JP2008269310A - プラント保守支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高く、効率のよいプラント運転を行うことが可能なプラント保守支援システムを実現する。
【解決手段】位置検出装置により検出された位置における作業者の視線の方向の撮影を行うカメラと、制御室内に配置されプラントの配管、タンクを含む建設物系の部分／分類ごとの複数の３Ｄデータを格納し少なくとも一つの前記３Ｄデータを表示するＨＵＤやＨＭＤを含む３Ｄデータ表示端末と、前記カメラが撮影した映像を前記３Ｄデータ表示端末に送信し、また、前記３Ｄデータ表示端末に表示された映像を受信して表示する情報端末と、前記プラントに配置されたバルブ、圧力計、ヒータを含む位置と制御状態を表示するプラント制御端末と、により構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラントの現場設備の保守を行うために巡視点検を行うためのプラント保守支援システムに関する。

例えば、石油化学プラントにおいては、プラント制御用に計算機システムが広く導入されており、現場に行かなくとも大半の現場設備の状況は中央制御室の表示装置を介して確認できるようになっている。また、通常のプラント運転操作は中央制御室から行えるようになってきている。

その一方で、現場設備に異常が発生した場合や、定期的な点検の際には、依然として人間による現場での設備操作が必要となっている。すなわち、何らかの原因で現場設備の異常が発生した場合には、原因によっては現場にて直接現場設備を操作する必要が生じたり、プラント設備保守のために定例的に現場設備の動作状況を現場で確認する場合には、人間による現場での設備操作が必要である。

そして、現場での操作を支援するために、従来は、現場作業員に可搬型データ処理装置を携帯させている。すなわち、現場作業員は、現場で行うべき操作手順を予め記憶させた可搬型データ処理装置を持参し、その指示に従って操作を行う。これにより、現場設備の誤操作等を防止している。

その場合、可搬型データ処理装置と中央制御室のデータ処理装置とを無線により接続し、現場に持ち込む可搬型データ処理装置と中央制御室のデータ処理装置との間でデータの送受信を可能にしたものも開発されている。このようなシステムは、現場での操作対象設備の操作手順や内容をデータ処理装置から可搬型データ処理装置に送信すると共に、可搬型データ処理装置からデータ処理装置に対し、現場設備の操作結果や現場設備の操作状況の送信を行えるようにしたものである。

このようなプラント保守支援システムの先行技術としては例えば、下記の先行技術文献が知られている。

特開平１０−０４８０９９号公報 特開 ２００３−２７１９３３号公報 特開 ２００３−２９５９３９号公報

ところで、プラントを設計するに際しては、配管、タンクなどの建設物系の３Ｄ・ＣＡＤを作成し、これを用いていろいろな検討を行っている。しかし、このデータは設計の検討段階でのみ使用され、それをプラントの保守作業を行う現場では活用できていない。

また、プラント制御端末にはプラントで制御すべき機器情報が格納されているが、３Ｄデータ表示端末に表示された建築系の３Ｄデータとのリンクが乏しいという問題がある。
プラントを作成する際には部分/分類ごとに機器設計、配管設計などで３Ｄデータを作成しており、物理的な位置情報も作成されている。

プラント制御端末には機器(バルブ、圧力計、ヒータなど)のプラントの系における位置情報(どのような配管のどのバルブの次に圧力計があるなど)はデータとして持っているが、プラント内の物理的な位置情報は持っていない。

即ち、３Ｄデータはプラント設計や工事シミユレーションなどコンピュータ内でしか使われておらず、仮想空間で閉じており実空間に繋がっていない。また、実空間は１つであるがそれを模擬した電子データが繋がっておらず、プラント制御端末のデータも実空間とリンクが取られていない。そのため、せっかく作成したデータが生かされていないという問題があった。

図２（ａ，ｂ）は３Ｄデータ表示端末（ａ）とプラント制御端末の一例を示すもので、それぞれの表端末には関連性がないことを示している。

従って本発明は、コンピュータ内にある３Ｄデータ、プラント制御端末のデータを実空間とリンクさせ、制御室の操作員が現場操作に起因する異常の判断を行うことができ、異常と判断された場合には現場作業員にデータ処理装置から情報を伝送して、その異常に対応する処置を現場作業員に伝えることにより、信頼性が高く、効率のよいプラント運転を行うことが可能なプラント保守支援システムを実現することを目的としている。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、請求項１記載のプラント保守支援システムの発明においては、
プラントの現場作業者が携帯し該作業者の位置と作業者の視線の方向を検出する位置・方向検出装置と、
前記位置検出装置により検出された位置における作業者の視線の方向の撮影を行うカメラと、
制御室内に配置されプラントの配管、タンクを含む建設物系の部分／分類ごとの複数の３Ｄデータを格納し少なくとも一つの前記３Ｄデータを表示するＨＵＤやＨＭＤを含む３Ｄデータ表示端末と、
前記カメラが撮影した映像を前記３Ｄデータ表示端末に送信し、また、前記３Ｄデータ表示端末に表示された映像を受信して表示する情報端末と、
前記プラントに配置されたバルブ、圧力計、ヒータを含む位置と制御状態を表示するプラント制御端末と、
により構成され、前記３Ｄデータ表示端末の表示画面に配管、タンクを含む装置のＴＡＧ番号・名称・内容物を含む少なくとも一つを表示することを特徴とする。

請求項２においては、請求項１に記載のプラント保守支援システムにおいて、
前記３Ｄデータ表示端末に表示されたＴＡＧ番号・名称・内容物を含む表示部分のそれぞれを前記プラント制御端末とリンクさせ、前記ＴＡＧ番号・名称・内容物を含む表示部分をクリックすると、前記プラント制御端末はクリックした部分のデータを表示するように構成したことを特徴とする。

請求項３においては、請求項１または２に記載のプラント保守支援システムにおいて、
前記情報端末と３Ｄデータ表示端末の情報の授受は無線通信により行うことを特徴とする。

請求項４においては、請求項１乃至３に記載のプラント保守支援システムにおいて、
前記作業者の位置と作業者の視線の方向を検出する位置・方向検出装置はジャイロコンパスであることを特徴とする。

請求項５においては、請求項１乃至４に記載のプラント保守支援システムにおいて、
前記３Ｄデータ表示端末は、温度異常やガス漏れを含む人が立ち入れない異常状態が発生した区域を常態とは異なる色、音若しくは振動を含んでで表示し、その情報を強制的に前記情報端末に送信することを特徴とする。

以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１〜３によれば、次のような効果がある。
プラントの現場作業者が携帯し該作業者の位置と作業者の視線の方向を検出する位置・方向検出装置と、位置検出装置により検出された位置における作業者の視線の方向の撮影を行うカメラと、制御室内に配置されプラントの配管、タンクを含む建設物系の部分／分類ごとの複数の３Ｄデータを格納し少なくとも一つの前記３Ｄデータを表示する３Ｄデータ表示端末と、カメラが撮影した映像を前記３Ｄデータ表示端末に送信し、
また、３Ｄデータ表示端末に表示された映像を受信して表示する情報端末と、プラントに配置されたバルブ、圧力計、ヒータを含む位置と制御状態を表示するプラント制御端末により構成され、３Ｄデータ表示端末の表示画面に配管、タンクを含む装置のＴＡＧ番号・名称・内容物を含む少なくとも一つを表示し、３Ｄデータ表示端末に表示されたＴＡＧ番号・名称・内容物を含む表示部分のそれぞれをプラント制御端末とリンクさせ、
ＴＡＧ番号・名称・内容物を含む表示部分をクリックすると、プラント制御端末はクリックした部分のデータを表示するように構成し、情報端末と３Ｄデータ表示端末の情報の授受を無線通信により行うようにした。

従来は作業者の記憶または現物で判断していたが、作業者の記憶には間違いが潜んでおり、現物の記載も見る方向や時間と共に不明確になったりして確実ではない。
本発明では、実映像に映っているものがどのようなものであるかを３Ｄデータにより確認することができるのでそのような間違いは発生しない。

また、夜間や雨天などの環境下で十分な視界が得られない場合でも３Ｄデータから現場作業者の進むべき方向、確認すべき機器の位置を確認/操作出来することができ、オペレータから指示することもできる。

また、プラント制御端末の制御画面にリンクを貼ることにより、現場作業者と連携して機器の調整などを効率よく行うことができる。
そして、制御画面と３Ｄ空間を相互にリンクさせることにより例えば制御画面で、ある温度計が異常を示した場合、物理的に近くにある温度計、圧力計などの機器を制御画面から３Ｄ画面に移動して探すことが出来、異常の原因究明に役立たせることができる。

請求項４，５においては、作業者の位置と作業者の視線の方向を検出する位置・方向検出装置はジャイロコンパスで行い、３Ｄデータ表示端末は、人が立ち入れない異常状態が発生した区域を常態とは異なる色で表示し、その情報を強制的に前記情報端末に送信するようにしたので作業者が危険な区域に立ち入ることがなく安全な作業が可能である。

図１は本発明の実施形態の一例を示す構成図である。図において、１は位置・方向検出装置であるジャイロコンパスと作業者の視線の方向の撮影を行うデジタルカメラを含む検出および撮影装置であり、プラントなどの保全作業者が向いている方向、頭の傾き、など作業者の視線がどの方向を向いているかを検知し、必要に応じて撮影を行う。

２は作業者が携帯する情報端末であり、撮影した画像を波印ａで模式的に示すように３Ｄ表示端末に送信する。また、この情報端末２は無線ＬＵＮなどで情報処理コンピュータと通信できる。

３はＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）やＨＭＤ（ヘルメットマウンテッドディスプレイ）などを含む３Ｄデータ表示端末であり、位置・方向データから作業者が見ているはずの３Ｄ画像を計算し、必要な情報も付加して、作業者を支援しているオペレータのコンピュータ画面や作業者の情報端末に転送表示を行う（矢印ｂ参照）。この３Ｄデータ表示端末３には例えば矢印Ｃで示すような３Ｄ画像３ａが表示される。

この３Ｄ画像３ａには、表示されている装置の近傍にその装置のＴＡＧ番号・名称・内容物などが表示されている。

４はプラント制御端末であり、この端末には矢印Ｄに示すようなプラントの現状を示すプラント画像４ａが表示されている。この画像は３Ｄ画像３ａに示されたＴＡＧ番号・名称・内容物の箇所をクリックすることにより、その装置の画像を表示できるようになっている。

上述の構成において、３Ｄデータ表示端末では作業者の視線の方向から作業者が見ている実空間と同じ位置の３Ｄ空間の視界を計算する。その結果を保全作業者、コントロールルームなどで作業者をサポートしているオペレータに送る。

保全作業者はその結果をウエアブルコンピュータやＰＤＡなどの情報端末２で確認する。計算された３Ｄ空間にはプラント制御端末４からの情報をリンクさせ、バルブ、タンクなどの情報も加えて表示し、表示画面からプラント制御端末４に移動できるようにする。なお、この画面は別ウインドウに表示してもよい。
３Ｄ画像３ａに出すプラント制御端末４の情報は必要な情報だけ表示出来るように選択条件を付加できる（バルブしか表示しない。或いはタンクＡに関連するものしか表示しないなど）

上述の構成によれば、夜間や雨天などの環境下で十分な視界が得られない場合でも３Ｄ画像から現場作業者の進むべき方向、確認すべき機器の位置を確認／操作出来、オペレータから指示を出すことができる。

また、プラント制御端末４のプラント画像４ａにリンクを貼ることにより、現場作業者と連携して機器の調整などを効率よく行うことができる。
プラント画像４ａと３Ｄ画像を相互にリンクさせることにより、例えばプラント画像４ａである温度計が異常を示した場合、物理的に近くにある温度計、圧力計などの機器をプラント画像４ａから３Ｄ画像３ａに移動して探すことが出来、異常の原因究明に役立てることができる。さらに、ＨＵＤやＨＭＤを含む３Ｄデータ表示端末は、温度異常やガス漏れを含む人が立ち入れない異常状態が発生した区域を常態とは異なる色、音若しくは振動を含んで表示し、その情報を強制的に情報端末に送信することができる。

また、作業者がいない場合でも３Ｄ画像内の仮想空間を移動しバルブなど制御機器のコントロールを行うなど必要な作業を行うことができ、仮想空間を用いてオペレータや保全作業者の教育を行うことも可能である。

なお、仮想空間に表示されている機器の機器名称だけでなく、現在操作中の機器、自動／手動運転、操作オペレータ名なども表示し運転状況を公開し、効率よいプラント運転を行うこともでき、３Ｄ空間に機器情報を表示するのでなく、実映像に機器情報をかぶせて表示してもよい。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明のプラント保守支援システムの一実施例を示す構成図である。 従来のプラント保守支援システムの一実施例を示す構成図である。

符号の説明

１ 位置・方向検出装置
２ 情報端末
３ ３Ｄデータ表示端末
３ａ ３Ｄ画像
４ プラント制御端末
４ａ プラント画像

Claims (5)

1. プラントの現場作業者が携帯し該作業者の位置と作業者の視線の方向を検出する位置・方向検出装置と、
   前記位置検出装置により検出された位置における作業者の視線の方向の撮影を行うカメラと、
   制御室内に配置されプラントの配管、タンクを含む建設物系の部分／分類ごとの複数の３Ｄデータを格納し少なくとも一つの前記３Ｄデータを表示するＨＵＤやＨＭＤを含む３Ｄデータ表示端末と、
   前記カメラが撮影した映像を前記３Ｄデータ表示端末に送信し、また、前記３Ｄデータ表示端末に表示された映像を受信して表示する情報端末と、
   前記プラントに配置されたバルブ、圧力計、ヒータを含む位置と制御状態を表示するプラント制御端末と、
   により構成され、前記３Ｄデータ表示端末の表示画面に配管、タンクを含む装置のＴＡＧ番号・名称・内容物を含む少なくとも一つを表示することを特徴とするプラント保守支援システム。
2. 前記３Ｄデータ表示端末に表示されたＴＡＧ番号・名称・内容物を含む表示部分のそれぞれを前記プラント制御端末とリンクさせ、前記ＴＡＧ番号・名称・内容物を含む表示部分をクリックすると、前記プラント制御端末はクリックした部分のデータを表示するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のプラント保守支援システム。
3. 前記情報端末と３Ｄデータ表示端末の情報の授受は無線通信により行うことを特徴とする請求項１または２に記載のプラント保守支援システム。
4. 前記作業者の位置と作業者の視線の方向を検出する位置・方向検出装置はジャイロコンパスであることを特徴とする請求項１乃至３に記載のプラント保守支援システム。
5. 前記３Ｄデータ表示端末は、温度異常やガス漏れを含む人が立ち入れない異常状態が発生した区域を常態とは異なる色、音若しくは振動を含んでで表示し、その情報を強制的に前記情報端末に送信することを特徴とする請求項１乃至４に記載のプラント保守支援システム。