JP2015032093A

JP2015032093A - 異常検知装置

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Publication number: JP2015032093A
Application number: JP2013160397A
Authority: JP
Inventors: 瞳吉田; Hitomi Yoshida
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-02-16
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: JP5985443B2

Abstract

【課題】予め定められた巡回ルート内を巡回する作業者の異常を、正確に監視し、異常の発生を速やかに発報する。
【解決手段】巡回ルート内の複数の巡回ポイントに設けられた位置検出センサ１５と、センサ出力の受信により巡回作業者の巡回ルート内の位置を特定する位置特定手段２０と、特定された巡回作業者の位置から巡回ポイント間の移動時間を予測する移動時間予測手段２１と、予測された移動時間からある巡回ポイントにおける作業者の作業時間を差し引いた歩行時間を算出する歩行時間算定手段と、巡回作業者の履物１４に設けられた圧力センサ１５と、圧力センサ１５からのセンサ出力を受信して巡回作業者の歩行状態あるいは非歩行状態を判定する歩行状態判定手段１６と、歩行状態判定手段１６の出力および歩行時間算定手段の出力により巡回作業者の異常を判定する異常判定手段２５とを備えた異常検知装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は異常検知装置に関し、特に予め定められた巡回ルートに従って巡回する作業者に発生する異常を検知する異常検知装置に関する。

近年、大規模工場ではオートメーション化が進み、作業員の定員数が減少傾向にあり、各作業員は広域かつ迅速な業務遂行が求められている。このような環境下において、工場等の作業現場での作業員の安全確保、とりわけ作業員に異常が発生した場合の作業者の安否検知システム構築の要求は高まっている。

このようなニーズに対応する手段として、作業者が加速度センサとGPS機能を有する携帯電話と、工場内に通信回線を有するPHSからなる端末機を所持し、管理者側の制御装置において、前記端末機から送られてくる端末情報をもとに、作業者の異常発生を検知する異常検知支援システムが知られている（特許文献１参照）。また、携帯端末、カメラおよび監視装置を備え、転倒した人の位置を正確に特定するための転倒検知システムが知られている（特許文献２）。さらに、靴底に設けられた圧力センサにより利用者の側方転倒を検知する動作安定支援装置（特許文献３）などが知られている。

特開２００９−１５９２３９号公報特開２００７−１８１０１号公報特開２０１２−１１１３６号公報

しかしながら、加速度センサを用いた異常検知システムでは正常に歩行中の作業者を異常と認識するなどの誤検知が多いという大きな欠点を有している。また、携帯端末、カメラおよび監視装置を備えた転倒検知システムでは、カメラ映像を用いるため、工場のように複雑な形状の大型装置が多数設置されている場所においては検出できない箇所が存在し、それを補うためには多数のカメラを設置する必要があるなど実用的でない。さらに、特許文献３に記載の動作安定支援装置では転倒検知システムにより転倒自体の検知は可能であっても作業者の異常事態を検知し管理者側へ発信することはできない。

本発明はこのような課題に鑑み、工場内等の予め定められた巡回ルートに沿って巡回する作業者の行動を正確に監視し、転倒などの異常が発生した場合、速やかに発報する異常検知装置を提供することを目的とする。

このような課題を解決するため、本発明の一実施形態によれば、巡回作業者が巡回する巡回ルート内に設定された複数の巡回ポイントに設けられ、前記巡回作業者の前記複数の巡回ポイント中のｉ番目の巡回ポイントへの到達を検知して当該ｉ番目の巡回ポイントの識別情報を含むセンサ出力信号を送信する位置検出センサと、これらの位置検出センサからのセンサ出力を受信することにより前記巡回作業者の前記巡回ルート内の位置を特定する位置特定手段と、この位置特定手段により特定された前記巡回作業者の位置から、前記巡回作業者の前記ｉ番目の巡回ポイントから次のｊ番目の巡回ポイントへの移動時間を予測する移動時間予測手段と、この移動時間予測手段により予測された移動時間から前記ｉ番目の巡回ポイントにおける前記巡回作業者の作業時間を差し引いた歩行時間を算出する歩行時間算定手段と、前記巡回作業者の履物に設けられ、そのセンサ出力を送信する圧力センサと、この圧力センサから送信されたセンサ出力を受信して前記巡回作業者の歩行状態あるいは非歩行状態を判定する歩行状態判定手段と、この歩行状態判定手段の出力および前記歩行時間算定手段の出力により前記巡回作業者の異常を判定する異常判定手段と、を備えた異常検知装置が提供される。

本発明によれば、予め定められた巡回ルートを巡回する巡回作業者に異常が発生したことを正確に検知することができる。

本発明の実施の形態に係る異常検知装置のブロック図である。本発明の実施の形態に係る異常検知装置に用いられるデータベースの対応関係のデータ例を示す図である。本発明の実施の形態に係る異常検知装置に用いられるデータベースの記憶内容の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る異常検知装置の異常検知動作を説明するためのフローチャートである。本発明の実施の形態に係る異常検知装置の異常判定処理の原理を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態に係る異常検知装置について図１乃至図５を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

実施形態１．
図１は本実施形態に係る異常検知装置のブロック図である。本実施形態に係る異常検知装置は、予め定められた巡回ルートＲＴ内の複数例えばＮ個の地点である巡回ポイントＰ（Ｐ１、…、Ｐｉ、Ｐｊ、…、ＰＮ）にそれぞれに設けられた位置検出センサ１０（１０−１、…、１０−ｉ、１０−ｊ、…、１０−Ｎ）を備えている。巡回ルートＲＴはこれに沿って巡回作業者が歩行しつつ、各巡回ポイントにおいて予め定められた作業を行う。Ｎ個の巡回ポイントは、巡回ルートを複数（Ｎ−１）個の巡回区間に区分する。ここで、各巡回ポイントには、Ｎ個の位置検出センサ１０が巡回ルートの開始地点から終了地点に向かって順次配列されている。位置検出センサ１０は、巡回作業者が複数の巡回ポイント中のｉ番目の巡回ポイントＰｉに到達し又は接近した場合（以下単に到着という。）、これを検知して、ｉ番目の巡回ポイントＰｉの識別情報を含む出力信号を巡回ルートＲＴとは別の場所に設けられた監視センタＣＮに送信する。位置検出センサ１０には例えばＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用のリーダライタが用いられ、巡回作業者が保持するＩＣチップが埋め込まれた電磁誘導式のカード１８との間で近距離（周波数１３５ｋＨｚ又は１３．５６ＭＨｚでは数ｃｍ〜数ｍ）の無線通信を行う。各位置検出センサ１０は電磁波を常時送信しており、巡回ポイントにおいて巡回作業者のカード１８が位置検出センサ１０に接近すると、カード１８が位置検出センサ１０からの電磁波を受信し、位置検出センサ１０は非接触でカード１８から受信した固有ＩＤデータを出力するようになっている。

次に、監視センタＣＮにおいては、各巡回ポイントＰに設置された位置検出センサ１０からの出力信号を受信する受信手段２６が設けられている。受信手段２６はＮ個の位置検出センサ１０のそれぞれに接続され、各センサ出力信号を収集する。受信手段２６は、巡回作業者が特定の巡回ポイントＰに到達したことを示す情報と位置検出センサ１０を識別するＩＤとを対応付けた作業者位置特定信号を出力する。この受信手段２６により受信された前記センサ出力信号は、巡回作業者の巡回ルートＲＴ内における位置を特定する作業者位置特定演算手段２０に供給され、巡回作業者の位置が特定される。

監視センタＣＮ側の異常検知装置には、巡回ルートＲＴ内における各巡回ポイントＰの識別情報、各巡回ポイント、例えばＰｉから次の巡回ポイントであるＰｊに移動するのに要する移動時間Ａ、各巡回ポイントでの巡回作業者による所定の作業時間Ｂを巡回ポイント毎に対応付けたデータベース１１が備えられている。

図２はデータベース１１の記憶内容を物理的な巡回ルート上に重畳して表示した図である。例えば巡回ポイントＰｉの対応関係は、ポイント情報「Ｐｉ」に対して、（Ａ）巡回ポイントＰｉ−Ｐｊ間の巡回作業者の移動時間１０分、（Ｂ）巡回ポイントＰｉにおいて巡回作業者に割当てられた作業時間５分が対応付けて記憶されている。

ここで巡回ポイントＰｉにおいて巡回作業者に割当てられた作業時間とは、例えば巡回ポイントに設置されている工場内の設備機器のメータの読み取り、各種のボタン操作、又は指差し称呼の実行などの点検作業Ｂである。巡回ポイントＰｉ−Ｐｊ間の巡回作業者の移動時間とは巡回作業者が到着後、必要な作業を終え、ポイントＰｉを離れて歩行により次のポイントＰｊへ到着するまでの予め割当てられたトータル時間Ａである。データベース１１には他の巡回ポイントｈ、ｊ、ｋについても同様な対応関係が記憶されている。

監視センタＣＮ側の異常検知装置には、さらに、作業者位置特定演算手段２０により特定された巡回作業者の位置情報と、データベース１１から読みだされた、巡回ルートＲＴの各巡回ポイントにより区画された各区間の情報から次の巡回ポイントに移動するのに要する移動時間を予測する移動時間予測手段２１が設けられている。

この移動時間予測手段２１は巡回ポイント間、例えば、Ｐｉ−Ｐｊ間の移動に要する時間をデータベース１１に記憶された移動時間増減情報データを参照して予測する。

図３はデータベース１１に記憶された移動時間増減情報データの一例を示す図である。巡回ルートＲＴにおける巡回ポイント間の移動時間に対しては、季節による日照時間の変動、各巡回ポイントに設置された工場設備毎に稼動時間が異なること、雨天時の屋外巡回は中止される等の変動要因が存在する。このためデータベース１１にはこれらの変動要因を元に移動時間を増減させる時間増減情報が予め記憶している。

移動時間予測手段２１は、データベース１１から日時データ及び天候データに基づく移動時間増減情報データを読込み、例えば、ポイントＰｊについて冬季、夜間あるいは雨天時にはポイントＰｋへの移動時間９分を０分に変更するという演算を行う。また、例えばポイントＰｋについて、データベース１１から読みだされたポイントＰｋと次のポイントＰＬ間の移動時間１０分に２分を加算して移動時間を１２分に増やすという演算を行なう。

移動時間予測手段２１により予測された移動時間は歩行確認区間演算手段２２に供給される。歩行確認区間演算手段２２は、後述するように、移動時間予測手段２１により予測された移動時間Ａから巡回ポイントＰｉにおける作業者の作業時間Ｂを差し引いた歩行時間Ｃを算出する。歩行時間Ｃは、後述するように、巡回作業者が作業後に次の巡回ポイントへ到着するまでの異常判定指定時間として用いられる。

次に、本実施形態に係る異常検知装置においては、巡回ルートＲＴ内の巡回作業者の履物１４に装着された複数個、例えばＭ個の圧力センサ１５を備えている。

Ｍ個の圧力センサ１５は巡回作業者の一足の履物１４の中敷きに設けられている。圧力センサ１５は例えば静電容量式の薄厚のセンサであり、感知面と、この感知面の下部に設けられた可動電極とを有し、この可動電極が荷重によって下方に変位するときの静電容量の変化によって圧力値を出力する。これらの圧力センサ１５は巡回作業者の足が接地しているとき中敷きを通して荷重の大きさに応じた計測値を出力し、圧力センサ１５に接続された図示しない電波送信器によって、圧力センサ１５の識別情報ととともに無線信号として送出する。

監視センタＣＮ側の異常検知装置には、各圧力センサ１５からの電波を受信する受信器２３が設けられている。受信器２３を介して受信された各圧力センサ１５からの計測値データは、歩行状態／非歩行状態判定演算手段１６に供給される。歩行状態／非歩行状態判定演算手段１６は、各圧力センサ１５からの計測値の時間変化によって歩行状態又は非歩行状態を判定する。歩行状態の判定は、足の蹴り上げや踏み込みの際に接地圧が周期的に観測される場合、歩行状態であると判断し、接地圧が変化せずほぼ一定の場合には、非歩行状態と判定する。ここで、非歩行状態とは巡回作業者がかがんだ状態、立ったままメータを読んでいる場合、椅子等に座って機器を操作している場合、あるいは誰かと立ち話をしている場合など、一か所に留まっている場合を意味している。この非歩行状態の判定は、足の蹴上げ時の接地圧と踏み込み時の接地圧との区別が観測されず、これらの接地圧の周期的な変化が観測されないことによって行われる。

さらに本実施形態に係る異常検知装置は、監視センタＣＮ側において、歩行状態／非歩行状態判定演算手段１６の出力および歩行確認区間演算手段２２の出力が供給され、これらの出力から巡回作業者の異常を判定する作業者異常判定手段２４と、この作業者異常判定手段２４により異常と判定されたときに警報を報知する異常告知手段２５とを備えている。また、本実施形態に係る異常検知装置は、異常検知装置の全体を制御する制御装置３０が設けられている。この制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭに記憶されたプログラムによってＣＰＵを動作させることにより、異常検知装置の全体を制御して、巡回作業者の異常状態を検知する。

次に上述の構成の本実施形態に係る異常検知装置の異常判定動作を図１および図４を参照して説明する。図４は本実施形態に係る異常検知装置の異常検知動作を説明するためのフローチャートである。制御装置３０は、ステップＡ１において作業者による巡回ルートＲＴの巡回開始を検知する。この巡回開始は、図示しないが、例えば巡回作業者が巡回ルートＲＴ内のスタート地点における最初の巡回ポイントに立ったことを作業者位置特定演算手段２０が検出することにより、検知される。

このステップＡ１では、移動時間予測手段２１は、制御装置３０の制御下で、データベース１１から前述した巡回作業者の異常判定に必要な各種のデータを読みだす。

次いでステップＡ２において制御装置３０は、繰返し変数ｒ（ｒ＝１、２…、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ…）を１にセットし、ステップＡ３において作業者異常判定手段２４を用いて、巡回ポイントＰ１、Ｐ２間で異常の有無を判定する。作業者異常判定手段２４は異常がないと判定すると、ＹＥＳルートを通り、ステップＡ４において繰返し変数ｒを１つ増加する。そしてステップＡ５においてその繰返し変数ｒが最終の巡回ポイント値であるかどうかを判断する。ステップＡ５において繰返し変数ｒが最終の巡回ポイント値でない場合、作業者異常判定手段２４はＮＯルートを通り、ステップＡ３の処理に戻って実行する。以降、作業者異常判定手段２４は繰返し変数ｒが値ｉ−１になるまでステップＡ３からステップＡ５の処理を繰出し実行する。

次に、ここで巡回作業者が巡回ポイントＰｉに到達した時点を想定して、巡回作業者の異常の有無を検出する動作について、図５を参照して説明する。図５においてＡは巡回作業者が巡回ポイントＰｉ、Ｐｊ間の移動にかかると予測された総時間を表す。Ｂは巡回ポイントＰｉでの巡回作業者の作業時間を表す。これらの時間データは図１に示す移動時間予測手段２１によりデータベース１１から読みだされる。この場合、移動時間予測手段１２は、前述したように、データベース１１から日時データ及び天候データに基づく移動時間増減情報データを読込み、巡回ポイントＰｉから次の巡回ポイントＰｊへの総移動時間を予測する演算を行う。

前述したように、移動時間予測手段２１により予測された総移動時間Ａおよび作業時間Ｂは歩行確認区間演算手段２２に供給される。そして歩行確認区間演算手段２２は、移動時間予測手段２１により予測された移動時間Ａから巡回ポイントＰｉにおける作業者の作業時間Ｂを差し引いた歩行時間Ｃを算出する。この歩行時間Ｃは、巡回作業者が作業後に次の巡回ポイントへ到着するまでの歩行による移動時間であり、作業者異常判定手段２４により異常判定を行うために指定された時間、すなわち異常判定指定時間Ｃとして用いられる。

他方、歩行状態／非歩行状態判定演算手段１６から巡回作業者が巡回ポイントＰｉに到達した後において、歩行状態か非歩行状態かの判定結果を作業者異常判定手段２４に供給する。歩行状態／非歩行状態判定演算手段１６からの判定結果が、非歩行状態である場合、作業者異常判定手段２４による異常の有無の判定は分かれる。すなわち、図５の非歩行状態Ｉで示すように、非歩行状態Ｉが作業時間Ｂ内において判定された場合、作業者異常判定手段２４はこれを正常と判断する。具体的には図５の作業時間Ｂ中において、巡回作業者の履物１４に装着された圧力センサ１５の出力が停止していたとしても、作業者異常判定手段２４は必ずしも異常状態ではないと判断する。その理由は、前述したように、巡回作業者は作業時間Ｂ内においてはかがんだ状態あるいは立ったままメータを読んでいるか、椅子等に座って機器を操作しているかあるいは誰かと立ち話をしているか等、一か所に留まっている場合が多いためである。

次に、歩行状態／非歩行状態判定演算手段１６からの判定結果が、図５の非歩行状態ＩＩに示すように、異常判定指定時間Ｃ内において巡回作業者が非歩行状態と判定された場合、作業者異常判定手段２４は巡回作業者に異常が生じたと判断する。すなわち、巡回作業者が巡回ポイントＰｉでの作業を終えてから巡回ポイントＰｊに到着するまでの時間Ｃ内で歩行が困難になったことを歩行状態／非歩行状態判定演算手段１６が検知すると、作業者異常判定手段２４は図４のステップＡ３のＮＯルートを通り、ステップＡ６において図１に示す異常告知手段２５により、異常を告知し、アラームを鳴動させる等の特定の方法を実行して作業者の異常判定動作を終了する。

また、巡回作業者が、巡回ポイントＰｉでの作業を終えてから異常判定指定時間Ｃが経過しても巡回ポイントＰｊに到着してない時にも、作業者異常判定手段２４は巡回作業者に異常が生じたと判断、上記と同様に異常を告知して異常判定動作を終了する。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、位置検出センサ１０は電磁界誘導式であったが、赤外線センサ、光センサ及びその受信器等が用いられてもよい。また、位置検出センサ１０としては、押しボタン式など、巡回作業者が押釦を手動で押すことにより、巡回ポイントへの到達を監視センタＣＮ側の異常検知装置に伝達することも可能である。

また、圧力センサ１５としては静電容量式のセンサ以外に、半導体式の圧力センサを用いてもよい。巡回作業者の履物１４にＲＦＩＤタグを装着することで、巡回作業者の個人認証を行うようにしてもよい。

さらに、歩行状態／非歩行状態判定演算手段１６は通常歩行の他に小走り状態等種々の変形歩行状態に対しても対応させることにより、判定の精度を向上させることも可能である。

１０…位置検出センサ、１１…データベース、１４…履物、１５…圧力センサ、１６…歩行状態／非歩行状態判定演算手段（歩行状態判定手段）、１８…カード、２０…作業者位置特定演算手段、２１…移動時間予測手段、２２…歩行確認区間演算手段、２３…受信器、２４…作業者異常判定手段、２５…異常告知手段、２６…受信手段。

Claims

巡回作業者が巡回する巡回ルート内に設定された複数の巡回ポイントに設けられ、前記巡回作業者の前記複数の巡回ポイント中のｉ番目の巡回ポイントへの到達を検知して当該ｉ番目の巡回ポイントの識別情報を含むセンサ出力信号を送信する位置検出センサと、
これらの位置検出センサからのセンサ出力を受信することにより前記巡回作業者の前記巡回ルート内の位置を特定する位置特定手段と、
この位置特定手段により特定された前記巡回作業者の位置から、前記巡回作業者の前記ｉ番目の巡回ポイントから次のｊ番目の巡回ポイントへの移動時間を予測する移動時間予測手段と、
この移動時間予測手段により予測された移動時間から前記ｉ番目の巡回ポイントにおける前記巡回作業者の作業時間を差し引いた歩行時間を算出する歩行時間算定手段と、
前記巡回作業者の履物に設けられ、そのセンサ出力を送信する圧力センサと、
この圧力センサから送信されたセンサ出力を受信して前記巡回作業者の歩行状態あるいは非歩行状態を判定する歩行状態判定手段と、
この歩行状態判定手段の出力および前記歩行時間算定手段の出力により前記巡回作業者の異常を判定する異常判定手段と、を備えた異常検知装置。
前記異常判定手段は、前記歩行状態判定手段による非歩行状態と前記歩行時間算定手段により特定された歩行時間によって異常を検知する請求項１記載の異常検知装置。
前記巡回ポイントの識別情報、前記巡回ポイント間の移動に要する移動時間、各巡回ポイントでの前記巡回作業者による所定の作業時間を前記巡回ポイント毎に対応付けて記憶するデータベースを更に備え、
前記異常判定手段は、
前記歩行時間算定手段により歩行期間内と判定されている間、前記歩行状態判定手段により前記巡回ポイント間の通過に要する時間が前記データベース内の対応する前記移動時間を超えたことの検出によって前記異常を検知する請求項１記載の異常検知装置。
前記異常判定手段は、前記歩行時間算定手段により歩行停止期間内と判定されている間、正常と判定する請求項１記載の異常検知装置。