JP2005004367A - Driving operation supporting system in plant or the like - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラントや工場等の現場(フィールド)において、作業者が行う各種の判断や操作を支援するための運転操作支援システムに関し、特に、原料切替や異常発生時等の非定常運転時に、少ない作業員で効率良く、かつ、適切に操作を行うことができるようにするための運転操作支援システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、石油精製プラント等のプラントや化学工場等の工場における設備、装置等の運転のなかには、これら設備、装置等の計器監視を行うボードマンと、フィールド(現場)で前記設備、装置等の操作や点検、補修等を行うフィールドマンとの連携によって行われているものがある。
【0003】
ボードマンとフィールドマンとの連携による作業の一例を、灯油・軽油脱硫プラントを例に挙げて説明する。
まず、図11を参照しながら、灯油・軽油脱硫プラントの構成を簡単に説明する。
図11に示す脱硫プラントは、原料タンクの切り替えを行うことで、灯油又は軽油の脱硫を行うことができるようになっている。すなわち、この脱硫プラントには、軽油原料タンク110と灯油原料タンク120とが設けられ、軽油原料タンク110から軽油原料を脱硫装置130まで導く軽油配管系と、灯油原料タンク120から灯油原料を脱硫装置130まで導く灯油配管系とが設けられている。
【0004】
軽油配管系には、軽油原料タンク110側から順に、元弁111,ポンプ112,ポンプ吐出弁114が設けられ、灯油配管系には、灯油原料タンク120側から順に、元弁121,ポンプ122,ポンプ吐出弁124が設けられている。なお、後述するが、灯油配管系は、元弁121の下流で予備の配管系に分岐している。そして、この予備の配管系には、予備のポンプ123と予備のポンプ吐出弁125とが設けられている。
脱硫装置130によって脱硫された軽油製品は、軽油製品タンク118に貯蔵され、灯油製品はタンク128に貯蔵される。製品系の配管には、弁117,127が設けられていて、軽油原料の脱硫を行うときには弁127を閉じ、灯油原料の脱硫を行うときには弁117を閉じて、軽油製品と灯油製品とが混合しないようになっている。
【0005】
図12は、上記の脱硫プラントにおけるボードマンとフィールドマンとの連携作業を説明するための図である。
図11の脱硫プラントにおいては、元弁111,121、ポンプ112,122,123、ポンプ吐出弁114,124,125、切替弁117,127、脱硫装置130に、流量計、圧力計、温度計等のセンサが取り付けられている。これらセンサによって検出された原料流量、吐出圧力、炉内温度などの検出結果は、通信回線を介して、監視情報としてボードマンBのいる計器室20の管理装置20aに送信される。通常、この管理装置20aは、前記した流量計や圧力計、温度計等のセンサと連動した計器類と、脱硫装置130の炉内温度を調整したり、ポンプ112,122,123の駆動等を制御したりする制御盤とから構成されている。
【0006】
図12に示すように、計器室20のボードマンB一人に対し、通常、二名〜三名のフィールドマンFが割り当てられる。そして、生産計画に基づく灯油・軽油間の原料切替の指示や、異常発生時の対応指示は、主として計器室20のボードマンBからフィールド21のフィールドマンFに対して行われる。
フィールドマンFは、通常はフィールド21にいて、パトロールや記録、種々のフィールド作業、データ処理等を行っているが、ボードマンBから指示が出されたときは、ボードマンBの指示に従って行動する。フィールドマンFは、無線ページャ24を携帯していて、ボードマンBからの指示は、この無線ページャ24をとおして、音声によって行われる。
【0007】
無線ページャ24を用いたボードマンBとフィールドマンFとによる操作の連携の一例を、図13及び図14のフローチャートを参照しながら説明する。
図13は、図11の脱硫プラントにおいて、軽油から灯油に原料を切り替える場合のボードマンとフィールドマンとの連携を説明するフローチャート、図14は、図11の脱硫プラントにおいて、ポンプに異常が発生した場合のボードマンとフィールドマンとの連携を説明するフローチャートである。
【0008】
まず、生産計画等に基づいて、軽油原料から灯油原料に原料の切り替えを行う場合について説明する。
原料の切り替えのタイミングが到来すると、ボードマンBからフィールドマンFに対して、原料の切り替えが指示される(ステップS101)。
フィールドマンFは、この指示にしたがって指定された脱硫プラントまで移動し、切り替えのための準備を開始(ステップS102)する。
【0009】
切替指示のあった脱硫プラントに到着し、所定の準備が完了すれば、フィールドマンFは、無線ページング24を用いて、準備完了をボードマンBに報告する。ボードマンBは、まず、切り替えに必要な現場機器の確認を指示する(ステップS103)。この場合は、灯油原料タンク120の元弁121、ポンプ122及びポンプ吐出弁124の位置と、異常の有無の確認を指示する。フィールドマンFは、これらを確認して(ステップS104)、異常がなければ、その旨をボードマンBに報告する。
【0010】
この報告を受けたボードマンBは、切替操作を開始するように、フィールドマンFに指示をする(ステップS105)。このとき、ボードマンBは、切替操作に必要な手順を、予めフィールドマンFに指示する。
ボードマンBは、まず、灯油原料タンク120の元弁121を開放するように指示し、併せて、開放完了の報告と、開放後の異常の有無の報告をフィールドマンFに指示する。フィールドマンFは、この指示に従って、元弁121を開放し、漏れ等の異常がないことを確認して、ボードマンBにこれらを報告する(ステップS106)。
なお、元弁121が電動弁の場合は、ボードマンBが元弁121の開放操作を行う。すなわち、ボードマンBは、元弁121を開放させる指令信号を送信する操作を行うと同時に、その旨をフィールドマンFに伝える。フィールドマンFは、元弁121の開放後、漏れ等の異常がないことを確認して、ボードマンBにこれらを報告する。
【0011】
この報告を受けたボードマンBは、管理装置20aを操作して、灯油原料の配管系のポンプ122を駆動させる(ステップS107)。
次いで、ボードマンBは、灯油原料の配管系のポンプ吐出弁124を開放するようにフィールドマンFに指示し(ステップS108)、この指示にしたがって、フィールドマンFがポンプ吐出弁124を開放する(ステップS109)。
フィールドマンFは、ポンプ吐出弁124を開放したこと及び異常がないことを確認して、軽油原料の配管系のポンプ吐出弁114を閉鎖する(ステップS110)。
【0012】
フィールドマンFは、ポンプ吐出弁114を閉鎖したこと及び異常がないことをボードマンBに報告し、この報告を受けたボードマンBが軽油原料の配管系のポンプ112の駆動を停止させる(ステップS111)。そして、軽油原料タンク110の元弁111を閉じるように、フィールドマンFに指示する(ステップS112)。フィールドマンFは、この指示にしたがって元弁111を閉鎖し(ステップS113)、元弁111を閉鎖したこと及び異常がないことを確認したうえで、その旨をボードマンBに報告する。以上で、軽油から灯油への原料切替が終了する(ステップS114)。
なお、元弁121が電動弁の場合は、ボードマンBが元弁121を閉鎖させる指令信号を送信する操作を行うと同時に、その旨をフィールドマンFに伝える。
フィールドマンFは、元弁121が閉鎖したこと及び異常がないことを確認して、その旨をボードマンBに報告する。
【0013】
次に、図14を参照しながら、異常が発生した場合のボードマンBとフィールドマンFとの連携を説明する。なお、以下の説明では、灯油原料の配管系のポンプ122に異常が発生し、このポンプを予備配管系のポンプ123に切り替えるものとして説明する。
ボードマンBは、ポンプ122の吐出量が規定値を超えて急激に低下したことを、計器室20の計器類の指示から知ることができる(ステップS121)。
【0014】
ポンプ122の吐出量異常を発見したボードマンBは、フィールド21の担当のフィールドマンFに、ポンプ122の確認を指示する(ステップS123)。フィールドマンFは、ボードマンBの指示にしたがってポンプ122を確認する(ステップS24)。この確認は、ポンプ122に取り付けられた流量計の計器指示や振動や音響等に基づいて行うことができる。このような異常を確認したときは、その旨を無線ページング24を用いてボードマンBに報告する。
【0015】
この異常報告を受けたボードマンBは、ポンプ122を予備配管系のポンプ123に切り替えることをフィールドマンFに指示するとともに、切替に必要な現場機器の確認を指示する(ステップS125)。
この場合は、予備配管系のポンプ123と、ポンプ吐出弁125の確認を指示する。
この指示に基づいて、フィールドマンFが現場機器を確認し(ステップS126)、外観異常や漏れ等の異常がないことをボードマンBに報告する。
この報告を受け取ったボードマンBは、管理装置20aを操作して、予備配管系のポンプ123を駆動させる(ステップS127)。
【0016】
フィールドマンFは、ポンプ123が駆動を開始したこと及び異常がないことを確認したことをボードマンBに報告し(ステップS128)、ポンプ123のポンプ吐出弁125を開放させる(ステップS129)。フィールドマンFは、ポンプ吐出弁125の開放の完了と異常がないことをボードマンBに報告する。この報告を受けたボードマンBは、異常のあったポンプ121のポンプ吐出弁123を閉じるように指示し(ステップS130)、フィールドマンFがポンプ吐出弁123を閉じる(ステップS131)。この後、ボードマンBは管理装置20aを操作して、ポンプ121の駆動を停止させる(ステップS132)。
以上で、ポンプ121からポンプ123への切り替えが終了する(ステップS133)。
【0017】
ところで、上記した従来の作業は、ボードマンB及びフィールドマンFに高度な専門性が要求されるという問題がある。
すなわち、ボードマンBは、種々の計測指示に基づいて、現場機器が正常に運転しているかどうかを判断しなければならず、かつ、異常が発生した場合には、迅速かつ適正な指示をフィールドマンFに出さなければならない。
一方、フィールドマンFは、ポンプやモータ、弁等の現場機器の運転状態が正常かどうかを、振動や音等から判断することができ、かつ、ボードマンと連携して適切な操作を行わなければならない。
【0018】
しかし、熟練したボードマンB及びフィールドマンFを育成するためには、時間と費用がかかるという問題がある。また、多数の人手を介する作業は非効率的で、かつ、ボードマンやフィールドマンの熟練度によって異常が発生した場合等の対応にばらつきが生じるという問題がある。
なお、ボードマンBの負担を軽減したり、フィールドの作業者の操作を支援するための技術が種々開発されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
【0019】
【特許文献1】
特開2003−51894号公報
【特許文献2】
特開2003−134261号公報
【0020】
しかし、これら文献に記載のシステムは、ボードマンとフィールドマンの負担を軽減し、より適正な判断や操作を支援するという点では有効であるものの、ボードマンとフィールドマンとの役割分担の垣根を取り払い、かつ、経験の少ない作業者でも熟練した作業と変わりなく、迅速かつ適切に操作を行うことができるようにするという点では、満足のいくものではない。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題点にかんがみてなされたもので、ボードマンとフィールドマンとの境界を取り払うことで、現場機器の操作に携わる人員の削減を図り、かつ、何らかの操作を行う必要が生じた場合に、熟練した作業者でなくても、適切かつ迅速に当該操作を行うことができるプラントや工場等(本明細書では、これらを総称してプラント等と記載することがある)における運転操作支援システムを提供するものである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載のプラント等における運転操作支援システムは、プラントや工場等のフィールドにおいて、作業者が行う各種操作を支援するための運転操作支援システムであって、フィールド内の個別機器の状態監視を行う個別機器監視装置と、前記フィールドの一部又は全体の状態監視を行う広域監視装置と、前記個別機器監視装置及び前記広域監視装置から入力されたデータを分析して、異常の検出と診断を支援する異常監視・診断支援部と、前記フィールドにおいて、作業者に対し、特定の操作に関する情報を提供する作業者端末装置と、前記異常監視・診断支援部及び前記作業者端末装置と通信可能に接続され、作業者の行うべき前記特定の操作を、前記異常監視・診断支援部の判断に基づいて決定し、予め設定された操作データの中から前記特定の操作に関する情報を前記作業者端末装置に送信する運転操作支援部と有する構成としてある。
【0023】
上記構成によれば、フィールドにおける現場機器の監視は、個別機器監視装置と広域監視装置とによって行われる。異常監視・診断支援部は、個別機器監視装置及び/又は広域監視装置から送信されたデータを分析し、異常が発生したか否か、異常が発生した場合は、どの位置に発生したのか、異常の内容は何かを判断する。この判断結果は、作業者端末装置に送信されるとともに、運転操作支援部にも送信され、必要な操作に関する情報が、運転操作支援部から作業者端末装置に送信される。これにより、作業者は、異常の発生とそれに対する必要な操作を知ることができる。したがって、ボードマン及びフィールドマンの双方の役割を一人の作業者に集約させることができ、かつ、熟練度が低い作業者であっても、迅速かつ適切に操作を行うことができる。
【0024】
本発明は、現場機器の操作を自動で行うようにすることで、プラント等における無人化を図ることが可能になる。
すなわち、請求項2に記載するように、プラントや工場等のフィールドにおいて、作業者が行う各種操作を支援するための運転操作支援システムであって、フィールド内の個別機器の状態監視を行う個別機器監視装置と、前記フィールドの一部又は全体の状態監視を行う広域監視装置と、前記個別機器監視装置及び前記広域監視装置から入力されたデータを分析して、異常の検出と診断を支援する異常監視・診断支援部と、前記フィールドにおいて前記現場機器の駆動を制御する駆動制御装置と、前記異常監視・診断支援部及び前記駆動制御装置と通信可能に接続され、前記異常監視・診断支援部の判断に基づいて、予め設定された操作データの中から所定の操作情報を前記駆動制御装置に送信する運転操作支援部とを有する構成としてある。
この構成によれば、作業者が手作業で行っていた操作を駆動制御装置が行うので、作業者が不要になり、プラントや工場の無人化を図ることができる。
【0025】
なお、請求項3に記載するように、前記現場機器の各々に識別手段を設け、この識別手段の識別情報を読み取ることで、前記現場機器の特定を行うようにするとよい。また、この場合、請求項4に記載するように、前記作業者端末装置に前記識別手段の識別情報を読み取る読み取り部を設け、前記運転操作支援部から送信された情報に含まれる前記現場機器と前記識別情報によって特定された現場機器とが一致しているか否かを判断する判断部を設けた構成としてもよい。
このようにすることで、熟練度の低い作業者であっても、簡単に特定の操作に必要な現場機器を見つけることができ、作業を迅速かつ確実に行うことができる。
【0026】
また請求項5に記載するように、前記広域監視装置は、前記フィールド内の所定位置に設けられた複数のセンサから収集されたデータを、前記異常監視・診断支援部に送信し、前記異常監視・診断支援部が、前記データに基づいて異常の検出、異常の発生位置、異常の内容を判断するように構成してある。
例えば、高圧ガスの漏出の発生やポンプ等の振動の発生は、フィールド全体の音の変化によって判断することができる。また、当該異音の発生位置も音によって判断することができる。そこで、マイクをフィールド内に複数設け、このマイクから集音された音響データを分析することで、異常の発生と異常の発生位置、内容を自動的に判断することができる。
【0027】
また、炉内温度分布のように熟練者の勘と経験を必要とする分野においては、熟練者の判断や操作をデータベース化し、前記広域監視装置や個別機器監視装置から収集されたデータを前記データベースの内容と照会して、異常の発生の有無や異常が発生したときの操作を、作業者端末等に送信することが可能になる。
【0028】
なお、音響データや振動データ等のランダム性の高いデータは、請求項6に記載するように、カオスアトラクタ理論によって一定の規則性のあるデータに変換することが可能な場合がある。このような場合は、変換後のデータに基づいて、異常の発生の有無を判断することが可能である。
また、熱分布のように、赤外線撮影装置でパターン化が可能なデータについては、請求項7に記載するように、ニューラルネットワーク処理によるパターン認識の手法を用いて分析を行うことが可能である。すなわち、予め準備された正常状態のパターンと、前記フィールドから送信されたデータから得られたパターンとを比較し、例えば、両パターンの差が予め設定された許容値の範囲内か否かで異常の検出を行うことが可能である。
さらに、異常の発生を判断するにあたっては、請求項8に記載するように、前記個別機器監視装置及び前記広域監視装置の双方から入力されたデータを利用するようにしてもよい。このようにすることで、より精度の高い判断を行うことが可能になる。
【0029】
本発明は、異常が発生した場合に限らず、原料切替等、何らかの操作が必要になった場合も適用が可能である。具体的には、請求項9に記載するように、前記運転操作支援部は、異常発生時の操作を除く他の操作に関する情報を含み、前記作業者端末及び/又は前記駆動制御装置に前記他の操作に関する情報を送信するように構成するとよい。
また、請求項10に記載するように、前記作業者端末装置を介して前記作業者に操作情報を提供する場合には、文字、記号、図形若しくはこれらの組み合わせや音声によって、作業者に必要な情報を提供するとよい。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面にしたがって詳細に説明する。
なお、以下の説明では、必要に応じて、適宜に図11を参照するものとする。
図1は、本発明の一実施形態にかかり、運転操作支援システムの構成を説明するブロック図、図2は、フィールドの現場機器を識別するための識別手段を説明する図である。
【0031】
図1に示すように、運転操作支援システム1は、PC等の管理装置2と、モバイルPC等の携帯端末装置3と、現場機器について何らかの操作が必要になったときに、当該現場機器の操作を支援する非定常運転自動支援システム5と、フィールドや現場機器の監視を行い、異常が発生したときに、当該異常の発見や診断を支援する異常監視・診断支援システム6と、これらを互いに通信可能に接続する通信回線7とを有している。
なお、通信回線7としては、有線であってもよいが、少なくとも携帯端末装置3と管理装置2とを接続する通信回線7は無線であるのが好ましい。また、通信回線7として、一般の電話回線を用いることもできるが、構内LANを用いてもよい。
【0032】
フィールド21の現場機器の各々には、各機器を識別するためのICチップが取り付けられている。また、携帯端末装置3には、図示しない読み取り部が設けられていて、この読み取り部をICチップに近づけることで、ICチップに記憶された識別情報が、携帯端末装置3に読み取られる。
図2は、弁V1,V2,V3の識別情報を読み取る一例を示していて、携帯端末装置3の読み取り部3bで、弁V1,V2,V3の各々に取り付けられたICチップ8a,8b,8cの識別情報を読み取ることで、弁V1,V2,V3の識別ができるようになっている。
例えば、弁V1が灯油原料タンク120の元弁121(図11参照)である場合には、ICチップ8aには、この識別情報が予め入力されていて、携帯端末装置3の読み取り部3bをICチップ8aに近づけることで、携帯端末装置3のディスプレイ3aに、灯油原料タンク120の元弁121であることが表示される。
【0033】
なお、この場合、携帯端末装置3を介して作業者に操作を指示した現場機器と、作業者が識別情報を読み取った現場機器とが相違する場合に、アラーム等で作業者の注意を促し、誤操作を防止するようにするのが好ましい。例えば、前記の例では、灯油原料タンク120の元弁121を開放するように携帯端末装置3を介して指示があった場合において、元弁121以外の他の弁(例えば、弁V2)のICチップ8bを読み取り部3bで読みとると、ICチップ8bの識別情報が元弁121のものかどうかを比較し、アラームを発するようにする。この比較は、携帯端末装置3で行ってもよいが、管理装置2で行ってもよく、また、非定常運転自動支援システム5で行ってもよい。
【0034】
図3は、携帯端末装置3に表示される表示内容の一例を示す図である。
図3に示すように、携帯端末装置3のディスプレイ3aには、文字や図面で指示や案内、その他の情報が表示される。もちろん、適宜に音声で指示や案内を行うようにすることができる。
例えば、原料切替を行う場合には、管理装置2又は非定常運転自動支援システム5から原料切替の指示が携帯端末3に送信されるが、携帯端末3のディスプレイ3aには、図3(a)に示すように、「第○号脱硫プラントを、軽油から灯油に切り替えてください」というように、文字で表示される。勿論、この指示を音声で行うことも可能である。
【0035】
また、この場合、作業者Mが希望すれば、図3(b)に示すように、原料切替が指示された「第○号脱硫プラント」の位置を地図上に示すことも可能である。さらに、例えば、軽油原料から灯油原料に切り替える際の切替手順を、図3(c)に示すように、「以下の手順に従って切り替えてください」と案内し、この案内の後に、手順を順次表示するようにしてもよい。
また、作業者Mが現場機器のICチップを、携帯端末装置3の読み取り部3bで読み取ったときには、例えば、図3(d)に示すように、「この弁は、灯油原料タンクの元弁です」というようにICチップの識別情報を含む内容が表示される。
【0036】
そして、図3(e)に示すように、作業者Mに対して、一つの手順が終了するごとに確認キーを入力するように促し、一つ一つの手順を、作業者Mとの間で確認しながら実行していくことが可能である。
このように、本実施形態の運転操作支援システムにおいては、携帯端末装置3と対話形式で作業者Mが行う操作を支援することができ、従来、ボードマンとフィールドマンに分担されていた役割を作業者Mに集約することが可能で、かつ、作業者Mが熟練者でなくても、確実かく適切に所定の操作を実行することが可能である。
【0037】
次に、非定常運転時における作業者Mの各種操作の支援や、異常の発見・診断等を行う非定常運転自動支援システム5及び異常監視・診断システム6の詳細を説明する。
フィールド21で生産される製品の生産管理等は、図示しない生産管理コンピュータで管理され、原料切替等が生じたときには、図1に示すように、この情報(生産管理情報)が、前記生産管理コンピュータから管理装置2に送信される。また、管理装置2には、フィールド21から種々の監視情報が送信される。この監視情報には、フィールドの一部又は全部の内部状態を検出するための広域監視用センサ群からの監視情報と、フィールドに設けられたポンプや弁、反応炉、配管等の現場機器の個々の状態を検出するための個別監視用センサ群からの監視情報とが含まれる。
【0038】
そして、従来は熟練のボードマン又はフィールドマンが、聴覚、視覚、触覚、嗅覚等の五感と経験によって判断していた異常の発生、位置及びその内容を、異常監視・診断支援システム6が前記監視情報に基づいて自動的に判断できるようにしている。
さらに、非定常運転自動支援システム5には、非定常時の操作に必要な手順が予め設定されていて、前記生産管理情報や異常監視・診断支援システム6の判断によって何らかの操作が必要となったときに、非定常運転自動支援システム5が、当該操作の手順を、携帯端末装置3を介して、作業者Mに提示する。
【0039】
[異常監視・診断支援システム]
次に、異常監視・診断支援システム6について説明する。
図4は、異常監視・診断支援システムの一実施形態にかかり、その構成を説明するブロック図である。
広域監視用センサ群Iには、例えば、フィールド21内の温度分布を監視する一つ又は複数の赤外線カメラ621、フィールド21内の音を検出する複数の無指向性のマイク622、フィールド21内の適宜位置の温度を計測する一つ又は複数の温度センサ623が含まれる。
【0040】
個別監視用センサ群IIには、例えば、弁Vの音響を検出するために弁Vに取り付けられたマイク631、配管Tの温度を検出するために配管Tに取り付けられた温度センサ632、ポンプPの振動を検出するためにポンプPに取り付けられた振動センサ633等が含まれる。
異常監視・診断支援システム6は、I/Oインタフェース602,603を介して広域監視用センサ群I及び個別監視用センサ群IIと接続され、赤外線カメラ621等及び集音マイク631等からの検出結果が、異常監視・診断支援システム6のCPU601に送信される。
【0041】
なお、広域監視用センサ群I及び個別監視用センサ群IIから送信された監視情報に基づく異常の発生等の判断は、異常監視・診断支援システム6が行ってもよいし、管理装置2が行ってもよいが、以下の説明では、異常監視・診断支援システム6が判断するものとして説明する。
広域監視用センサ群I及び個別監視用センサ群IIから監視情報が異常監視・診断支援システム6に入力されると、異常監視・診断支援システム6のCPU601は、データベースに予め格納された処理プログラムを読み出して処理する。
【0042】
そして、この処理結果に基づいて、異常監視・診断支援システム6のCPU601が、異常の発生の有無、異常が発生した位置、現場機器、異常の内容等を判断する。この異常に関する情報は、携帯端末装置3に送信されるほか、非定常自動運転支援システム5に送信される。
異常監視・診断支援システム6は、例えば、以下の手順で異常を監視・診断する。
【0043】
[ガスの漏洩検出]
フィールド21内のいずれかで、ガスが漏洩していることを検出し、ガス漏洩の位置を推定するガスの漏洩検出を例に挙げて説明する。
従来、ガスの漏出は、フィールドマンF(図12参照)によってパトロール時に点検が行われていた。フィールドマンFは配管や弁等から漏出するガスの漏出音をもとに、ガスの漏出の発生と漏出位置を特定している。
この実施形態では、フィールド21内に配置した複数の無指向性のマイク622によってフィールド内の音の変化を監視し、新たな音の発生と音源の特定を、異常監視・診断支援システム6との連携で、管理装置2が判断するようにしている。
【0044】
図4に示すように、広域監視用センサ群Iの複数のマイク622から送信された音響データは、I/Oインタフェース602及びアナログ/デジタル変換器を介して、CPU601にデジタルデータとして入力される。CPU601は、データベースDB610に予め格納された所定の処理プログラムを読み出して実行し、前記音響データを処理する。
一般に、広い領域において無指向で集音された音響データは、ランダム性の高いものであるため、前記音響データを分析するに当たっては、ランダム性の高い音響データを一定の法則性を有するデータに変換する必要がある。このような処理プログラムとしては、例えば、カオスアトラクタ理論に基づいて、ランダム性の高いデータを一定の法則性を有するデータに変換する、処理プログラムを用いるとよい。このような処理の方法、装置及びプログラムは、例えば、特開2002−73587号公報(「カオス解析装置」)、特開2000−292392号公報(「ガス測定装置及びガス測定方法」)等の文献に記載されている。
【0045】
図5(a)は、フィールド21に設けられた複数のマイク622からの音響データを合成した合成波形である。図5(a)のグラフの縦軸は、音の強さを、横軸は時間を示している。一見ランダムに見えるこの合成波形Iも、カオスアトラクタ理論に基づく処理によって、図5(b)に示すような一定の法則性のある波形IIに変換することができる。
図6(a)は、ガス漏洩によって、音響データに変化が生じた場合を示している。図6(a)中、仮想線で示すように、時間T0でガスの漏洩が始まり、一定の波形(符号IIIで示す)の音響データが新たに加わったものとする。ガスの漏洩によって、それまでの合成波形Iの形状が、符号IVで示すように変化する。
従って、図6(b)に示すように、カオスアトラクタ理論による波形も、例えば、符号II′で示すように変化する。
【0046】
このように、音響データに変化が生じると、カオスアトラクタ理論による波形も変化するので、カオスアトラクタ理論による波形を監視することで、何らかの異常の発生を判断することができる。また、変化後と変化前の波形を比較することで、新たに加わった音源の周波数を予測することができ、この周波数から異常の内容、この例では、ガスの漏洩を判断することができる。
次に、ガス漏洩の位置を判断する手順について説明する。
【0047】
[ガス漏出位置の判断]
上記の過程で、ガス漏洩が発生したと判断した場合、次にガス漏洩の発生位置を判断する。
図6(a)で説明したように、新たな音源が発生すると、当該音源からの音響データの波形が今までの音響データの波形に加味されて、合成波形の音の強さ(振幅)が変化する。図6(a)に示した例では、それまでの合成波形の振幅が大きくなった場合を示している。
【0048】
異常監視・診断支援システム6は、音響データの合成波形に基づいて異常の発見及び内容を判断した後、個々のマイク622の音響データ波形を分析する。
マイク622の個々の音響データの波形を分析すると、新たな音源(ガスの漏洩位置)が発生する前と後の音響データの波形の振幅の変化率は、新たな音源に近いところほど大きい。そこで、フィールド内に設けられた複数のマイク622のなかから、音響データの波形の変化率が大きい三つのマイク622の音響データの波形を抽出する。
図7(a)〜(c)は、フィールド内の無指向性のマイク622のうち、波形の変化率が大きい三つのマイク622の音響データの波形を示している。また、図7(d)は、音響データの波形の変化率に基づいて、ガス漏れ位置を特定する場合の手順を説明する図で、図7(a)〜(c)の各グラフの符号A,B,Cは、図7(d)の領域A,B,Cに対応している。
【0049】
次に、抽出した三つのマイク622から音源までの距離を判断する。音響データの波形の振幅変化率は、新たな音源からマイク622までの距離に反比例すると判断できるから、この比率に応じて、三つのマイク622からの距離R1,R2,R3を設定する。そして、各マイク622を中心に、距離R1,R2,R3を半径とする円(領域A,B,C)を描くと、その交点の中心に、音源が位置していると判断することができる。
このように、合成波形の変化から異常の発生を判断し、各マイクの音響データの波形変化率から、異常の発生位置を判断することが可能である。そして、この位置を、予めデータベースに記憶されたフィールドの地図と重ね合わせることで、ガス漏れ等の異常の生じた現場機器を特定することが可能になる。
【0050】
[温度分布異常検出]
次に、脱硫装置の炉内の温度異常を検出する場合について説明する。従来は、炉内温度の分布を熟練したボードマンが監視し、複数の炉内温度計の温度分布と自己の経験とから、炉内温度の異常を判断していた。
この実施形態では、個別監視用センサ群IIの炉内赤外線カメラから送信された熱画像に基づいて、異常監視・診断支援システム6が炉内温度の異常を判断するようにしている。
【0051】
炉内赤外線カメラは、脱硫装置130の炉内に一つ又は複数設けられ、炉内の特定領域の撮影を行う。
図8(a)は、撮影対象となっている前記炉内の特定領域140を示している。この特定領域140を赤外線カメラで撮影し、撮影画像に基づいて複数の温度パターンに色分けしたものが、図8(b)の温度分布パターン141である。図示するように、この例では、温度分布を、赤(符号141aで示す)、橙(符号141bで示す)、紫(符号141cで示す)の三つの色パターンに分けている。
そして、正常な温度分布パターンを、例えば、公知のニューラルネットワーク技術を利用して収集するとともに多数蓄積し、図8(c)に示すようにデータベース化する(データベースに蓄積された正常な温度分布パターンを符号D1,D2,D3・・・で示す)。
ここで、前記のニューラルネットワークとしては、コホネン(Kohonen)が提案した自己組織型ニューラルネットワークを用いるとよい。この種のニューラルネットワークは、例えば、手書き入力文字の認識に利用されているもので、類似のものを集めてグループ化することができ、パターン認識に優れているという特徴がある(例えば、立命館大学理工学部情報学科 亀井 且有他 1998年論文「ファジィ学習ベクトル量子化法による手書き文字」参照)。
【0052】
そこで、この自己組織型ニューラルネットワーク技術を利用して、ある時点で撮影した画像に基づく温度分布パターン141(図8(b)参照)に最も類似する正常な温度分布パターンを、データベース内に蓄積された正常な温度分布パターンD1,D2,D3・・・(図8(c)参照)の中から抽出し、抽出した正常な温度分布パターン(例えば、温度分布パターンD1)と比較する。
この比較は、例えば、撮影画像をメッシュ状に区分けし、区分けされた区画ごとに色差を求めることで行ってもよい。そして、両者の色差が予め設定された許容範囲内であれば、炉内温度分布は正常であると判断し、許容範囲外であれば、炉内温度分布は異常であると判断する。また、異常と判断された場合、どの区画の温度が異常であるかを判断することで、炉内の異常箇所を特定することができる。
【0053】
[運転操作支援システムの作用の説明]
次に、上記構成の運転操作支援システムを用いた操作の手順を説明する。
まず、図9のフローチャートを参照しながら図11の脱硫プラントにおいて、軽油原料から灯油原料に原料を切り替える場合について説明する。
生産計画にしたがって原料の切替を行う必要が生じた場合、作業者が、携帯端末に原料切替を入力する(ステップS1)。これにより、非定常運転支援システムの原料切替プログラムが起動する(ステップS3)。
原料切替プログラムは、まず、作業者に対して、原料の切替に必要な現場機器の確認を指示する。この指示は、管理装置2から通信回線を介して、原料切替を入力した作業者の携帯端末に送信される。
この際、原料切替プログラムは、軽油原料から灯油原料への切替時に確認すべき現場機器として、灯油原料タンク120の元弁121、ポンプ122及びポンプ吐出弁124を指定する(ステップS4)。
【0054】
作業者は、携帯端末の読み取り部を、弁やポンプのICチップに近づけ、灯油原料タンク120の元弁121、ポンプ122及びポンプ吐出弁124の位置を確認する。この際、灯油原料への切替に関係のない他の弁やポンプのICチップの識別情報を読みとったときには、アラームを発生させるようにするとよい。このようにすることで、現場機器にあまり詳しくない作業者でも、灯油原料の切替に必要な現場機器(この場合は、元弁121、ポンプ122及びポンプ吐出弁124)を確実に見つけることができる。
【0055】
作業者は、灯油原料タンク120の元弁121、ポンプ122及びポンプ吐出弁124の位置を確認するとともに、これらに漏れや外観異常等の異常がないことを確認して、確認キーを操作し、これらの現場機器の確認終了を非定常運転支援システムに入力する(ステップS5)。
この確認情報を受け取った非定常運転支援システムは、次に、軽油から灯油への原料切替に必要な手順を順次指示する。
まず、非定常運転支援システムは、灯油原料タンク120の元弁121を開放するように指示する(ステップS6)。
【0056】
作業者は、この指示にしたがって元弁121を開放したのち(ステップS7)、漏れ等の異常がないことを確認して、確認キーを操作し、非定常運転支援システムに送信する(ステップS8)。
この確認情報を受信した非定常運転支援システムは、管理装置2を介して、灯油原料タンク120用のポンプ122を駆動させる(ステップS9)。
次いで、非定常運転支援システムは、ポンプ122のポンプ吐出弁124を開放するように、作業者に指示する(ステップS10)。この指示を受けた作業者がポンプ吐出弁124を開放し(ステップS11)、漏れ等の異常がないことを確認して、確認キーを操作し、非定常運転支援システムに送信する(ステップS12)。
【0057】
この確認情報を受信した非定常運転支援システムは、軽油原料タンク110のポンプ112のポンプ吐出弁114を閉じるように、作業者に指示する(ステップS13)。
作業者は、この指示にしたがってポンプ吐出弁114を閉じ(ステップS14)、異常がないことを確認して、非定常運転支援システムに入力する(ステップS15)。
この確認情報を受信した非定常運転支援システムは、管理装置2を介して軽油原料タンク110のポンプ112の駆動を停止させ(ステップS16)、軽油原料タンク110の元弁111を閉じるように、作業者に指示する(ステップS17)。フィールドマンFは、この指示にしたがって元弁111を閉じ(ステップS18)、異常がないことを確認したうえで、確認情報を非定常運転支援システムに送信する(ステップS19)。以上で、軽油から灯油への原料切替が終了する(ステップS20)。
【0058】
次に、何からの異常が発生した場合の操作の手順を、図10のフローチャートを参照しながら説明する。
異常の発見と異常発生位置の特定は、前記したように異常監視・診断支援システム6が行う。
以下の説明では、説明の便宜のため、灯油配管系のポンプ122に異常が発生し、ポンプ122をポンプ123に切り替える場合を例に挙げて説明する。
【0059】
ポンプ122の異常は、音、振動、吐出圧力又は吐出流量等により検出することができる。また、広域監視用センサ群Iに含まれる各種センサ等又は個別監視用センサ群IIに含まれる各種センサ等のいずれによっても検出が可能である。
異常監視・診断支援システム6は、異常が発生したときにこの異常を検出する(ステップS30)とともに、異常の内容と異常が発生した位置を特定する(ステップS31)。
次いで、作業者の携帯端末に、異常の発生と内容、位置の情報を送信する(ステップS32)。このとき、携帯端末のディスプレイにフィールドの地図を表示して異常が発生した位置を示すようにするとよい。
作業者は、携帯端末のディスプレイに地図等で指定された異常発生位置に赴き、異常の確認を行う。そして、異常監視・診断支援システム6が報知した異常が発生していれば、異常監視・診断支援システム6に対して、確認の入力を行う(ステップS33)
【0060】
この確認情報を受信した異常監視・診断支援システム6は、異常に関する情報(異常の発生、異常の発生した位置、異常の内容を含む)を非定常運転支援システムに送信する(ステップS34)。以後は、異常の内容に応じて、非定常運転支援システムが作業者に情報を提供する。この場合は、非定常運転支援システムは、異常が発生したポンプ122を別のポンプ123に切り替えるためのポンプ切替プログラムを起動して(ステップS35)、ポンプの切り替えに必要な操作情報を携帯端末を通して作業者に提供する。
【0061】
まず、非定常運転支援システムは、ポンプ122をポンプ123に切り替えるのに必要な現場機器を指定し、確認を指示する(ステップS36)。
作業者は、灯油原料タンク120の元弁121、ポンプ122及びポンプ吐出弁124の位置を確認するとともに、これらに漏れや外観異常等の異常がないことを確認して、確認キーを操作し、これらの現場機器の確認終了を非定常運転支援システムに入力する(ステップS37)。現場機器の確認は、作業者が携帯端末の読み取り部をICチップに近づけ、ICチップの識別情報を読み取ることで行う。この場合は、切り替えポンプ123と、このポンプ123のポンプ吐出弁125の確認を行う。
【0062】
確認情報を受け取った非定常運転支援システムは、管理装置2を介して、ポンプ123を駆動させる(ステップS38)。
非定常運転支援システムは、ポンプ123が駆動したこと及びポンプ123に異音や振動等の異常がないかどうかの確認を作業者に指示する(ステップS39)。作業者はポンプ123が正常に駆動を開始して、異常が認められない場合は、確認を入力して、非定常運転支援システムに送信する(ステップS40)。
この確認情報を受け取った非定常運転支援システムは、ポンプ123のポンプ吐出弁125を開放するように指示する(ステップS41)。
【0063】
作業者は、この指示に従って、ポンプ吐出弁125を開放させる。そして、異常が無いことを確認して、非定常運転支援システムに入力する(ステップS42)。この確認情報を受信した非定常運転支援システムは、異常のあったポンプ121のポンプ吐出弁123を閉じるように作業者に指示し(ステップS43)、作業者がポンプ吐出弁123を閉じる(ステップS44)。そして、確認を非定常運転支援システムに入力する。この後、非定常運転支援システムは管理コンピュータを介してポンプ121の駆動を停止させ(ステップS45)、その旨の報告を異常監視・診断支援システム6に送信する。異常監視・診断支援システム6は、この後、ポンプ123及びポンプ吐出弁124の監視と診断を開始する。
以上でポンプ121からポンプ123への切替が終了する(ステップS46)。
【0064】
本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態によりなんら限定されるものではなく、本発明の適用範囲内で種々に変更することが可能である。
例えば、上記の実施形態では、現場機器を特定するための識別手段としてICチップを例に挙げて説明したが、現場機器を特定するための識別情報を保持することができるのであれば、ICチップに限らず、バーコードやカルラコード(マトリックスコード)等、他のものであってもよい。
また、本発明は、弁やポンプ、モータの駆動の操作の全てを自動化することで、フィールドの無人化を図ることが可能である。この場合は、モータやソレノイド、アクチュエータ等の駆動体を弁やポンプ、モータ等に設け、前記駆動体の駆動を制御するための駆動制御装置を通信回線7に接続して設ければよい。そして、非定常運転自動支援システムの指令信号によって、駆動制御装置が特定の現場機器の駆動体の制御を行うようにすればよい。
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、ボードマンとフィールドマンとの役割を、フィールドにおける作業者に集約させることができ、かつ、経験の少ない作業者でも熟練した作業者と変わりなく、迅速かつ的確に特定の操作を行うことができるようになる。
また、本発明によれば、現場機器の個々の操作を駆動体で行わせ、かつ、この駆動体の制御を駆動制御装置に行わせるようにすることで、将来的に、非定常運転時の操作の完全自動化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかり、運転操作システムの構成を説明するブロック図である。
【図2】フィールドに設けられた現場機器を識別するための識別手段を説明する図である。
【図3】携帯端末装置のディスプレイに表示される表示内容の一例を示す図である。
【図4】異常監視・診断支援システムの一実施形態にかかり、その構成を説明するブロック図である。
【図5】ランダム性の高いデータをカオスアトラクタ理論によって規則性のあるデータに変換する一例にかかり、図5(a)は、フィールドに設けられた複数のマイクからの音響データを合成した合成波形、図5(b)はカオスアトラクタ理論によって変換された後の法則性のある波形である。
【図6】図5の合成波形及び変換後の波形に変化が加わった場合の一例にかかり、図6(a)は、図5(a)の合成波形に新たな音源の音響データが加わった場合の合成波形を、図6(b)は、図6(a)の音響データの波形を、カオスアトラクタ理論によって変換したものを示している。
【図7】図7(a)〜(c)は、フィールド内の複数の無指向性のマイクのうち、波形の変化率が大きい三つのマイクの音響データの波形を示し、図7(d)は、これらの音響データを用いて新たな音源の位置を特定する手順を説明する図である。
【図8】図8(a)は、撮影対象となっている前記炉内の特定領域を示す図、図8(b)は、図8(a)の特定領域を赤外線カメラで撮影し、撮影画像に基づいて複数の温度パターンに色分けしたもの、図8(c)は、正常な温度分布パターンを蓄積したデータベースの概略図である。
【図9】この実施形態における運転操作支援システムの作用を説明するフローチャートで、軽油原料から灯油原料に原料を切り替える場合の操作の手順を説明するものである。
【図10】この実施形態における運転操作支援システムの作用を説明するフローチャートで、灯油原料の配管系のポンプに異常が発生した場合の操作の手順を説明するものである。
【図11】灯油・軽油脱硫プラントの構成を説明する概略図である。
【図12】図11の脱硫プラントにおけるボードマンとフィールドマンとの連携作業を説明するための図である。
【図13】本発明の従来例にかかり、ボードマンとフィールドマンとによる操作の連携の一例を示すフローチャートである。
【図14】本発明の従来例にかかり、異常が発生した場合におけるボードマンとフィールドマンとによる操作の連携の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 運転操作支援システム
2 管理装置
3 携帯端末装置
3a ディスプレイ
3b 読み取り部
5 非定常運転自動支援システム
6 異常監視・診断支援システム
7 通信回線
8a〜8c ICチップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an operation support system for supporting various judgments and operations performed by an operator in a field (field) such as a plant or a factory, and in particular, during unsteady operation such as when materials are switched or an abnormality occurs. The present invention relates to a driving operation support system that enables efficient and appropriate operation with fewer workers.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the operation of equipment and devices in plants such as oil refining plants and chemical factories, a board man who performs instrument monitoring of these equipment and devices, and the operation of the equipment and devices in the field (site) There are things that are carried out in cooperation with fieldmen who perform inspections, repairs, etc.
[0003]
An example of the work by the cooperation between the board man and the field man will be described by taking a kerosene / light oil desulfurization plant as an example.
First, the configuration of a kerosene / light oil desulfurization plant will be briefly described with reference to FIG.
The desulfurization plant shown in FIG. 11 can desulfurize kerosene or light oil by switching the raw material tank. That is, in this desulfurization plant, a light oil
[0004]
In the light oil piping system, a main valve 111, a
The light oil product desulfurized by the
[0005]
FIG. 12 is a diagram for explaining a cooperative operation between a board man and a field man in the above desulfurization plant.
In the desulfurization plant of FIG. 11,
[0006]
As shown in FIG. 12, normally two to three fieldmen F are assigned to one boardman B in the
The fieldman F is usually in the
[0007]
An example of the cooperation of operations by the board man B and the field man F using the wireless pager 24 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the cooperation between the board man and the field man when the raw material is switched from light oil to kerosene in the desulfurization plant of FIG. 11, and FIG. 14 shows an abnormality in the pump in the desulfurization plant of FIG. It is a flowchart explaining the cooperation of the board man and the field man in the case.
[0008]
First, the case where the raw material is switched from the light oil raw material to the kerosene raw material based on the production plan and the like will be described.
When the timing of material switching comes, board man B instructs field man F to switch materials (step S101).
The fieldman F moves to the designated desulfurization plant according to this instruction, and starts preparation for switching (step S102).
[0009]
When the arrival at the desulfurization plant where the switching instruction is given and the predetermined preparation is completed, the fieldman F reports the preparation completion to the boardman B using the radio paging 24. Boardman B first instructs confirmation of the field equipment necessary for switching (step S103). In this case, the position of the
[0010]
Receiving this report, boardman B instructs fieldman F to start the switching operation (step S105). At this time, the board man B instructs the field man F in advance on the procedure necessary for the switching operation.
First, the board man B instructs the fieldman F to open the
When the
[0011]
Receiving this report, the board man B operates the management device 20a to drive the
Next, the board man B instructs the field man F to open the
The fieldman F confirms that the
[0012]
The fieldman F reports to the boardman B that the
When the
Fieldman F confirms that
[0013]
Next, the cooperation between the boardman B and the fieldman F when an abnormality occurs will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that an abnormality has occurred in the
The board man B can know from the instruction of the instruments in the
[0014]
Boardman B, who has found an abnormality in the discharge amount of the
[0015]
Receiving this abnormality report, boardman B instructs fieldman F to switch
In this case, confirmation of the pump 123 of the auxiliary piping system and the
Based on this instruction, the fieldman F checks the field equipment (step S126) and reports to the boardman B that there is no abnormality such as an appearance abnormality or leakage.
Receiving this report, the board man B operates the management device 20a to drive the pump 123 of the spare piping system (step S127).
[0016]
The fieldman F reports to the boardman B that the pump 123 has started driving and has confirmed that there is no abnormality (step S128), and opens the
Thus, the switching from the
[0017]
By the way, the above-described conventional work has a problem that the boardman B and the fieldman F require high expertise.
That is, the boardman B must determine whether or not the on-site equipment is operating normally based on various measurement instructions. Must be sent to Man F.
On the other hand, the fieldman F can judge whether the operation state of field devices such as pumps, motors, valves, etc. is normal from vibrations, sounds, etc., and must perform appropriate operations in cooperation with the boardman. I must.
[0018]
However, there is a problem that it takes time and money to train skilled boardmen B and fieldmen F. In addition, there is a problem that work involving a large number of human hands is inefficient and the response to a case where an abnormality occurs depending on the skill level of the boardman or fieldman varies.
Various techniques have been developed for reducing the burden on the boardman B and for assisting the operations of field workers (see, for example,
[0019]
[Patent Document 1]
JP 2003-51894 A
[Patent Document 2]
JP 2003-134261 A
[0020]
However, although the systems described in these documents are effective in reducing the burden on boardmen and fieldmen and supporting more appropriate judgments and operations, they provide a barrier for the division of roles between boardman and fieldman. It is unsatisfactory in that it is possible to perform operations quickly and appropriately, even if an operator with little experience is not a skilled worker.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and by removing the boundary between the boardman and the fieldman, it is necessary to reduce the number of personnel involved in the operation of field equipment and to perform some operation. Operation in a plant, factory, etc. (in this specification, these may be collectively referred to as a plant, etc.) where the operation can be performed appropriately and quickly even by a skilled worker. An operation support system is provided.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an operation support system for a plant or the like according to
[0023]
According to the above configuration, the field device monitoring in the field is performed by the individual device monitoring device and the wide area monitoring device. The abnormality monitoring / diagnosis support unit analyzes the data transmitted from the individual device monitoring device and / or the wide area monitoring device, and whether or not an abnormality has occurred. Determine what the contents of. This determination result is transmitted to the worker terminal device and also to the driving operation support unit, and information regarding necessary operations is transmitted from the driving operation support unit to the worker terminal device. Thereby, the operator can know the occurrence of the abnormality and the necessary operation for it. Therefore, the roles of both the board man and the field man can be concentrated on one worker, and even a worker with a low level of skill can perform operations quickly and appropriately.
[0024]
According to the present invention, unmanned operation in a plant or the like can be achieved by automatically operating the field equipment.
That is, as described in
According to this configuration, since the drive control device performs an operation that has been manually performed by an operator, the operator is not required, and the plant or factory can be unmanned.
[0025]
According to a third aspect of the present invention, it is preferable that an identification unit is provided in each field device, and the field device is specified by reading the identification information of the identification unit. In this case, as described in
By doing in this way, even an inexperienced worker can easily find a field device necessary for a specific operation, and can perform work quickly and reliably.
[0026]
In addition, as described in
For example, occurrence of leakage of high-pressure gas and occurrence of vibration of a pump or the like can be determined by a change in sound of the entire field. In addition, the occurrence position of the abnormal sound can be determined by sound. Therefore, by providing a plurality of microphones in the field and analyzing the acoustic data collected from the microphones, it is possible to automatically determine the occurrence of abnormality, the position where the abnormality has occurred, and the content.
[0027]
Further, in a field that requires the intuition and experience of a skilled person such as the temperature distribution in the furnace, the judgment and operation of the skilled person are made into a database, and the data collected from the wide area monitoring device and the individual equipment monitoring device is stored in the database. It is possible to send the operation of the occurrence of an abnormality and the operation when the abnormality occurs to the worker terminal or the like.
[0028]
In addition, as described in
Further, data that can be patterned by an infrared imaging device, such as heat distribution, can be analyzed using a pattern recognition technique based on neural network processing, as described in
Furthermore, when determining the occurrence of an abnormality, as described in
[0029]
The present invention is not limited to the case where an abnormality has occurred, but can also be applied to cases where some kind of operation such as material switching is required. Specifically, as described in
In addition, as described in claim 10, when operating information is provided to the worker via the worker terminal device, it is necessary for the worker by using characters, symbols, figures, combinations thereof, or voices. Information should be provided.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the following description, FIG. 11 is appropriately referred to as necessary.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a driving operation support system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating identification means for identifying field equipment in a field.
[0031]
As shown in FIG. 1, the driving
The
[0032]
An IC chip for identifying each device is attached to each field device in the
FIG. 2 shows an example of reading the identification information of the valves V1, V2, and V3, and the
For example, when the valve V1 is the original valve 121 (see FIG. 11) of the kerosene raw material tank 120, the identification information is input in advance to the IC chip 8a, and the reading unit 3b of the mobile
[0033]
In this case, when the field device instructed to the operator via the mobile
[0034]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of display contents displayed on the mobile
As shown in FIG. 3, instructions, guidance, and other information are displayed on the
For example, in the case of performing material switching, an instruction for material switching is transmitted from the
[0035]
In this case, if the operator M desires, as shown in FIG. 3B, the position of “No. ○ desulfurization plant” instructed to switch the raw materials can be shown on the map. Further, for example, as shown in FIG. 3C, the switching procedure when switching from the light oil raw material to the kerosene raw material is guided as “Please switch according to the following procedure”, and the procedure is sequentially displayed after this guidance. You may do it.
Further, when the worker M reads the IC chip of the field device with the reading unit 3b of the portable
[0036]
Then, as shown in FIG. 3E, the operator M is prompted to input a confirmation key every time one procedure is completed, and each procedure is exchanged with the worker M. It is possible to execute while confirming.
As described above, in the driving operation support system of the present embodiment, the operation performed by the worker M in an interactive manner with the mobile
[0037]
Next, details of the unsteady driving
Production management of products produced in the
[0038]
Then, the abnormality monitoring /
Furthermore, in the unsteady driving
[0039]
[Abnormality monitoring / diagnosis support system]
Next, the abnormality monitoring /
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration according to an embodiment of the abnormality monitoring / diagnosis support system.
The wide-area monitoring sensor group I includes, for example, one or more infrared cameras 621 that monitor the temperature distribution in the
[0040]
The individual monitoring sensor group II includes, for example, a microphone 631 attached to the valve V for detecting the sound of the valve V, a temperature sensor 632 attached to the pipe T for detecting the temperature of the pipe T, and a pump P. And a
The abnormality monitoring /
[0041]
It should be noted that the abnormality monitoring /
When monitoring information is input to the abnormality monitoring /
[0042]
Based on the processing result, the CPU 601 of the abnormality monitoring /
The abnormality monitoring /
[0043]
[Gas leak detection]
An explanation will be given by taking, as an example, gas leak detection in which the gas leak is detected in any of the
Conventionally, gas leakage has been inspected during patrol by Fieldman F (see FIG. 12). Fieldman F specifies the occurrence of gas leakage and the leakage position based on the leakage sound of gas leaking from the pipes and valves.
In this embodiment, a plurality of
[0044]
As shown in FIG. 4, the acoustic data transmitted from the plurality of
In general, acoustic data collected omnidirectionally in a wide area is highly random, so when analyzing the acoustic data, the highly random acoustic data is converted to data having a certain law. There is a need to. As such a processing program, for example, a processing program for converting highly random data into data having a certain law based on chaos attractor theory may be used. Such processing methods, apparatuses, and programs are disclosed in, for example, documents such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-73587 (“chaos analysis device”) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-292392 (“gas measurement device and gas measurement method”). It is described in.
[0045]
FIG. 5A shows a synthesized waveform obtained by synthesizing acoustic data from a plurality of
FIG. 6A shows a case where the acoustic data changes due to gas leakage. In FIG. 6A, it is assumed that gas leakage starts at time T0 and acoustic data having a constant waveform (indicated by reference numeral III) is newly added as indicated by a virtual line. Due to the gas leakage, the shape of the synthetic waveform I so far changes as indicated by reference numeral IV.
Therefore, as shown in FIG. 6B, the waveform according to the chaotic attractor theory also changes, for example, as indicated by symbol II ′.
[0046]
Thus, when a change occurs in the acoustic data, the waveform according to the chaos attractor theory also changes, so that it is possible to determine the occurrence of some abnormality by monitoring the waveform according to the chaos attractor theory. Further, by comparing the waveform after the change with the waveform before the change, the frequency of the newly added sound source can be predicted, and the content of the abnormality, in this example, gas leakage can be determined from this frequency.
Next, a procedure for determining the position of gas leakage will be described.
[0047]
[Judgment of gas leakage position]
If it is determined in the above process that a gas leak has occurred, then the location where the gas leak has occurred is determined.
As described with reference to FIG. 6A, when a new sound source is generated, the waveform of the acoustic data from the sound source is added to the waveform of the existing acoustic data, and the sound intensity (amplitude) of the synthesized waveform is increased. Change. The example shown in FIG. 6A shows a case where the amplitude of the combined waveform so far has increased.
[0048]
The abnormality monitoring /
When analyzing the waveform of the individual acoustic data of the
FIGS. 7A to 7C show waveforms of acoustic data of three
[0049]
Next, the distance from the extracted three
In this way, it is possible to determine the occurrence of an abnormality from the change in the combined waveform and to determine the position where the abnormality has occurred from the waveform change rate of the acoustic data of each microphone. Then, by superimposing this position on the map of the field stored in advance in the database, it becomes possible to identify the field device where abnormality such as gas leakage has occurred.
[0050]
[Temperature distribution abnormality detection]
Next, the case where the temperature abnormality in the furnace of a desulfurization apparatus is detected is demonstrated. Conventionally, a skilled board man monitors the distribution of the temperature in the furnace, and judges the abnormality of the temperature in the furnace from the temperature distribution of a plurality of furnace thermometers and his own experience.
In this embodiment, the abnormality monitoring /
[0051]
One or a plurality of in-furnace infrared cameras are provided in the furnace of the
FIG. 8A shows a specific area 140 in the furnace that is a subject of photographing. A temperature distribution pattern 141 in FIG. 8B is obtained by photographing the specific area 140 with an infrared camera and color-coding it into a plurality of temperature patterns based on the photographed image. As shown in the figure, in this example, the temperature distribution is divided into three color patterns of red (indicated by reference numeral 141a), orange (indicated by reference numeral 141b), and purple (indicated by reference numeral 141c).
Then, a normal temperature distribution pattern is collected using, for example, a known neural network technique, and a large number of normal temperature distribution patterns are accumulated, and a database is formed as shown in FIG. 8C (normal temperature distribution patterns accumulated in the database). Are denoted by reference numerals D1, D2, D3.
Here, as the neural network, a self-organizing neural network proposed by Kohonen may be used. This type of neural network is used for, for example, recognition of handwritten input characters, and can collect similar groups and group them, and is characterized by excellent pattern recognition (for example, Ritsumeikan University) Department of Informatics, Faculty of Science and Technology Kamei, Kasari et al. (See 1998 paper "Handwritten characters by fuzzy learning vector quantization method").
[0052]
Therefore, using this self-organizing neural network technology, a normal temperature distribution pattern most similar to the temperature distribution pattern 141 (see FIG. 8B) based on an image taken at a certain time is stored in the database. The normal temperature distribution patterns D1, D2, D3 (see FIG. 8C) are extracted and compared with the extracted normal temperature distribution pattern (for example, temperature distribution pattern D1).
This comparison may be performed, for example, by dividing the captured image into a mesh shape and obtaining a color difference for each of the divided sections. If the color difference between the two is within a preset allowable range, it is determined that the furnace temperature distribution is normal, and if the color difference is outside the allowable range, it is determined that the furnace temperature distribution is abnormal. Moreover, when it is determined that there is an abnormality, it is possible to identify an abnormal location in the furnace by determining which section has an abnormal temperature.
[0053]
[Description of the operation of the driving support system]
Next, an operation procedure using the driving operation support system configured as described above will be described.
First, the case where the raw material is switched from the light oil raw material to the kerosene raw material in the desulfurization plant of FIG. 11 will be described with reference to the flowchart of FIG. 9.
When it becomes necessary to switch the raw materials according to the production plan, the worker inputs the raw material switching to the portable terminal (step S1). Thereby, the raw material switching program of the unsteady operation support system is started (step S3).
The raw material switching program first instructs the operator to confirm on-site equipment necessary for switching the raw material. This instruction is transmitted from the
At this time, the raw material switching program designates the
[0054]
The operator moves the reading unit of the portable terminal closer to the IC chip of the valve or pump, and confirms the positions of the
[0055]
The operator confirms the positions of the
The unsteady operation support system that has received this confirmation information next sequentially instructs the procedures necessary for switching the raw material from light oil to kerosene.
First, the unsteady operation support system instructs to open the
[0056]
The operator opens the
The unsteady operation support system that has received this confirmation information drives the
Next, the unsteady operation support system instructs the operator to open the
[0057]
The unsteady operation support system that has received this confirmation information instructs the operator to close the
The operator closes the
The unsteady operation support system that has received this confirmation information stops the operation of the
[0058]
Next, an operation procedure when any abnormality occurs will be described with reference to the flowchart of FIG.
As described above, the abnormality monitoring /
In the following description, for convenience of explanation, a case where an abnormality occurs in the
[0059]
Abnormality of the
The abnormality monitoring /
Next, the occurrence, content, and position information of the abnormality is transmitted to the worker's mobile terminal (step S32). At this time, a map of the field may be displayed on the display of the portable terminal to indicate the position where the abnormality has occurred.
The worker goes to the abnormality occurrence position designated on the map or the like on the display of the portable terminal and confirms the abnormality. If the abnormality reported by the abnormality monitoring /
[0060]
The abnormality monitoring /
[0061]
First, the unsteady operation support system designates a field device necessary for switching the
The operator confirms the positions of the
[0062]
The unsteady operation support system that has received the confirmation information drives the pump 123 via the management device 2 (step S38).
The unsteady operation support system instructs the operator to confirm that the pump 123 has been driven and whether there is any abnormality such as abnormal noise or vibration in the pump 123 (step S39). If the pump 123 starts to drive normally and no abnormality is recognized, the operator inputs confirmation and transmits it to the unsteady driving support system (step S40).
The unsteady operation support system that has received the confirmation information instructs to open the
[0063]
The operator opens the
This completes the switching from the
[0064]
Although the preferred embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the IC chip is described as an example of the identification means for specifying the field device. However, if the identification information for specifying the field device can be held, the IC chip is used. Not limited to this, other types such as a bar code and a Carla code (matrix code) may be used.
Further, the present invention can unmanned the field by automating all operations of driving valves, pumps, and motors. In this case, a drive body such as a motor, solenoid, or actuator may be provided in a valve, pump, motor, or the like, and a drive control device for controlling the drive of the drive body may be connected to the
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, the roles of the board man and the field man can be concentrated on the workers in the field, and a specific operation can be performed quickly and accurately without changing even a less experienced worker from a skilled worker. Will be able to do.
In addition, according to the present invention, each operation of the field device is performed by the drive body, and the drive control apparatus is controlled by the drive body, so that in the future, during the unsteady operation, It is possible to fully automate the operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a driving operation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining identification means for identifying field equipment provided in a field.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of display contents displayed on the display of the mobile terminal device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of an abnormality monitoring / diagnosis support system according to an embodiment.
FIG. 5 is an example of converting highly random data into regular data by chaos attractor theory, and FIG. 5 (a) is a synthesized waveform obtained by synthesizing acoustic data from a plurality of microphones provided in a field. FIG. 5B shows a waveform having a law after being transformed by the chaotic attractor theory.
6 is an example of a case where a change is made to the synthesized waveform of FIG. 5 and the waveform after conversion, and FIG. 6A shows a case where new sound source acoustic data is added to the synthesized waveform of FIG. FIG. 6B shows the synthesized waveform in this case, which is obtained by converting the waveform of the acoustic data in FIG. 6A by the chaotic attractor theory.
7A to 7C show acoustic data waveforms of three microphones having a large waveform change rate among a plurality of omnidirectional microphones in the field, and FIG. These are the figures explaining the procedure which pinpoints the position of a new sound source using such acoustic data.
FIG. 8A is a diagram showing a specific area in the furnace to be imaged, and FIG. 8B is an image obtained by photographing the specific area in FIG. 8A with an infrared camera. FIG. 8C is a schematic diagram of a database in which normal temperature distribution patterns are accumulated, which is color-coded into a plurality of temperature patterns based on an image.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the driving operation support system in this embodiment, and explains an operation procedure when the raw material is switched from the light oil raw material to the kerosene raw material.
FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the driving operation support system according to this embodiment, and explains an operation procedure when an abnormality occurs in a pump of a kerosene raw material piping system.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the configuration of a kerosene / light oil desulfurization plant.
FIG. 12 is a diagram for explaining a cooperative operation between a board man and a field man in the desulfurization plant of FIG. 11;
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of cooperation of operations by a board man and a field man according to a conventional example of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart showing an example of cooperation of operations by a boardman and a fieldman when an abnormality occurs according to the conventional example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Driving support system
2 management devices
3 Mobile terminal devices
3a display
3b Reading unit
5 Unsteady driving automatic support system
6 Abnormality monitoring / diagnosis support system
7 Communication line
8a-8c IC chip
Claims (10)
フィールド内の個別機器の状態監視を行う個別機器監視装置と、
前記フィールドの一部又は全体の状態監視を行う広域監視装置と、
前記個別機器監視装置及び前記広域監視装置から入力されたデータを分析して、異常の検出と診断を支援する異常監視・診断支援部と、
前記フィールドにおいて、作業者に対し、特定の操作に関する情報を提供する作業者端末装置と、
前記異常監視・診断支援部及び前記作業者端末装置と通信可能に接続され、作業者の行うべき前記特定の操作を、前記異常監視・診断支援部の判断に基づいて決定し、予め設定された操作データの中から前記特定の操作に関する情報を前記作業者端末装置に送信する運転操作支援部と、を有することを特徴とするプラント等における運転操作支援システム。A driving operation support system for supporting various operations performed by workers in fields such as plants and factories,
An individual device monitoring device for monitoring the status of individual devices in the field;
A wide area monitoring device for monitoring the state of a part or the whole of the field;
Analyzing data input from the individual device monitoring device and the wide area monitoring device, an abnormality monitoring / diagnosis support unit for supporting detection and diagnosis of an abnormality,
In the field, an operator terminal device that provides information on a specific operation to the operator,
The abnormality monitoring / diagnosis support unit and the worker terminal device are communicably connected, and the specific operation to be performed by the worker is determined based on the determination of the abnormality monitoring / diagnosis support unit, and is set in advance. A driving operation support system in a plant or the like, comprising: a driving operation support unit that transmits information related to the specific operation from operation data to the worker terminal device.
フィールド内の個別機器の状態監視を行う個別機器監視装置と、
前記フィールドの一部又は全体の状態監視を行う広域監視装置と、
前記個別機器監視装置及び前記広域監視装置から入力されたデータを分析して、異常の検出と診断を支援する異常監視・診断支援部と、
前記フィールドにおいて前記現場機器の個々を駆動させる駆動手段及びこの駆動手段の駆動を制御する駆動制御装置と、
前記異常監視・診断支援部及び前記駆動制御装置と通信可能に接続され、前記異常監視・診断支援部の判断に基づいて、予め設定された操作データの中から所定の操作情報を前記駆動制御装置に送信する運転操作支援部と、を有することを特徴とするプラント等における運転操作支援システム。A driving operation support system for supporting various operations performed by workers in fields such as plants and factories,
An individual device monitoring device for monitoring the status of individual devices in the field;
A wide area monitoring device for monitoring the state of a part or the whole of the field;
Analyzing data input from the individual device monitoring device and the wide area monitoring device, an abnormality monitoring / diagnosis support unit for supporting detection and diagnosis of an abnormality,
Drive means for driving each of the field devices in the field, and a drive control device for controlling the drive of the drive means;
The abnormality monitoring / diagnosis support unit and the drive control device are communicably connected to each other, and based on the determination of the abnormality monitoring / diagnosis support unit, predetermined operation information from preset operation data is transmitted to the drive control device. A driving operation support system in a plant or the like, characterized by comprising:
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