JP2006258151A - 弁管理支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】 プラント等における手動弁の保守作業を正確に安全に安価な構成で行えるように支援すること。
【解決手段】 管理装置と携帯端末とから構成される弁管理支援システムであって、携帯端末が、弁の管理番号を示すバーコードの記録媒体が取り付けられた弁本体の画像を前記バーコードの画像と共に撮影する撮影手段と、撮影したバーコード画像により弁の管理番号を解析し、その解析した弁の管理番号により前記管理装置の第１のテーブル及び第２のテーブルから当該弁の作業前後の状態及び開閉状態における特徴量を取得し、撮影手段により撮影した弁画像の特徴部位の特徴量と第２のテーブルから取得した特徴量を比較して開閉状態を判定し、その開閉状態が第１のテーブルに記憶された作業開始前の弁状態になっているかを判定し、第１のテーブルに記憶された作業開始前の弁状態になっていたならば、当該弁の作業後の弁状態を表示して作業指示を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発電所や化学プラントなどのプラント等内部の配管に取り付けられた手動弁の管理を行うための支援システムに関する。

発電所や化学プラントなどのプラント等では多くの配管を有している。プラント内の配管は必要に応じて設置された弁により開閉され、プラントが運転されている。ここで、主要な弁については電磁気により制御することが安全性や効率性の面で一般的であるが、その一方で開閉頻度の低い弁や、その電磁気化の必要性が低いと判断された弁については手動弁として存在している。
一方で、プラントではその保守・点検作業が必要であり、弁の開閉により点検・交換などの工事対象機器の隔離を行う。電磁気により制御されている弁については、システムにより一括管理することが可能であるが、手動弁はシステムから隔離されている。したがって、手動弁の開閉は作業員の作業に一任されることになる。
一般に、手動弁の開閉状態はプラントの運転室もしくは管理システムで管理できていない。

しかしながら、人は誤りを犯す。ひとつの誤りが重大な事故に結びつくプラントの運転にあたっては、事故を未然に防ぐための安全対策が欠かせない。ここで、手動弁の開閉に関する、作業員の考えられる大きな誤りとして次のようなものが挙げられる。
第一の誤りとして、開閉対象とされた弁を誤り、本来操作してはいけない弁を操作してしまうケースであり、弁の識別番号が似ている場合などに誤って操作してしまう可能性がある。
第二の誤りとして、保守点検時に計画された弁の開閉状態を計画どおりの順序で計画通りの状態にできないケースであり、一部の弁の開閉を操作し忘れる、或いは開閉状態を計画とは逆に設定してしまうことが考えられる。
下記特許文献１に記載の手動弁操作確認方式では、手動弁の開閉状態に応じて動的にバーコードを弁付近に表示させている。作業者は、バーコードを専用のハンディーターミナルで読み込ませることで該当手動弁の開閉状態を把握できる。開閉対象外の手動弁を操作しようとしたときには、専用ハンディーターミナルに警告が表示される。これにより誤操作の防止を図ることが可能となっている。

また、下記特許文献２に記載の弁開閉度検出センサでは、弁の開閉状態をシステム的に把握できる。弁に取り付けた永久磁石と、ＬＥＤを利用するメカニカルな仕組みを利用し、開閉度の検出を行うことが可能となっている。
特開平８−２００５４５号公報 特開平９−１７８０３４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、バーコードを弁付近に表示させるための表示装置が必要となる。大きなプラントでは手動弁はそれこそ無数にある。すべての手動弁に特殊機器となる表示装置を取り付けることは、コスト的に問題がある。また、表示装置には電源が必要であり、手動弁のある場所に電源を引く工事そのものが大掛かりな工事となってしまう恐れがある。電源をバッテリーとする場合には、バッテリー切れの問題も発生するため、好ましいとはいえない。
一方、上記特許文献２に記載の技術によれば、弁状態の開閉状態をシステム的に把握することが可能である。機構は比較的単純であり特殊機器が不要であるため、導入コストは高くないと考えられる。しかし、実際のプラント運用では、手動弁を少し開ける、あるいは半分開ける、といった運用もありうる。ここで示されている技術では、こうしたアナログ的な開閉状態に対応できるものではなく、問題がある。

本発明の目的は、プラント内の作業者に、保守点検作業に先立って予め計画された通りに手動弁の開閉作業を行うことができるように、弁を特定し、確認できるようにし、かつ特定された弁を計画通りに開閉したことをシステムに正しく通知し、安価な構成で事故の危険を減らすことができる便管理支援システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、管理装置と携帯端末とから構成される弁管理支援システムであって、前記管理装置が、管理対象の複数の弁について作業前の弁状態および作業後の弁状態を作業手順に従って記憶した第１のテーブルと、それぞれの弁について開状態および閉状態の時の特定の部位の特徴量を記憶した第２のテーブルとを備え、
前記携帯端末が、
弁の管理番号を示すバーコードの記録媒体が取り付けられた弁本体の画像を前記バーコードの画像と共に撮影する撮影手段と、撮影したバーコード画像により弁の管理番号を解析し、その解析した弁の管理番号により前記管理装置の第１のテーブル及び第２のテーブルから当該弁の作業前後の状態及び開閉状態における特徴量を取得し、前記撮影手段により撮影した弁画像の特徴部位の特徴量と前記第２のテーブルから取得した特徴量を比較して開閉状態を判定し、その開閉状態が前記第１のテーブルに記憶された作業開始前の弁状態になっているかを判定し、前記第１のテーブルに記憶された作業開始前の弁状態になっていたならば、当該弁の作業後の弁状態を表示して作業指示を行い、作業指示に対する作業後において前記撮影手段により撮影した弁画像の特徴部位の特徴量と前記第２のテーブルから取得した特徴量を比較して開閉状態を判定し、その開閉状態が前記第１のテーブルに記憶された作業開始後の弁状態になっているかを判定し、前記第１のテーブルに記憶された作業開始後の弁状態になっていたならば作業完了通知を出力する処理手段とを備えることを特徴とする。
また、前記バーコードの記録媒体の表面に偏光板が取り付けられていることを特徴とする。
また、前記バーコードの撮影方向を規定するための照準手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、弁の保守点検作業の際に、対象となる弁の管理番号を撮影手段によって撮影したバーコードと管理装置に記録してある管理番号とを照合し、作業対象としている弁を判定し、かつ作業開始前の弁の開閉状態を判定する。
このため、作業対象の誤認をなくすことができる。
そして、作業対象の弁が正しいことを確認した後に、弁を操作した後、その操作後の弁状態を再び撮影し、管理装置に記録されている状態になっているかを判定する。これによって、弁操作の誤りをなくすことができる。
本発明によれば、サーバに保存された弁の画像を比較してその差を判定することになるので、対象となる弁が半分開いている状態も把握が可能である。
また、弁の開閉状態を把握するための、それぞれの弁には従来のような表示装置やセンサは必要ない。必要なものはバーコード記録媒体と、偏光フィルタ、またはバーコードを納める箱、または撮影方向を決める照準器などであり、これらは簡単なものでよい。仕組みは簡単なものであり、別途バッテリーやＡＣアダプター、ＡＣ電源はこれを必要としない。
したがって、本発明の弁管理支援システムでは、管理対象の弁が多くなっても管理費用を抑えることが可能となっている。
携帯端末については、専用のものを開発してもよいが、カメラ付きが標準となってきている市販の携帯電話機を利用することも可能であり、既存の資産あるいは安価な一般流通品を利用することが可能である。

以下、本発明を実施する場合の一形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の一形態の弁管理支援システムの構成を示すブロック図である。
本実施形態の弁管理支援システムは、バーコード１１１を貼り付けてある手動弁１１０を、カメラ等の撮影装置を備えた携帯端末１３０により撮影を行うことを特徴とする。
携帯端末１３０は、弁管理支援システムサーバ１２０と通信を行い、手動弁１１０を管理するために必要な情報を取得する。
携帯端末１３０は、バーコード１１１を含む手動弁１１０の写真を撮影するための撮影部１３３と、弁管理支援システムサーバ１２０と通信を行うための通信部１３１、弁を管理するための情報を処理するための情報処理部１３２、バーコードを解析して文字列に変換するためのバーコード解析部１３４、弁の開閉手順などを記憶する記憶部１３４を備える。
弁管理支援システムサーバ１２０は、携帯端末１３０と通信を行うための通信部１２４、弁の開閉手順などを記憶・保存しておくための記憶部１２１、記憶部１２１から必要な情報を取り出し、加工して携帯端末１３０へ送るための情報処理部１２２を備える。

図２は、携帯端末１３０の撮影対象である手動弁１１０の一例である。
図２（ａ）は手動弁１１０を開いている状態、図２（ｂ）は手動弁１１０を閉じている状態である。
手動弁１１０を開けている状態のときには、特徴部位である軸２１２が長く露出しており、閉じた状態のときには短くなっている。
本発明では、この軸２１２の長さを特徴量として弁管理支援システムサーバ１２０に登録しておき、携帯端末１３０で撮影した軸２１２の長さと比較して手動弁１１０の開閉状態の判定を行う。
また、軸２１２の長さは撮影された写真により異なって写る可能性があるため、相対長とすることが望ましい。例えば、取っ手の直径と軸の見えている部分の長さ、あるいはバーコードの幅と軸の見えている部分の長さとの比など、である。ここで図２においては、バーコード１１１として、２次元バーコード２１３を手動弁１１０の胴体部に取り付けた例を示している。

図３は、手動弁１１０を斜め方向から撮影したものである。ここで言う斜め方向とは、２次元バーコード２１３の真正面に対して斜め方向から撮影しているという意味である。
斜め方向から撮影しているため、２次元バーコード２１３の周囲に置いた箱型のフレーム３１１の側面が２次元バーコード２１３の一部を遮っている。このため、この状態で撮影を行った場合には、２次元バーコード２１３の解析に失敗する。

図４は、同様に手動弁１１０を斜め方向から撮影したものである。斜め方向から撮影しているため、２次元バーコード２１３の周囲に置いた箱型フレーム２１４の枠が２次元バーコード２１３の上を通過している。このため、この状態で撮影を行った場合には、２次元バーコード２１３の解析に失敗する。
そこで、本実施形態では、２次元バーコード２１３の解析に失敗しないように撮影させるために、２次元バーコード２１３の周囲に箱型フレーム２１３，２１４などの照準器を設置する。
そして、２次元バーコード２１３の撮影に際しては、２次元バーコード２１３の一部が照準器によって遮蔽されないようにして撮影させる。
これによって、撮影の方向を予め定めた方向に制限し、２次元バーコード２１３を正確に撮影させることが可能となっている。
なお、ここで示した方法のほかにも、偏光子によるフィルタを２次元バーコードの上に貼り付けることで撮影方向を制限することも可能である。本発明の撮影方法は、撮影方向が制限される方法であれば、これらの方法に限定されるものではない。

図５は、本発明の弁管理支援システムサーバ１２０に登録された手動弁の属性状態テーブル５００の一例である。
この属性状態テーブル５００には、手動弁管理番号、手動弁２次元バーコード番号、手動弁を閉じた状態の軸の相対長、手動弁を開けた状態の軸の相対長が、手動弁Ｂ−１０１、Ｂ−１０２、Ｂ−１０３、Ｂ−１０４についてそれぞれ登録されている。

図６は、弁管理支援システムサーバ１２０に登録した保守作業手順テーブル６００の一例であり、保守作業などを行う場合に手動弁をどのような手順で開閉する必要があるかを定めたものである。
保守作業の手順番号２００５−００１は、保守作業の開始のための処理であり、処理シーケンス番号１から４までについてそれぞれの手動弁についての開閉指示を記録している。
また、保守作業の手順番号２００５−００２は、保守作業の手順番号２００５−００１に対する終了処理手順について記録したものであり、同様に処理シーケンス番号１から４までを記録したものである。

図７および図８に、本実施形態における弁管理支援システムの処理の一例をフローチャートで示している。
工事を行う際には、予め図６の例にあるような弁の開閉作業計画が立てられ、弁管理支援システムサーバ１２０に保存されている。
作業計画には、手順番号が振られ、手順番号により作業計画を引き出せるようになっている。
そこで、最初に、これから作業を行う手順の手順番号を指定する（ステップ７０１）。手順番号はカメラ機能を持つ携帯端末１３３に入力する。ここでは、手順番号として２００５−００１を入力したと仮定する。
作業手順には図６で例示したように処理シーケンスが定められており、それぞれ処理シーケンス番号が振られている。処理シーケンス番号のためのカウンタＩに初期値として「０」を入力する（ステップ７０２）。
次に、通信部１２３、１３１と通信を行うことによって、手動弁処理シーケンスを弁管理支援システムサーバ１２０から取得する（ステップ７０３）。シーケンス数は、該当する作業手順に含まれるシーケンスの総数であり、手順番号２００５−００１の場合は４である。処理シーケンス番号、手動弁名称、手動弁バーコード番号、手動弁開状態長、手動弁閉状態長、作業前弁状態、作業後弁状態長をそれぞれステップ７０３に示す変数の配列に格納する。通信手段としてはＬＡＮを用いてもよいし、無線ＬＡＮなどの無線による手段を用いてもよい。また、フロッピィディスクなどの媒体を用いることもできる。ＵＳＢなどによる通信も可能である。
ここまでのステップにより、携帯端末１３０に作業を行うためのデータを読み込んだことになる。ここで、携帯端末１３０上の表示装置（図示せず）に、作業対象となる手動弁の名称を表示する。手動弁の名称は手動弁管理番号として弁管理支援システムサーバ１２０に保存されている。作業の最初であるので、処理シーケンス番号は初期値の０であり、ＮＡＭＥ［Ｉ］はＢ−１０１である。表示装置には「Ｂ−１０１」と表示される。
作業者は、表示装置に表示された手動弁を作業エリアから探し出し、携帯端末１３０により撮影を行う（ステップ７０５）。このとき、図３、図４で示したような撮影方向を規定する照準器を利用して２次元バーコード２１３に照準が合うようにして撮影する。

次に、撮影された写真の解析をバーコード解析部１３４によって実施し、２次元バーコード２１３を文字列に変換する（ステップ７０６）。２次元バーコードの解析は携帯電話機などの携帯端末が標準で備えている専用のロジックで用いることができる。ここで２次元バーコード２１３の解析に失敗する場合は、写真の撮影に失敗しているか、成功していても撮影の方向が正しくない場合である。この場合は処理を続行できないので、手動弁の名称を再度表示し、再撮影を求める（ステップ７０７）。正しく文字列に変換された場合、この例ではＡＸ−２００５−１０１Ｎとなるはずである。
２次元バーコードの解析に成功した場合には、変数Ｂに解析結果を格納する（ステップ７０８）。変数Ｂには作業対象となる手動弁のバーコードが格納されているはずである。ここで、作業対象となる手動弁のバーコード番号であるＳＢ［Ｉ］とＢの比較を行う。相違がある場合は、撮影を行った手動弁は作業対象のものではないことを意味している。この場合は処理を続行できないので、手動弁の名称を再度表示し、再撮影を求める（ステップ７０９）。

次に、撮影された写真を基に軸長の解析を情報処理部１３２によって実施する（ステップ７０９）。作業対象となる手動弁を開放した場合の軸長はＯＬＥＮ［Ｉ］に、閉鎖した場合の軸長はＣＬＥＮ［Ｉ］に格納されている。この場合の値はそれぞれ「２２」、「４３」となる。先に述べたように、この値は相対的な比率であってもよい。撮影された写真から同じ方法により軸長を求める。軸長を解析できなかった場合は、写真の撮影に失敗していることになるため、再撮影が必要である。ここで求めた値が「４３」であった場合には、この手動弁Ｂ−１０１は開いていたことになる。「２２」であった場合には閉じていたことになる。この開閉の判定を変数ＳＴへ代入を行う（ステップ７１１）。
手順番号２００５−００１の最初の処理シーケンス番号１の手動弁Ｂ−１０１の作業前弁状態はＳＴ＿ＢＦＲ［Ｉ］であるはずである。この値とＳＴとの比較を行う（ステップ７１２）。値が相違する場合は、作業計画で定めた想定と弁の開閉状態が異なっているため、作業指示者の判断を仰ぐ必要がある。このため、エラーを表示し（ステップ７１３）、処理を中断させる。値が同じであった場合には、作業対象の弁の状態が想定通りであることを意味しているので、そのまま処理を続行する。

ここまでの作業で、処理対象の作業弁の状態が正しいことが分かったので、作業者に対し、次にどのような作業をするのか作業指示を行う。作業指示は携帯端末上に表示することで行う（ステップ８０１）。手動弁管理番号はＮＡＭＥ［Ｉ］、作業後弁状態はＳＴ＿ＡＦＴ［Ｉ］である。手順番号２００５−００１の最初の処理シーケンス番号１の手動弁Ｂ−１０１は、閉じるように指示、表示される。
ここで作業者は携帯端末１３０に表示された内容に従って操作を行う。手動弁Ｂ−１０１を閉じて、その後手動弁を撮影する（ステップ８０２）。
ステップ７０６からと同様の手順により、２次元バーコードの解析（ステップ８０３）と軸長解析を行う（ステップ８０６）。手動弁が正しく操作されたかどうかの判定は、手動弁操作後の状態ＳＴと、操作指示された状態ＳＴ＿ＡＦＴ［Ｉ］の状態を比較することで行うことができる（ステップ８０９）。

状態が異なる場合には、作業指示に従って操作していないことになるので、再度作業指示を携帯端末１３０に表示させる（ステップ８０１）。状態が同じである場合には、この処理シーケンスは正しく操作されたことになるので、作業手順の終了を表示させる（ステップ８１０）。このとき、正しく操作された手動弁の手動弁管理番号ＮＡＭＥ［Ｉ］を携帯端末上に表示させる。
ここまでのステップにより、最初の処理シーケンスの操作が正しく行われたことになる。処理シーケンス番号のためのカウンタＩを１進める（ステップ８１１）。
ここで、作業手順２００５−００１に残りの処理シーケンスが存在するかどうか判定を行う。判定は処理シーケンスの総数Ｎと処理シーケンス番号のためのカウンタＩを比較することにより行う（ステップ８１２）。相違がある場合には、残りの処理シーケンスがまだあることを意味しているので、次の手動弁管理番号ＮＡＭＥ［Ｉ］（ここでＩ＝１となっているので、ＮＡＭＥ［１］はＢ−１０２である）を携帯端末１３０に表示する（ステップ７０４）。ここで相違がなかった場合は、残りの処理シーケンスは存在しなく、操作してきた作業手順はすべて終了したことになる。ここで携帯端末１３０に作業完了の表示を行う（ステップ８１３）。

本発明の一実施の形態の弁管理支援システムの概略構成を示すブロック図である。 手動弁の開閉状態の一例を示す側面図である。 手動弁の斜め方向からの撮影画像の例を示す図である。 手動弁の斜め方向からの撮影画像の他の例を示す図である。 手動弁の基本属性を格納したテーブルの例を示す図である。 手動弁の作業手順を定めたテーブルの例を示す図である。 手動弁管理支援システムの処理手順を示すフローチャートである。 図７の続きのフローチャートである。

符号の説明

１１０…手動弁
１２０…弁管理支援システムサーバ
１３０…携帯端末

Claims (3)

1. 管理装置と携帯端末とから構成される弁管理支援システムであって、
   前記管理装置が、
   管理対象の複数の弁について作業前の弁状態および作業後の弁状態を作業手順に従って記憶した第１のテーブルと、それぞれの弁について開状態および閉状態の時の特定の部位の特徴量を記憶した第２のテーブルとを備え、
   前記携帯端末が、
   弁の管理番号を示すバーコードの記録媒体が取り付けられた弁本体の画像を前記バーコードの画像と共に撮影する撮影手段と、撮影したバーコード画像により弁の管理番号を解析し、その解析した弁の管理番号により前記管理装置の第１のテーブル及び第２のテーブルから当該弁の作業前後の状態及び開閉状態における特徴量を取得し、前記撮影手段により撮影した弁画像の特徴部位の特徴量と前記第２のテーブルから取得した特徴量を比較して開閉状態を判定し、その開閉状態が前記第１のテーブルに記憶された作業開始前の弁状態になっているかを判定し、前記第１のテーブルに記憶された作業開始前の弁状態になっていたならば、当該弁の作業後の弁状態を表示して作業指示を行い、作業指示に対する作業後において前記撮影手段により撮影した弁画像の特徴部位の特徴量と前記第２のテーブルから取得した特徴量を比較して開閉状態を判定し、その開閉状態が前記第１のテーブルに記憶された作業開始後の弁状態になっているかを判定し、前記第１のテーブルに記憶された作業開始後の弁状態になっていたならば作業完了通知を出力する処理手段とを備えることを特徴とする弁管理システム。
2. 前記バーコードの記録媒体の表面に偏光板が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の弁管理支援システム。
3. 前記バーコードの撮影方向を規定するための照準手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の弁管理支援システム。

Images