CN112088342A - 声音检查系统以及声音检查方法 - Google Patents

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CN112088342A CN201980031080.8A CN201980031080A CN112088342A CN 112088342 A CN112088342 A CN 112088342A CN 201980031080 A CN201980031080 A CN 201980031080A CN 112088342 A CN112088342 A CN 112088342A
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Abstract

本发明提供能够降低消耗电力的声音检查系统。基于检查对象物(2)的声音来判定状态的声音检查系统(1)具备：声音传感器装置(10)，其收集检查对象物(2)的声音，对收集到的声音进行分析并发送分析结果；以及声音数据判定装置(30)，其基于来自声音传感器装置的分析结果来判定检查对象物的状态，声音传感器装置将收集到的声音的预先设定的每个预定频率的强度作为分析结果来发送。

Description

声音检查系统以及声音检查方法
技术领域
本发明涉及声音检查系统以及声音检查方法。
背景技术
在发电厂、化学工厂、钢铁厂等的现场，有时作业人员听设备的运转声音来判断是否正常。但是，为了能够听出异常声音，需要经验。进而，由于在广阔现场到处来回走动并用耳朵进行检查，因此作业人员的负荷也大。而且近年来，熟练作业人员的高龄化不断发展，也难以确保新的作业人员。因此，如专利文献1所记载的那样，提出了一种通过麦克风检测监视对象物的音响数据，并向远离监视对象物的场所的监视处理装置进行无线传输的系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-273113号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的现有技术中，监视处理装置根据从现场的监视装置接收到的音响数据来计算频谱，通过神经网络模型来检测监视对象物的异常发生(专利文献1段落0066)。但是，虽然根据测定对象的频率等而不同，但一般而言，声音数据在原状态下数据大小较大，因此其测定以及分析的处理较重，消耗电力增大。
在工厂的现场设备通过所谓的翻新来设置传感器装置的情况下，难以得到有线的电源。因此，传感器装置将内置电池作为动力源进行动作，因此如果执行消耗电力大的处理，则电池会立即耗尽电量，电池更换的频度变高，使用便利性较低。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够降低消耗电力的声音检查系统以及声音检查方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的声音检查系统是基于检查对象物的声音来判定状态的声音检查系统，具备：声音传感器装置，其收集检查对象物的声音，对收集到的声音进行分析并发送分析结果；以及声音数据判定装置，其基于来自声音传感器装置的分析结果，判定检查对象物的状态，声音传感器装置将收集到的声音的预先设定的每个预定频率的强度作为分析结果来发送。
发明效果
根据本发明，不是将收集到的声音的整个频带的数据作为分析结果来发送，而是将预定的每个频率的强度作为分析结果来发送，因此能够缩小数据大小，降低消耗电力。
附图说明
图1是第1实施例的声音检查系统的整体说明图。
图2是表示无线子站的处理的流程图。
图3是表示无线主站的处理和声音数据判定装置的处理的流程图。
图4是表示预定的每个频率的强度的时间变化的曲线图。
图5是数据的格式例。
图6是在无线子站输出警报的处理的流程图。
图7涉及第2实施例，是表示无线子站的处理的流程图。
图8涉及第3实施例，是声音检查系统的整体说明图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，如以下详细叙述的那样，收集在工厂等的现场设备中产生的声音(运转声音)数据，对收集到的声音数据进行分析，将关于声音数据的预定的每个频率的强度作为分析结果发送给判定装置。
在本实施方式中，在无线子站10中设置麦克风11，每隔一定时间启动麦克风11，收集检查对象设备2的运转声音。无线子站10将收集到的运转声音数据进行分析，将运转声音的预定的每个频率的强度作为分析结果，向声音数据判定装置30发送。通过无线子站10的间歇驱动和最低限度的大小的数据发送，能够降低消耗电力。由此，能够增大无线子站10的电源部14的寿命，能够长期远程监视设备2的状态，能够降低运用成本。
实施例1
使用图1至图6对第一实施例进行说明。图1表示声音检查系统1的整体结构图。本实施例的声音检查系统1例如适用于发电厂、化学工厂、钢铁厂等工厂。
在工厂中设置有例如电动机、泵、压缩机、涡轮机、锅炉等产生声音的设备2。这些产生声音的设备2的至少一部分成为声音检查系统1的监视对象(检查对象)。以下，将监视对象的设备2称为检查对象物2。
在检查对象物2的附近设置有无线子站10。无线子站10可以与检查对象物2接触设置，也可以与检查对象物2分离设置。也可以在一个检查对象物2上设置多个无线子站10。
作为“声音传感器装置”的无线子站10例如具备麦克风11、分析部12、无线通信部13、电源部14、警报部15。在此，表示将传感器功能和无线通信功能一体化的装置，但也可以分别连接独立构成的传感器功能和无线通信功能。
麦克风11收集检查对象物2发出的声音，并作为电信号输出。从麦克风11输出的电信号被输入到分析部12。如后所述，分析部12对麦克风11收集到的声音中的每个预定频率的强度进行分析，并将该分析结果向无线通信部13发送。
无线通信部13通过与无线主站20的无线通信部21进行通信，向声音数据判定装置30发送由分析部12生成的分析结果的数据包。分析结果的数据包(在图5中后述)如无线通信路径L1所示那样被发送到无线主站20，进而如无线通信路径L2所示那样从无线主站20被发送给声音数据判定装置30。
电源部14向无线子站10的麦克风11、分析部12、无线通信部13、警报部15供给内置电池的电力。内置电池的种类不限。另外，如后述的实施例那样，也可以设置向电源部14供电的发电部。
警报部15根据声音数据判定装置30的指示而输出警报。警报部15例如通过使LED灯(未图示)点亮来唤起访问检查的作业人员的注意。作业人员通过目视确认警报部15，能够在现场容易地确认检查对象物2发生了异常。也可以代替LED灯的点亮或闪烁而使蜂鸣器鸣响。
无线主站20是构成布满工厂的传感器网络的一部分的中继装置。也可以在传感器网络的一部分中包含声音传感器网络。在该情况下，传感器网络除了检测异常声音来进行诊断的声音传感器网络之外，还可以包含检测温度、湿度、压力、电压值、电流值、频率、电阻值、流量、流速、颜色、图像等的传感器网络。或者，工厂内的传感器网络的全部可以是声音传感器网络。
无线主站20能够与多个无线站10进行无线通信，并将来自各无线子站10的数据包(分析结果数据)发送给声音数据判定装置30。在接近的各无线子站10之间也能够以所谓的桶接力方式转送数据包。
另外，声音数据判定装置30也可以具备无线主站20的功能。在该情况下，无线子站10也能够与声音数据判定装置30直接进行无线通信。
声音数据判定装置30基于从无线子站10接收到的分析结果，判定检查对象物2的状态并输出其判定结果。声音数据判定装置30例如也可以构成为具备微处理器、主存储装置、辅助存储装置、输入输出电路、通信电路、用户接口装置(均未图示)等的计算机。
声音数据判定装置30例如具备无线通信部31、数据化部32、异常检测部33以及输出部34。
无线通信部31是与无线主站20进行通信的功能。数据化部32的功能为，在从无线子站10接收到的分析结果的数据包中取出数据并重新排列为预定的顺序，从而复原分析结果。
异常检测部33的功能为，基于复原的分析结果来判定是否产生了偏离正常时的声音的异常声音，并基于有无异常声音以及程度等来检测在检查对象物2中是否产生了异常。
输出部34的功能为，使异常检测部33的检测结果(判定结果)向例如显示器、打印机、声音合成装置等输出。输出部34也可以通过电子邮件这样的电子方式将异常检测部33的检测结果通知给作业人员(包含管理者)。或者，输出部34也可以将异常检测部33的检测结果通知给工厂控制系统等这种其他装置。进而，输出部34也能够将异常检测部33的检测结果通知给无线子站10，从而从警报部15输出警报。
图2是表示通过无线子站10执行的处理的流程图。无线子站10监视预定的定时是否已到来(S11)，如果预定的定时到来(S11：是)，则使麦克风11启动(S12)。预定的定时可以是固定的周期，或者也可以是不固定的。进而，也可以按照来自声音数据判定装置30的指示来设定预定的定时。
麦克风11收集检查对象物2的运转声音(S13)。由麦克风11收集并转换为电信号的运转声音被输入到分析部12(S14)。
分析部12分析从麦克风11输入的运转声音，将预先设定的每个预定频率的强度作为分析结果进行检测(S15)。然后，分析部12将分析结果发送给无线通信部13(S16)。
无线通信部13基于从分析部12接收到的分析结果来生成数据包，并且发送给无线主站20(S17)。
图3是表示由无线主站20执行的处理和由声音数据判定装置30执行的处理的流程图。
先说明无线主站20的处理，无线主站20在从无线子站10接收到包含分析结果的数据包时(S21)，将包含该分析结果的数据包转发给声音数据判定装置30(S22)。在包含分析结果的数据包的包头中包含作为确定最终目的地的声音数据判定装置30的网络地址或识别信息，因此即使在从无线子站10发送的分析结果的数据包在中途经由了其他装置的情况下，也到达声音数据判定装置30。
声音数据判定装置30在经由无线主站20接收到来自无线子站10的包含分析结果的数据包时(S31)，从该数据包中取出分析结果，进行数据化(S32)。如图4所示，数据化是将每个预定频率的强度依次排列的时间序列数据。
返回图3，声音数据判定装置30基于被数据化的分析结果，检测检查对象物2是否产生了异常(S33)。声音数据判定装置30在判定为检查对象物2发生了异常时(S33：是)，输出该判定结果(S34)。如上所述，判定结果的输出目的地例如是与声音数据判定装置30连接的用户接口装置(显示器、打印机等)、工厂管理系统等其他装置、成为生成判定结果的基础的分析结果的发送源即无线子站10中的至少任一个。
声音数据判定装置30在不能检测到检查对象物2的异常的情况下(S33：否)，结束本处理。另外，也可以构成为不仅在检查对象物2检测到异常的情况下，在判定为检查对象物2正常的情况下也输出判定结果。
图4是表示分析结果的结构和检测异常的情况的曲线图。在此，为了便于说明，将多个特定频率f1～f4作为一个图表排列表示，但也可以按每个频率分别进行图表化。图4的纵轴表示每个特定频率的强度，图4的横轴表示时间。
在图4中，例示了特定频率f1～f4这4个频率，但不限于此，也可以对3个以下、或者5个以上的频率进行分析。从各频率横向延伸的虚线例如表示强度的平均值。
如图4的上侧所示，例如在频率f4的强度从平均值偏离了预定值以上的情况下，能够判定为发生了异常。强度的变化例如可以根据最大值或最小值的变化、进行了微分的情况下的变化、进行了积分的情况下的偏移量等一个或多个观点来判定。图4所示的曲线图是例示，异常的检测方法并不限于图4所述的例子。
图5表示包含分析结果的数据包D1的结构例。数据包D1存储各频率f1～f4各自的强度。在数据包D1中加入存储有目的地等的包头等，并发送给无线主站20。数据包中保存的每个预定频率的强度可以是单位时间内的强度的平均值，也可以是单位时间内的最大值。
图6是表示由无线子站10执行的警报处理的流程图。无线子站10在经由无线主站20接收到来自声音数据判定装置30的警报指示时(S41)，使LED灯点亮等来输出警报(S42)。
根据这样构成的本实施例，不是从无线子站10向声音数据判定装置30发送与可由麦克风11集音的整个频带有关的声音数据，而是仅发送作为其极小一部分的预定频率的强度，因此能够减小从无线子站10向声音数据判定装置30发送的分析结果的数据包的数据大小。因此，无线子站10能够减少一次发送分析结果所需的电能，因此能够抑制电源部14的内置电池的消耗。该结果为能够减少无线子站10的电池更换频率，长期监视检查对象物2。在本实施例的声音检查系统1中，由于能够减少电池更换的频率，因此不仅能够降低声音检查系统1的运用成本，而且提高使用便利性。
实施例2
使用图7对第二实施例进行说明。包含本实施例的以下各实施例相当于第1实施例的变形例，因此以与第1实施例的不同点为中心进行说明。在本实施例中，作为无线子站10的分析结果来输出拟音的编号。
图7是表示本实施例的声音检查系统1A的无线子站10的处理的流程图。图7的处理包括图2所述的处理中步骤S11～S14、S16、S17。在图7的处理中，步骤S15A与图2的步骤15不同。
即，本实施例的无线子站10通过分析每个预定频率的强度，确定拟音编号(S15A)，该拟音编号确定运转声音的拟音。在本实施例中，将检查对象物2的运转声音通过“扎扎”、“嘎嘎”、“格格”等拟音来表现。无线子站10经由无线主站20向声音数据判定装置30发送包含确定拟音的种类的编号的数据包D2(S16，S17)。表示拟音的种类与频率的强度之间的关系的信息被预先登记在无线子站10的分析部12中(省略图示)。
此外，在步骤15A中，可以不是从每个预定频率的强度转换为拟音编号，而是从由麦克风11收集到的全部频带的运转声音转换为拟音编号。
这样构成的本实施例也起到与第一实施例同样的作用效果。在本实施例中，不是将运转声音的分析结果作为声音数据发送给声音数据判定装置30，而是仅发送对应的拟音的编号。因此，能够减小数据大小，降低无线子站10的消耗电力。
实施例3
使用图8对第3实施例进行说明。在本实施例中，通过在无线子站10中设置发电部16来抑制电源部14的内置电池的消耗。
图8是本实施例的声音检查系统1B的整体说明图。本实施例的无线子站10B还具备发电部16。发电部16例如包含压电振动器等而构成，是将从检查对象物2发出的声音或振动转换为电能的装置。由发电部16发出的电力被供给到电源部14。
电源部14能够将从发电部16接收到的电力和内置电池的电力的双方向麦克风11、分析部12、无线通信部13、警报部15供电。也可以构成为能够对内置电池进行充电的二次电池，利用由发电部16发出的电力对内置电池进行充电。也可以是在仅靠来自发电部16的电力不足的情况下，供给来自内置电池的电力的结构。发电部16的发电方式不限。但是，优选为利用来自检查对象物2的声音、振动等能量的发电方式。
这样构成的本实施例也起到与第一实施例同样的作用效果。进而，根据本实施例，由于具备发电部16，因此能够进一步降低电源部14的内置电池的更换频率。
另外，本发明并不限于上述的实施方式。本领域技术人员能够在本发明的范围内进行各种追加、变更等。在上述的实施方式中不限于附图所示的结构例。在实现本发明的目的的范围内，能够适当变更实施方式的结构、处理方法。
另外，本发明的各构成要素可以任意取舍选择，具备取舍选择的结构的发明也包含在本发明中。并且，请求专利保护的范围所记载的结构，除了在请求专利保护的范围中明示的组合以外也能够进行组合。
附图标记的说明
1、1A、1B：声音检查系统、2：检查对象物、10、10B：无线子站、11：麦克风、12：分析部、13：无线通信部、14：电源部、15：警报部、16：发电部、20：无线主站、21：无线通信部、30：声音数据判定装置、31：无线通信部、32：数据化部、33：异常检测部、34：输出部。

Claims (7)

1.一种声音检查系统，基于检查对象物的声音来判定状态，其特征在于，
该声音检查系统具备：
声音传感器装置，其收集上述检查对象物的声音，分析收集到的上述声音并发送分析结果；以及
声音数据判定装置，其基于来自上述声音传感器装置的上述分析结果，判定上述检查对象物的状态，
上述声音传感器装置将收集到的上述声音的预先设定的每个预定频率的强度作为上述分析结果来发送。
2.根据权利要求1所述的声音检查系统，其特征在于，
上述声音传感器装置针对上述预定频率来分析收集到的上述声音，从而判定收集到的上述声音被分类为预先准备的预定拟音中的哪个拟音，并将该分类结果作为上述分析结果来发送。
3.根据权利要求1所述的声音检查系统，其特征在于，
上述声音传感器装置还具备根据来自上述声音数据判定装置的指示来输出警报的警报部。
4.根据权利要求1所述的声音检查系统，其特征在于，
上述声音传感器装置经由无线主站以能够无线通信的方式与上述声音数据判定装置连接。
5.根据权利要求1所述的声音检查系统，其特征在于，
上述声音传感器装置通过内置电池进行工作。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的声音检查系统，其特征在于，
上述声音传感器装置还具备将上述检查对象物的声音或振动转换为电力的发电部。
7.一种声音检查方法，基于检查对象物的声音来判定状态，其特征在于，
从收集上述检查对象物的声音的声音传感器装置向声音数据判定装置发送收集到的上述声音的每个预定频率的强度，作为分析结果，
上述声音数据判定装置基于从上述声音传感器装置接收到的上述分析结果来判定上述检查对象物的状态。
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