JP2000180349A

JP2000180349A - 煤塵等の監視装置

Info

Publication number: JP2000180349A
Application number: JP10351445A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Ohashi; 譲大橋; Yoshinori Sato; 義則佐藤
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】撮影装置の設置が容易にでき、煤塵等の検出が
正確且つ迅速に行えると共に、メンテナンスも簡易化し
得る煤塵等の監視装置を提案する。【解決手段】建屋６内の空間８に滞留する煤塵、煤煙、粉
塵、又は塵埃(煤塵等Ｇ)に対し光Ｌを照射するハロゲン
ランプ(発光手段)１２と、光照射された上記煤塵等Ｇを
撮象するＣＣＤカメラ(撮影手段)１４と、撮象された画
面において各画素の明るさをしきい値と比較し、且つし
きい値以下又はしきい値超の画素の総数が予め定めた設
定値以下又は設定値超となった際に電気信号を出力する
コントローラ(制御手段)１６と、上記のデジタルな電気
信号をアナログ変換するシーケンサ２０等の変換器と、
を含む、煤塵等Ｇの監視装置１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工場内等における
各種の設備から発生する煤塵、煤煙、粉塵、又は塵埃等(以
下煤塵等と言う)を正確且つ迅速に検知できる煤塵等の
監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、溶解炉や鋳造装置等の設備を設
置した工場内では、係る設備から排出される煤塵等を工
場の建屋から集塵機を経て外部に排出している。また、
上記各設備の周囲を遮蔽体で覆い、この遮蔽体から煤塵
等を直に建屋外の集塵機に送給することも行われてい
る。しかし、上記各設備は、常時煤塵等を排出している
わけではなく、例えば、溶解炉では、原料の装入時や出
鋼時に集中的に煤塵等が排出される。従って、煤塵等が
排出される時に、集塵機を効率良く稼働させる必要があ
る。

【０００３】この煤塵等が排出されるタイミングを迅速
に検出するため、これまで種々の技術が検討されてい
る。例えば、図４(Ａ)に示すように、金属を２次溶解す
るフロア３１上の溶解炉３２は、その炉頂３４から煤塵
等Ｇを排出する。この排出された煤塵等Ｇは、建屋３６
と溶解炉３２に挟まれた空間３８に滞留する。この空間
３８における所定位置に向けて赤外線式温度計３０を設
置する技術がある。係る技術によれば、溶解炉３１の真
上に向けて上記温度計３０を設置するのみで、発生する
高温の煤塵等Ｇを即座に検出することができる。しか
し、発生してからある程度滞留した煤塵等Ｇは冷却され
るため、煤塵等Ｇが滞留する位置が必ずしも高温でなく
なる。従って、煤塵等Ｇをその発生量との関係で正確に
検出できないという問題がある。

【０００４】また、図４(Ｂ)に示すように、溶解炉３２
から排出された煤塵等Ｇが滞留する空間３８を挟んで、
図示で左側にスポットライト４２を斜め上向きに設置
し、表示板４４を照射すると共に、右側にＣＣＤカメラ
４６を表示板４４に向けて設置する技術もある。これに
よれば、表示板４４上の指標となる図形が、煤塵等Ｇに
よりどの程度検出できなくなったかを、ＣＣＤカメラ４
６からの出力により測定し、滞留する煤塵等Ｇの量を検
出することができる。しかし、この技術は、表示板４４
上における図形の色彩を一定に保つ必要があると共に、
ライト４２、表示板４４、及びカメラ４６の位置が建屋
３６の天井付近になるためそれらの設置が煩雑で、且つ
そのメンテナンスにも多くの労力を要するという問題が
ある。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】本発明は、以上の従来の技術
における問題点を解決し、現場での設置が容易にでき、
煤塵等の検出が正確且つ迅速に行えると共に、メンテナ
ンスも簡便化し得る煤塵等の監視装置を提供することを
課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、煤塵等の検出にスポットライト等の発光
源とＣＣＤカメラ等の撮影手段を用いると共に、撮象さ
れた画面における各画素の明るさ(暗さ)から、煤塵等の
発生及びその量を検出することに着想して成されたもの
である。即ち、本発明の煤塵等の監視装置は、建物内等
の所定の空間位置に発生又は滞留する煤塵、煤煙、粉
塵、又は塵埃等に対し光を照射する発光手段と、光照射
された上記煤塵等を撮象するＣＣＤカメラ等の撮影手段
と、撮象された画面において各画素の明るさをしきい値
と比較し、且つしきい値以下又はしきい値超の画素の総
数が予め定めた設定値以下又は設定値超となった際に電
気信号を出力する制御手段と、を含む、ことを特徴とす
る。

【０００７】これによれば、光照射された煤塵等が、撮象
された画面内の各画素の明・暗に対応するので、煤塵等
の発生及びその量を正確且つ迅速に検出することができ
る。しかも、発光源と撮影手段は建屋内のフロア付近等
に容易に設置でき、それらのメンテナンスも簡便化する
ことが可能となる。尚、「上記しきい値以下又はしきい
値超」や「設定値以下又は設定値超」は２値化法の表現例
に過ぎず、本発明ではこれらが「しきい値未満又はしきい
値以上」や「設定値未満又は設定値以上」の場合も含まれ
るものとする。

【０００８】また、前記制御手段が、画素数の前記設定
値が互いに異なる複数の画面を順番に自動切り換え可能
とし、各画面毎に電気信号をそれぞれ出力すると共に、
これらの電気信号全体をアナログ変換するシーケンサ等
の変換器を更に含む、煤塵等の監視装置も含まれる。こ
れによれば、同じ煤塵等を対象にして複数の画面におい
て、しきい値を基準として暗いか明るい画素の総数を平
行にカウントし、それぞれデジタルな電気信号を出力
し、且つこれらをアナログ化するので、煤塵等の発生量
や滞留量を正確にタイミング良く検出することができ
る。

【０００９】更に、前記制御手段の画面における画素数
のしきいのレベル値が、屋外に設置した太陽光検知手段
により昼間と夜間に対応して自動切換え可能である、煤
塵等の監視装置も含まれる。これによれば、昼間と夜間
とでの周囲の明るさの差を補正でき、且つ季節による昼
・夜時間のずれも解消でき、常に正確な煤塵等の検出を
行うことができる。また、前記シーケンサ等の変換器に
より、アナログ変換された電気信号の画像を画面上に表
示するモニタか、或いは紙又は磁気記録媒体等に出力す
る記録手段を更に併有する、煤塵等の監視装置も含まれ
る。これによれば、煤塵等の発生及び滞留する煤塵等の
量を、目視した状態と略同様の形態にして正確に表示し
たり、時系列的に記録することができる。

【００１０】加えて、前記制御手段における単一の画面
又は複数の画面中の一部の画面により出力される電気信
号に応じて、アラーム発生器を稼働させ、及び／又は、
前記煤塵等を対象とする集塵機を稼働させ或いはその稼
働レベルを昇降させる、煤塵等の監視装置も含まれる。
これによれば、煤塵等の発生及び滞留する量に応じて、
即座にアラームで周囲の作業者等に周知させ得ると共
に、タイミング良く集塵機を稼働させたり、その稼働レ
ベルを調整でき、集塵機の効率的な運用と省エネルギを
図ることも可能となる。この場合、アラーム発生器や集
塵機への指示は、コントローラ等の制御手段、又はシー
ケンサ等の変換器の何れからでも可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施に好
適な形態を図面と共に説明する。図１は本発明による一
形態の煤塵等の監視装置１０を示す。図示で、フロア１
上に設置された溶解炉２はスクラップ等の装入時や溶鋼
の出鋼時に、その炉頂４から煤塵等Ｇを上方に排出す
る。排出された煤塵等Ｇは、建屋６と炉頂４に挟まれた
空間８に上昇し且つ滞留する。本発明の監視装置１０
は、係る煤塵等Ｇに対し光Ｌを照射するハロゲンランプ
(発光源)１２と、光Ｌが照射された煤塵等Ｇを撮象する
ＣＣＤカメラ(撮影手段)１４を含む。このランプ１２と
カメラ１４は、煤塵等Ｇに光Ｌを照射でき、或いは煤塵
等Ｇを撮象可能であれば、建屋６内のフロア付近１等の
任意の位置に設置され、必ずしも建屋６の天井付近に設
置位置が限定されるものではない。

【００１２】図１に示すように、ＣＣＤカメラ１４で撮
像された煤塵等Ｇの画像は、ケーブル１５を介してＣＣ
Ｄカメラ１４のコントローラ(制御手段)１６に送られ
る。コントローラ１６は、ＣＣＤ素子による光→電荷変
換により、煤塵等Ｇの画像を写す画面において、各画素
を光Ｌで照射された煤塵等Ｇを写す明るい画素、又は空
間８を写す暗い画素にする。後述するように、コントロ
ーラ１６は、上記画面中の各画素の明るさを予め設定し
たしきい値と比較し、且つしきい値以下の暗い画素の総
数が当該画面に予めセットした設定値以下となった際、
即ち、煤塵等Ｇがある程度以上発生・滞留した時に、電
気信号を出力する。

【００１３】尚、対象とする煤塵等Ｇの明るさ(暗さ)の
範囲を事前に把握し、その範囲内にコントローラ１６の
画面の上記しきい値が入るようにされている。また、コ
ントローラ１６の画面は、後述するように、上記設定値
が互いに異なる複数の画面に自動切換え可能とし、各画
面毎にしきい値以下の暗い画素の総数をそれぞれ平行に
カウントし、且つ各画面毎の設定値と比較して各々デジ
タルな電気信号を出力する。これらに基付き、煤塵等Ｇ
の定量的な検出を精度良く迅速に行うことが可能とな
る。

【００１４】コントローラ１６から送信された電気信号
は、図１中におけるケーブル１７を経てシーケンサ(変
換器)２０に送られる。シーケンサ２０は、コントロー
ラ１６から送信された各画面毎のデジタルな電気信号
(ＯＮ)全体を、時系列的なアナログ信号に変換する。こ
のアナログ信号の画像は、図１中のケーブル２１を介し
てモニタ２２に画面表示される。このアナログ信号によ
る表示は、煤塵等Ｇの発生・滞留状況を人が目視した感
覚に近似したパターンとなる。尚、上記アナログ信号を
記録紙に逐次記録したり、図示しない記録手段により各
種の磁気媒体等に記憶させることもできる。

【００１５】従って、煤塵等Ｇがあるレベル以上発生し
滞留している状態になった際、シーケンサ２０からの指
示で図１中のスピーカ(アラーム発生器)２４でアラーム
音声を出したり、或いは後述するように係る煤塵等Ｇを
排出・浄化する集塵機を稼働させ、又は稼働レベルを上
げるよう指示することができる。これにより、煤塵等Ｇ
の発生・滞留状況を定量的に精度良く検出できると共
に、タイミング良く集塵機を稼働させることができ、集
塵機の稼働効率を高めることもできる。尚、図１中にお
ける符号１８は屋外に設置した照度計(太陽光検知手段)
を示し、昼間と夜間とによる前記空間８の明るさの変化
を吸収するものである。即ち、照度計１８は太陽光の有
無や照度に対応して、ケーブル１９，１７を介して前記
コントローラ１６の各画面におけるしきい値のレベルを
自動的に切換える。これにより、昼・夜の区別なく煤塵
等Ｇの検出精度の安定化させることができる。

【００１６】図２(Ａ)は、前記コントローラ１６におい
て自動切換えされる複数の画面Ｓ１〜Ｓ８を示す。画面
Ｓ１〜Ｓ８は、白黒の程度を８段階に分けたもので、秒
単位の短い時間内に画面Ｓ１→Ｓ８の順序で連続循環し
て自動切換えされる。各画面Ｓｎ中には、光Ｌが照射さ
れた煤塵等Ｇを写す明るい画素、及び空間８を写す暗い
画素が混在する。各画面Ｓｎにおいて、しきい値以下
(未満)の比較的暗い画素の総数が、各画Ｓｎ面毎に予め
定めた設定値以下(未満)であるか否かの比較が行われ
る。即ち、しきい値よりも低い黒い方を判断ベースとし
ている。

【００１７】各画面Ｓｎの総画素数が、２６２,１４４個
(縦横５１２×５１２個)と仮定した場合、例えば画面Ｓ
１は８０００個、画面Ｓ２は２万個、画面Ｓ３は４万
個、……、画面Ｓ８は２４万個のようにしきい値の設定
値がそれぞれ決められている。そして、各画面Ｓｎ毎
に、しきい値以下(未満)の画素の総数が上記設定値以下
(未満)の場合に、電流を流す電気信号(ＯＮ)を出力す
る。尚、上記に替えて、しきい値以下(未満)の画素の総
数が上記設定値を超える場合に、供給電流を停止する電
気信号(ＯＦＦ)を出力することも可能である。

【００１８】例えば、前記図１に示すように、一つの煤
塵等Ｇが空間８に舞い上がり、ある時間に渉り滞留した
場合、画面Ｓ１〜Ｓ８ではしきい値以下の暗さを有する
画素の総数がそれぞれの設定値と比較され、各設定値以
下であれば電気信号(ＯＮ)が出力される。その結果、図
２(Ｂ)に示すように、各画面Ｓｎ毎に時系列的にデジタ
ルな電気信号(ＯＮ)が出力される。図２(Ｂ)において、
上端の画面Ｓ１に近づくほど暗い画素数が少なくなく
(明るい画素が多い)、煤塵等Ｇの量が多くなり、下端の
画面Ｓ８に近づくほど暗い画素数が多く(明るい画素が
少ない)、煤塵等Ｇの量が少なくなくる。

【００１９】また、時系列的には黒っぽい画面Ｓ８から
電気信号(ＯＮ)が出力され始め、煤塵等Ｇの量が増える
に連れ、白っぽい画面Ｓ１側寄りの各画面Ｓｎからも順
次電気信号(ＯＮ)が出力される。即ち、画面Ｓ１〜Ｓ８
の出力状況を見ると、煤塵等Ｇの量が一時的に増えた後
に拡散する際の略ガウス曲線的なパターンを呈する。
尚、上記コントローラ１６において、しきい値よりも高
い白い方を判断ベースとすることもできる。この場合、
前記画面Ｓ１は２４万個、画面Ｓ２は１９万個、画面Ｓ
３は１７万個、……、画面Ｓ８は８０００個のように各
画面Ｓｎの設定値を前記と逆さに決める。そして、各画
面Ｓｎ毎に、しきい値以上又はしきい値超の画素の総数
が、上記設定値以下(未満)又は設定値超(以上)の場合
に、電気信号(ＯＮ／ＯＦＦ)を出力する。

【００２０】図２(Ｃ)は、上記コントローラ１６から出
力された各画面Ｓ１〜Ｓ８のデジタルな電気信号(ＯＮ)
を前記シーケンサ２０においてデジタル→アナログ(Ｄ
／Ａ)変換した後、図１中に示した前記モニタ２２の画
面に表示した画像Ｚである。図２(Ｃ)における縦軸は煤
塵等Ｇの量に比例した電圧Ｖを示す。係る画像Ｚは、人
が煤塵等Ｇを目視により監視した場合に感じる粉塵等Ｇ
の量の変化と殆ど対応している。この画像Ｚは、煤塵等
Ｇの発生と共にリアルタイムに表示されるので、監視者
は煤塵等Ｇの変化する傾向を即座に予測できる。従っ
て、発生し且つ滞留する煤塵等Ｇを浄化して排出するた
め、図示しない集塵機の稼働レベルを上げる等の環境対
策を即座に取ることが可能となる。

【００２１】図３は、前記監視装置１０の応用形態を示
す。建屋６内の溶解炉２は専用の遮蔽体５に覆われてい
る。この遮蔽体５は例えば原料の装入時にその天井部分
のみを開く構造を有する。例えば、遮蔽体５の天井部分
を開いて溶解炉２内に原料を装入すると、図示のよう
に、遮蔽体５と建屋６とに挟まれた空間８に煤塵等Ｇが
舞い上がって滞留する。また、密閉状態の遮蔽体５内で
も煤塵等Ｇが滞留する。そこで、監視装置１０を前記同
様に設置すると共に、そのシーケンサ２０と建屋６内用
の集塵機２６及び遮蔽体５内専用の集塵機２８を連動し
たものである。尚、遮蔽体５内における煤塵等Ｇの滞留
し易い位置に向けて、遮蔽体５内に前記ランプ１２及び
ＣＣＤカメラ１４を専用に別途設置することも可能であ
る。

【００２２】即ち、図３に示すように、集塵機２６は建
屋６の天井部分とダクト２５を介して接続され、且つ該
ダクト２５の中間には送風ファンＦ１が配置されてい
る。また、集塵機２８は遮蔽体５とダクト２７を介して
接続され、該ダクト２７の中間には送風ファンＦ２が配
置されている。例えば、図３に示すように、遮蔽体５と
建屋６とに挟まれた空間８に煤塵等Ｇが舞い上がって滞
留した場合、ＣＣＤカメラ１４で撮象された画像は、前
記同様にコントローラ１６において画面Ｓ１〜Ｓ８によ
るしきい値以下の画素総数と各設定値との比較をされ、
それらの結果に応じたデジタルな複数の電気信号が出力
される。係る信号はシーケンサ２０においてアナログ変
換される。

【００２３】この際、例えば所定値以上の電圧の画像Ｚ
が形成された場合、シーケンサ２０からケーブル２９
ａ,２９ｂを介して集塵機２６，２８の送風ファンＦ１,
Ｆ２の図示しないモータを回転するか、その回転数を上
げる指示が出される。これにより、煤塵等Ｇがある程度
滞留すると、自動的にタイミング良く集塵機２６,２８を
稼働でき、煤塵等Ｇを空間８や遮蔽体５内から排出し且
つ浄化して無害化した上で外部に排気することができ
る。従って、煤塵等Ｇがある程度滞留し始めるに連れ
て、集塵機２６，２８により迅速に且つ効率良く排出す
ることができると共に、集塵機２６，２８の稼働効率を
高めることにも寄与できる。尚、前記コントローラ１６
において、ある画面Ｓｎにより電気信号(ＯＮ)を出力し
た場合に、コントローラ１６から直に各集塵機２６,２
８のファンＦ１,Ｆ２駆動用のモータに対し、その回転
又は回転数を上げる指示を出すこともできる。

【００２４】本発明は、以上に説明した各形態に限定さ
れるものではない。例えば、発光源は前記ハロゲンラン
プ１２に限らず、対象とする煤塵等の種類に応じた波長
や色彩を有するその他の白熱ランプ又は所要形状の光跡
を発光する蛍光灯等の放電ランプ等を用いることも可能
である。また、撮影手段も前記ＣＣＤカメラに限らず、
煤塵等の種類や設置場所に応じて、種々の電子カメラや
デジタルカメラを適用することも可能である。更に、前
記制御手段もＣＣＤカメラ用のコントローラに限らず、
光→電荷変換素子を含み、且つ同様の画像処理機能を含
むものであれば特に限定されない。また、変換器も前記
シーケンサに限らず、Ｄ／Ａ変換手段を有するものであ
れば特に限定されない。或いは、Ｄ／Ａ変換機能を含
み、且つ上記制御手段の各機能も平行して行えるコンピ
ュータ(パソコンを含む)を活用することもできる。尚、
本発明は、建物内の煤塵等に限らず、各種の原料ストッ
クヤード、ゴミを含む廃棄物処理場等の屋外の煤塵等に
ついても適用することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上において説明した本発明の煤塵等の
監視装置によれば、光照射された煤塵等が撮象された画
面内の各画素の明・暗に対応するので、煤塵等の発生及
びその量を正確且つ迅速に検出することができる。しか
も、発光源と撮影手段は建屋内のフロア付近等に容易に
設置できるので、そのメンテナンスも簡便化できる。ま
た、請求項２の煤塵等の監視装置によれば、同じ煤塵等
に対して複数の画面において、しきい値以下又はしきい
値超の画素の総数をそれぞれ平行にカウントし、それぞ
れデジタルな電気信号を出力すると共に、これらをアナ
ログ化するので、煤塵等の発生量・滞留量を正確にタイ
ミング良く検出することができる。

【００２６】更に、請求項３の煤塵等の監視装置によれ
ば、昼間と夜間による周囲の明るさの差を補正でき、且
つ季節による昼・夜時間のずれも解消できるので、常に
正確な煤塵等の検出を行うことが可能となる。加えて、
請求項５の煤塵等の監視装置によれば、煤塵等の発生及
びその滞留量に応じて、即座にアラームで周囲の作業者
等に周知させたり、タイミング良く集塵機を稼働し又は
その稼働レベルを調整でき、集塵機の効率的な運用と省
エネルギを図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による煤塵等の監視装置の一形態を示す
概略図。

【図２】(Ａ)は図１の監視装置のコントローラにおける
複数の画面の自動切換えを示す摸式図、(Ｂ)は各画面か
ら出力された電気信号を示す概略図、(Ｃ)は(Ｂ)の各電
気信号をシーケンサでアナログ変換して得られたモニタ
の画像を示す概略図。

【図３】本発明における煤塵等の監視装置の応用形態を
示す概略図。

【図４】(Ａ)，(Ｂ)は従来の煤塵等の検出装置を示す概
略図。

【符号の説明】

１０…………監視装置１２…………ハロゲンランプ(発光源) １４…………ＣＣＤカメラ(撮影手段) １６…………コントローラ(制御手段) １８…………照度計(太陽光検知手段) ２０…………シーケンサ(変換器) ２２…………モニタ２４…………スピーカ(アラーム発生器) ２６，２８…集塵機Ｇ……………煤塵等Ｌ……………光Ｓ１〜Ｓ８…画面ＯＮ…………電気信号Ｚ……………画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物内等の所定の空間位置に発生又は滞留
する煤塵、煤煙、粉塵、又は塵埃等に対し光を照射する
発光手段と、光照射された上記煤塵等を撮象するＣＣＤ
カメラ等の撮影手段と、撮象された画面において各画素
の明るさをしきい値と比較し、且つしきい値以下又はし
きい値超の画素の総数が予め定めた設定値以下又は設定
値超となった際に電気信号を出力する制御手段と、を含
む、ことを特徴とする煤塵等の監視装置。
【請求項２】前記制御手段が、画素数の前記設定値が互
いに異なる複数の画面を順番に自動切り換え可能とし、
各画面毎に電気信号をそれぞれ出力すると共に、これら
の電気信号全体をアナログ変換するシーケンサ等の変換
器を更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載の煤塵等の監視装置。
【請求項３】前記制御手段の画面における画素数のしき
い値のレベルが、屋外に設置した太陽光検知手段により
昼間と夜間に対応して自動切換え可能である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の煤塵等の監視
装置。
【請求項４】前記シーケンサ等の変換器により、アナロ
グ変換された電気信号の画像を画面上に表示するモニタ
か、或いは紙又は磁気記録媒体等に出力する記録手段を
更に併有する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の煤塵等の監視
装置。
【請求項５】前記制御手段における単一の画面又は複数
の画面中の一部の画面により出力される電気信号に基付
き、アラーム発生器を稼働させ、及び／又は、前記煤塵
等を対象とする集塵機を稼働させ或いはその稼働レベル
を昇降させる、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の煤塵
等の監視装置。