JP2009264806A - Device, method and program for detecting strange sound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、監視対象物から発せられる可能性のある異音を検出するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting an abnormal sound that may be emitted from an object to be monitored.
原子炉等の設備について異常音を検出する技術は例えば特開昭57−114846号公報に開示されている。具体的には、場所の異なる複数箇所に音響検出器を設置して衝撃音などの異常音を検出する異常音検出装置において、それぞれの音響検出器の出力信号が検出された時刻の差が、予め設定された時間差の範囲にあった場合のみ警報を発生する手段を備えている。しかしながら、音響検出器は監視対象物に付着させるようになっており、全ての監視対象物に用いることは不可能である。 A technique for detecting abnormal noise in facilities such as nuclear reactors is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-114846. Specifically, in an abnormal sound detection device that detects an abnormal sound such as an impact sound by installing acoustic detectors at a plurality of different locations, the difference in time at which the output signal of each acoustic detector is detected, A means for generating an alarm only when the time difference is within a preset range is provided. However, the acoustic detector is attached to the monitoring object and cannot be used for all the monitoring objects.
また、特開2004−85455号公報には、異常音の音源特定を容易かつ高精度に行うことのできる異常音の音源探査技術が開示されている。具体的には、処理部の音波形収集部は音源探査領域Aの異なる位置に配置された3本以上のマイクロフォンから機器が稼働している時の現在音波形を収集する。比較部は予め基準音波形記憶部に記憶しておいた基準音波形と現在音波形との比較を行い、異常音波形のみ抽出し、残余情報抽出部は、異常音波形から振幅情報のみを排除して、異常音の伝搬時に発生する音圧の減衰によるノイズを排除した残余情報を抽出する。時間差算出部は、2本のマイクロフォンで収集した残余情報の相互相関をとり同一音源からの異常音が各マイクロフォンに到達するまでの時間差を求め、音源特定部が求めた時間差に基づいて、異常音の音源位置を特定する。異常音波形の検出には、予め用意しておいた基準音波形との比較を行うため、定常音が周波数的に揺らぐなどした場合に問題が生ずる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-85455 discloses an abnormal sound source search technique that can easily and accurately specify an abnormal sound source. Specifically, the sound waveform collection unit of the processing unit collects the current sound waveform when the device is operating from three or more microphones arranged at different positions in the sound source search area A. The comparison unit compares the reference sound waveform stored in the reference sound waveform storage unit in advance with the current sound waveform, extracts only the abnormal sound waveform, and the residual information extraction unit excludes only the amplitude information from the abnormal sound waveform. Then, residual information from which noise due to attenuation of sound pressure generated during propagation of abnormal sound is eliminated is extracted. The time difference calculation unit obtains a time difference until the abnormal sound from the same sound source reaches each microphone by cross-correlating the residual information collected by the two microphones, and based on the time difference obtained by the sound source specifying unit, Specify the sound source position. Since the abnormal sound waveform is detected by comparison with a reference sound waveform prepared in advance, a problem occurs when the stationary sound fluctuates in frequency.
さらに、特開2003−111183号公報には、簡単な構成で、屋外においても精度よく工場等の騒音などの騒音源を特定して表示することのできるようにするための技術が開示されている。具体的には、マイクロフォンM1〜M4を検出部がXY平面内において原点Oを中心とする正方形を構成するように配置するとともに、第5のマイクロフォンM5をその検出部が上記マイクロフォンM1〜M4から構成する正方形の中心の上方に位置し、かつ、上記マイクロフォンM5とマイクロフォンM1〜M4との距離が等しくなるように配置し、各マイクロフォンM1〜M5の出力信号の到達時間差から音源の方向を推定するとともに、上記推定された音源位置近傍の映像をカメラにより採取し、パーソナルコンピュータのディスプレイ上に表示された上記映像上に、上記推定された音源位置を表示するようにするものである。しかしながら、異常音を検出するような構成ではない。
以上のように従来技術では、変圧器などの設備からの異音を検出するのに適した構成は開示されていない。 As described above, the conventional technology does not disclose a configuration suitable for detecting abnormal noise from equipment such as a transformer.
従って、本発明の目的は、変圧器などの設備からの異音を検出するための技術を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for detecting abnormal noise from equipment such as a transformer.
本発明に係る異音検出装置は、監視対象物から所定距離離れた位置に設置された第1のマイクにより検出された第1の信号を第1のディジタル信号に変換し、監視対象物からさらに離れ且つ第1のマイクから所定長離れた位置に設置された第2のマイクにより検出された第2の信号を第2のディジタル信号に変換する変換手段と、監視対象物が定常的に発する音の周波数を除去するように設定されたフィルタによって第1及び第2のディジタル信号を処理して、第1及び第2の定常音除去ディジタル信号を生成する手段と、第1及び第2の定常音除去ディジタル信号を解析して、信号値の絶対値が所定期間継続して所定の閾値を超える定常音除去ディジタル信号が存在するか判断し、判断が肯定的な場合に先に判断が肯定的になった定常音除去ディジタル信号を有意音信号として特定する有意音検出手段と、有意音検出手段により有意音信号が特定された場合、有意音信号の所定レベル以上の周期的信号成分を除去する周期的信号成分除去処理を第1及び第2の定常音除去ディジタル信号に対して実施して第1及び第2の比較用ディジタル信号を生成し、当該第1及び第2の比較用ディジタル信号の相関係数を第1及び第2の比較用ディジタル信号のいずれかを単位時間ずつずらして算出し、相関係数の値が最も大きくなる単位時間ずれ値を特定する時間差特定手段と、時間差特定手段によって特定された単位時間ずれ値に基づき、監視対象物からの異音であるか否かを判断する手段とを有する。 The abnormal sound detection apparatus according to the present invention converts a first signal detected by a first microphone installed at a position away from a monitoring object by a predetermined distance into a first digital signal, further from the monitoring object. Conversion means for converting a second signal detected by a second microphone installed at a position away from the first microphone by a predetermined length into a second digital signal, and sound generated constantly by the monitoring object Means for processing the first and second digital signals with a filter set to remove the frequency of the first and second stationary sound-removed digital signals, and first and second stationary sounds The removal digital signal is analyzed to determine whether there is a stationary sound removal digital signal whose absolute value of the signal value continues for a predetermined period and exceeds a predetermined threshold value. Steadily sound removal Significant sound detection means for identifying a digital signal as a significant sound signal, and periodic signal component removal processing for removing periodic signal components of a predetermined level or more of the significant sound signal when the significant sound signal is identified by the significant sound detection means Is applied to the first and second stationary sound elimination digital signals to generate first and second comparison digital signals, and the correlation coefficient of the first and second comparison digital signals is set to the first. And a second difference digital signal that is calculated by shifting each of the second comparison digital signals by unit time, a time difference specifying unit that specifies a unit time shift value having the largest correlation coefficient value, and a unit time specified by the time difference specifying unit And means for determining whether or not the noise is from the monitoring object based on the deviation value.
従来技術とは異なりフィルタを用いて変圧器などの定常音を除去しているので、定常音の多少の揺らぎには何ら問題なく対処できる。また、周期的信号成分除去処理を実施することによって、相関係数算出において問題となる信号成分を除去できるので、正確に相関係数を算出することができる。さらに、上で述べた単位時間ずれ値から、監視対象物からの異音であるか外来音であるかを判定することができる。 Unlike conventional techniques, a stationary sound such as a transformer is removed using a filter, so that it is possible to cope with some fluctuations of the stationary sound without any problem. In addition, by performing the periodic signal component removal processing, it is possible to remove a signal component that is a problem in the correlation coefficient calculation, and thus it is possible to accurately calculate the correlation coefficient. Furthermore, it can be determined from the unit time deviation value described above whether the sound is an abnormal sound from the monitored object or an external sound.
また、上で述べたフィルタが、位相ずれを生じさせないハイパスフィルタである場合もある。位相ずれを生じないようにすれば単位時間ずれ値を正確に算出することができるようになる。 In addition, the above-described filter may be a high-pass filter that does not cause a phase shift. If no phase shift occurs, the unit time shift value can be accurately calculated.
さらに、上で述べた周期的信号成分除去処理において、有意音信号の周波数スペクトルにおいて最も高いパワーが検出された周波数を阻止する帯域阻止型フィルタを構成して利用するようにしてもよい。このようにすれば、より正確に相関係数を算出することができるようになる。 Furthermore, in the periodic signal component removal process described above, a band rejection filter that blocks the frequency at which the highest power is detected in the frequency spectrum of the significant sound signal may be configured and used. In this way, the correlation coefficient can be calculated more accurately.
なお、本異音検出装置を、コンピュータと当該コンピュータに上記処理を実行させるためのプログラムとで構成することができ、このプログラムは、例えばフレキシブルディスク、CD−ROM、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体又は記憶装置に格納される。また、ネットワークなどを介してデジタル信号として配信される場合もある。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。 The abnormal sound detection apparatus can be composed of a computer and a program for causing the computer to execute the above-described processing, such as a flexible disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, and a hard disk. Stored in a storage medium or a storage device. Moreover, it may be distributed as a digital signal via a network or the like. The intermediate processing result is temporarily stored in a storage device such as a main memory.
本発明によれば、変圧器などの設備からの異音を検出できるようになる。 According to the present invention, it is possible to detect abnormal noise from equipment such as a transformer.
本発明の一実施の形態に係る異音検出装置と監視対象物との位置関係を図1を用いて説明する。例えば変圧器などである監視対象物200と本実施の形態に係る異音検出装置100のマイク1及び2とは、一直線上に並ぶように近接配置する。すなわち、マイク1及び2を通る直線Aと、監視対象物200の異音検出装置100側の側面又は側面の接線とは垂直になるように配置される。
The positional relationship between the abnormal sound detection device and the monitoring object according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. For example, the
なお、監視対象物200に近い方のマイク1と監視対象物200との距離L1は、例えば約20cmであり、マイク1とマイク2との距離L2は、例えば約5cmであるが、これに限定されるものではない。距離L1は、監視対象物200からの異音を検出できる距離であればよいし、距離L2は、外来音と異音とを区別できるだけの時間差を生じさせる距離であればよい。
The distance L1 between the
次に、図2を用いて異音検出装置100の機能ブロック図を示す。異常音検出装置100は、マイク1及び2と、マイク1及び2に接続されており且つ増幅器その他の回路を含むA/D変換部111と、A/D変換部111に接続されている音データ格納部113と、音データ格納部113に格納されているマイク1からの音データ及びマイク2からの音データに対して定常音除去処理を実施する定常音除去処理部115と、定常音除去処理部115の処理結果を格納するフィルタリングデータ格納部117と、フィルタリングデータ格納部117に格納されているデータに対して有意音検出処理を実施する有意音検出部119と、有意音検出部119によって有意音が検出された場合にはフィルタリングデータ格納部117に格納されているデータを用いてマイク1からのデータとマイク2からのデータとの有意音の時間差を算出する時間差検出部121と、時間差検出部121からの要求に応じて帯域阻止型フィルタの係数値の算出を行い、時間差検出部121に出力するフィルタ設定部123と、時間差検出部121の処理結果を格納する時間差データ格納部125と、時間差データ格納部125に格納されたデータに基づき異常音検出の有無を判断して異常音検出の際には警告を出力する異音検出部127とを有する。
Next, the functional block diagram of the abnormal
マイク1及び2で、監視対象物200から生成される音及びその他の外来音は電気信号に変換され、さらにA/D変換部111によってディジタル信号に変換される。A/D変換部111が生成するディジタル信号は、ディジタルデータとして音データ格納部113に格納される。本願では、ディジタルデータをディジタル信号とも呼ぶものとする。音データ格納部113に格納されているマイク1からのデータ及びマイク2からのデータに対しては、定常音除去処理部115が、監視対象物200から定常的に発せられている定常音を除去するためのフィルタリング処理を実施して、その処理結果をフィルタリングデータ格納部117に格納する。有意音検出部119は、フィルタリングデータ格納部117に格納されているマイク1からのデータ及びマイク2からのデータを順に判断して、データ値の絶対値が所定の閾値を超えており、当該データ値が所定の閾値を超えた時点から設定されるタイムスロット(長さL)において2スロット連続で所定の閾値を超えるデータ値が存在する場合に、有意音検出と判断し、先にこのような条件を満たした方のデータ(マイク1からのデータ又はマイク2からのデータ)を有意音信号として特定する。
With the
有意音検出部119によって有意音検出と判断され、有意音信号が指定されると、時間差検出部121は、有意音検出部119で設定された1番目のタイムスロットに含まれる、有意音信号の方のデータについて周波数解析を実施し、パワースペクトルのピーク及びピーク周波数を特定する。このパワースペクトルのピークが所定レベルを超える場合には、フィルタ設定部123に対して当該ピーク周波数を除去する帯域阻止型フィルタの係数値の算出を要求する。フィルタ設定部123は、周知の方法でピーク周波数を除去する帯域阻止型フィルタの係数値を算出し、時間差検出部121に出力する。時間差検出部121は、ピーク周波数を除去する帯域阻止型フィルタを構成して、フィルタリングデータ格納部117に格納されているマイク1からのデータ及びマイク2からのデータを処理する。なお、パワースペクトルのピークが所定レベル以下である場合には、上記のような帯域阻止型フィルタを構成せずに以下の処理に移行する。さらに、時間差検出部121は、1番目のタイムスロットのうち先頭長さJについて有意音信号でない方のデータを単位時間(サンプリング時間)ずつずらして、有意音信号のデータに対する相関係数を算出する。そして、相関係数が最大となる単位時間ずれ値を時間差データとして特定し、有意音信号の指定と共に時間差データ格納部125に格納する。
When the significant
異音検出部127は、時間差データ格納部125に格納されている時間差データを、閾値と比較することによって異音か外来音かを判断して、異音である場合には、通信装置(無線又は有線)によって外部の管理者に通知するか又は他の出力手段によって異常の発生を出力する。
The abnormal
次に、図3乃至図10を用いて、異音検出装置100の具体的な処理内容を説明する。まず、A/D変換部111は、マイク1及びマイク2から、監視対象物200で生成される音及びその他の外来音に相当する電気信号をディジタル信号に変換し、当該ディジタル信号を音データ格納部113に格納する(ステップS1)。なお、A/D変換の周波数は、以下で行われる時間差検出の分解能に影響するので、マイク1とマイク2の間隔が5cm程度の場合には少なくとも44.1kHz以上が必要となる。
Next, specific processing contents of the abnormal
次に、定常音除去処理部115は、音データ格納部113に格納されているマイク1からのデータ及びマイク2からのデータそれぞれについて、監視対象物200から定常的に出力される定常音を除去するためにハイパスフィルタによるフィルタリングを実施し、フィルタリング後のデータをフィルタリングデータ格納部117に格納する(ステップS5)。例えば、監視対象物200が変圧器である場合における定常音の時間軸方向の波形の例を図4(a)に示し、各周波数のパワースペクトラムを図4(b)に示す。図4(a)から(縦軸は振幅を表し、横軸は時間を表す)、周期的な波形の音が出力されており、図4(b)から数百Hz以下の低周波帯域にパワーが集中していることが分かる(縦軸はdBを表し、横軸は周波数を表す)。従って、本実施の形態では、ハイパスフィルタをFIRフィルタで構成する。FIRフィルタでは、位相ずれが生じないので、以下で行われる時間差検出に影響を及ぼさないようにすることができる。例えば、図5に示すようなハイパスフィルタを採用する。図5では、横軸は周波数を表し、縦軸はゲインを表す。このように、図5の例では約200Hz以上の周波数の信号については通過させるが、それより低い周波数については除去される。
Next, the stationary sound
具体的には、以下のような畳み込み演算を実施する。なお、Sa1[n]は、マイク1からの信号の値を表し、Sa2[n]は、マイク2からの信号の値を表す。また、hkは、FIRフィルタでハイパスフィルタを構成した場合におけるk番目(k=0乃至n)の係数値を表す。FIRフィルタでハイパスフィルタを構成することは周知であり、ここではこれ以上述べない。さらに、Sb1[n]は、ハイパスフィルタ後の、マイク1からの信号の値を表し、Sb2[n]は、ハイパスフィルタ後の、マイク2からの信号の値を表す。nは、サンプリング番号を表す。
なお、例えば拍手を外部から与えた場合に検出されるディジタル信号の波形を、図6(a)及び(b)に示す。図6(a)は、例えばマイク1からのディジタル信号の波形を表し、図6(b)は、例えばマイク2からのディジタル信号の波形を表す。一方、ハイパスフィルタ後のディジタル信号の波形を、図7(a)及び(b)に示す。図7(a)は、例えばマイク1についてのフィルタ後のディジタル信号の波形を表し、図7(b)は、例えばマイク2についてのフィルタ後のディジタル信号の波形を表す。図6(a)及び(b)と図7(a)及び(b)を比較すると、変圧器からの定常音部分が除去されているのが分かる。
For example, waveforms of digital signals detected when applause is given from the outside are shown in FIGS. 6A shows the waveform of a digital signal from the
また、ステップS1及びS3については、マイク1及び2からの信号が入力される間、継続して実施される。
Steps S1 and S3 are continuously performed while signals from the
次に、有意音検出部119は、フィルタリングデータ格納部117に格納されているデータを用いて有意音検出処理を実施する(ステップS5)。本ステップでは、信号の値に変化があった場合に、ノイズか有意音であるかの判定を行う。具体的には、図8に示すように、Sb1[n]の絶対値又はSb2[n]の絶対値が、閾値Thを超えた時点から、長さLのタイムスロットTSを時間軸方向に設定する。図8の例では、3つのタイムスロットのみが設定されているが、2以上のタイムスロットが設定されればよい。有意音検出部119は、第1のタイムスロットTS1で閾値Thを超える信号値が検出されているので、さらに2番目のタイムスロットTS2でも閾値Thを超える信号値が検出されるか判断する。2番目のタイムスロットTS2でも閾値Thを超える信号値が検出されれば、有意音検出と判断し、2番目のタイムスロットTS2でも閾値Thを超える信号値が検出されなければ、ノイズを検出しただけであると判断する。これは、有意音はある程度継続して閾値を超えるような信号値を維持するためである。
Next, the significant
有意音検出部119は、上で述べたような処理においてノイズ検出と判断した場合には(ステップS7:Noルート)、ステップS5に戻って、後続のデータについて有意音検出処理を実施する。
If the significant
有意音検出部119は、一度閾値Thを超える信号値が検出されると、当該閾値Thを超える信号値が存在するタイムスロットTSが継続する限り、一連の有意音とみなして、その間は有意音検出処理を実施しない。すなわち、再度信号値が閾値Th以下なったタイムスロット以降に有意音検出処理を実施する。
Once the signal value exceeding the threshold value Th is detected, the significant
一方、有意音検出部119は、上で述べたような処理において有意音検出と判断した場合には、時間差検出部121に、有意音検出を通知すると共に、マイク1とマイク2の何れから有意音を先に検出したかを表すデータ(マイクの識別子)を出力する。なお、タイムスロットTSの設定については、以下の処理でも利用するので、タイムスロットTSの設定データ(各タイムスロットの開始時刻など)については、フィルタリングデータ格納部117に格納する。
On the other hand, when the significant
有意音検出部119は、一度閾値Thを超える信号値が検出されると、当該閾値Thを超える信号値が存在するタイムスロットTSが継続する限り、一連の有意音とみなして、その間は有意音検出処理を実施しない。すなわち、再度信号値が閾値Th以下なったタイムスロット以降に有意音検出処理を実施する。
Once the signal value exceeding the threshold value Th is detected, the significant
また、片方のマイクからの信号について有意音が検出されているタイムスロットについては、他方のマイクからの信号について有意音検出処理は行う必要がないので、処理を停止する。 For the time slot in which significant sound is detected for the signal from one microphone, the processing is stopped because it is not necessary to perform significant sound detection processing for the signal from the other microphone.
次に、時間差検出部121は、有意音に周期性のある信号成分が強く含まれている場合には以下で述べる相関係数の算出に悪影響を及ぼすので、所定レベル以上に周期性のある信号成分が含まれているか判断し、含まれている場合には当該周期性信号成分の除去のための帯域阻止型フィルタを構成するための係数値の算出をフィルタ設定部123に要求し、算出された係数値を用いたフィルタリング処理を実施し、例えばメインメモリなどの記憶装置に格納する(ステップS9)。なお、所定レベル以上に周期性のある信号成分が含まれていない場合には、帯域阻止型フィルタの構成及びフィルタリング処理の必要はない。
Next, the time
具体的には、Sb1[n](ここではマイク1から有意音を先に検出したものとする。但し、マイク2の場合も処理内容自体は同様である。)の離散的フーリエ変換の複素係数Sf1[f]を算出する。この演算は、一般にFFT(Finite Fourier transform)の利用が可能である。なお、nは0からL−1となっているが、タイムスロットTS1の範囲で実施するということである。
そして、パワースペクトル|Sf1[f]|2のピークが閾値Tpを超えた場合、その信号成分pを除去する帯域阻止型フィルタを構成する。 When the peak of the power spectrum | Sf1 [f] | 2 exceeds the threshold value Tp, a band rejection filter that removes the signal component p is configured.
すなわち、f=0乃至L/2−1において|Sf1[f]|2の最大値を与えるfの値をpとすると、以下のように表される。
従って、|Sf1[p]|2>Tpとなる場合には、周波数pをカットする帯域阻止型フィルタの係数値を算出するように、フィルタ設定部123に要求する。フィルタ設定部123は、周知の算出処理を実施して周波数pをカットする帯域阻止型フィルタの係数値bkを算出し、時間差検出部121に出力する。
Therefore, when | Sf1 [p] | 2 > Tp, the
そして、以下の畳み込み演算にて、フィルタリング処理を実施する。
但し、|Sf1[p]|2≦Tpである場合には、以下のように設定する。
Sc1[n]=Sb1[n]
Sc2[n]=Sb2[n]
However, when | Sf1 [p] | 2 ≦ Tp, the following setting is made.
Sc1 [n] = Sb1 [n]
Sc2 [n] = Sb2 [n]
例えば、以上の処理が完了した時点でのデータ例を図9(a)及び(b)に示す。図9(a)及び(b)では、横軸は時間を表し、縦軸は振幅を表す。図9(a)は、マイク1についての処理後信号波形を表し、図9(b)は、マイク2についての処理後信号波形を表す。中央部の縦線は有意音が閾値Thを超えたタイミングを表している。このように、図9では、マイク1についての処理後信号の方がマイク2についての処理後信号に7サンプルほど早く検出されている。
For example, FIGS. 9A and 9B show data examples when the above processing is completed. 9A and 9B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents amplitude. FIG. 9A shows the processed signal waveform for the
そして、時間差検出部121は、所定範囲のサンプルずれxに対して、マイク1についての処理後信号とマイク2についての処理後信号との相関係数を算出し、相関係数が最大となるサンプルずれDを特定し、時間差データ格納部125に格納する(ステップS11)。
The time
具体的には、ステップS9の処理後の、マイク2についての信号値をxサンプリング時間だけずらして、マイク2についてのxサンプリング時間ずらした信号値とマイク1についての信号値との相関係数R[x]を算出する。
そして、R[x]の最大値を与えるxをサンプルずれDとすると、以下のように表される。
Dは、有意音がマイク1とマイク2とに到達した際の時間差、即ちマイク1に対するマイク2の遅れを表す値である。時間差検出部121は、サンプルずれDを時間差データ格納部125に格納する。
D is a value representing a time difference when the significant sound reaches the
図9(a)及び(b)で示した信号について、サンプルずれx毎に相関係数を算出した場合には図10に示すようになる。図10において縦軸は相関係数の値を表し、横軸はサンプルずれ値を表す。図10からの7サンプル目にピークが存在することが分かる。 When the correlation coefficient is calculated for each sample deviation x for the signals shown in FIGS. 9A and 9B, the result is as shown in FIG. In FIG. 10, the vertical axis represents the value of the correlation coefficient, and the horizontal axis represents the sample deviation value. It can be seen that a peak exists in the seventh sample from FIG.
そして、異音検出部127は、D≧TD(所定の閾値。)であるか判断する(ステップS15)。この条件を満たす場合には、異音検出ということで、異音検出部127は、有線又は無線通信により管理者に警告を出力する(ステップS19)。なお、警告には監視対象物200のIDを含むようにして、場所の特定を容易にする場合もある。
Then, the abnormal
ステップS15で条件を満たさないと判断された場合には、外来音であるので、警告を出力する必要はない。従って、ステップS19に移行する。 If it is determined in step S15 that the condition is not satisfied, it is an external sound, so there is no need to output a warning. Accordingly, the process proceeds to step S19.
ステップS15で条件を満たさないと判断された場合、又はステップS19の後に、処理を終了しないのであれば(ステップS21:Noルート)、フィルタリングデータ格納部11において、ステップS7で検出された有意音区間の最後尾より後ろのデータに処理対象をスキップし(ステップS23)、次の有意音検出に移行する。すなわちステップS5に戻る。一方、処理終了が指示されるなどして処理を終了する場合には(ステップS21:Yesルート)、処理を終了する。 If it is determined in step S15 that the condition is not satisfied, or if the process is not terminated after step S19 (step S21: No route), the significant data section detected in step S7 in the filtering data storage unit 11 The processing target is skipped to the data after the tail of (step S23), and the process moves to the next significant sound detection. That is, the process returns to step S5. On the other hand, when the process is to be terminated due to an instruction to terminate the process (step S21: Yes route), the process is terminated.
なお、図3ではステップS19からステップS23を介してステップS5に移行するようなフローを示しているが、ステップS1乃至S7と、ステップS9乃至S19とが非同期に行われる場合もある。すなわち、有意音検出部119は、ステップS9からステップS19の期間中も、フィルタリングデータ格納部117に格納されているデータを順次処理して、一度検出した有意音区間の最後尾を検出する処理を行っており、当該最後尾を検出した場合には、上で述べた有意音検出処理に切り替えて実施するようにしてもよい。
Note that FIG. 3 shows a flow from step S19 to step S5 via step S23, but steps S1 to S7 and steps S9 to S19 may be performed asynchronously. That is, the significant
以上のような処理を実施することによって、監視対象物200からの定常音が多少揺らいでも、ハイパスフィルタでカットされる帯域内であれば問題なく処理できる。また、どのような監視対象物200であっても定常音をカットするようなフィルタを設定すれば、対処可能である。さらに、時間軸方向での相関係数を算出するが、この相関係数の算出に悪影響を及ぼすため、パワースペクトルにおいてピークが閾値を超える周波数成分を除去するように帯域阻止型フィルタを用いており、正確に相関係数を算出することができ、これによって2つの検出信号の時間差を精度良く特定できる。すなわち、正しく異音か外来音かの判断を行うことができる。
By performing the processing as described above, even if the steady sound from the
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図2に示した機能ブロック図は一例であって、必ずしも実際のプログラムモジュール構成とは一致しない場合もある。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. For example, the functional block diagram shown in FIG. 2 is an example, and may not necessarily match the actual program module configuration.
また、上の例では相関係数を算出する際にマイク1の方の信号を固定して処理する例を示したが、マイク2の信号の方を固定しても良い。そのような場合、Dの符号は反転するので、ステップS15における符号も反転させる必要がある。
In the above example, when the correlation coefficient is calculated, the signal of the
さらに、異音検出装置を複数設けて、それらの検出結果を総合して異音の有無を判断するようにしても良い。例えば図1において、異音検出装置100が配置されている方とは反対側にも異音検出装置を配置する場合もある。
Furthermore, a plurality of abnormal noise detection devices may be provided, and the presence or absence of abnormal noise may be determined by combining the detection results. For example, in FIG. 1, there may be a case where the noise detection device is arranged on the side opposite to the side where the
なお、異音検出装置100はコンピュータ装置であって、図11に示すように当該コンピュータ装置においては、メモリ2501(記憶部)とCPU2503(処理部)とハードディスク・ドライブ(HDD)2505と表示装置2509に接続される表示制御部2507とリムーバブル・ディスク2511用のドライブ装置2513と入力装置2515とネットワークに接続するための通信制御部2517とがバス2519で接続されている。オペレーティング・システム(OS)及びWebブラウザを含むアプリケーション・プログラムは、HDD2505に格納されており、CPU2503により実行される際にはHDD2505からメモリ2501に読み出される。必要に応じてCPU2503は、表示制御部2507、通信制御部2517、ドライブ装置2513を制御して、必要な動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、メモリ2501に格納され、必要があればHDD2505に格納される。このようなコンピュータは、上で述べたCPU2503、メモリ2501などのハードウエアとOS及び必要なアプリケーション・プログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。なお、コンピュータ装置は複数台のコンピュータによって構成される場合もある。なお、A/D変換部111は、別装置として得られる場合もあれば、バス2519に接続される一部の部品にて実現される場合もある。
The abnormal
100 異音検出装置 200 監視対象物
111 A/D変換部 113 音データ格納部
115 定常音除去処理部 117 フィルタリングデータ格納部
119 有意音検出部 121 時間差検出部
123 フィルタ設定部 125 時間差データ格納部
127 異音検出部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記監視対象物が定常的に発する音の周波数を除去するように設定されたフィルタによって前記第1及び第2のディジタル信号を処理して、前記第1及び第2の定常音除去ディジタル信号を生成する手段と、
前記第1及び第2の定常音除去ディジタル信号を解析して、信号値の絶対値が所定期間継続して所定の閾値を超える定常音除去ディジタル信号が存在するか判断し、判断が肯定的な場合に先に判断が肯定的になった定常音除去ディジタル信号を有意音信号として特定する有意音検出手段と、
前記有意音検出手段により前記有意音信号が特定された場合、前記有意音信号の所定レベル以上の周期的信号成分を除去する周期的信号成分除去処理を前記第1及び第2の定常音除去ディジタル信号に対して実施して第1及び第2の比較用ディジタル信号を生成し、当該第1及び第2の比較用ディジタル信号の相関係数を前記第1及び第2の比較用ディジタル信号のいずれかを単位時間ずつずらして算出し、前記相関係数の値が最も大きくなる単位時間ずれ値を特定する時間差特定手段と、
前記時間差特定手段によって特定された前記単位時間ずれ値に基づき、前記監視対象物からの異音であるか否かを判断する手段と、
を有する異音検出装置。 A first signal detected by a first microphone installed at a predetermined distance from the monitoring object is converted into a first digital signal, further away from the monitoring object and predetermined from the first microphone. Conversion means for converting a second signal detected by a second microphone installed at a long distance into a second digital signal;
The first and second digital signals are generated by processing the first and second digital signals with a filter set so as to remove the frequency of the sound that is constantly emitted by the monitoring object. Means to
The first and second stationary sound removal digital signals are analyzed to determine whether there is a stationary sound removal digital signal in which the absolute value of the signal value continues for a predetermined period and exceeds a predetermined threshold value. Significant sound detection means for identifying the stationary sound removal digital signal whose determination has become affirmative first as a significant sound signal,
When the significant sound signal is specified by the significant sound detection means, a periodic signal component removal process for removing a periodic signal component having a predetermined level or higher of the significant sound signal is performed. The first and second comparison digital signals are generated on the signal, and the correlation coefficient of the first and second comparison digital signals is set to any one of the first and second comparison digital signals. A time difference specifying means for calculating the unit time deviation value by shifting the unit time by unit time and specifying the unit time deviation value at which the value of the correlation coefficient is the largest,
Means for determining whether or not the monitoring object is an abnormal sound based on the unit time lag value specified by the time difference specifying means;
An allophone detecting device.
請求項1記載の異音検出装置。 The abnormal noise detection apparatus according to claim 1, wherein the filter is a high-pass filter that does not cause a phase shift.
前記有意音信号の周波数スペクトルにおいて最も高いパワーが検出された周波数を阻止する帯域阻止型フィルタを構成して利用する
請求項1記載の異音検出装置。 In the periodic signal component removal process,
The abnormal sound detection device according to claim 1, wherein a band rejection filter that blocks a frequency at which the highest power is detected in a frequency spectrum of the significant sound signal is configured and used.
前記監視対象物が定常的に発する音の周波数を除去するように設定されたフィルタによって前記第1及び第2のディジタル信号を処理して、前記第1及び第2の定常音除去ディジタル信号を生成するステップと、
前記第1及び第2の定常音除去ディジタル信号を解析して、信号値の絶対値が所定期間継続して所定の閾値を超える定常音除去ディジタル信号が存在するか判断し、判断が肯定的な場合に先に判断が肯定的になった定常音除去ディジタル信号を有意音信号として特定する有意音検出ステップと、
前記有意音検出ステップにおいて前記有意音信号が特定された場合、前記有意音信号の所定レベル以上の周期的信号成分を除去する周期的信号成分除去処理を前記第1及び第2の定常音除去ディジタル信号に対して実施して第1及び第2の比較用ディジタル信号を生成し、当該第1及び第2の比較用ディジタル信号の相関係数を前記第1及び第2の比較用ディジタル信号のいずれかを単位時間ずつずらして算出し、前記相関係数の値が最も大きくなる単位時間ずれ値を特定する時間差特定ステップと、
前記時間差特定ステップにおいて特定された前記単位時間ずれ値の最大値に基づき、前記監視対象物からの異音であるか否かを判断するステップと、
を含み、コンピュータにより実行される異音検出方法。 A first signal detected by a first microphone installed at a predetermined distance from the monitoring object is converted into a first digital signal, further away from the monitoring object and predetermined from the first microphone. Converting a second signal detected by a second microphone placed at a long distance into a second digital signal;
The first and second digital signals are generated by processing the first and second digital signals with a filter set so as to remove the frequency of the sound that is constantly emitted by the monitoring object. And steps to
The first and second stationary sound removal digital signals are analyzed to determine whether there is a stationary sound removal digital signal in which the absolute value of the signal value continues for a predetermined period and exceeds a predetermined threshold value. A significant sound detection step for identifying as a significant sound signal a stationary sound removal digital signal whose determination has become affirmative first,
When the significant sound signal is specified in the significant sound detection step, a periodic signal component removal process for removing a periodic signal component having a predetermined level or higher of the significant sound signal is performed. The first and second comparison digital signals are generated on the signal, and the correlation coefficient of the first and second comparison digital signals is set to any one of the first and second comparison digital signals. A time difference specifying step for calculating the unit time shift value by shifting the unit time by unit time and specifying the unit time shift value at which the value of the correlation coefficient is the largest,
Determining whether or not the monitoring object is an abnormal sound based on the maximum value of the unit time deviation value specified in the time difference specifying step;
An abnormal sound detection method executed by a computer.
前記第1及び第2の定常音除去ディジタル信号を解析して、信号値の絶対値が所定期間継続して所定の閾値を超える定常音除去ディジタル信号が存在するか判断し、判断が肯定的な場合に先に判断が肯定的になった定常音除去ディジタル信号を有意音信号として特定する有意音検出ステップと、
前記有意音検出ステップにおいて前記有意音信号が特定された場合、前記有意音信号の所定レベル以上の周期的信号成分を除去する周期的信号成分除去処理を前記第1及び第2の定常音除去ディジタル信号に対して実施して第1及び第2の比較用ディジタル信号を生成し、当該第1及び第2の比較用ディジタル信号の相関係数を前記第1及び第2の比較用ディジタル信号のいずれかを単位時間ずつずらして算出し、前記相関係数の値が最も大きくなる単位時間ずれ値を特定する時間差特定ステップと、
前記時間差特定ステップにおいて特定された前記単位時間ずれ値の最大値に基づき、前記監視対象物からの異音であるか否かを判断するステップと、
をコンピュータに実行させるための異音検出プログラム。 A first digital signal generated from a first signal detected by a first microphone installed at a predetermined distance from the monitored object, and further away from the monitored object and from the first microphone. The second digital signal generated from the second signal detected by the second microphone placed at a predetermined distance away from the second digital signal is removed from the frequency of the sound that the monitoring object steadily emits. Processing with a set filter to generate the first and second stationary sound removal digital signals;
The first and second stationary sound removal digital signals are analyzed to determine whether there is a stationary sound removal digital signal in which the absolute value of the signal value continues for a predetermined period and exceeds a predetermined threshold value. A significant sound detection step for identifying as a significant sound signal a stationary sound removal digital signal whose determination has become affirmative first,
When the significant sound signal is specified in the significant sound detection step, a periodic signal component removal process for removing a periodic signal component having a predetermined level or higher of the significant sound signal is performed. The first and second comparison digital signals are generated on the signal, and the correlation coefficient of the first and second comparison digital signals is set to any one of the first and second comparison digital signals. A time difference specifying step for calculating the unit time shift value by shifting the unit time by unit time and specifying the unit time shift value at which the value of the correlation coefficient is the largest,
Determining whether or not the monitoring object is an abnormal sound based on the maximum value of the unit time deviation value specified in the time difference specifying step;
An abnormal sound detection program for causing a computer to execute.
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