JPH0747400A

JPH0747400A - 汚泥処理設備運用支援方法

Info

Publication number: JPH0747400A
Application number: JP4292763A
Authority: JP
Inventors: Shirou Ishide; 司朗石手; Akimasa Watanabe; 晃全渡邊; Yasuhiro Yamade; 康洋山出; Toshiaki Kumakura; 利昭熊倉; Minoru Takano; 実高野; Masanori Onizuka; 正徳鬼塚; Hirotoshi Taniguchi; 博敏谷口; Toshimasa Awano; 俊正粟野; Nobuko Togawa; 信子外川
Original assignee: TOKYO MET GOV GESUIDO SERVICE KK; Meidensha Corp; Fuji Electric Co Ltd; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd; Tokyo Metropolitan Government
Current assignee: TOKYO MET GOV GESUIDO SERVICE KK; Meidensha Corp; Fuji Electric Co Ltd; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd; Tokyo Metropolitan Government
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1995-02-21
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JP2994883B2

Abstract

(57)【要約】【構成】スタッフは、主相談項目・副相談項目を洗い
出す。相談項目に対応する主原因・副原因・故障原因を
挙げる。重要度や前後関係に従って各質問項目を段階的
（階層的）にまとめる。これらの情報を基に原因調査表
と階層診断表を作成する。各故障原因についての対策等
を回答書にまとめる。知識ベースをコーディングする。
システムは、推論に先立って対話型の質問処理を実行す
る。質問処理用知識の階層ごとに一括質問を行う。入力
回答の内容に基づいて階層を選択しながら処理を進め
る。必要な質問をすべて行った後、推論動作に進む。【効果】熟練操作員の知識を効率的・体系的に整理で
きる。推論途中で質問処理に応対する煩わしさが解消さ
れる。質問内容の関連性や質問全体における質問内容の
位置付け等をユーザが認識できる。回答入力作業の効率
が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、診断型の知識ベース
システムを使用し、下水処理プラントにおける汚泥処理
設備の運用支援を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、下水処理設備の高度化・複雑化に
伴って、設備の維持管理に高度で幅広い知識や経験が要
求されるようになっている。この種の維持管理を支援す
る装置としては、熟練操作員のノウハウを抽出して知識
ベースを構築し、この知識ベースを用いて推論を行うエ
キスパートシステムが好適である。

【０００３】従来の診断型エキスパートシステムでは、
後ろ向き推論方式により推論エンジンがｉｆ〜ｔｈｅｎ
形式で書かれた知識ベースを評価しながら、必要に応じ
て質問を出力し、その質問にオペレータが回答しながら
処理を進める方式が一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
式には、次の問題点があった。

【０００５】（１）特に質問処理を意識せずに知識ベー
スを構築するケースが多く、通常は、推論過程において
外部からの情報が必要になった時点で質問処理を逐次行
うことで推論を進めていく。このため、オペレータから
みると質問内容の関連やその階層を判断しにくく、しか
も単発的に質問が出力されるたびに入力操作を行う煩わ
しさがあった。また、質問処理に伴う待機処理の頻度が
高くため、実質所要時間が長くなってしまう。

【０００６】（２）知識ベースを構築する過程におけ
る、熟練者からのノウハウ抽出手法が確立されていな
い。

【０００７】この発明は、かかる問題点に鑑み、診断型
の知識ベースシステムを利用して下水処理設備の運用支
援を行う技術において、知識獲得作業の効率化・容易化
や質問処理の合理化を図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】この発明で
は、次の手法により、汚泥処理設備の異常原因を推論す
るための知識ベースを構築する。まず、汚泥処理設備に
おける異常状況や各異常状況に対応する故障機器、各故
障機器の故障状態を列挙して原因調査情報を作成する。
この原因調査情報は異常原因推論用知識情報の作成に使
用される他、質問処理用知識情報の作成の際に参照され
る。

【０００９】質問処理用知識情報の作成では、まず汚泥
処理設備における各種情報（計器・表示器類による出力
情報や感覚検査による検査情報等）の中から質問項目を
選定する。そして選定した質問項目を重要度や前後関係
により階層化して階層化質問情報を作成する。この後、
この階層化質問情報を基に質問処理用知識情報を作成す
る。

【００１０】次に、上記の手法により構築した知識ベー
スシステムの使用について説明する。汚泥処理設備の異
常原因推論を実行する際、その前処理として対話型の質
問処理を行い、必要な情報をすべて取り込む。この質問
処理では、質問処理用知識情報の階層に従って質問項目
を順次選択することにより処理を進めて行く。このと
き、知識情報の階層の進行方向は、既に取り込んだ入力
回答から判定する。つまり、たとえば現在取得している
入力回答から、さらに下層の質問項目について情報取得
が必要であると判定した場合は、下層の階層に進んで質
問処理を実行するといった手順をとる。ここで、階層単
位で複数の質問項目について一括して質問処理を実行す
る手法をとれば、同一階層にまとめられた関連項目につ
いて一括処理できる等、ユーザフレンドリな質問処理が
可能となる。このようにして必要な質問項目のすべてに
ついて入力回答を取り込んだ後、異常原因推論に進むこ
とにより、推論途中における質問処理を不要とする。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を詳細
に説明する。図２は、汚泥処理設備運用支援のためのエ
キスパートシステムのソフトウエア構成を示す。このシ
ステムは、たとえば汎用パーソナルコンピュータにＯＳ
（オペレーティングシステム）を組み込み、さらに図２
に示すアプリケーションソフトウエアをＯＳ上に組み込
んで構成される。１は知識ベースであり、対象設備の故
障原因を推論するための知識の他、質問処理のための知
識を格納している。２は、知識ベース１を用いて故障原
因推論を行う推論エンジンである。３は推論に使用する
各種データ等を格納するデータファイル、４は推論エン
ジンへの各種データの入力や推論結果の出力等を行うマ
ンマシンインタフェースである。

【００１２】ところで、加圧浮上濃縮設備は、その運用
において、下水処理設備の中でも、かなりの知識や経験
を必要とする設備の一つである。以下、この加圧浮上濃
縮設備の概要を説明したうえで、本エキスパートシステ
ムの同設備運用支援への適用例を参照しながら、本エキ
スパートシステムの詳細について説明する。

【００１３】図３は、加圧浮上濃縮設備の概要を示す。
送られてきた汚泥は、除塵機５によりしさが除去された
後、原泥貯留槽６に蓄えられる。除去されたしさは、し
さ脱水機７およびしさホッパ８を介して排出される。原
泥貯留槽６内の汚泥（原泥）は、浮上濃縮槽１１（後
述）から返送される分離水の注入・希釈により一定濃度
に保たれる。この原泥は、加圧ポンプ９により空気溶解
装置１０に送られる。空気溶解装置１０は、原泥と加圧
空気とを混合し、原泥に空気を溶解させる。この後、原
泥は浮上濃縮槽１１に送られる。

【００１４】槽内において原泥は、減圧ノズル１２から
減圧・噴出する。このとき、減圧により発生する微細気
泡が汚泥粒子の表面に付着して汚泥粒子の見かけ比重が
軽くなるため、汚泥粒子が分離して水面上に浮上する。
なお、微細気泡の付着や汚泥成分浮上を安定させるため
に、減圧ノズル１２内にて助剤が注入される。浮上した
汚泥成分は槽上部で層状になって滞留するため、さらに
汚泥成分の脱水・濃縮が進行する。このようにして形成
された層状の汚泥（フロス層）は、かき取り機１３によ
り適当な周期をもってかき取られ、濃縮汚泥貯留槽１４
に貯留される。なお、浮上濃縮槽１１は通常複数設置さ
れており、原泥貯留槽６から濃縮汚泥貯留槽１４の間の
処理系は、各浮上濃縮槽１１に対応して並列・系列化し
ている。濃縮汚泥貯留槽１４に貯留された汚泥は、移送
ポンプ１５により調整槽・貯留槽に送られる。

【００１５】次に、本エキスパートシステムの構築手法
について説明する。図１は、エキスパートシステムの構
築フローを示す。まずシステムを構築するチームを編成
し、システムのユーザを明確にする等、システム構築に
係わる定義を明確化すると共に、下水処理設備の中のど
の設備にエキスパートシステムによる運用支援を導入す
るかを決定する。

【００１６】この後、知識ベースの構築を行うが、この
際、この実施例ではＰＯ（プラント・オペレーション）
マトリクスチャートを使用して経験則の抽出整理を定形
化することとする。図中、破線で囲ったエリアはマトリ
クスチャートの作成手順を示す。この実施例では、マト
リクスチャートとして原因調査表と階層診断表の２種類
を使用することとする。加圧浮上濃縮設備の運用支援に
おける原因調査表と階層診断表の例（一部抜粋）を図
４，５に示す。

【００１７】マトリクスチャートの作成では、まず、主
相談項目の洗い出しを行い、機器が処理目的を達成して
いない異常状況（悪化状態、警報、緊急対応等）を、た
とえば図４の「フロス形成不良」のようにマクロ的な範
囲でピックアップする。また、機器本体と補機類とを明
確に区分する。さらに、主相談項目を細分化し、図４の
「フロス層が全くない」「フロス層が薄く泡立ってい
る」等のように、より具体的な副相談項目を洗い出す。

【００１８】次に、副相談項目ごとにその原因を究明す
る。この実施例では、主原因、副原因および故障原因の
３段階に分けて原因を展開・具体化する。すなわち、ま
ず、図４の「フロス層が全くない」に対応する「空気量
が少ない」のように、上記の副相談項目（異常状況）に
対応して主原因を挙げる。さらに、「レベルスイッチＨ
極の誤動作」等のように、各主原因の発生する機器およ
び設備の運用状況を副原因として整理する。さらに、
「レベルスイッチの汚れによる不動作」のように、過去
の履歴等に基づいて副原因の発生要因を故障要因として
整理する。このとき、考えられる原因はすべて列挙する
こととし、列挙した故障原因は特性要因図でまとめる。
なお、運転モード選択ミスは考慮しないこととした。

【００１９】この後、副原因や故障原因を参照して質問
情報を整理する。まず、対象設備の熟練運用者を協力を
得て、対象設備が有する計器・表示器類により得られる
情報や、現場で視覚・嗅覚・聴覚により取得できる情報
の中から、質問項目を選択する。図５の例では、レベル
スイッチの動作（Ｈ極・Ｌ極のＯＮ／ＯＦＦ）や加圧空
気弁の開閉状態、加圧空気量等が質問項目としてピック
アップされている。さらに熟練運用者の経験や勘に基づ
いて各質問項目の重要度を設定すると共に、量や率の適
正範囲を把握する。そして各質問項目の重要度や前後関
係（たとえば「加圧空気弁の開閉状態」と「加圧空気
量」の関係）に従って各質問項目を段階的（階層木構造
的）にまとめる。

【００２０】このようにして原因調査表と階層診断表と
を作成した後、さらに各故障原因について説明や対策を
まとめて回答書を作成する。この後、原因調査表や階層
診断表、回答書中の知識情報を知識ベースに展開・コー
ディングする。最後に、適当な故障と対策を想定し、構
築した知識ベースによる推論動作を検証し、同時に画面
の判り易さや使い勝手等についても検証し、必要であれ
ば適当な修正を加える。

【００２１】次に、かかるエキスパートシステムの運用
支援動作を説明する。図６は、同システムの主動作手順
の概要を示す。同システムは、相談対象の設備の選定処
理を行い（Ｓ１）、対象設備の選定指示を受けると質問
処理に進む。この質問処理では、まず、選定された設備
の知識ベースをシステム内に読み込む（Ｓ２）。次に、
知識ベース中の手続的知識に従って、階層別に整理され
た質問情報を用いた質問処理を実行する。この質問処理
では、マンマシンインタフェースを経由して利用者に出
力し、対話処理により処理を実行する。この処理では、
あらかじめ用意された質問処理用の画面（階層別に整理
された質問処理画面）を知識ベースの指令によりＣＲＴ
に出力することにより、同一階層の複数の質問を一括し
て処理することとしている。

【００２２】すなわち、まず、階層別に整理された質問
情報のうち、上層の情報に基づく主質問処理を実行する
（Ｓ２）。この後、利用者の回答結果により追加質問の
有無を判定し（Ｓ３）、この結果に基づいて処理を進め
る（Ｓ４）。追加質問の必要がある場合は（Ｓ４：
Ｙ）、所定の階層の情報に基づく追加質問処理を実行
し、この後、Ｓ３に戻る。図５の例に従って説明する
と、まず「Ｈ極点灯Ｌ極点灯」「投入汚泥濃度」「２
槽以上悪化している」について一括質問処理を行い、Ｌ
極点灯の場合は「加圧空気弁が開」の追加質問を行い、
この追加質問についてＹｅｓの場合はさらに「加圧空気
量が５０リットル以下」の追加質問を行う。

【００２３】この手順を繰り返すことにより、必要なす
べての質問階層についての評価を行う。実行する質問が
なくなると（Ｓ４：Ｎ）、質問処理を終了して異常原因
推定処理（Ｓ５）に進む。この異常原因推定処理では、
上記の質問処理にて取得した情報により異常原因を推論
し、その結果をマンマシンインタフェースに渡し、それ
をＣＲＴに表示することによりシステム利用者に出力す
る（Ｓ６）。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
次の効果を奏する。

【００２５】（１）主な異常状況から各機器の故障状態
に至るまで段階的に表した原因調査情報を作成すると共
に、階層化した質問情報を作成することにより、熟練操
作員の知識を効率的かつ体系的に整理することが可能と
なる。

【００２６】（２）したがって知識ベース構築の効率が
向上する他、熟練操作員の知識を整理されたドキュメン
トとして残すことが可能となる。

【００２７】（３）推論処理に先立って質問処理を行
い、必要な質問をすべて行ったうえで推論動作に進むの
で、推論途中で質問処理に応対する煩わしさが解消さ
れ、システムの操作性が向上する。

【００２８】（４）質問情報の各階層単位で一括質問処
理を繰り返して処理を進めていくので、質問内容の関連
性や質問全体における質問内容の位置付け等をユーザが
認識でき、回答入力作業の効率化にも寄与する。

【００２９】（５）質問処理における回答入力操作の効
率向上が期待できる一方、推論途中において質問処理に
伴う待機処理が不要となるので、推論処理の実質所要時
間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係るエキスパートシステムの構築手順
を示す流れ図。

【図２】実施例に係るエキスパートシステムのソフトウ
エア構成を示すブロック図。

【図３】加圧浮上濃縮設備の概略を示す説明図。

【図４】加圧浮上濃縮設備の運用支援における原因調査
表の一部を示す図表。

【図５】階層診断表の一部を示す図表。

【図６】実施例に係るエキスパートシステムの主動作手
順を示す流れ図。

【符号の説明】

１…知識ベース２…推論エンジン３…データファイル４…マンマシンインタフェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006105 株式会社明電舎東京都品川区大崎２丁目１番17号 (72)発明者石手司朗東京都足立区宮城２−１−14 東京都下水道サービス株式会社小台事業所内 (72)発明者渡邊晃全東京都足立区宮城２−１−14 東京都下水道サービス株式会社小台事業所内 (72)発明者山出康洋東京都足立区宮城２−１−14 東京都下水道サービス株式会社小台事業所内 (72)発明者熊倉利昭東京都足立区宮城２−１−14 東京都下水道サービス株式会社小台事業所内 (72)発明者高野実埼玉県朝霞市朝志ヶ丘１−２−３−308 (72)発明者鬼塚正徳東京都渋谷区代々木４−30−３富士電機株式会社制御システム本部内 (72)発明者谷口博敏東京都日野市富士町１番地富士電機株式会社システム本部内 (72)発明者粟野俊正東京都品川区大崎２−１−17 株式会社明電舎内 (72)発明者外川信子東京都品川区大崎２−１−17 株式会社明電舎内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚泥処理設備運用支援用の診断型知識ベ
ースシステムの知識ベースを構築するにあたって、汚泥処理設備における異常状況、各異常状況に対応する
故障機器および各故障機器の故障状態を原因調査情報と
して列挙し、該原因調査情報を参照して質問情報を列挙すると共に該
質問情報を編集・階層化し、前記原因調査情報から異常原因推論用知識情報を作成す
る一方、階層化した質問情報から質問処理用知識情報を
作成することを特徴とする汚泥処理設備運用支援方法。
【請求項２】診断型知識ベースシステムを用いて汚泥
処理設備の異常原因を推論するにあたって、知識ベースは、異常原因推論用知識情報の他に、質問情
報を階層化した質問処理用知識情報を有するものとする
一方、異常原因推論実行前に、前記質問処理用知識情報に基づ
いて、質問出力および入力回答取り込みを対話形式で行
う質問処理を実行することとし、該質問処理では、既に取り込んだ入力回答に基づいて前
記質問処理用知識情報における次の階層を選択すること
で処理を進めることを特徴とする汚泥処理設備運用支援
方法。
【請求項３】請求項２記載の汚泥処理設備運用支援方
法において、前記質問処理では、前記質問処理用知識情報の階層単位
で、複数の質問項目について一括して質問処理を行うこ
とを特徴とする汚泥処理設備運用支援方法。