JP2005341115A - 分散型制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一事象の発生に対し常に同じ警報やメッセージが報知されるため、その報知が不要なオペレータにとっては煩わしく重要な警報等を見逃す大きな要因となり得る。
【解決手段】 オペレータ毎又は複数のオペレータを含むグループ毎に、同一発生事象に対する報知の有無、種類、内容等を適宜に設定した報知処理テーブル１３を予め作成しておく。オペレータは操作の際に個人識別用のカードをカードリーダ５に挿入し、オペレータ識別部１４はカードリーダ５の読取り情報に基づきオペレータ又はグループを識別して識別情報を報知制御部１２へ与える。端末機器７から受け取った信号に基づき発生事象解析処理部１１が発生事象を認識すると、報知制御部１２は発生事象とオペレータ識別情報とをテーブル１３に照らして報知の有無や種類を知り、必要に応じ表示制御部１６やサウンド制御部１７を介してメッセージ表示や音声メッセージ出力を実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば上下水プラント計装システム、塵埃処理計装システム、工業用プラント計装システム等の各種の計装システムや遠隔監視システムなどに利用される分散型制御装置に関する。

上下水プラントやゴミ処理場の塵埃処理システム等に設置される計装システムでは、現場（プロセス）の各所に設置された多数の制御／監視用端末機器で取得された信号が、中央制御室等に設置された集中制御／監視用の制御装置であるオペレータコンソールに通信路を介して送信される。オペレータコンソールでは受信した信号を処理して各プロセスの稼動状況・運転状況など示す表示（例えばトレンドグラフなど）をディスプレイ画面上に行う。オペレータコンソールの前には専任のオペレータが配備されており、オペレータはこの表示を見ながら、不具合の有無などを監視したり端末機器の制御量を適宜に変更するための操作を行ったりする。こうした装置では、システムの稼働状況等を的確にオペレータに伝達するために、システムで発生している各種事象について表示や音声でメッセージや警告を発するようにしている（例えば特許文献１など参照）。

簡単な例を挙げると、例えば或る端末機器ａの動作状況（オン／オフ）を示す信号がオペレータコンソールに送信され、オペレータコンソールではこの信号のオン→オフ又はオフ→オンの変化を検出する。そして、オフ→オンの信号変化が検出されると「機器ａが運転開始しました」というメッセージを表示画面上にポップアップさせたり音声メッセージ（又はアラーム音）を出力させたりし、逆にオン→オフの信号変化が検出されると「機器ａが停止しました」というメッセージを表示画面上にポップアップさせたり音声メッセージ（又はアラーム音）を発生させたりする。これによって、オペレータはシステムの稼働状況の変化を容易に認識することができる。

一般にこうした計装システムは昼夜を問わず連続的に稼働している。したがって、小規模なシステムであっても数人〜１０人程度の専任のオペレータが、また大規模なシステムであれば数十人以上のオペレータが交替で操作や監視を担うことになる。また、通常の交替制のグループに属しているオペレータ以外に、システムの運用管理者やそれに準じる者が一時的にオペレータの任に当たる場合もある。こうしたオペレータは必ずしも全員が同じ操作権限を有しているわけではなく、また同一の発生事象に対して執るべき対処や作業が異なる場合も多い。例えばごく軽度の異常を示すメッセージが発せられた場合、オペレータＡは何らの対処を行う必要がないのに対し、別のオペレータＢであればどのような状態であるのかを現場まで確認しに行く必要がある、といったことが多々ある。つまり、この場合には、そのメッセージはオペレータＡにとっては殆ど無意味で不要なものであるが、オペレータＢにとっては注目すべき必要なものであるということになる。

上述したような計装システムでは、運転の過程で様々な事象が発生するため、その発生事象を報知するためのメッセージ表示やアラーム音の出力は高い頻度で起こり得る。しかしながら、上記のようにそのときに操作を担っているオペレータにとって不要な報知が頻繁に生じると、単に煩わしいのみならず、集中力を殺がれたり慣れが生じてしまったりして、重要なメッセージを見逃してしまったりアラーム音を聞き逃してしまったりするおそれがある。そして、こうしたミスは、最悪の場合、制御／監視対象であるプラント等の運転停止や事故などを引き起こすおそれもある。

特開平１１−３１６６９７号公報

本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その主な目的とするところは、必要以上のメッセージ表示やアラーム音などを抑えることによってオペレータの運転操作上の負荷を軽減し、重要なメッセージやアラーム音の見逃し・聞き逃しを防止して運転上の信頼性や安全性を高めることができる分散型制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明は、制御／監視対象であるシステムの各所に配置された複数の制御／監視用端末機器からそれぞれ信号を収集して、該信号に基づいて前記システムの運転・稼働状況を集中的に監視するとともに制御する分散型制御装置において、
a)前記端末機器からの信号に基づいて前記システムでの発生事象を認識する認識手段と、
b)当該装置の操作を担うオペレータ毎に又は複数のオペレータを含むグループ毎に、前記発生事象に対する視覚的及び／又は聴覚的報知の実行の要否を含む報知制御情報を予め記憶しておく記憶手段と、
c)運転中にその時点でのオペレータ又はそのオペレータが属するグループを識別する識別手段と、
d)該識別手段による識別結果及び前記記憶手段に記憶されている報知制御情報を用いて、前記認識手段により認識された発生事象に対する視覚的及び／又は聴覚的報知の実行の有無や実行の際の報知内容を決定する報知制御手段と、
e)オペレータに対し前記報知制御手段により決定された視覚的及び／又は聴覚的報知を行う報知手段と、
を備えることを特徴とする。

この発明に係る分散型制御装置において、視覚的報知とは、例えば２次元画面を有する表示手段の画面上にオペレータが視覚的に認識可能な状態で文字等を表示することや、特定の警告ランプが点灯又は点滅すること、である。また、聴覚的報知とは、例えばスピーカを介して音声メッセージやアラーム音などを出力すること、である。

本発明に係る分散型制御装置では、制御／監視対象であるシステムで発生する様々な事象に対し、オペレータ毎に又は複数のオペレータを含むグループ毎に、視覚的及び／又は聴覚的報知を実行するか否か、実行するとすればどのような報知方法（例えば表示、音）とするか、さらにその報知の内容（例えばメッセージであればその内容、アラーム音であれば音の強弱など）等について記憶手段に記憶しておく。この記憶手段の記憶内容の設定作業は、当該装置を導入したユーザ側で行ってもよいが、装置を出荷するメーカ側で行ってもよい。また、初期的な設定作業をメーカ側で行う場合でも、後からユーザ側で適宜の変更や追加を行えるようにしておくと都合がよい。

実際に本装置の運用が開始されると、複数の制御／監視用端末機器からそれぞれ信号が送られて来るから、認識手段はこれら信号に基づいて発生事象を認識する。一方、識別手段はその時点での装置の操作を行うオペレータ又はそのオペレータが属するグループを識別する。発生事象が同一であってもオペレータやグループが異なると報知実行の有無や報知の種類などが異なる可能性があるから、報知制御手段は、記憶手段の記憶内容を参照して、そのときのオペレータ又はグループに対しての、上記発生事象についての報知制御情報を取得する。そして、その報知制御情報に基づいて報知を行うか否か、行うとすればどのような報知とするのか等を決め、報知を行う場合には報知手段により報知を実行する。具体的には、表示手段の２次元画面上に所定のメッセージをポップアップさせたり、スピーカを駆動して所定音量のアラーム音を出力させたりする。報知の有無やその内容などは記憶手段に記憶されている報知制御情報に依存するから、同一の発生事象に対して、オペレータ毎やグループ毎に報知の有無を自由に選択できるほか、報知する場合でもその形態や内容も自由に設定することができる。

したがって本発明に係る分散型制御装置によれば、或るオペレータにとっては注目すべき発生事象であっても、現在操作を行っている別のオペレータにとっては全く注意を払うべき必要のない発生事象である場合に、その事象が発生してもメッセージの表示やアラーム音の出力を全く行わないようにすることができる。したがって、オペレータが不要な表示や音によって集中力を途切れさすことがなく、重要な発生事象に関する表示や音に集中して見逃しや聞き逃しを防止することができる。それによって、本装置の信頼性を高めることができ、ひいては制御／監視対象であるシステムの安全性や安定性を確保することができる。

また本発明に係る分散型制御装置によれば、オペレータの習熟度、オペレータ個々の特性などに応じて、オペレータが容易に理解できるように報知の内容等を変更することができる。したがって、様々なオペレータに確実に必要な情報を知らせることができ、オペレータの習熟度や特性に依存することなく装置の信頼性を高めることができる。

本発明に係る分散型制御装置において識別手段としてコスト的に最も有利であるのは、オペレータによる識別子（ＩＤ）やパスワード等の入力操作を受けてこれを登録内容と照合する手法であるが、それ以外に、各オペレータに貸与したカードを利用して各オペレータを識別するようにしてもよい。

さらにまた、識別手段は、オペレータの身体的特徴に関する情報を取得する情報取得手段と、その取得された情報を予め登録された情報と照合してオペレータを特定する特定手段とを含む構成とすることもできる。

ここで身体的特徴としては、例えばオペレータの顔、眼底、瞳孔、指紋、掌紋、声紋など、人物認証などに利用可能なものであればいずれでも利用することができる。もちろん、識別の正確性を高めるために複数の情報を併用してもよい。この構成によれば、悪意の第三者による不正な操作の防止効果を一層高めることができる。また、顔などを利用すれば、オペレータが所定の席に座るだけで、何らの特別な操作や作業を行うことなくオペレータが自動的に識別されるので、オペレータの負荷が一層軽減でき、オペレータが交替したときの入力忘れやミスの心配もない。

以下、本発明の一実施例である分散型制御装置について図面を参照して説明する。

図１は本実施例の分散型制御装置を備える計装システムの要部のブロック構成図である。例えばゴミ焼却場の塵埃処理システム等の制御／監視対象であるシステムにおける各プロセスの状態、例えば液体やガスの流量、温度、特定のガスの濃度などを監視するための制御／監視用端末機器７により得られた信号はＬＡＮなどの通信路６を介して本発明における分散型制御装置であるオペレータコンソール１へと送出される。

オペレータコンソール１は実質的にはパーソナルコンピュータ又はワークステーションのような中規模のコンピュータであって、このコンピュータに所定の制御／処理ソフトウエアがインストールされており、このソフトウエアを実行することにより後述するような機能が達成される。オペレータコンソール１にはキーボード等の入力部２、ディスプレイモニタである表示部３、アラーム音等の出力部であるスピーカ４が接続されるほか、オペレータに貸与される磁気カード（又はＩＣカードなど）を読み取るカードリーダ５も接続されている。

本実施例に特徴的な機能として、オペレータコンソール１は、通信路６を介してデータの授受を実行するデータ送受信部１０、入力部２による入力信号を受け取る入力制御部１５、表示部３の表示を制御する表示制御部１６、スピーカ４を駆動して音声等のサウンドを発生させるサウンド制御部１７、入力制御部１５やカードリーダ５による入力情報に基づいてオペレータを識別するオペレータ識別部１４、データ送受信部１０を介して端末機器７から受け取った信号に基づいて発生事象を認識する発生事象解析処理部（認識手段）１１、発生事象とオペレータの識別情報とに基づいてオペレータへの報知についての選択処理を行う報知制御部１２と、その選択処理のための報知制御情報を予め記憶しておく報知処理テーブル（記憶手段）１３と、を備えている。

本実施例の分散型制御装置の大きな特徴は、或る事象の発生に対して表示部３の画面上に何らかの視覚的報知を行ったりスピーカ４を介して聴覚的報知を行ったりする際に、一律に同じような報知を行うのではなく、そのときにオペレータコンソール１を操作している又は監視しているオペレータに応じてそれぞれ適切な報知を行う点にある。以下、この特徴的な動作について説明する。

このオペレータコンソール１を操作する可能性のあるオペレータは多数存在（例えば小規模なシステムでは数人程度、大規模なシステムでは数十人以上）するが、ここでは、それらオペレータをＡ、Ｂ、Ｃの３つのグループに分けることとする。各オペレータは、それぞれいずれのグループに属するのかを識別するための識別情報を記憶させたカードを貸与されている。各自が所有するカードがオペレータの手によりカードリーダ５に挿入されると、カードリーダ５はカードに記憶されている識別情報を読み取りオペレータ識別部１４へと送る。

また、端末機器７は多数存在しているが、そのうちの１台からの信号又は複数台からの信号の組み合わせにより、制御／監視対象のシステムで発生している事象（発生事象）を認識し得る。具体的に発生事象とは、例えば簡単なものでは、或る端末機器７の運転の開始や停止、ガス流量、液体流量、温度、圧力等の所定量の変化などがあり、より複雑なものでは、異常ガスの発生、ガス漏れ、液体漏れの発生、などがある。一般に、こうした発生事象は非常に数が膨大であるが、その一つ一つについて上記グループＡ、Ｂ、Ｃに対して報知を行うか否か、また報知する場合にはどのような報知を行うのか等を事前に決めておき、それら情報を入力部２から入力することで（又は通信路を介して送り込む等の方法で）、報知処理テーブル１３に操作制御情報として記憶させておく。

図２は報知処理テーブル１３の記憶内容の一例である。この例では、説明を簡単にするために、報知の有無と、報知を行う際に表示のみとするか表示と音とを併用するかの選択、のみを各グループ毎に設定できるようにしているが、実際には、例えば表示を行う場合の表示形態や内容、出力音の種類（アラーム音又は音声メッセージ）や音量などについて、詳細に設定できるようにしておくことができる。一般的には、システムの運用上安全を損なったり運転中止に至る可能性のあるような重要な事象を報知する際には大きなアラーム音を発生すると共に例えば赤色等の目立つ警告表示を行う。

この計装システムの運転時に、オペレータコンソール１を操作するオペレータが交替する際には新たに操作を担うオペレータは自らが所有するカードをカードリーダ５に挿入する。上述の如くカードリーダ５は挿入されたカードから識別情報を読み出し、オペレータ識別部１４はその識別情報からこのオペレータがグループＡ、Ｂ又はＣのいずれに属するのかを識別し、識別結果を報知制御部１２に与える。また、カードリーダ５からの識別情報以外に、例えばオペレータが入力部２を操作してシステムに新規にログインしたときに、そのログインの際のユーザＩＤとパスワードとからオペレータが属するグループを識別してもよい。いずれにしても、報知制御部１２はその時点でオペレータコンソール１の操作を担当しているオペレータの属するグループを認識しており、オペレータが交替すると速やかに新規のオペレータについての情報を得る。

一方、発生事象解析処理部１１は１台の端末機器７からの信号又は複数台の端末機器７からの信号の組み合わせにより、その時点で発生している事象を時々刻々と認識し、その発生事象に関する情報を報知制御部１２へと送る。この情報を受けた報知制御部１２は図２に示したような報知処理テーブル１３の記憶内容を参照し、そのときのオペレータのグループについて、発生事象に対する報知制御情報を引き出す。例えば、いまグループＣに属するオペレータが操作している状況で事象［０００３］が発生したものとすると、報知処理テーブル１３の記憶内容によれば、表示メッセージとアラーム音とを共に出すことが指定されていることが分かる。そこで、報知制御部１２は表示制御部１６に対して指示を行うことにより、発生事象［０００３］に対応した表示を表示部３の画面上に表示させる。それとともに、報知制御部１２はサウンド制御部１７に対して指示を行うことにより、アラーム音をスピーカ４から出力させる。

同じ事象［０００３］が発生したとしても仮にグループＡに属するオペレータが操作している場合であれば、報知処理テーブル１３の記憶内容により報知無しという報知制御情報が得られる。したがって、報知制御部１２は上記のような表示や音の発生などに関する処理を全く行わず、表示メッセージやアラーム音は出力されない。また、同じ事象［０００３］が発生したときにグループＢに属するオペレータが操作している場合であれば、報知処理テーブル１３の記憶内容により表示のみ実行するという報知制御情報が得られるから、アラーム音の出力は行わずに、所定のメッセージの表示のみを表示部３の画面上に行う。このように、同じ事象が発生した場合でも、その時点でのオペレータによって報知が為されなかったり、またその報知の種類も相違する。

グループＡに属するオペレータにとって事象［０００３］の発生が何らの操作を行うべきものでも何らの注意を払うべき対象でない場合、事象［０００３］の発生に応じて表示やアラーム音が発せられると、それに注意を奪われてしまって本来注意を払うべき重要な表示を見逃したりアラーム音を聞き逃したりすることが起こりがちであるが、上記計装システムではオペレータが注意を払う必要のない事象についてはアラーム音が鳴らずメッセージ表示も行われないので、集中力を殺がれることなく監視を行うことができる。一方、事象［０００３］の発生によって所定の操作を行うべきグループＣに属するオペレータにとっては、事象［０００３］が発生したときに所定のアラーム音とメッセージ表示によって確実に注意が喚起されるので、例えば現場の状況を確認に行く、入力部２により例えばバルブの開度の制御量を変更する等の、適切な対応を迅速に執ることができる。

上記実施例の構成では、オペレータが交替した場合に、オペレータ自身が入力部２を操作したりカードをカードリーダ５に挿入したりするといった作業が必要であり、前者では作業が面倒であり、後者ではカードを常に携帯している必要がある。また、他人のカードを使用したりパスワードを盗み出したりして、本来のオペレータではない他の者がオペレータになりすまして操作を行うことも可能である。そこで、そうした不正の防止やオペレータの負荷の一層の軽減のために、オペレータの身体的特徴を捉えることでオペレータを自動的に認識するように本装置を変形することができる。図３はこうした変形例による分散型制御装置を備える計装システムのブロック構成図である。上記実施例と同一又は相当する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

この装置は、オペレータコンソール１の前に座したオペレータＰの顔を撮影するビデオカメラ８を備え、オペレータ識別部１８は撮影されたオペレータの顔の静止画像から人物を特定する画像認識部１８ａを含む。画像認識部１８ａは、例えば人間の顔の輪郭、目、鼻、口等の特定部位の位置などの情報を抽出しこの情報を予め登録されている各オペレータ毎の情報と照合することにより、オペレータのいずれに該当するのか（或いはいずれにも該当しないのか）を判定する。そして、オペレータ識別部１８はこうして判定されたオペレータの識別情報又はこのオペレータが属するグループの識別情報を、上記実施例と同様に報知制御部１２に送る。こうした識別処理を所定時間間隔毎に連続的に行うことで、オペレータが交替したことを自動的に認識することが可能であり、そのオペレータ個別の又はオペレータが属するグループに対応した表示や音の発生を行うことができる。

なお、顔の識別以外にも、従来より一般に個人識別に利用されている各種の技術を利用することができる。具体的には眼底（眼底の毛細血管のパターン）、瞳孔、指紋、掌紋などの画像識別が利用できるほか、声紋など画像以外の個人識別技術を利用してもよい。

また、上記実施例ではオペレータをグループ分けして各グループ毎に、同一発生事象に対して異なる報知処理を対応付けるようにしていたが、もちろん、各オペレータ毎に異なる報知処理を対応付けるようにしてもよい。また、メッセージ表示や音声メッセージの具体的な内容をオペレータ毎又はグループ毎に異ならせるようにしてもよい。例えば、或るオペレータが操作を行っている場合、端末機器ａが運転を開始したときに「端末機器ａが運転を開始しました」というメッセージを表示し、他のオペレータが操作を行っている場合に端末機器ａが運転を開始したときには「端末機器ａが運転を開始しましたので、機器ｂを点検してください」というメッセージを表示するというように、そのオペレータにとって必要な内容の表示や音声を出力すると便利である。

また、国内で使用される計装システムでは、通常の警報やメッセージは日本語によって行うが、例えばオペレータによって理解できる言語が相違する場合には、そのオペレータ毎に英語等の他の言語での警報やメッセージを出力することもできる。

また、例えば図３の例のようにビデオカメラ８でオペレータを撮影している場合には、オペレータコンソール１の前にオペレータが居ないことを認識することができる。このときには、表示部３の画面上にメッセージを表示したり小さなアラーム音又は音声メッセージを出力したりしてもオペレータに報知ができないので、そのオペレータコンソール１が設置されている建物の館内放送に切り替えて音声メッセージを出力する、或いは予め登録されている携帯電話に電子メールを送信する等の報知に切り替えるようにしてもよい。さらにまた、習熟度の低いオペレータがログインしている場合には、指導的立場にある者へ報知するようにすることもできる。

また、上記記載以外の点においても、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加を行っても本願発明に包含されることは明らかである。

本発明の一実施例による分散型制御装置を備える計装システムの要部のブロック構成図。 報知処理テーブルの記憶内容の一例を示す図。 本発明の他の実施例による分散型制御装置を備える計装システムの要部のブロック構成図。

符号の説明

１…オペレータコンソール
２…入力部
３…表示部
４…スピーカ
５…カードリーダ
６…通信路
７…制御／監視用端末機器
８…ビデオカメラ
１０…データ送受信部
１１…発生事象解析処理部
１２…報知制御部
１３…報知処理テーブル
１４、１８…オペレータ識別部
１５…入力制御部
１６…表示制御部
１７…サウンド制御部
１８ａ…画像認識部

Claims (2)

1. 制御／監視対象であるシステムの各所に配置された複数の制御／監視用端末機器からそれぞれ信号を収集して、該信号に基づいて前記システムの運転・稼働状況を集中的に監視するとともに制御する分散型制御装置において、
   a)前記端末機器からの信号に基づいて前記システムでの発生事象を認識する認識手段と、
   b)当該装置の操作を担うオペレータ毎に又は複数のオペレータを含むグループ毎に、前記発生事象に対する視覚的及び／又は聴覚的報知の実行の要否を含む報知制御情報を予め記憶しておく記憶手段と、
   c)運転中にその時点でのオペレータ又はそのオペレータが属するグループを識別する識別手段と、
   d)該識別手段による識別結果及び前記記憶手段に記憶されている報知制御情報を用いて、前記認識手段により認識された発生事象に対する視覚的及び／又は聴覚的報知の実行の有無や実行の際の報知内容を決定する報知制御手段と、
   e)オペレータに対し前記報知制御手段により決定された視覚的及び／又は聴覚的報知を行う報知手段と、
   を備えることを特徴とする分散型制御装置。
2. 前記識別手段は、オペレータの身体的特徴に関する情報を取得する情報取得手段と、その取得された情報を予め登録された情報と照合してオペレータを特定する特定手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の分散型制御装置。

Images