JP2014062775A - 振動監視システム及び環境監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】振動エネルギーを利用して電源を供給し、無線送信により確実に振動の状態を取得してその異常の有無を判定し得る振動監視システムを提供する。
【解決手段】監視対象機器に設置される振動監視装置１と、情報処理装置２とにより構成
される環境監視システムにおいて、振動監視装置１は、振動エネルギーを電力に変換する振動発電素子１０と、振動発電素子１０により得られた電力を二次電池１２に蓄える蓄電手段１１、１２と、二次電池１２の出力電圧に応じて情報処理装置２に対する無線送信を行う無線送信手段１３、１４を備え、情報処理装置２は、無線送信手段１３、１４の無線送信を受信する無線受信手段２４、２５と、その無線送信を受信する時間間隔を算出して振動の異常の有無を判定する判定手段２０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、監視対象機器の振動状態を監視する振動監視システムに関するものである。

従来から、機械設備の動作状態を定期的に監視し、異常の発生を判別するための監視システムが知られている。特に、機器に振動計を設置し、動作中の機械に生じる振動の大きさを計測することにより、その機器が正常であるのか、あるいは異常が発生しているのかを診断する振動監視システムが要望されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

一般に、機器に設置される振動計には、振動の状態を判別可能な振動データを生成するために、振動センサ、Ａ／Ｄ変換器、振動分析のための各種回路、表示部などを設ける構成が採用されている。また、振動計を駆動する電力を供給するために、電源ケーブルを用いて電源を供給するか、あるいは電池を搭載する必要がある。しかし、電源ケーブルを用いるのは配線引き回し等の煩雑な作業が必要になるし、電池を搭載した振動計は長期間の使用時に頻繁に電池交換を行わなければならない。このような問題に鑑み、監視対象機器の振動エネルギーを利用した振動発電素子と、振動データを無線によって送信する無線通信手段を備える構成が開示されている（例えば、特許文献１、４参照）。このような構成を有する振動計を用いれば、電源ケーブルの配線や電池交換が不要であって、得られた振動データを他の装置に送信可能な振動監視システムを実現することができる。

特開２０１１−２３３１０８号公報 特開２０１１−１８７０２２号公報 特開２００９−２８１７３４号公報 特開２００５−１４１４３９号公報

しかし、上記従来の振動監視システムにおいて、振動計に振動発電素子や無線通信手段を設けたとしても、適切な振動データを得るためには、Ａ／Ｄ変換器や振動分析のための各種回路を設けることの必要性は変わらない。よって、振動監視システムの構成の複雑化と高コスト化は避けられない。また、複雑な構成を有する振動計には大きな消費電力が必要であるのに対し、振動発電素子で得られる電力には制約があり、特に監視対象機器の振動が比較的小さい場合に十分な電力が確保できない問題がある。さらに、このような電力確保の制約を前提にすると、無線通信手段が動作するまでに長時間を要する懸念があり、監視対象機器の振動の異常に気が付くのが遅れる弊害も想定される。

本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、監視対象機器の振動エネルギーを利用して電源を供給し、簡単な構成で無線送信により確実に振動の状態を取得することが可能な振動監視装置を備える振動監視システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の振動監視システムは、監視対象機器に設置され、前記監視対象機器の振動状態を監視する振動監視装置と、前記振動監視装置から取得した振動状態に基づいて振動の異常の有無を判定する情報処理装置とを備える振動監視システムであって、前記振動監視装置は、前記監視対象機器の振動エネルギーを電力に変換する振動発電素子と、前記振動発電素子により得られた電力を二次電池に蓄える蓄電手段と、前記二次電池の出力電圧に応じて、前記情報処理装置に対する無線送信を行う無線送信手段とを備えて構成され、前記情報処理装置は、前記無線送信手段の前記無線送信を受信する無線受信手段と、前記無線送信を受信する時間間隔を算出し、前記時間間隔に基づいて前記振動の異常の有無を判定する判定手段とを備えて構成される。

本発明の振動監視システムによれば、振動監視装置を監視対象機器に設置すると、監視対象機器の振動エネルギーが振動発電素子により電力に変換され、その電力が二次電池に蓄えられる。そして、二次電池の出力電圧が所定条件を満たしたとき、無線送信手段による無線送信が行われる。情報処理装置では、無線受信手段により振動監視装置からの無線送信を受信し、毎回の受信時の時間間隔が算出され、その時間間隔に基づいて振動の異常の有無が判定される。よって、振動エネルギーが小さい場合は二次電池の充電に時間を要するので上述の時間間隔が長くなるが、振動エネルギーが増大すると二次電池の充電が短時間に行われるので上述の時間間隔が短縮されるため、振動の異常の有無を的確に判定することができる。この場合、振動監視装置では、Ａ／Ｄ変換器や振動データの分析用の回路を設ける必要なく、簡素かつ低消費電力の構成を実現できるとともに、振動エネルギーのレベルが広い範囲で変動したとしても確実に異常の有無を判定可能となる。

本発明の振動監視装置には、二次電池の出力電圧が所定の電圧値に達したか否かを検知する電圧検知手段を設けてもよい。この場合、無線送信手段は、電圧検知手段により出力電圧が所定の電圧値に達したことが検知されたときに送信動作を開始すればよい。また、振動監視装置の無線送信手段は、情報処理装置に対し、固有の識別コードを送信してもよい。これにより、情報処理装置の近傍に複数の振動監視装置が設置されていたとしても、特定の振動監視装置を識別コードに基づき区別することができる。

本発明の情報処理装置において、判定手段は、送信波を受信する時間間隔と、予め設定された基準間隔とを比較し、時間間隔が基準間隔より小さい場合、異常な振動を判定するようにしてもよい。これにより、監視対象機器の振動特性に適合する最適な基準間隔を予め定めておくことで、判定精度を高めることができる。この場合、送信波を受信する時間間隔と、予め設定された少なくとも２つの基準間隔とを比較し、時間間隔が２つの基準間隔に対応する所定の範囲を逸脱した場合、異常な振動を判定するようにしてもよい。さらに、本発明の情報処理装置には、判定手段の判定結果を表示する表示手段を設けてもよい。これにより、情報処理装置の操作者は、迅速かつ確実に振動の異常の発生を認識することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の環境監視システムは、環境中の所定の物理量の状態を監視する環境監視装置と、前記環境監視装置から取得した前記物理量の状態に基づいて異常の有無を判定する情報処理装置とを備える環境監視システムであって、前記環境監視装置は、前記物理量を電力に変換する発電素子と、前記発電素子により得られた電力を二次電池に蓄える蓄電手段と、前記二次電池の出力電圧に応じて、前記情報処理装置に対する無線送信を行う無線送信手段とを備えて構成され、前記情報処理装置は、前記無線送信手段からの前記無線送信を受信する無線受信手段と、前記無線送信を受信する時間間隔を算出し、前記時間間隔に基づいて前記異常の有無を判定する判定手段とを備えて構成される。

本発明の環境監視システムによれば、上述の振動監視システムと同様の構成及び動作に基づき、振動には限らず環境中の他の物理量の状態を監視し、その異常の有無を判定することができる。この場合、環境監視システムの監視対象としては、設備からの騒音の変化、太陽電池への日照量の変化、設備の温度変化などを挙げることができる。

本発明によれば、監視対象機器の振動の異常の有無を判定する振動監視システムにおいて、電源ケーブルの配線や電池交換などの作業を不要とし、振動監視装置にはＡ／Ｄ交換器や振動分析のための回路等を設けることなく簡素かつ低消費電力の構成を実現することができる。また、情報送信装置では、無線送受信により取得した時間間隔を判定する簡素な処理のみで、振動の異常の発生を確実かつ迅速に認識することができる。

本実施形態の振動監視システムの全体構成を示すブロック図である。 図１の二次電池としてキャパシタを用いる場合の回路接続を示す図である 本実施形態の振動監視システムにおける振動波形と電圧波形の例を示す図である。 ピークを含む異常振動の振動波形の一例を示す図である。 振動監視装置において実行される処理の概要を示すフローチャートである。 情報処理装置において実行される処理の概要を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。以下の実施形態は、監視対象機器の振動状態を監視する振動監視システムに対して本発明を適用した例である。図１は、本実施形態の振動監視システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の振動監視システムは、監視対象機器に設置される振動監視装置１と、振動監視装置１との間で無線通信を行って監視対象機器の状態を判定する情報処理装置２とを備えている。

振動監視装置１は、振動発電素子１０と、充電回路１１と、二次電池１２と、無線モジュール１３と、アンテナ１４とを含んで構成される。このうち、無線モジュール１３は、電圧検知回路１００と、制御部１０１と、記憶部１０２と、送信回路１０３とを更に含んで構成される。なお、充電回路１１及び二次電池１２は一体的に本発明の蓄電手段として機能し、無線モジュール１３及びアンテナ１４は一体的に本発明の無線送信手段として機能する。振動監視装置１の各構成要素は、小型の筐体内に収納され、筐体ごと監視対象機器に取り付け可能となっている。例えば、振動監視装置１の筐体に設けたマグネット、あるいはネジや接着剤等を介して監視対象機器に取り付けることができる。

振動発電素子１０は、監視対象機器の振動エネルギーにより発電する素子である。例えば、圧電効果を利用した圧電素子を振動発電素子１０として用いることができる。一般に、監視対象機器の運転中は、微小な振動が継続的に発生するので、その振動エネルギーを振動発電素子１０によって電力に変換することで、後述の無線送信動作に必要な電力を得ることができる。

充電回路１１は、振動発電素子１０により得られた電力を整流し、その直流電力により後段の二次電池１２を充電する回路である。二次電池１２は、充電動作により蓄積した電力を無線モジュール１３に供給する。二次電池１２としては、一般的な化学電池のほか、大容量のキャパシタを用いることができる。ここで、図２には、二次電池１２としてキャパシタＣを用いる場合の回路接続を示している。図２の例では、キャパシタＣの一端が充電回路１１の出力側及び電圧検知回路１００の入力側に接続され、キャパシタＣの他端がグランドに接続されている。なお、図２の回路接続によれば、充電回路１１の出力電圧Ｖｄは電圧検知回路１００の入力電圧Ｖａ（すなわち、二次電池１２の出力電圧Ｖａ）に一致する（Ｖｄ＝Ｖａ）。

図１に戻って、無線モジュール１３は、情報処理装置２に対してアンテナ１４を介して無線送信を行う機能を有する。まず、二次電池１２の出力電圧Ｖａは、無線モジュール１３内の電圧検知回路１００（本発明の電圧検知手段）に入力される。無線モジュール１３内の電圧検知回路１００は、二次電池１２の出力電圧Ｖａのレベルを検知し、少なくとも後述の無線送信動作を開始する電圧値Ｖ１に達したか否かを検知する回路である。電圧検知回路１００としては、例えば、電圧値Ｖ１を基準電圧とするコンパレータを用いることができる。なお、無線モジュール１３の全体は二次電池１２を電源として動作するので、無線モジュール１３の動作可能電圧よりも電圧値Ｖ１が高くなるように設定する必要がある。この場合、二次電池１２の出力電圧Ｖａが無線モジュール１３の動作可能電圧に満たない状態のときは、無線モジュール１３の動作が停止している。

無線モジュール１３内の制御部１０１は、記憶部１０２に記憶される情報を用いて、無線モジュール１３の動作を全体的に制御する。記憶部１０２には、制御部１０１による処理手順を示すプログラムを記憶する不揮発性のメモリ（例えば、フラッシュメモリ）と、制御部１０１の処理に必要なデータを一時的に記憶する揮発性のメモリ（例えば、ＲＡＭ）との両方が含まれる。制御部１０１は、電圧検知回路１００による電圧検知状態に応じて、記憶部１０２から読み出したプログラムに従って後述の無線送信動作を実行する。この場合、記憶部１０２において予め振動監視装置１に固有の識別コードを記憶しておき、制御部１０１が無線送信時に記憶部１０２から読み出した識別コードを情報処理装置２に送信するようにしてもよい。

無線モジュール１３内の送信回路１０３は、制御部１０１の指令に応じて、所定の周波数の送信信号を発生し、アンテナ１４を介して外部に送信する。送信回路１０３による無線送信動作の起動タイミング及び停止タイミングは、電圧検知回路１００による電圧検知状態に応じて制御部１０１によって制御されるが、この点についての詳細は後述する。また、アンテナ１４は、振動監視装置１の筐体内に収納した内蔵アンテナ、あるいは筐体外部に取り付けた外部アンテナのいずれを採用してもよい。アンテナ１４のサイズと形状は、送信回路１０３で用いる周波数帯域に依存する。

次に、情報処理装置２は、制御部２０と、表示部２１と、記憶部２２と、操作部２３と、無線受信部２４と、アンテナ２５とを含んで構成される。なお、無線受信部２４及びアンテナ２５は一体的に本発明の無線受信手段として機能し、制御部２０及び他の要素（記憶部２２等）は本発明の判定手段として機能する。情報処理装置２としては、例えば、所定のプログラムを実行可能なパーソナルコンピュータを用いることができる。この場合、制御部２０は、例えば、情報処理装置２における処理を制御するマイクロプロセッサである。なお、情報処理装置２として、小型かつ携帯可能な携帯端末を用いてもよい。

表示部２１（本発明の表示手段）は、振動監視装置１の送信信号に基づいて判定した監視対象機器の状態を表示するディスプレイ等の表示手段である。記憶部２２は、制御部２０によって実行されるプログラムを記憶するハードディスクや、制御部２０の処理に必要なデータを記憶する各種メモリなどを含む。操作部２３は、監視対象機器の状態を識別するための指令を入力するキーボードやマウス等の手段を含む。無線受信部２４は、アンテナ２５を介して受信した振動監視装置１からの送信信号を受信する機能を有する。無線受信部２４及びアンテナ２５は、情報処理装置２に内蔵されていてもよいし、スロット等を介して情報処理装置２に取り付ける構造であってもよい。

次に、本実施形態の振動監視システムの具体的な動作例について説明する。図３の上段には、監視対象機器において発生する振動波形の一例を模式的に示すとともに、図３の下段には、振動波形を受けた振動監視装置１において、振動監視装置１の出力電圧Ｖａ（図１）の電圧波形の一例を模式的に示している。図３においては、初期時点で監視対象機器が停止しており、タイミングｔ１で監視対象機器が動作し始めて振動が発生し、さらにタイミングｔ２で振動が増大する状況を想定する。

図３に示すように、タイミングｔ１に至るまでは、監視対象機器が停止しているために振動は発生しない。そして、タイミングｔ１では、監視対象機器の電源が投入され、通常動作に伴う振動が発生する。このときの振動量（振動波形のレベル）は、監視対象機器の構造や使用方法で変化するが、適正な振動量の範囲を予め把握しておく必要がある。一方、タイミングｔ２では、何らかの原因で監視対象機器の振動が増大し、適正な振動量を逸脱した状態にある。例えば、回転機械の例では、機械的アンバランス、ミスアライメント、ガタ等に起因して異常振動が生じることが知られている。なお、図３の例では、振動波形を単純化して示しているが、実際には、多様な振動が合成された複雑な振動波形を有している。

一方、図３の振動波形に対応する電圧波形は、初期時点では出力電圧Ｖａがゼロに保たれる。そして、タイミングｔ１以降、監視対象機器の振動エネルギーによって二次電池１２が充電され、電圧波形が徐々に上昇していく。その後、電圧検知回路１００により出力電圧Ｖａが電圧値Ｖ１に達したことが検知されると、無線モジュール１３の無線送信動作が開始され、これにより二次電池１２が放電状態に移行する。このとき、振動エネルギーが微小であるため二次電池１２の充電時の充電電流が小さいのに比べ、無線モジュール１３は比較的大きい消費電流が必要であるため、電圧波形の上昇時（充電時）の傾きに比べ、低下時（放電時）の傾きが大きくなる。制御部１０１は、必要な識別コード等の送信が終了したとき無線モジュール１３を停止させるが、このときに出力電圧Ｖａは電圧値Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）まで低下している。

続いて、再び二次電池１２が充電状態に移行することにより、出力電圧Ｖａが電圧値Ｖ２から電圧Ｖ１に上昇していく。そして、上記と同様の過程を経てＶａ＝Ｖ１が検知され、無線モジュール１３の２回目の無線送信動作が開始される。ここで、図３には、１回目の無線送信動作と２回目の無線送信動作との時間間隔Ｔｇを示している。この時間間隔Ｔｇは、二次電池１２の充電時間Ｔｃと、二次電池１２の放電時間Ｔｄ（無線送信動作に要する時間）との和となり、次の（１）式の関係で表される。
Ｔｇ＝Ｔｃ＋Ｔｄ （１）

（１）式の時間間隔Ｔｇは、情報処理装置２によって受信動作時に実行される後述の処理により、求めることができる。そして、情報処理装置２では、求めた時間間隔Ｔｇと、監視対象機器に応じて予め設定された基準間隔ＴＧとの比較が行われる。図３の例では、Ｔｇ＞ＴＧの関係を満たすことを想定しており、この場合は正常な振動であると判定される。タイミングｔ１〜ｔ２の間は、振動波形のレベルがほぼ一定に保たれるので、常時Ｔｇ＞ＴＧの関係を満たすことがわかる。

これに対し、タイミングｔ２以降は、振動波形のレベルが大きくなるため、二次電池１２の充電時には、上述の充電時間Ｔｃに比べて短い充電時間Ｔｃ’になる。一方、無線モジュール１３の無線送信動作に基づく消費電流は同様であるため、二次電池１２の放電時間Ｔｄは一定に保たれる。図３には、タイミングｔ２以降の１回目の無線送信動作と２回目の無線送信動作との時間間隔Ｔｇ’を示しているが、この時間間隔Ｔｇ’は、上記の考え方に従い、次の（２）式の関係で表される。
Ｔｇ’＝Ｔｃ’＋Ｔｄ （２）

（２）式の時間間隔Ｔｇ’は、（１）式の時間間隔Ｔｇに比べると、充電時間Ｔｃ’の短縮分だけ短縮されることがわかる。図３の例では、情報処理装置２において、時間間隔Ｔｇ’と上述の基準間隔ＴＧが、Ｔｇ’＜ＴＧの関係を満たすことを想定しており、この場合は異常な振動であると判定されることになる。従って、本実施形態の振動監視システムでは、監視対象機器の振動の特性に応じた適切な基準間隔ＴＧを設定することが重要である。つまり、基準間隔ＴＧは、許容される正常な振動レベルに対応する時間間隔の範囲よりも短く、かつ、排除すべき異常な振動レベルに対応する時間間隔の範囲よりも長い値に設定する必要がある。

図３において、正常な振動を判定している状況であっても、二次電池１２の充電時間Ｔｃは、振動エネルギーの大きさと二次電池１２の容量に依存する。例えば、監視対象機器の正常時の振動エネルギーが小さく、かつ二次電池１２が大容量であるときは、充電時間Ｔｃは数時間程度の長い時間を要するが、監視対象機器の通常時の振動エネルギーが大きく、かつ二次電池１２が小容量であるときは、充電時間Ｔｃは数分程度の短い時間になり得る。この場合、正常時の二次電池１２の充電時間Ｔｃに連動して、正常な時間間隔Ｔｇの範囲も変化するので、基準間隔ＴＧの設定の際には注意を要する。

なお、図３に示す振動波形では、タイミングｔ２以降、振動波形のレベルが増大するケースを示したが、異常振動時の振動波形には異なる態様もある。例えば、図４は、異常振動の一例として、正常な波形の一部にピークＰを含む振動波形の一例を示している。例えば、監視対象機器における転がり軸受の損傷等に起因する異常振動は、正常なレベルの振動波形に大きいピークＰが周期的に現れる態様となる。この場合、上記（１）式を満たして正常な振動であると判定されるか、あるいは上記（２）式を満たして異常な振動であると判定されるかは、振動波形に現れるピークＰの頻度と大きさに依存して定まる。

次に、本実施形態の振動監視システムにおいて実行される処理について説明する。図５は、図１の振動監視装置１において実行される処理の概要を示すフローチャートである。また、図６は、図１の情報処理装置２において実行される処理の概要を示すフローチャートである。

まず、図５に示すように、振動監視装置１の処理は、監視対象機器に装着することにより開始される（ステップＳ１０）。このとき、監視対象機器が動作中であることを前提にすると、振動発電素子１０を用いた振動発電が開始する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１１は、図３のタイミングｔ１に相当する。そして、後段の充電回路１１を介して二次電池１２への充電が行われる（ステップＳ１２）。

次いで、二次電池１２の出力電圧Ｖａが無線モジュール１３の動作可能電圧を超えていることを前提として、図３を用いて説明したように、電圧検知回路１００により出力電圧Ｖａが電圧Ｖ１に達したか否かが検知される（ステップＳ１３）。その結果、Ｖａ＜Ｖ１であると判定されたときは（ステップＳ１３：ＮＯ）、そのまま二次電池１２の充電を継続する。

一方、Ｖａ≧Ｖ１であると判定されたときは（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部１０１によって送信回路１０３が起動され、情報処理装置２に対する無線送信が開始される（ステップＳ１４）。ステップＳ１４以降は、二次電池１２からの放電が行われ（ステップＳ１５）、無線モジュール１３における消費電流が供給される。その後、上述したように、記憶部１０２に記憶される識別コード等の必要な情報の送信が完了すると、制御部１０１によって無線送信が停止される（ステップＳ１６）。上述したように、二次電池１２からの放電の結果、ステップＳ１６の時点で出力電圧Ｖａが電圧値Ｖ２まで低下する。

図５の例では、電圧値Ｖ２が、１回の送信動作に伴う無線モジュール１３の消費電流と、二次電池１２の充放電特性に依存して定まる。ただし、電圧検知回路１００により、電圧値Ｖ１に加えて、電圧値Ｖ２を検知させる構成を採用してもよい。このように構成すれば、電圧値Ｖ２を正確に決定できるため、後述の時間間隔Ｔｇの算出精度を高めることができる。

ステップＳ１６を終えると、ステップＳ１２に戻って再び二次電池１２の充電が行われる。これ以降は、監視対象機器から振動監視装置１を取り外すまで、ステップＳ１２〜Ｓ１６に示す一連の処理が繰り返し実行される。

次に、図６に示すように、情報処理装置２の処理は、制御部２０が本実施形態の振動監視に必要なプログラムを記憶部２２から読み出して起動することにより開始される（ステップＳ２０）。プログラムの起動後、無線受信部２４が動作し（ステップＳ２１）、振動監視装置１からの無線送信に基づく受信波の有無を監視する（ステップＳ２２）。そして、無線受信部２４における受信波が未確認であるときは（ステップＳ２２：ＮＯ）、そのまま無線受信部２４の動作を継続する。

一方、無線受信部２４における受信波が確認されたときは（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、その時点の時刻と、前回の受信波を受け取った時刻とに基づいて、上述の時間間隔Ｔｇを算出する（ステップＳ２３）。つまり、無線受信部２４において受信波を受け取った時刻を抽出し、時系列に沿って記憶部２２に記憶しておく必要がある。なお、初回の受信波の場合は時間間隔Ｔｇを算出できないため、抽出した時刻を記憶した後に、ステップＳ２１に戻ることを想定する。

続いて、記憶部２２から基準間隔ＴＧを読み出し、ステップＳ２３で算出した時間間隔Ｔｇと基準間隔ＴＧとの大小を比較する（ステップＳ２４）。その結果、Ｔｇ≧ＴＧであると判定されたときは（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ２１に戻って再び無線受信部２４により受信波の有無を監視し続ける。一方、Ｔｇ＜ＴＧであると判定されたときは（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、表示部２１に、異常振動が検知されたことを所定の形式で警告として表示する（ステップＳ２５）。それ以降の処理は、情報処理装置２の操作者の判断に委ねられる。例えば、監視対象機器の確認や修理、情報処理装置２のプログラムの再起動などが想定される。なお、ステップＳ２５の警告としては、表示部２１への表示のほか、ランプ点灯や警告音を用いてもよい。また、情報処理装置２で得られた情報を、有線ＬＡＮを経由して、他のＰＣ等に伝送することも可能である。これにより、電波の届かない範囲（構内や遠隔地を含む）の他のＰＣ等においても、振動監視装置１から受信した時間間隔ＴｇのデータやステップＳ２５の警告の情報などを得ることができる。

ここで、図６の処理の変形例として、予め設定された２つの基準間隔ＴＧ１、ＴＧ２（ＴＧ１＜ＴＧ２）を用いて、上述の時間間隔Ｔｇとの比較を行ってもよい。例えば、Ｔｇ＜ＴＧ１又はＴｇ＞ＴＧ２であると判定されたときに異常振動であると検知し、ＴＧ１≦Ｔｇ≦ＴＧ２と判定されたときに正常振動であると検知してもよい。すなわち、振動レベルが所定の範囲（下限がＴＧ１、上限がＴＧ２）を逸脱したときに、異常振動が検知されることになる。図６の処理との相違は、監視対象機器の動作状態に応じて、振動レベルが高い場合だけではなく、振動レベルが低くなり過ぎる状態を異常振動として判定できることである。なお、３つ以上の基準間隔ＴＧを予め設定し、より細かい範囲や細かい判断基準（例えば、正常と異常の中間の状態）を判定するようにすることもできる。

以上説明したように、図１〜図６に開示した構成及び処理を適用することにより、振動監視装置１においては、振動発電素子１０により振動エネルギーから得た電力を用いることで、電源配線や電池交換が不要となるとともに、振動自体を直接センスするためのＡ／Ｄ変換器や振動分析のための回路群が不要となる。また、振動監視装置１から情報処理装置２への無線送信を行うだけで、その時間間隔から簡単に異常振動の有無を判定でき、簡素な処理で確実かつ迅速に異常が発生した監視対象機器への措置を講ずることができる。

本実施形態の振動監視システムには多様な変形例がある。例えば、上記の実施形態では、図１に示すように、１個の振動監視装置１と１個の情報処理装置２を含む振動監視システムについて説明したが、複数の振動監視装置１と１個の情報処理装置２を含む振動監視システムを構成してもよい。この場合、複数の振動監視装置１はそれぞれ異なる監視対象機器に取り付けて用いるので、情報処理装置２により複数の監視対象機器の振動状態を同時にモニタリングすることが可能である。複数の振動監視装置１と１個の情報処理装置２を含む振動監視システムを構成する場合、複数の振動監視装置１にそれぞれ異なる識別コードを付与することで、情報処理装置２では受信波から抽出した識別コードに基づいて監視対象機器を特定することができる。

なお、１個の振動監視装置１と１個の情報処理装置２を含む振動監視システムの場合、監視対象機器を区別する必要がないため、振動監視装置１から上述の識別コードを送信することなく、周波数帯域に他の電波が存在しないことを前提に、無変調の送信波を所定の時間長だけ送信する処理を採用してもよい。

また、本実施形態は、監視対象機器の振動状態を監視する目的には限定されず、監視対象機器における他の物理量を監視する目的の環境監視システムにおいても利用することができる。すなわち、図１の振動発電素子１０を、所定の物理量を電力に変換する素子に置き換え、それ以外は上記と同様の構成及び処理により時間間隔Ｔｇを算出し、これに基づいて異常を検知するようにしてもよい。環境監視システムの具体例としては、音圧の変化を電力に変換する環境監視装置や、太陽電池に取り付けた環境監視装置により日照量を電力に変換する構成や、所定の機械設備に取り付けた環境監視装置により温度を電力に変化する構成を挙げることができる。

以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、図１の振動監視装置１において、充電回路１１や無線モジュール１３を含む回路部は、当業者に周知の多様な回路構成を採用することができる。また、振動監視装置１の筐体等の構造についても、多様な形態を採用することができる。また、図１の情報処理装置２は、パーソナルコンピュータに限られず、同様の処理を実行可能である限り、多様な携帯機器や情報端末を用いることができる。その他の点に関しても、上記実施形態によって本発明の内容が限定されることはなく、本発明の作用効果を得られる限り多様な構成に対して本発明を適用することができる。

１…振動監視装置
２…情報処理装置
１０…振動発電素子
１１…充電回路
１２…二次電池
１３…無線モジュール
１４…アンテナ
２０…制御部
２１…表示部
２２…記憶部
２３…操作部
２４…無線受信部
２５…アンテナ
１００…電圧検知回路
１０１…制御部
１０２…記憶部
１０３…送信回路

Claims (8)

1. 監視対象機器に設置され、前記監視対象機器の振動状態を監視する振動監視装置と、
   前記振動監視装置から取得した振動状態に基づいて振動の異常の有無を判定する情報処理装置と、
   を備える振動監視システムであって、
   前記振動監視装置は、
   前記監視対象機器の振動エネルギーを電力に変換する振動発電素子と、
   前記振動発電素子により得られた電力を二次電池に蓄える蓄電手段と、
   前記二次電池の出力電圧に応じて、前記情報処理装置に対する無線送信を行う無線送信手段と、
   を備え、
   前記情報処理装置は、
   前記無線送信手段の前記無線送信を受信する無線受信手段と、
   前記無線送信を受信する時間間隔を算出し、前記時間間隔に基づいて前記振動の異常の有無を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする振動監視システム。
2. 前記振動監視装置は、前記二次電池の出力電圧が所定の電圧値に達したか否かを検知する電圧検知手段を更に備え、前記無線送信手段は、前記電圧検知手段により前記出力電圧が前記所定の電圧値に達したことが検知されたときに送信動作を開始することを特徴とする請求項１に記載の振動監視システム。
3. 前記無線送信手段は、前記情報処理装置に対し、固有の識別コードを送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動監視システム。
4. 前記二次電池は、キャパシタであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動監視システム。
5. 前記判定手段は、前記送信波を受信する時間間隔と、予め設定された基準間隔とを比較し、前記時間間隔が基準間隔より小さい場合、異常な振動を判定することを特徴とする請求項１に記載の振動監視システム。
6. 前記判定手段は、前記送信波を受信する時間間隔と、予め設定された少なくとも２つの基準間隔とを比較し、前記時間間隔が前記少なくとも２つの基準間隔に対応する所定の範囲を逸脱した場合、異常な振動を判定することを特徴とする請求項１に記載の振動監視システム。
7. 前記情報処理装置は、前記判定手段の判定結果を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の振動監視システム。
8. 環境中の所定の物理量の状態を監視する環境監視装置と、
   前記環境監視装置から取得した前記物理量の状態に基づいて異常の有無を判定する情報処理装置と、
   を備える環境監視システムであって、
   前記環境監視装置は、
   前記物理量を電力に変換する発電素子と、
   前記発電素子により得られた電力を二次電池に蓄える蓄電手段と、
   前記二次電池の出力電圧に応じて、前記情報処理装置に対する無線送信を行う無線送信手段と、
   を備え、
   前記情報処理装置は、
   前記無線送信手段からの前記無線送信を受信する無線受信手段と、
   前記無線送信を受信する時間間隔を算出し、前記時間間隔に基づいて前記異常の有無を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする環境監視システム。