり、かつ、排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下水処理施設で処理される下水の状態を示す状態情報を取得するデータ取得部と、
前記下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部と、を備え、
前記制御内容決定部は、前記制御の内容を示す変数と前記状態情報とを用いて表される前記下水処理施設からの栄養塩の排出量が所定の目標値に応じた値となるような前記変数の値を求めることにより、前記下水の処理に適用する制御の内容を決定し、
前記目標値は、前記下水処理施設から排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量が規制値以下となり、かつ、前記下水処理施設に対する排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である、情報処理装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記制御内容決定部は、前記変数と前記状態情報とを用いて表される前記下水処理施設からの栄養塩の排出量と、前記目標値との乖離の程度に応じて当該変数の価値を評価する価値関数を用いた最適化計算により前記変数の値を求める、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記価値関数は、前記変数が示す内容の制御を適用したときに生じるコストを表す項を含む、請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
下水処理施設で処理される下水の状態を示す状態情報を取得するデータ取得部と、
前記下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部と、を備え、
前記制御内容決定部は、処理される下水の状態と当該状態で行われた制御の内容との組み合わせに対し、当該制御後の前記下水処理施設からの栄養塩の排出量と所定の目標値との乖離の程度に応じた報酬を与える強化学習により生成された方策に従い、前記状態情報に示される状態に応じた制御の内容を決定し、
前記目標値は、前記下水処理施設から排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量が規制値以下となり、かつ、前記下水処理施設に対する排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である、情報処理装置。
【請求項５】
前記方策は、前記乖離の程度に加えて、制御を行ったことによって生じたコストに応じた報酬を与える強化学習により生成されたものである、請求項４に記載の情報処理装置。
【請求項６】
下水処理施設からの栄養塩の排出量の実績値または当該排出量の予測値を取得するデータ取得部と、
前記実績値または前記予測値と、所定の目標値との差異に基づいて、前記下水処理施設にて下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部と、を備え、
前記目標値は、前記下水処理施設から排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量が規制値以下となり、かつ、前記下水処理施設に対する排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である、情報処理装置。
【請求項７】
前記制御内容決定部は、前記実績値または前記予測値と前記目標値との差を、制御内容を調整する対象期間を区分した複数の単位期間に対して割り振り、割り振った差を相殺するように各単位期間で適用する制御の内容を決定する、請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記制御内容決定部は、栄養塩の排出量を増やす制御を、制御内容を調整する対象期間のうち前記目標値が相対的に小さい期間、または、前記実績値が所定の閾値以下となったときに行うことを決定する、請求項６または７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記制御内容決定部は、栄養塩の排出量を減らす制御を、制御内容を調整する対象期間のうち前記目標値が相対的に大きい期間、または、前記実績値が所定の閾値以上となったときに行うことを決定する、請求項６または７に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
ある時点における下水処理施設からの栄養塩の排出量の実績値または当該排出量の予測値を取得するデータ取得部と、
前記実績値または前記予測値と当該時点について予め設定された目標値との差異に基づいて、当該時点以後の目標値を修正する目標修正部と、
前記下水処理施設からの栄養塩の排出量が修正後の前記目標値に近付くように、下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部と、を備え、
前記目標値は、前記下水処理施設から排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量が規制値以下となり、かつ、前記下水処理施設に対する排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である、情報処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は下水処理施設における制御の内容を決定する情報処理装置等に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
下水処理場における水処理プロセスを自動制御する技術が知られている。例えば、下記の特許文献１には、処理水水質を満足させつつ、放流汚濁負荷の最小化を図る水処理装置が開示されている。具体的には、この水処理装置は、反応槽流出水の汚濁物質濃度の推定値と、水処理プロセスから放流される汚濁物質の負荷量の推定値とから、反応槽に対する流入水の流量を設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－１３８２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１の水処理装置による除去対象となる汚泥物資の中には、窒素やりんのような栄養塩が含まれている。多量の栄養塩を排出することは水域の富栄養化を招くため望ましくないが、適度な量の栄養塩を含む水が放出されることはその水域の生物の生育に好影響を与える。つまり、水域の生物の生育を良好に保つという観点から、下水処理場には、適度な量の栄養塩を放出することが要請されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１において、「処理水水質を満足させ」るとは、処理後の水における汚濁物質濃度が計画放流水質を超過しないようにすることを意味する。このため、特許文献１の水処理装置を用いた場合、栄養塩の排出量を少なくし過ぎてしまう可能性がある。そして、栄養塩の排出量を少なくし過ぎてしまった場合、処理後の水が放出される水域が貧栄養化して、当該水域に生息する生物の生育に悪影響が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明の一態様は、排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量を規制値以下としつつ、排出要請量に応じた量の栄養塩を排出させることを可能にする情報処理装置等を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る情報処理装置は、下水処理施設で処理される下水の状態を示す状態情報を取得するデータ取得部と、前記下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部と、を備え、前記制御内容決定部は、前記制御の内容を示す変数と前記状態情報とを用いて表される前記下水処理施設からの栄養塩の排出量が所定の目標値に応じた値となるような前記変数の値を求めることにより、前記下水の処理に適用する制御の内容を決定し、前記目標値は、前記下水処理施設から排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量が規制値以下となり、かつ、前記下水処理施設に対する排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である。
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る他の情報処理装置は、下水処理施設で処理される下水の状態を示す状態情報を取得するデータ取得部と、前記下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部と、を備え、前記制御内容決定部は、処理される下水の状態と当該状態で行われた制御の内容との組み合わせに対し、当該制御後の前記下水処理施設からの栄養塩の排出量と所定の目標値との乖離の程度に応じた報酬を与える強化学習により生成された方策に従い、前記状態情報に示される状態に応じた制御の内容を決定し、前記目標値は、前記下水処理施設から排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量が規制値以下となり、かつ、前記下水処理施設に対する排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である。
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るさらに他の情報処理装置は、下水処理施設からの栄養塩の排出量の実績値または当該排出量の予測値を取得するデータ取得部と、前記実績値または前記予測値と、所定の目標値との差異に基づいて、前記下水処理施設にて下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部と、を備え、前記目標値は、前記下水処理施設から排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量が規制値以下となり、かつ、前記下水処理施設に対する排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である。
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るさらに他の情報処理装置は、ある時点における下水処理施設からの栄養塩の排出量の実績値または当該排出量の予測値を取得するデータ取得部と、前記実績値または前記予測値と当該時点について予め設定された目標値との差異に基づいて、当該時点以後の目標値を修正する目標修正部と、前記下水処理施設からの栄養塩の排出量が修正後の前記目標値に近付くように、下水の処理に適用する制御の内容を決定する制御内容決定部と、を備え、前記目標値は、前記下水処理施設から排出される栄養塩の濃度および所定期間における総排出量が規制値以下となり、かつ、前記下水処理施設に対する排出要請量に応じた量の栄養塩が排出されるように定めた値である。
（【００１１】以降は省略されています）

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