JP2007114907A - 設備情報監視・保守支援システム - Google Patents

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Abstract

【課題】設備の設計情報,保守情報とリンクし、設備に設置されたセンサから収集した情報から設備の異常或いは異常の前兆の有無を判断し、合理的な整備情報監視設備情報監視及び保守業務を支援が行える設備情報監視・保守支援システムを提供する。
【解決手段】設備に設置され設備状態情報を検知するセンサ21,22と、センサ21,22で検知した設備状態情報から設備が異常な状態か否か、或いは異常な状態になる前兆があるか否かを判断し、異常な状態或いはその前兆と判断された場合は、検知したデータを通信回線8を介して送信する設備情報伝送装置23と、設備情報伝送装置23から検知データを受信し、再検証して設備の異常或いはその前兆であると判断された場合は、該当する設備の保守に必要な情報を出力する設備管理サーバ4を備えた設備監視・保守支援システム。
【選択図】図2

Description

本発明は、設備情報監視及び保守業務を支援し合理化するのに好適な設備情報監視・保守支援システムに関する。
従来の設備情報監視・保守支援システムは、現場の設備にセンサを取付け、予め取決められた通信装置により管理サーバ装置に送信して検出情報を蓄積したり、故障履歴や保守作業履歴を管理サーバ装置に入力して蓄積する、いわば設備履歴管理システムである。又、設備の現在の状態を、センサや映像でリアルタイムに監視する遠隔監視システムがある。
例えば、(特許文献1)には、構造物の表面に導電性材料でパターンを形成し、その導電パターンから電極を取出し導電性材料の抵抗値を24時間リアルタイムで監視し、断線を含む抵抗変化を常に監視することによって異常を検出しその異常レベルに応じてネットに接続された構造物監視サーバに監視情報を送信して管理する構造物の異常検知システムが開示されている。
又、(特許文献2)には、現場で画像情報と音声情報などを収集する情報伝送端末装置を現場に仮設置し、管理局側から情報伝送端末装置側への発呼で情報伝送端末装置が管理局側に情報伝送すること、情報伝送端末装置側が自動発呼して管理者側に情報伝送するようにした携帯型情報伝送端末装置が開示されている。
又、(特許文献3)には、複数のセンサと、各センサでの検知データを収集し、通信回線を介して、外部装置に検知データを送信する情報処理装置とを含むセンサネットワークシステムであって、各センサから収集した検知データの特性に応じて、複数の通信回線から一つを選択する通信回線選択部と、通信回線選択部が選択した通信回線を用いて、検出データを外部記憶装置に送信する送信部を備えるセンサネットワークシステムが開示されている。
特開2004−69680号公報 特開2004−193704号公報 特開2003−123177号公報
(特許文献1)から(特許文献3)に記載の従来の技術は、異常を検出すると監視サーバに監視情報を送信して管理する、或いは検知データの特性に応じて通信回線を選択するもので、設備履歴の管理システムであった。
このため、設備履歴の兆候変化を把握して、その設備状態に合わせた状態保守が難しい面があった。又、屋外構造物に設置される機器の故障情報は、設備管理者が把握しておくだけのものであるため、日常のパトロールしている保守作業員が十分活用できるようには合理化されているとは言い難いものであった。
本発明の第1の目的は、設備の設計情報,保守情報とリンクし、設備に設置されたセンサから収集した情報から設備の異常或いは異常の前兆の有無を判断し、合理的な整備情報監視設備情報監視及び保守業務を支援が行える設備情報監視・保守支援システムを提供することにある。
本発明の第2の目的は、設備に異常或いは異常の前兆がある場合に、保守作業員の携帯端末に保守作業に必要な図面を出力する、或いは設備の異常箇所への到達をナビゲートして支援が行える設備情報監視・保守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、本発明の監視・保守支援システムは、屋外構造物に設置され、センサで検知された設備の設備状態情報を送受信する通信装置を備えた設備情報伝送装置と、該設備情報伝送装置から送信されるセンサ情報を通信回線を介して受信する設備管理サーバと、該設備管理サーバから該当する設備の保守資料を受信する携帯端末を備え、前記設備情報伝送装置は、受信した前記設備状態情報を規定値と比較して設備が異常な状態か否か、或いは異常な状態になる前兆があるか否かを判断し、異常な状態、或いはその前兆と判断された場合は、前記設備状態情報を通信回線を介して前記設備情報サーバに送信するものであって、前記設備サーバは、前記設備情報伝送装置から受信した前記設備状態情報から設備の異常の有無或いはその前兆を判断し、設備の異常或いはその前兆があると判断した場合は、前記保守資料を前記携帯端末に出力するものである。
本発明によれば、設備に取付けられたセンサから収集した情報を、設備の設計情報,保守情報とリンクし、設備の異常あるいは異常の前兆の有無を判断し、異常あるいは異常の前兆がある場合に、保守作業に必要な情報を出力したり、設備の異常箇所への到達をナビゲートすることにより、合理的な設備情報監視及び保守業務を支援することができる。
本発明の一実施例である設備情報監視・保守支援システムを図1から図12により説明する。図1は、本実施例の設備情報監視・保守支援システムの構成図である。本実施例では、変圧器の過負荷監視を例にとり説明する。
図2に示すように、屋外の電柱1あるいはビル7内に設置された設備である変圧器2には、2次側電流計測センサ21と油温センサ22が取付けられている。これらのセンサにより設備状態情報が検知される。2次側電流計測センサ21と油温センサ22は、設備情報伝送装置23に接続されている。設備情報伝送装置23は、通信回線8を介して設備管理サーバ4に接続されている。ここで、通信回線8は、無線による通信,有線による通信,無線と有線を組み合わせた通信が用いられる。ここで、無線用アンテナは、無線の指向性を平均化するため、設備情報伝送装置23の筐体底面の対称位置中央に取付けられる。
又、設備情報伝送装置23にアドホック伝送機能、すなわちデータ相互バックアップ機能を持たせ、近くの設備情報伝送装置23を経由して収集したセンサからの計測データ及び経由する設備情報伝送装置23の計測データを一括して後述する設備管理サーバ4に伝送するようにしてもよい。又、設備情報伝送装置23に相互の監視機能を持たせ、故障の経路を避けるなどして経由する経路を適切に選定するようにしてもよい。
又、2次側電流,油温を計測する例をとり説明しているが、電圧,振動加速度,位置変化等の他の状態変化量を計測するようにしてもよい。この場合、屋外構造物の歪,割れ,傾き,潤滑油又は絶縁油の漏れ,電気的故障等を検出することができる。
設備管理サーバ4は、設備情報伝送装置23から送信されるセンサ情報を受信してセンサ情報DB42に格納する処理を行うセンサ情報受信・格納処理部41と、設備情報伝送装置23から送信されるセンサ情報を蓄積するセンサ情報DB42と、管理対象である各変圧器に関する情報を管理する設備DB44と、管理対象の各変圧器の保守資料を格納する設備保守資料DB45と、センサ情報DB42と設備DB44と設備保守資料DB45と接続され、操作・表示部46,PDA又はPCである携帯端末5とも接続されたマンマシンインタフェース処理部43を備えている。ここで、携帯端末5の他に電子ペーパ6を用いてもよい。電子ペーパ6は、例えばA4サイズ2枚の見開きで、該当部分を表示するようになっている。電子ペーパ6は、A3サイズとしてもよく、カラーで表示するようになっている。
図3にセンサ情報DB42の一例を示す。センサ情報DB42は、設備情報伝送装置
23から送信されるデータを、各変圧器を識別するための変圧器ID51毎に、事象が発生した時刻を示す事象発生時刻52と、発生した事象の種類を示す事象種類53と、その時の計測値を示す計測値54を一覧として記録したもの、変圧器ID55毎の報告回数
56を記録したもので構成される。
図4に設備DB44の一例を示す。設備DB44は、変圧器ID61毎の変圧器の種類62を記録したもの、変圧器の種類63に対する容量見直し報告回数64を記録したもので構成される。
変圧器の過負荷の監視は、一例として図5に示すようにして行われる。変圧器の2次側電流の1時間平均値が規定容量値を超えた場合71、変圧器の2次側電流の10分間平均値が規定の限界値を超えた場合72、変圧器の油温の10分間平均値が規定の限界値を超えた場合73のいずれかが発生すると、過負荷による変圧器の劣化の可能性があると想定74して報告がなされる。
容量見直し報告回数64は、より大きな容量の変圧器に変更する必要があると想定される、或いは過負荷による変圧器の劣化の可能性があると想定される規定回数のことであり、変圧器の種類毎に決められている。特定の変圧器について、設備情報伝送装置23からの報告回数が容量見直し回数64を超えたら、変圧器の容量を見直して交換することが行われる。
図6に設備保守資料DB45の一例を示す。変圧器ID81毎に各情報へのポインタが格納されており、ポインタをキーとして各情報が検索できるようになっている。例えば、設置場所ポインタ82により変圧器の設置場所情報が、設置・改修履歴ポインタ83により変圧器の設置時期や改修の履歴情報が、設備情報伝送装置からの報告履歴ポインタ84により設備情報伝送装置からの報告履歴情報が、保守図面ポインタ85から保守図面情報が検索できるようになっている。
マンマシンインタフェース処理部43は、設備DB44に格納されている変圧器に関する情報とセンサ情報DB42に格納されているセンサ情報から設備の異常発生の有無或いは異常発生の前兆を表示・操作部に表示して、設備管理者に設備の異常の有無或いはその前兆を操作・表示部46に表示し、設備に異常或いはその前兆が発生したと判断される場合は、設備管理者の指示により設備保守資料DB45から該当する設備の保守資料を携帯端末5にダウンロードするようになっている。
携帯端末5や電子ペーパ6は、保守員或いは設備管理担当者が持参しており、事故や設備の異常時の点検時に、設備管理サーバ4から携帯端末5或いは電子ペーパ6に対象となる設備の図面やマニュアル,保守点検指示書がダウンロードされる。電子ペーパ6は、見開きになっており、書込みが可能になっている。
図7は、設備情報伝送装置23の構成を示す図である。設備情報伝送装置23は、2次側電流計測センサ21と油温センサ22からの信号を入力し、以降の各処理用のデータ
(以下センサデータという)に変換するセンサインタフェース(以下、センサI/Fという)24と、センサI/F24に接続され変換されたセンサデータを格納するセンサデータテーブル26と、センサI/F24に接続されセンサデータテーブル26に格納されたセンサデータと判断データテーブル27に格納された各種パラメータから設備が異常な状態か否か或いは異常の前兆があるかを判断する異常状態判断処理部28と、異常状態判断処理部28と接続され設備管理サーバ4に通知するための通信インタフェース(以下、通信I/Fという)29を備えている。異常状態判断処理部28は、設備が異常である或いはその前兆があると判断された場合は、通信I/F29を介して設備管理サーバ4にデータを送信するようになっている。設備情報伝送装置23の電源は、変圧器2から得るようにしてもよく、1〜3年間交換が不要な電池式のバッテリとしてもよい。
ここで、設備情報伝送装置23は、保守員が携帯する端末と無線通信するようにしてもよく、この場合は、保守員や設備管理担当者が定期的に歩いてもしくは車で巡回して車の中から携帯端末5により、設備情報伝送装置23に蓄積された情報を収集できる。又、携帯端末5から設備情報伝送装置23への点検結果や点検履歴情報を書込むことができる。
このように、移動中の車の中の保守員が端末を使用して、設備データの計測及び点検履歴情報を設備情報伝送装置23のメモリーへ書込むことができることから、保守管理業務の効率化と精度向上が期待できる。
図8に判断データテーブル27の一例を示す。判断データテーブル27には、センサ読取り間隔91,設備管理サーバへの報告間隔最小値92〜94,監視対象である変圧器を特定するための変圧器ID95,2次側電流1時間平均値規定容量値96,2次側電流
10分間平均限界値97,10分間平均油温限界値98が格納されている。
図9にセンサデータテーブル26の一例を示す。センサデータテーブル26は、計測時刻101,2次側電流値102,油温103のテーブル、及び変圧器の2次側電流の1時間平均値が規定容量値を超えて設備管理サーバに報告した前回時刻104、変圧器の2次側電流の10分間平均値が規定限界値を超えて設備管理サーバに報告した前回時刻105,変圧器の油温の10分間平均値が規定限界値を超えて設備管理サーバに報告した前回時刻106のテーブルで構成されている。
センサデータテーブル26には、例えば現時点から1時間前までの1時間分の各計測時刻101の2次側電流値102及び油温103が記録されている。計測は、判断データテーブル27のセンサ読取り間隔91毎、例えば1分毎に行われる。
センサデータテーブル26の情報は、判断データテーブル27の設備管理サーバ4への報告間隔最小値92〜94とともに、設備管理サーバ4への報告間隔をコントロールするために使用される。
図10は、設備情報伝送装置23から設備管理サーバ4へ報告される通信文の一例を示す図である。通信文110は、変圧器ID111,事象発生時刻112,事象種類113、及び計測値114で構成される。
図11に、設備情報伝送装置23で行われる処理フローを示す。ステップ120で、センシング処理部25は、センサI/F24を介して変圧器の2次側電流と油温の計測値を入力し、ステップ121で、入力した変圧器の2次側電流と油温の計測値をセンサデータテーブル26に記録し、異常状態判断処理部28を起動する。
ステップ122で、異常状態判断処理部28は、現時点から1時間前までに計測された2次側電流値の平均値を計算する。ステップ123で、計算された平均値が2次側電流の1時間平均値の規定値と比較し、規定値以上かどうかを判断する。計算された平均値が規定値以上であれば、ステップ124で、前回の報告時刻から報告間隔の設定された最小値以上経過しているか否かを判断する。報告間隔の最小値以上経過していれば、ステップ
125で、通信I/F29を介して設備管理サーバ4へ報告通信文を送信して、ステップ126に移行する。なお、計算された平均値が規定値未満の場合、前回の報告時刻から報告間隔の最小値未満の経過の場合は、ステップ126に移行する。
異常状態判断処理部28は、ステップ126で、現時点から1時間前までに計測された2次側電流値の10分間の平均値を計算する。ステップ127で、計算された平均値が設定された限界値以上か否かを判断し、限界値以上であれば、ステップ128で、前回の報告時刻から報告間隔の設定された最小値以上時間が経過しているか否か判断する。最小値以上時間が経過している場合は、ステップ129で、通信I/F29を介して設備管理サーバ4へ通信文を送信して、ステップ130へ移行する。なお、計算された平均値が限界値未満の場合、前回の報告時刻から報告間隔の最小値未満の経過の場合は、ステップ130に移行する。
異常状態判断処理部28は、ステップ130で、現時点から10分前までに計測された油温の平均値を計算する。ステップ131で、計算された油温の平均値が設定された限界値以上か否かを判断し、限界値以上であれば、ステップ132で、前回の報告時刻から報告間隔の設定された最小値以上時間が経過しているか否かを判断する。最小値以上時間が経過している場合は、ステップ133で、通信I/F29を介して設備管理サーバ4へ通信文を送信して、処理を終了する。なお、計算された平均値が限界値未満の場合、前回の報告時刻から報告間隔の最小値未満の経過の場合は、処理を終了する。
以上のセンシング処理及び異常状態判断処理は、センサ読取り間隔91毎に実行される。
図12は、設備管理サーバ4で行われる処理フローを示す。ステップ140で、センサ情報受信・格納処理部41は、設備情報伝送装置23からの通信文を受信すると、センサ情報をセンサ情報DB42に格納し、ステップ141で、センサ情報DB42の変圧器
ID毎に記録された報告回数のうち該当する変圧器の報告回数を更新し、マンマシンインタフェース処理部43に通信文を受信したことを通知する。
ステップ142で、マンマシンインタフェース処理部43は、受信した通信文の変圧器ID,事象発生時刻,事象種類,計測値と、変圧器種類,容量見直し報告回数を超えたか否か、および設置場所を操作・表示部46に表示する。
ここで、変圧器ID,事象発生時刻,事象種類,計測値は、センサ情報DB42から読出し、変圧器種類は、変圧器IDをキーとして設備DB44を検索して読出し、容量見直し報告回数を超えたか否かの判断は、センサ情報DB42から読出した変圧器ID毎の報告回数と、変圧器IDをキーに設備DB44から読出した容量見直し報告回数により行い、設置場所は、変圧器IDをキーに設備保守資料DB45から読出す。
操作・表示部46は、変圧器IDに関する保守資料を携帯端末5にダウンロードするための操作ボタンを有し、ステップ143で、設備管理者がこの操作ボタンを選択したか否かを判断する。設備管理者が操作ボタンを選択した場合は、マンマシンインタフェース処理部43は、ステップ144で、変圧器IDをキーに設備保守資料DB45を検索して設置場所,設置・改修履歴,設備情報伝送装置からの報告履歴,保守図面等を携帯端末5にダウンロードする。
以上では、設備情報伝送装置から発信された通信文により設備管理サーバにて保守に必要な情報を保守員が現場に携帯する携帯端末にダウンロードする例を説明したが、これらの情報を携帯端末にダウンロードする代わりに紙にプリントアウトして保守員が現場に持参するシステムであってもよく、設備情報伝送装置に表示ライトを設けて通行人に設備の状態が変化したことを気づかせるようにしてもよく、表示ライトのオン,オフを設備管理サーバからコントロール可能とし、保守に必要な情報を携帯端末にダウンロードしたことを携帯端末の表示ライトのオン,オフにより通知して、保守員が現場にて保守対象の設備を特定するのを支援するシステムとしてもよい。
本実施例によれば、設備に取付けられたセンサから収集した情報を、設備の設計情報,保守情報とリンクし、設備の異常あるいは異常の前兆の有無を判断し、異常あるいは異常の前兆がある場合に、保守作業に必要な図面を出力したり、あるいは設備の異常箇所への到達をナビゲートすることにより、設備情報監視及び保守業務を支援しその合理化に寄与することができる。
本実施例によれば、ビル等屋外構造物の経年劣化や、電力会社の屋外設備保守等において、広範囲の設備を対象に、設備の運用状態に合わせた運用保守が可能となる。このため、設備更新の投資抑制,人手による保守作業効率化・安全化が期待でき、且つ、図面や保修指示書が紙に替わって電子ペーパとして使う為、事務合理化に寄与できる。
又、現場での携帯端末に設備状態が表示されるので、現場保守員や設備の管理担当者が、構造物等に登る必要がなく、安全に且つ簡易に情報収集できる。管理制御サーバに蓄積された各種の保守支援DBとリンクし適切な対策指示が提供できる。
設備保守管理図書類は、日々更新され、管理サーバ等に蓄積されるが、最新の設備実態に即したデータを日常保守、或いは災害時の設備保守に使用する図書類を現場の端末にダウンロードするので、最新の設備データにより点検,保守を行える。
又、設備経年変化の兆候を事前に把握できるので、設備保守の頻度を減らすことができる。又、設備保守作業において、屋外の構造物に作業員が登る必要が低減し、高所作業を行う回数を低減できる。
又、現場での系統図閲覧や文書閲覧を電子ペーパに表示できるので、重い紙を持ち運ぶ必要がなく、最新の設備データに基づいて点検,保守が行える。
広範囲にわたって設置された複数の設備からなるシステムの設備監視,保守支援に適用が可能である。
本発明の一実施例である設備情報監視・保守支援システムの構成図である。 本実施例の設備情報監視・保守支援システムの構成を示す斜視図である。 センサ情報DBの一例を示す図である。 設備DBの一例を示す図である。 変圧器の過負荷状態の判定を示す図である。 設備保守資料DBの一例を示す図である。 設備情報伝送装置の構成図である。 判断データテーブルの一例を示す図である。 センサデータテーブルの一例を示す図である。 通信文の一例を示す図である。 設備情報伝送装置で行われる処理フローを示す図である。 設備管理サーバで行われる処理フローを示す図である。
符号の説明
1…電柱、2…変圧器、4…設備管理サーバ、5…携帯端末、7…ビル、8…通信回線、21…2次側電流計測センサ、22…油温センサ、23…設備情報伝送装置、24…センサI/F、25…センシング処理部、26…センサデータテーブル、27…判断データテーブル、28…異常状態判断処理部、29…通信I/F、41…センサ情報受信・格納処理部、42…センサ情報DB、43…マンマシンインタフェース処理部、44…設備
DB、45…設備保守資料DB、46…操作・表示部。

Claims (11)

  1. 設備に設置され設備状態情報を検知するセンサと、該センサにより検知された設備状態情報から設備が異常な状態か否か、或いは異常な状態になる前兆があるか否かを判断し、異常な状態、或いはその前兆と判断された場合は、前記センサにより検知された設備状態情報を通信回線を介して送信する設備情報伝送装置と、該設備情報伝送装置から受信した前記設備状態情報から設備の異常の有無或いはその前兆を判断し、設備の異常或いはその前兆があると判断した場合は、該当する設備の保守に必要な情報を保守員の携帯する携帯端末に出力する設備管理サーバを備えた設備監視・保守支援システム。
  2. 設備に設置されセンサにより検知された設備状態情報をセンサI/Fを介して入力してセンサデータテーブルに記憶し、異常状態判断処理部を起動して、該異常状態判断処理部により前記センサデータテーブルに記憶された設備状態情報と判断データテーブルに格納されたパラメータから設備が異常な状態或いは異常の前兆があると判断された場合に設備管理サーバに通信文を送信する設備情報伝送装置を備えた設備監視・保守支援システム。
  3. 設備情報伝送装置から設備が異常な状態或いは異常の前兆があると判断された場合に送信される通信文を受信し、該通信文に含まれる設備のセンサ情報をセンサ情報DBに格納し、マンマシンインタフェース処理部は、前記センサ情報DBに格納されているセンサ情報と設備DBに格納されている設備情報から設備の異常の有無或いはその前兆を判断し、設備の異常或いはその前兆があると判断した場合は、設備管理者の指示入力により該当する設備の保守に必要な情報を保守員の携帯する携帯端末に出力する設備管理サーバを備えた設備監視・保守支援システム。
  4. 屋外構造物に設置され、センサで検知された設備の設備状態情報を送受信する通信装置を備えた設備情報伝送装置と、該設備情報伝送装置から送信されるセンサ情報を通信回線を介して受信する設備管理サーバと、該設備管理サーバから該当する設備の保守資料を受信する携帯端末を備え、前記設備情報伝送装置は、受信した前記設備状態情報を規定値と比較して設備が異常な状態か否か、或いは異常な状態になる前兆があるか否かを判断し、異常な状態、或いはその前兆と判断された場合は、前記設備状態情報を通信回線を介して前記設備情報サーバに送信するものであって、前記設備サーバは、前記設備情報伝送装置から受信した前記設備状態情報から設備の異常の有無或いはその前兆を判断し、設備の異常或いはその前兆があると判断した場合は、前記保守資料を前記携帯端末に出力する設備監視・保守支援システム。
  5. 前記保守に必要な情報が、該当する設備の設置場所,設置・改修履歴,設備情報伝送装置からの報告履歴,保守図面を含む請求項1又は3に記載の設備監視・保守支援システム。
  6. 前記設備管理サーバが異常或いはその前兆があると判断した設備の設備情報伝送装置に設けられた表示ライトを点滅させる、或いは前記携帯端末に設けられた表示ライトを点滅させる請求項1又は3に記載の設備監視・保守支援システム。
  7. 前記センサが設備の温度,電流,電圧,振動加速度,位置変化を含む状態変化量を検出するものである請求項1から6のいずれかに記載の設備監視・保守支援システム。
  8. 前記設備情報伝送装置は、保守員の携帯する携帯端末からの保守点検履歴情報等の無線送信要求に応じて、その送信データを受信し、前記携帯端末からの書込み要求に応じてメモリーに設備データの計測及び点検履歴情報を書込むものである請求項1から6のいずれかに記載の設備監視・保守支援システム。
  9. 前記センサが変圧器の2次側電流と油温を計測するものであって、前記判断データテーブルが監視対象である変圧器を特定するための変圧器ID,2次側電流平均規定値,油温平均限界値を含んで構成されている請求項2に記載の設備監視・保守支援システム。
  10. 前記センサが変圧器の2次側電流と油温を計測するものであって、前記センサ情報DBが変圧器毎の報告回数を含み、前記設備DBが変圧器の種類に対する容量見直し報告回数を含むものである請求項3に記載の設備監視・保守支援システム。
  11. 前記センサが変圧器の2次側電流と油温を計測するものであって、前記保守に必要な情報が、変圧器ID毎に各情報へのポインタが付与され、該ポインタをキーとして変圧器の設置場所情報,変圧器の設置時期や改修の履歴情報,設備情報伝送装置からの報告履歴情報,保守図面情報を検索するものである請求項1又は3に記載の設備監視・保守支援システム。
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