JP2009198399A - Gas leak detection system and computer program - Google Patents

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Harutsugu Mori
治嗣 森
Hideaki Tezuka
英昭 手塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of detecting gas leak from a pipe or a flange remotely and simply. <P>SOLUTION: This system for detecting gas leak based on photographing of a long focal optical system is equipped with: a photographing means for photographing continuously a subject irradiated with parallel light or light similar to the parallel light by a camera in the long focal optical system; an operation means for converting continuous image data photographed by the photographing means into vector display image data for displaying by a vector, movement of particles in a plurality of image data by optical flow processing; and an output means for outputting and displaying the vector display image data acquired by conversion performed by the operation means. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、気体を運ぶ配管のつなぎ目に生じたガス漏れの箇所を発見したり、ガス漏れの有無を点検したりする装置およびコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to an apparatus and a computer program for finding a location of a gas leak that occurs at a joint of a pipe that carries gas or checking for the presence of a gas leak.

ガス管のガス漏れには様々な原因がある。配管そのものが劣化するなどによって配管の裂け目などからガス漏れが生じる場合に比べてフランジ部からガス漏れが生じる場合のほうが、確率的には高い。フランジ部からのガス漏れの原因の一つとしては、配管のつなぎ目に用いられるガスケット(パッキン)の劣化や損傷などがある。
そして、ガス漏れに関係する技術としては、点検整備を確実に行うための技術、点検整備を合理化できる技術、ガス漏れが生じたらすぐに発見できるような技術などがある。
There are various causes for gas leakage in the gas pipe. Probably, the case where gas leaks from the flange portion is higher than the case where gas leaks due to a pipe tear due to deterioration of the pipe itself. As one of the causes of gas leakage from the flange portion, there is deterioration or damage of a gasket (packing) used at a joint of piping.
Technologies related to gas leakage include techniques for ensuring inspection and maintenance, techniques that can rationalize inspection and maintenance, and techniques that can be immediately detected when a gas leak occurs.

ガス漏れが生じたらすぐに発見できる技術として、特許文献1に開示される「ガス絶縁母線」の技術がある。この特許文献1に開示されるガス絶縁母線は、フランジ部におけるガス漏れ箇所を速やかに検出し、十分な絶縁性能を得られるように、フランジ部を覆うフランジカバーを備えるという技術である。   As a technique that can be immediately detected when a gas leak occurs, there is a technique of “gas insulation bus” disclosed in Patent Document 1. The gas-insulated bus disclosed in Patent Document 1 is a technique that includes a flange cover that covers a flange portion so that a gas leakage point in the flange portion can be detected quickly and sufficient insulation performance can be obtained.

特開平10−234125号公報JP-A-10-234125

しかし、この技術は、フランジカバーを全てのフランジに装着しなければならないので、経済的に負担が大きい。また、フランジカバーを装着可能な配管にしか使えない技術であり、隣接する機械などとの関係で設置スペースに制限がある場合など採用できないことも多く、実現できる現場は限られている。   However, this technique is economically burdensome because the flange cover must be attached to all the flanges. In addition, it is a technology that can only be used for piping that can be fitted with a flange cover, and in many cases it cannot be used when the installation space is limited in relation to adjacent machines, etc., and the actual sites that can be realized are limited.

さて、ガス漏れが生じていることが分かった場合、どのフランジが原因かを特定するためには、フランジの点検を行う場合が多い。配管内を通るガスが高温であるような場合、冷却されるまで人間が近づけない現場もある。そのような現場では、図5に示すような長い棒の先端に布きれをぶら下げ、その布きれが漏れたガスによって揺れるか否かを目視する、といった方法が用いられることが多い。   When it is found that a gas leak has occurred, in order to identify which flange is the cause, the flange is often inspected. When the gas passing through the pipe is hot, there are some sites where humans cannot approach until it is cooled. In such a field, a method is often used in which a piece of cloth is hung from the end of a long bar as shown in FIG.

シュリーレン法という、ガス漏れ検知を撮影によって発見する方法もある。この方法を図6に図示する。
シュリーレン撮影法は、気体や液体(もしくは透明体)の密度差を目に見える形に表す可視化して撮影する方法である。水銀灯などの光源1、その光源1からの光を受光するピンホール2、そのピンホール2に照射されて拡散された光を反射して平行光とするための第一平面鏡3,その第一平面鏡3が反射した光を平行光のまま反射させて被写体9に当てるための第一コリメータ4、その第一コリメータ4が反射させた光を撮影のために別の方向へ反射させる第二コリメータ5、その第二コリメータ5が反射させた光をカメラ方向へ反射させる第二平面鏡6、その第二平面鏡6が反射させた光の束をカットするナイフエッジ7、そのナイフエッジ7がカットした光を撮影する高速度カメラ8、をセットして実行される。
There is also a schlieren method that detects gas leak detection through photography. This method is illustrated in FIG.
The Schlieren imaging method is a method of imaging by visualizing the density difference between gas and liquid (or transparent body) in a visible form. A light source 1 such as a mercury lamp, a pinhole 2 that receives light from the light source 1, a first plane mirror 3 that reflects the light irradiated to the pinhole 2 and diffuses it into parallel light 3, and the first plane mirror A first collimator 4 for reflecting the light reflected by 3 as parallel light and hitting the subject 9; a second collimator 5 for reflecting the light reflected by the first collimator 4 in another direction for photographing; The second plane mirror 6 that reflects the light reflected by the second collimator 5 toward the camera, the knife edge 7 that cuts the bundle of light reflected by the second plane mirror 6, and the light that the knife edge 7 cuts The high-speed camera 8 is set and executed.

このシュリーレン法によれば、ガス漏れという目に見えない現象を、配管に近づくことなく撮影することができるので、ガス漏れをしているフランジを発見する方法として候補に挙がる技術である。ガス漏れは可視化できる粒子を伴わず透明であるため、粒子を撮影することを前提にしているPIV(Particle Image Velocimetry,粒子画像流速測定法)は採用できないからである。   According to the Schlieren method, an invisible phenomenon of gas leakage can be photographed without approaching the pipe, and this is a candidate technique as a method for finding a flange leaking gas. This is because gas leakage is transparent with no visible particles, and therefore PIV (Particle Image Velocimetry), which is based on the premise of photographing particles, cannot be used.

前述したシュリーレン法は、ガス漏れをしているフランジを撮影するのであれば採用も可能であるが、フランジ部からのガス漏れを発見するための技術としては、現実的ではなかった。被写体に平行光を当てるための各種の機器(光源1〜ナイフエッジ7)をセッティングするのに時間が掛かりすぎるからである。すなわち、ガス漏れをしているフランジを撮影することが目的ではなく、ガス漏れをしているフランジがどれであるかを特定するためには、多数のフランジを撮影しなければならず、撮影が必要な数だけセッティング作業が必要となってしまうからである。
また、確率的には小さいものの、フランジ以外の部位である配管からのガス漏れをも検知しようとすれば、セッティング作業が膨大となってしまう。
The Schlieren method described above can be adopted as long as it captures a gas leaking flange, but it is not practical as a technique for finding a gas leak from the flange portion. This is because it takes too much time to set various devices (light source 1 to knife edge 7) for applying parallel light to the subject. That is, the purpose is not to photograph the flange that is leaking gas, but in order to identify which flange is leaking gas, a number of flanges must be photographed. This is because as many setting operations as necessary are required.
In addition, although the probability is small, if it is attempted to detect a gas leak from a pipe other than the flange, the setting work becomes enormous.

本発明が解決しようとする課題は、現状の設備を変更することなく、配管やフランジからのガス漏れの検知を、遠隔にて簡単に行える技術を提供することである。
ここで、請求項1から請求項3に記載の発明の目的は、配管やフランジからのガス漏れの検知を、遠隔にて簡単に行えるガス漏れ検知システムを提供することにある。
また、請求項4から請求項5に記載の発明の目的は、配管やフランジからのガス漏れの検知を、遠隔にて簡単に行えるガス漏れ検知システムの制御プログラムを提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to provide a technology capable of easily and remotely detecting a gas leak from a pipe or a flange without changing the existing equipment.
An object of the invention described in claims 1 to 3 is to provide a gas leak detection system that can easily detect a gas leak from a pipe or a flange remotely.
Another object of the present invention is to provide a control program for a gas leak detection system that can easily detect gas leaks from pipes and flanges remotely.

(請求項1)
請求項1記載の発明は、 長焦点光学系の撮影に基づいてガス漏れを検知するシステムに係る。
すなわち、 平行光または平行光に近い光に照射された被写体を長焦点光学系のカメラによって連続撮影する撮影手段と、 その撮影手段が撮影した連続画像データをオプティカルフロー処理によって複数の画像データにおける粒子の動きをベクトル表示したベクトル表示画像データに変換する演算手段と、 その演算手段が変換したベクトル表示画像データを出力表示する出力手段と、を備えたことを特徴とするガス漏れ検知システムである。
(Claim 1)
The invention according to claim 1 relates to a system for detecting gas leakage based on photographing by a long focal length optical system.
That is, a photographing means for continuously photographing a subject irradiated with parallel light or light close to parallel light with a long-focus optical system camera, and continuous image data photographed by the photographing means is subjected to optical flow processing to obtain particles in a plurality of image data. A gas leak detection system comprising: an operation unit that converts vector motion into vector display image data that is vector-displayed; and an output unit that outputs and displays vector display image data converted by the operation unit.

(用語説明)
「オプティカルフロー処理」とは、たとえば、毎秒30フレーム程度のレートで連続する画像列に対して、各画素が次フレームにおけるどこに移動したかを判定計測する処理方法である。注目画素(a notice pixel)と、その注目画素に隣接したり近傍にある近傍画素(neighboring pixels)からなるブロック領域の設定法は、経験値などから割り出した一定のものを使用する場合と、変化に応じて変動させられる場合とがある。
「平行光または平行光に近い光」とは、太陽光に基づく自然光、光源が極めて遠くて広がりの小さな平行光に近い光、所定の工夫をすることによって作り出された平行光に近い光などである。
「被写体」とは、ガスを輸送する配管系である。各フランジのみを被写体とする場合と、フランジのみならず配管までをも被写体とする場合とがある。出力手段によって出力する部位はフランジや配管そのものでもよいし、それら実体部分の上方付近でもよい。フランジや配管そのものや,その上方付近の背景には、背後の壁面などが写ることとなる。
「長焦点光学系」とは、焦点距離100mm以上の光学系をいう。なお、画像中央部を利用することにより、より長い焦点距離で撮影しているのと同じ効果が得られる。
(Glossary)
“Optical flow processing” is a processing method for determining and measuring where each pixel has moved in the next frame, for example, for an image sequence continuous at a rate of about 30 frames per second. The method of setting a block area consisting of a notice pixel and neighboring pixels that are adjacent to or adjacent to the notice pixel varies from the case of using a constant pixel calculated from experience values etc. Depending on the situation, it may be changed.
"Parallel light or light close to parallel light" refers to natural light based on sunlight, light close to parallel light that is extremely far from the light source, and light that is close to parallel light that is created by a specific device. is there.
The “subject” is a piping system that transports gas. There are a case where only each flange is a subject and a case where not only the flange but also a pipe is a subject. The part to be output by the output means may be a flange or a pipe itself, or may be near the upper part of the actual part. The back wall and the like are reflected in the background of the flange and piping itself and the upper part thereof.
The “long focus optical system” refers to an optical system having a focal length of 100 mm or more. Note that, by using the center portion of the image, the same effect as that obtained by shooting at a longer focal length can be obtained.

(作用)
まず、平行光または平行光に近い光に照射された被写体を、撮影手段が長焦点光学系のカメラによって連続撮影する。そして、その撮影手段が撮影した連続画像データを、演算手段がオプティカルフロー処理によって複数の画像データにおける粒子の動きをベクトル表示したベクトル表示画像データに変換する。 その演算手段が変換したベクトル表示画像データを出力手段が出力表示する。
もし、ガス漏れが生じていれば、画像データを変換して得られたベクトル表示画像データの中に、所定以上のベクトルが表示されることとなる。出力手段を目視した監視者は、ベクトル表示画像データによってガス漏れの有無を判断できる。
(Function)
First, a photographing unit continuously photographs a subject irradiated with parallel light or light close to parallel light with a long-focus optical system camera. Then, the continuous image data photographed by the photographing means is converted into vector display image data in which the motion of particles in the plurality of image data is vector-displayed by optical flow processing. The output means outputs and displays the vector display image data converted by the arithmetic means.
If a gas leak has occurred, a vector exceeding a predetermined value is displayed in the vector display image data obtained by converting the image data. A monitor who visually observes the output means can determine the presence or absence of gas leakage from the vector display image data.

(請求項2)
請求項2記載の発明は、請求項1に記載のガス漏れ検知システムを限定したものである。
すなわち、 前記の演算手段が変換したベクトル表示画像データを用いて、前記の被写体にガス漏れが発生しているか否かを判断する判断手段と、 その判断手段が当該被写体にガス漏れが発生していると判断した場合には、当該被写体にガス漏れが発生している旨を出力するガス漏れ出力手段と、を備えたことを特徴とする。
換言すれば、ガス漏れの有無の判断およびその判断結果の出力を自動化したものである。
(Claim 2)
The invention according to claim 2 limits the gas leak detection system according to claim 1.
That is, using the vector display image data converted by the calculation means, a determination means for determining whether or not a gas leak has occurred in the subject, and the determination means has a gas leak in the subject. And a gas leak output means for outputting that the subject has a gas leak.
In other words, the determination of the presence or absence of gas leakage and the output of the determination result are automated.

(用語説明)
「判断手段」は、過去のガス漏れ時におけるベクトル表示画像データを用いての比較判断の場合や、ベクトル表示画像データにおけるベクトルの連続性または反復性や、ベクトルの長さなどに関する所定の基準値を上回ったか否かでの判断などのアルゴリズムに基づく判断を実行する。
「ガス漏れ出力手段」とは、ディスプレイ画面、スピーカなど、あるいはそれらの組み合わせがある。ディスプレイ画面に対しては視覚的出力信号を、スピーカに対しては警告音の出力信号などを、前記の判断手段が出力することとなる。
(Glossary)
The “determination means” is a predetermined reference value for comparison judgment using vector display image data at the time of past gas leakage, vector continuity or repeatability in vector display image data, vector length, etc. Judgment based on an algorithm such as judgment based on whether or not the value is exceeded is executed.
The “gas leak output means” includes a display screen, a speaker, or a combination thereof. The determination means outputs a visual output signal to the display screen and an alarm sound output signal to the speaker.

(作用)
前記の演算手段が変換したベクトル表示画像データを用いて、前記の被写体にガス漏れが発生しているか否かを判断手段が判断する。その判断手段が当該被写体にガス漏れが発生していると判断した場合には、当該被写体にガス漏れが発生している旨をガス漏れ出力手段が出力する。これによって、ガス漏れが発生している場合には、ガス漏れ出力手段に対して自動的に所定の出力がなされることとなる。
(Function)
Using the vector display image data converted by the computing means, the judging means judges whether or not a gas leak has occurred in the subject. If the determination means determines that a gas leak has occurred in the subject, the gas leak output means outputs that the gas leak has occurred in the subject. As a result, when a gas leak has occurred, a predetermined output is automatically made to the gas leak output means.

(請求項3)
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2のいずれかに記載のガス漏れ検知システムを限定したものである。
すなわち、 被写体が複数存在する場合において、前記の撮影手段の撮影に適した光が一の被写体に照射されているか否かを確認するための撮影用光確認手段と、 長焦点光学系のカメラを当該被写体に対する撮影状態へ設置するとともに他の一の被写体に対する撮影状態への設置へ変更可能とした撮影装置設置確認手段と、を備え、 前記の撮影用光確認手段によって撮影に適した光が被写体に照射されていると判断された場合に前記の撮影手段による撮影を実行するとともに、 前記の判断手段によって前記の一の被写体に対する撮影データの分析が終了した場合には、他の被写体に対する撮影状態へ変更するように、前記の撮影装置設置確認手段を制御することとしたものである。
(Claim 3)
The invention according to claim 3 limits the gas leak detection system according to claim 1 or claim 2.
That is, in the case where there are a plurality of subjects, a photographing light confirmation unit for confirming whether or not a single subject is irradiated with light suitable for photographing by the photographing unit, and a long-focus optical system camera. A photographing apparatus installation confirmation unit that is installed in a photographing state for the subject and can be changed to a photographing state for another subject, and light suitable for photographing is captured by the photographing light confirmation unit. When it is determined that the image is irradiated, the imaging unit performs imaging, and when the analysis of the imaging data for the one subject is completed by the determination unit, the imaging state for the other subject The photographing apparatus installation confirmation means is controlled so as to change to

(用語説明)
「被写体が複数存在する場合」とは、たとえば、ガス配管に備えられたフランジを被写体とする場合、そのフランジが複数ある場合に、一回の撮影にてフレームに収まらないのであれば複数の撮影が必要となる。その場合、被写体が複数存在することとなる。
「撮影装置設置確認手段」とは、カメラを各被写体の撮影に適した設置角度に変更するための装置等である。
(Glossary)
“When there are a plurality of subjects” means, for example, when a flange provided in a gas pipe is used as a subject, and there are a plurality of flanges, a plurality of images are taken if they do not fit in the frame in one shooting. Is required. In that case, there are a plurality of subjects.
The “photographing device installation confirmation unit” is a device or the like for changing the camera to an installation angle suitable for photographing each subject.

(作用)
撮影手段の撮影に適した光が一の被写体に照射されているか否かを、撮影用光確認手段が確認する。前記の撮影用光確認手段によって撮影に適した光が被写体に照射されていると判断された場合に前記の撮影手段による撮影を実行する。撮影装置設置確認手段は、長焦点光学系のカメラを当該被写体に対する撮影状態へ設置する。また、当該被写体の撮影が完了したら、他の一の被写体に対する撮影状態への設置へ変更する。
これによって、一の被写体の撮影データに関する分析が終了すれば、他の被写体への撮影を連続して行うことができる。それにより、ガス漏れが生じている部位の発見を自動化して早めることができる。また、複数箇所のガス漏れであっても、特定することができる。
(Function)
The photographing light confirming means confirms whether or not one subject is irradiated with light suitable for photographing by the photographing means. When it is determined by the photographing light confirmation means that light suitable for photographing is irradiated on the subject, photographing by the photographing means is executed. The photographing apparatus installation confirmation unit installs the long-focus optical system camera in a photographing state for the subject. When the shooting of the subject is completed, the setting is changed to the setting of the shooting state for the other subject.
As a result, when the analysis on the shooting data of one subject is completed, shooting on other subjects can be performed continuously. Thereby, it is possible to automate and speed up the discovery of the part where the gas leak occurs. Moreover, even if it is gas leak of several places, it can identify.

(請求項4)
請求項4記載の発明は、 長焦点光学系の撮影に基づいてガス漏れを検知するシステムを制御する制御プログラムに係る。
そのプログラムは、平行光または平行光に近い光に照射された被写体を長焦点光学系のカメラによって連続撮影させる撮影手順と、 その撮影手順にて撮影した連続画像データをオプティカルフロー処理によって複数の画像データにおける粒子の動きをベクトル表示したベクトル表示画像データに変換する演算手順と、 その演算手順にて変換したベクトル表示画像データを出力表示する出力手順と、をガス漏れ検知システムの制御装置に実行させることとしたコンピュータプログラムである。
(Claim 4)
The invention described in claim 4 relates to a control program for controlling a system for detecting gas leakage based on photographing by a long focal length optical system.
The program includes a shooting procedure for continuously shooting a subject irradiated with parallel light or light close to parallel light with a long-focus optical system camera, and continuous image data shot in the shooting procedure using an optical flow process. Causing the control device of the gas leak detection system to execute a calculation procedure for converting the motion of particles in the data into vector display image data that is vector-displayed and an output procedure for outputting and displaying the vector display image data converted by the calculation procedure This is a computer program.

(請求項5)
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のコンピュータプログラムを限定したものである。
すなわち、 前記の演算手順にて変換したベクトル表示画像データを用いて、前記の被写体にガス漏れが発生しているか否かを判断する判断手順と、 その判断手順にて当該被写体にガス漏れが発生していると判断した場合には、当該被写体にガス漏れが発生している旨を出力するガス漏れ出力手順と、をガス漏れ検知システムの制御装置に実行させることとしたことを特徴とする。
(Claim 5)
The invention according to claim 5 limits the computer program according to claim 4.
That is, using the vector display image data converted by the above calculation procedure, a determination procedure for determining whether or not a gas leak has occurred in the subject, and a gas leak has occurred in the subject in the determination procedure When it is determined that the gas leak has occurred, the control unit of the gas leak detection system is caused to execute a gas leak output procedure for outputting that a gas leak has occurred in the subject.

請求項4または請求項5に係るコンピュータプログラムを、チップ化してガス漏れ検知システムの制御装置とすることもできる。
また、記録媒体へ記憶させて提供することもできる。ここで、「記録媒体」とは、それ自身では空間を占有し得ないプログラムを担持することができる媒体であり、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−R、MO(光磁気ディスク)、DVD−Rなどである。
The computer program according to claim 4 or claim 5 can be made into a chip and used as a control device of a gas leak detection system.
It can also be stored in a recording medium and provided. Here, the “recording medium” is a medium that can carry a program that cannot occupy space by itself, such as a flexible disk, a hard disk, a CD-R, an MO (magneto-optical disk), a DVD- R and the like.

請求項1から請求項3に記載の発明によれば、配管やフランジからのガス漏れの検知を、遠隔にて簡単に行えるガス漏れ検知システムを提供することができた。
また、請求項4から請求項5に記載の発明によれば、配管やフランジからのガス漏れの検知を、遠隔にて簡単に行えるガス漏れ検知システムの制御プログラムを提供することができた。
According to the first to third aspects of the invention, it is possible to provide a gas leak detection system that can easily and remotely detect gas leaks from pipes and flanges.
Moreover, according to the invention of Claim 4-5, the control program of the gas leak detection system which can perform the detection of the gas leak from piping or a flange remotely easily was able to be provided.

本願発明の実施の形態について、図面を参照させながら説明する。
ここで使用する図面は、図1から図4である。図1は第一の実施形態を示す概念図であり、図2がハードウェア構成図である。図3はフローチャートであり、図4は、本実施形態に用いる平行光の実現手段の一例を示す。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The drawings used here are FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the first embodiment, and FIG. 2 is a hardware configuration diagram. FIG. 3 is a flowchart, and FIG. 4 shows an example of means for realizing parallel light used in the present embodiment.

(図1)
図1に示す第一の実施形態は、高温の流体を運ぶ配管およびそのつなぎ目である複数のフランジ(F1,F2,F3,・・・Fn)を示すとともに、そのフランジのいずれか(この図においてはF2)においてガス漏れ(たとえば高温の水蒸気)が発生した状態を示している。
このガス漏れ検知システムは、長焦点光学系のCCDカメラと、その長焦点光学系のCCDカメラを一の被写体に対する撮影状態へ設置する撮影装置設置確認手段と、撮影した画像を処理する演算処理装置とを備える。
また、図示は省略するが、撮影に適した光が被写体に照射されているか否かを確認するための撮影用光確認手段を備えている。「撮影に適した光」とは、太陽光に基づく自然光、光源が極めて遠くて広がりの小さな平行光に近い光、図4に示すような装置に基づいて作り出された平行光に近い光などである。
(Figure 1)
The first embodiment shown in FIG. 1 shows a pipe that carries a high-temperature fluid and a plurality of flanges (F1, F2, F3,... Fn) as joints thereof, and one of the flanges (in this figure) Indicates a state in which gas leakage (for example, high-temperature steam) occurs in F2).
This gas leakage detection system includes a long-focus optical system CCD camera, an imaging device installation confirmation unit that installs the long-focus optical system CCD camera in a shooting state for one subject, and an arithmetic processing unit that processes the captured image. With.
Further, although not shown in the figure, there is provided a photographing light confirming means for confirming whether or not the subject is irradiated with light suitable for photographing. “Light suitable for photography” refers to natural light based on sunlight, light close to parallel light that is extremely far from the light source, and light close to parallel light created based on the device shown in FIG. is there.

(図2)
図2は、前述した演算処理装置を中心として、ハードウェア構成を図示したものである。CCDカメラでは、毎秒約30フレームにて連続撮影する。その画像データは、ガス漏れ検知システムにおける制御端末に送信される。当該制御端末の受信手段は、その画像データを受信し、演算手段によってオプティカルフロー処理を実行する。
ここで、オプティカルフロー処理は,連続する画像列に対して、各画素が次フレームにおけるどこに移動したかを判定計測する処理方法である。注目画素(a notice pixel)と、その注目画素に隣接したり近傍にある近傍画素(neighboring pixels)からなるブロック領域の設定法は、経験値などから割り出した一定のものを使用する場合と、変化に応じて変動させられる場合とがある。
なお、被写体はフランジとその周囲であり、ガス漏れによって動きのある画素は、そのフランジの境界線付近となる。オプティカルフロー処理は、物体の境界領域での誤差が大きくなりがちである。ただし、本実施形態では、ガス漏れの量的測定を目的としているのではなく、ガス漏れの有無や程度が判断できればよいので、境界領域での正確な測定のための設備やアルゴリズムの厳密性は求められない。
(Figure 2)
FIG. 2 illustrates a hardware configuration centering on the arithmetic processing apparatus described above. The CCD camera continuously shoots at about 30 frames per second. The image data is transmitted to the control terminal in the gas leak detection system. The receiving means of the control terminal receives the image data, and executes optical flow processing by the computing means.
Here, the optical flow processing is a processing method for determining and measuring where each pixel has moved in the next frame with respect to a continuous image sequence. The method of setting a block area consisting of a notice pixel and neighboring pixels that are adjacent to or adjacent to the notice pixel varies from the case of using a constant pixel calculated from experience values etc. Depending on the situation, it may be changed.
Note that the subject is the flange and its surroundings, and the pixels that move due to gas leakage are near the boundary of the flange. In the optical flow process, an error in the boundary region of the object tends to increase. However, in this embodiment, it is not intended for quantitative measurement of gas leakage, but it is only necessary to be able to determine the presence or degree of gas leakage, so the accuracy of equipment and algorithms for accurate measurement in the boundary region is It is not required.

演算手段による演算結果は、ベクトル表示画像データとなる。その画像データは、制御端末のモニタに出力する。制御端末の操作者としては、ベクトル表示画像データが出力されれば、ガス漏れの有無が目視できる。   The calculation result by the calculation means is vector display image data. The image data is output to the monitor of the control terminal. As an operator of the control terminal, if vector display image data is output, the presence or absence of gas leakage can be visually observed.

上記の出力手段では、ガス漏れの有無は制御端末の操作者が判断するが、ガス漏れの有無の判断を自動化するためには、以下のようなアルゴリズムを採用する。
すなわち、オプティカルフロー処理において、過去のベクトル表示画像データを用い、その比較によってガス漏れの有無を自動判別するのである。過去のベクトル表示画像データは、ベクトル表示画像データベースに格納されており、前記の演算手段が演算した結果(ベクトル表示画像データ)と比較するのが判断手段である。
In the above output means, the operator of the control terminal determines whether or not there is a gas leak, but in order to automate the determination of whether or not there is a gas leak, the following algorithm is adopted.
That is, in the optical flow process, past vector display image data is used, and the presence or absence of gas leakage is automatically determined by comparison. The past vector display image data is stored in the vector display image database, and the determination means compares the result (vector display image data) calculated by the calculation means.

ガス漏れ判断の結果については、制御端末のモニタに出力する。制御端末のスピーカに対して、警告音を出力させるようにしても良い。
また、ベクトル表示画像データの出力やガス漏れ判断の結果(ガス漏れ判断結果データ)の出力が終了したら、撮影装置設置確認手段を制御する命令信号を出力する。すなわち、撮影してガス漏れの判断をすべき次のフランジが撮影できるように、設置位置を変更するのである。これを繰り返し、どのフランジからガス漏れが発生しているかを特定する。
作業者がフランジに近づかなくても、どのフランジからガス漏れが発生しているかを特定することができる。
The result of the gas leak judgment is output to the monitor of the control terminal. You may make it output a warning sound with respect to the speaker of a control terminal.
Further, when the output of the vector display image data and the output of the gas leak determination result (gas leak determination result data) are completed, a command signal for controlling the photographing apparatus installation confirmation unit is output. That is, the installation position is changed so that the next flange that should be photographed to determine gas leakage can be photographed. This process is repeated to identify the flange from which the gas leak has occurred.
Even if an operator does not approach the flange, it is possible to specify from which flange the gas leak has occurred.

(図3)
図3を用いて、ガス漏れ検知システムの制御手順を説明する。この実施形態においては、フランジ付近をガス漏れ検知するためのシステムであり、フランジ以外の配管部分は検知対象としていない。
まず、撮影用の光が撮影に適しているか否かを確認する。自然光を取り込んでいる配管設備であり、その自然光が撮影に十分な光量を持っていれば適している。また、自然光ではなくても、光源から被写体が離れていれば(たとえば高い位置に天井照明がある場合など)、その光は平行に近くなるので、その場合でも撮影が可能である。
(Figure 3)
The control procedure of the gas leak detection system will be described with reference to FIG. In this embodiment, it is a system for detecting a gas leak in the vicinity of the flange, and pipe portions other than the flange are not detected.
First, it is confirmed whether or not light for photographing is suitable for photographing. It is a piping facility that takes in natural light, and is suitable if the natural light has a sufficient amount of light for photographing. Even if it is not natural light, if the subject is separated from the light source (for example, when there is ceiling illumination at a high position), the light becomes almost parallel, and even in that case, photographing is possible.

続いて、長焦点光学系のCCDカメラが一の被写体に対する撮影状態へ設置されているかどうかを確認する。具体的には、被写体であるフランジが、撮影装置のファインダ中央付近の適正位置にあるかどうかを確認する。適正位置にない場合には、モータなどによって位置調整を行う。
被写体であるフランジが水平方向にある間隔にて配置されている場合、撮影装置設置確認手段は、長焦点光学系のCCDカメラをある高さに設置するとともにフランジの位置を捉えられる角度を予め記憶し、モータなどの駆動系を制御するようにしている。
Subsequently, it is confirmed whether or not the CCD camera of the long focus optical system is installed in a shooting state for one subject. Specifically, it is confirmed whether or not the flange that is the subject is in an appropriate position near the center of the finder of the photographing apparatus. If it is not in the proper position, adjust the position with a motor or the like.
When the flanges that are the objects are arranged at a certain interval in the horizontal direction, the photographing apparatus installation checking means sets the CCD camera of the long focus optical system at a certain height and stores in advance the angle at which the position of the flange can be captured. In addition, a drive system such as a motor is controlled.

撮影装置の設置確認ができたら、フランジ近傍の撮影を実行する。そして、その撮影データを前述したオプティカルフロー処理によって可視化、解析し、ガス漏れの有無を判断する。
撮影データにガス漏れがあると判断された場合には、その時の撮影対象であったフランジからのガス漏れである旨を、必要な機器に対して出力する。具体的には、ガス漏れが確認された事実に関するデータの記録装置への出力、ガス漏れの警告手段への出力などである。
なお、他のフランジからのガス漏れも併せて確認するため、前記の出力が終了したら、次のフランジの撮影のため、撮影装置設置確認手段が駆動して撮影準備を行う。撮影対象となっているフランジがなくなるまで、撮影を繰り返す。以上によって、ガス漏れを可視化して検知するまでを自動化することとなる。なお,ガス漏れの有無は,観測者が撮影画像を確認することにより行ってもよい。
配管が高温である場合など、現場に近づけないような場合でもガス漏れ位置を特定することができる。
When the installation of the photographing device can be confirmed, photographing near the flange is executed. Then, the imaging data is visualized and analyzed by the optical flow process described above, and the presence or absence of gas leakage is determined.
If it is determined that there is a gas leak in the imaging data, the fact that the gas is leaking from the flange that was the imaging target at that time is output to the necessary equipment. Specifically, output to the recording device of data related to the fact that gas leakage has been confirmed, output to a gas leakage warning means, and the like.
In addition, in order to confirm the gas leakage from other flanges as well, when the output is completed, the photographing apparatus installation confirmation means is driven to prepare for photographing for photographing the next flange. Repeat shooting until there are no more flanges for shooting. As described above, the process until gas leakage is visualized and detected is automated. The presence or absence of gas leakage may be confirmed by the observer confirming the captured image.
The gas leak position can be specified even when the pipe is hot or not close to the site.

図3にて説明したフローチャートは、撮影データにガス漏れが生じていると判断した場合にその旨を記録するとしているが、被写体を連続的に撮影し、多数の撮影データをまとめて判断手段が判断することとしてもよい。   In the flowchart described with reference to FIG. 3, when it is determined that gas leakage has occurred in the imaging data, the fact is recorded. It may be determined.

(図4)
図4には、長焦点光学系の先端周囲にリング照明を備えるとともに、その上に円筒形のフードを巻いた装置を示している。
リング照明とは、ドーナツ状の筐体に多数のLEDを設置したものであり(図では部分的にLEDを図示している)、円筒形のフードとは、プラスチック製のものである。
この装置を採用することによって、光の指向性を高めることができ、平行光に近い光によって撮影が可能となる。
(Fig. 4)
FIG. 4 shows an apparatus in which a ring illumination is provided around the tip of the long focal length optical system and a cylindrical hood is wound thereon.
The ring illumination is one in which a large number of LEDs are installed in a donut-shaped casing (the LEDs are partially illustrated in the figure), and the cylindrical hood is made of plastic.
By adopting this device, the directivity of light can be improved, and photographing can be performed with light close to parallel light.

(比較例)
オプティカルフロー処理の代わりに、シャドウグラフ法によるガス漏れ検知を行った場合を検証する。
「シャドウグラフ法」とは、光の屈折を利用して、流れ場における気体密度の一次変化率および二次変化率に比例した光の明るさをフィルムスクリーン上に撮影することで気体を可視化する方法であり、ナイフエッジを用いずに全ての光を観測できる。ガスが吹き出していると部分的に疎密が生じて平行光が乱され、それを画像データに取り込むことができる。具体的には、画像中に「もやもや」とした部位があれば、ガス漏れのおそれのある部位となる。
シャドウグラフ法では、撮影画像を分析しやすくするため、観測者が目で確認しながらコントラストを強調する処理を伴うことが一般的である。具体的には、バックグランドからの輝度の引き算、空間微分による強調、階調のコントラスト調整、あるいはそれらの組み合わせなどである。
(Comparative example)
Verify the case of gas leak detection by shadow graph method instead of optical flow processing.
“Shadow graph method” uses light refraction to visualize gas by photographing the brightness of light on the film screen in proportion to the primary change rate and secondary change rate of gas density in the flow field. It is a method, and all light can be observed without using a knife edge. When the gas is blown out, partial density is generated and the parallel light is disturbed, which can be taken into the image data. Specifically, if there is a “moy haze” part in the image, it becomes a part where there is a risk of gas leakage.
In the shadow graph method, in order to make it easy to analyze a captured image, it is generally accompanied by a process of enhancing contrast while an observer confirms with eyes. Specifically, luminance subtraction from the background, enhancement by spatial differentiation, gradation contrast adjustment, or a combination thereof.

オプティカルフロー処理の場合、時間的,空間的な微分方程式を解く処理をすることになるので、コントラストの強調処理を自動的に行っているのと同じ効果が得られる。また、速度ベクトルとしての表示であるため、ガス漏れの量的な把握も視覚的に行えるが、シャドウグラフ法では量的な把握は困難である。以上のことから、シャドウグラフ法と比較した場合、連続撮影が可能なハードウェアや環境であれば、オプティカルフロー処理のほうがより簡便にガス漏れ検知を行うことができる。   In the case of the optical flow processing, since the processing for solving the temporal and spatial differential equations is performed, the same effect as that in which the contrast enhancement processing is automatically performed can be obtained. In addition, since it is displayed as a velocity vector, it is possible to visually grasp the amount of gas leakage, but it is difficult to grasp quantitatively by the shadow graph method. From the above, when compared with the shadow graph method, the gas leak detection can be more easily performed by the optical flow process if the hardware or environment allows continuous shooting.

本願発明は、配管設備の製造業および配管設備の保守メンテナンス業、配管のガス漏れ検知システムのためのソフトウェア開発業などにおいて、利用可能性がある。   The present invention has applicability in piping equipment manufacturing industry, piping equipment maintenance and maintenance industry, and software development industry for piping gas leak detection systems.

第一の実施形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows 1st embodiment. 第一の実施形態を示すハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram which shows 1st embodiment. 第一の実施形態による制御フローチャートである。It is a control flowchart by a first embodiment. 平行光を実現するための装置を示す図である。[A]は断面図、[B]は斜視図である。It is a figure which shows the apparatus for implement | achieving parallel light. [A] is a sectional view and [B] is a perspective view. 従来のガス漏れ検知の概念図である。It is a conceptual diagram of the conventional gas leak detection. シュリーレン法による撮影原理を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the imaging | photography principle by the schlieren method.

符号の説明Explanation of symbols

F1,F2,F3,Fn フランジ
1 光源 2 ピンホール
3 第一平面鏡 4 第一コリメータ
5 第二コリメータ 6 第二平面鏡
7 ナイフエッジ 8 高速度カメラ
9 被写体
F1, F2, F3, Fn Flange 1 Light source 2 Pinhole 3 First plane mirror 4 First collimator 5 Second collimator 6 Second plane mirror 7 Knife edge 8 High-speed camera 9 Subject

Claims (5)

長焦点光学系の撮影に基づいてガス漏れを検知するシステムであって、
平行光または平行光に近い光に照射された被写体を長焦点光学系のカメラによって連続撮影する撮影手段と、
その撮影手段が撮影した連続画像データをオプティカルフロー処理によって複数の画像データにおける粒子の動きをベクトル表示したベクトル表示画像データに変換する演算手段と、
その演算手段が変換したベクトル表示画像データを出力表示する出力手段と、を備えたことを特徴とするガス漏れ検知システム。
A system for detecting gas leaks based on imaging by a long-focus optical system,
Photographing means for continuously photographing an object irradiated with parallel light or light close to parallel light with a long-focus optical system camera;
Arithmetic means for converting the continuous image data captured by the imaging means into vector display image data in which the motion of particles in a plurality of image data is displayed as a vector by optical flow processing;
An output means for outputting and displaying the vector display image data converted by the computing means.
前記の演算手段が変換したベクトル表示画像データを用いて、前記の被写体にガス漏れが発生しているか否かを判断する判断手段と、
その判断手段が当該被写体にガス漏れが発生していると判断した場合には、当該被写体にガス漏れが発生している旨を出力するガス漏れ出力手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のガス漏れ検知システム。
Using the vector display image data converted by the computing means, a judging means for judging whether or not gas leakage has occurred in the subject;
A gas leak output means for outputting a gas leak to the subject when the judging means determines that the subject has a gas leak; and
The gas leak detection system according to claim 1, further comprising:
被写体が複数存在する場合において、 前記の撮影手段の撮影に適した光が一の被写体に照射されているか否かを確認するための撮影用光確認手段と、
長焦点光学系のカメラを当該被写体に対する撮影状態へ設置するとともに他の一の被写体に対する撮影状態への設置へ変更可能とした撮影装置設置確認手段と、を備え、
前記の撮影用光確認手段によって撮影に適した光が被写体に照射されていると判断された場合に前記の撮影手段による撮影を実行するとともに、
前記の判断手段によって前記の一の被写体に対する撮影データの分析が終了した場合には、他の被写体に対する撮影状態へ変更するように、前記の撮影装置設置確認手段を制御することとした請求項1または請求項2のいずれかに記載のガス漏れ検知システム。
When there are a plurality of subjects, photographing light confirmation means for confirming whether or not light suitable for photographing by the photographing means is irradiated to one subject;
An apparatus for confirming the installation of the long-focus optical system, which can be set to the shooting state for the subject and changeable to the shooting state for the other subject, and
When the photographing light confirmation unit determines that the subject is irradiated with light suitable for photographing, the photographing unit performs photographing, and
2. The photographing apparatus installation confirmation unit is controlled to change to a photographing state for another subject when analysis of photographing data for the one subject is completed by the determination unit. Or the gas leak detection system in any one of Claim 2.
長焦点光学系の撮影に基づいてガス漏れを検知するシステムを制御する制御プログラムであって、
そのプログラムは、 平行光または平行光に近い光に照射された被写体を長焦点光学系のカメラによって連続撮影させる撮影手順と、
その撮影手順にて撮影した連続画像データをオプティカルフロー処理によって複数の画像データにおける粒子の動きをベクトル表示したベクトル表示画像データに変換する演算手順と、
その演算手順にて変換したベクトル表示画像データを出力表示する出力手順と、
をガス漏れ検知システムの制御装置に実行させることとしたことを特徴とするコンピュータプログラム。
A control program for controlling a system for detecting a gas leak based on photographing by a long focal length optical system,
The program consists of a shooting procedure that continuously shoots a subject irradiated with parallel light or light close to parallel light with a long-focus optical system camera,
A calculation procedure for converting continuous image data captured in the imaging procedure into vector display image data in which the motion of particles in a plurality of image data is displayed as a vector by optical flow processing,
An output procedure for outputting and displaying vector display image data converted by the calculation procedure;
Is executed by the control device of the gas leak detection system.
前記の演算手順にて変換したベクトル表示画像データを用いて、前記の被写体にガス漏れが発生しているか否かを判断する判断手順と、
その判断手順にて当該被写体にガス漏れが発生していると判断した場合には、当該被写体にガス漏れが発生している旨を出力するガス漏れ出力手順と、
をガス漏れ検知システムの制御装置に実行させることとした請求項4に記載のコンピュータプログラム。
A determination procedure for determining whether or not gas leakage has occurred in the subject, using the vector display image data converted by the calculation procedure,
When it is determined that the subject has a gas leak in the determination procedure, a gas leak output procedure for outputting a gas leak to the subject;
The computer program according to claim 4, which causes the control device of the gas leak detection system to execute.
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