JP2016011989A - 運転訓練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現場の安全と危険を意識した訓練ができる運転訓練装置を提供することを目的とする。
【解決手段】指導員が危険エリアの割付けを行なうインストラクタ端末と、訓練員が操作訓練に使用し、プラントに含まれるエリアを画面に表示する現場用端末と、インストラクタ端末および現場用端末に接続され、エリアの名称と危険度の関係を対応付けている危険エリアデータベースを保有する運転訓練装置サーバと、を備え、運転訓練装置サーバは、インストラクタ端末で危険エリアの割付けが行われると危険エリアデータベースを検索し、危険エリアに対応する危険エリア表示情報を現場用端末に向けて出力し、現場用端末は、危険エリア表示情報を入手すると、この危険エリア表示情報に含まれている図柄と表示色に従って、エリアを表示している画面に危険エリアを重畳して表示することを特徴とする運転訓練装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、運転訓練装置に関し、特に、機器の運転方法や保守技術を学習することができる運転訓練装置に関するものである。

運転訓練装置を使って事故を模擬し、プラントの運転方法や保守技術を学習することが行われている。一般的な運転訓練装置は、システム全体を管理および制御する運転訓練装置サーバ、指導員が運転訓練の進行を行うインストラクタ端末、中央制御室に設置される中央制御盤、中央制御室に設置される機器を管理する中央操作監視端末、中央制御室以外の場所（現場）にある機器を操作および監視する現場用端末とで構成されている（例えば特許文献１〜４）。また、現場機器の操作および監視だけではなく、現場機器の実プラントでの設置場所からの移動方法または現場機器の現在地からの移動方法も併せて訓練できるプラントの運転訓練装置も提案されている（例えば特許文献５）。

特開平１１−１５３９４０号公報 特開２００５−７０１６１号公報 特開２００７−３３４１３６号公報 特開２００８−２６９３１０号公報 特開平６−９５５８４号公報

実プラントでは、機器運転中は危険で立ち入れない場所や、操作または監視できない機器が存在する。例えば、発電プラントでは、現場（中央制御室以外の場所）にはもともと多くの危険個所があり、事故発生時などには通常安全な場所まで危険な場所に様変わりする。このような状況にもかかわらず、現在の運転訓練装置ではそれらに関しての表現が見つからないうえに、操作および監視の制限もないため、現場の安全に関係する訓練が十分にできない状態にある。本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、現場の危険状況を模擬し、現場の安全と危険を意識した訓練ができる運転訓練装置を提供することを目的とする。

本願に係わる運転訓練装置は、指導員が危険エリアの割付けを行なうインストラクタ端末と、訓練員が操作訓練に使用し、プラントに含まれるエリアを画面に表示する現場用端末と、インストラクタ端末および現場用端末に接続され、エリアの名称と危険度の関係を対応付けている危険エリアデータベースを保有する運転訓練装置サーバと、を備え、運転訓練装置サーバは、インストラクタ端末で危険エリアの割付けが行われると危険エリアデータベースを検索し、危険エリアに対応する危険エリア表示情報を現場用端末に向けて出力し、現場用端末は、危険エリア表示情報を入手すると、この危険エリア表示情報に含まれている図柄と表示色に従って、エリアを表示している画面に危険エリアを重畳して表示することを特徴とする。

本願に係る運転訓練装置によれば、プラント状態に応じた現場の安全な場所、危険な場所、安全な機器、危険な機器がわかるようになり現場作業を安全面からも訓練できるようになる。

本発明の実施の形態１に係る運転訓練装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る現場危険箇所模擬部の動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る危険判定回路の動作を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る現場画面を表す図である。 本発明の実施の形態１に係る現場画面に危険エリアが割付けられた現場を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る危険エリアデータベースを示す図である。 危険情報が表示された現場画面を表す図である。 本発明の実施の形態２に係る現場危険箇所模擬部の動作を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る機器データベースを表す図である。 Ａポンプ室に設置されている機器群の構成を示す図である。 危険情報が表示されているＡポンプ室の内部を表す図である。 本発明の実施の形態３に係るフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態４に係る現場操作における事前準備のイメージを示す図である。 本発明の実施の形態４に係る装備一覧と道具一覧を示す図である。

本発明の実施の形態に係る運転訓練装置について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付しており、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、運転訓練装置の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る運転訓練装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る運転訓練装置の全体構成を示している。本実施の形態に係る運転訓練装置１００は、インストラクタ端末１、中央制御盤２、中央操作監視端末３、現場用端末４、運転訓練装置サーバ５で構成される。インストラクタ端末１は指導員が訓練の進行の為に操作する。中央制御盤２は中央制御室に設置される機器を管理している。中央操作監視端末３は、訓練員が中央制御室の運転訓練を行うために操作する。現場用端末４は、訓練員が現場操作の運転訓練を行うために操作し、現場画面が表示される。運転訓練装置サーバ５は、インストラクタ端末１、中央制御盤２、中央操作監視端末３および現場用端末４とネットワークで接続されていて、運転訓練装置のシステム全体を管理および制御する。

運転訓練装置サーバ５のシステム制御部６は、運転訓練の進行の為に、プラントの初期状態の設定、プラント状態の動作および停止、事故模擬の挿入などを行う。また、システム制御部６はインストラクタ端末１、中央制御盤２、中央操作監視端末３、現場用端末４の動作管理を行う。運転訓練装置サーバ５のプラント模擬部７は、運転訓練の為に模擬しているプラントのシミュレーションを行い、プラント情報として出力する。運転訓練装置サーバ５の現場危険個所模擬部８は、現場用端末４に表示する現場の各エリアや機器についての危険の有無を判定し、危険状態や現場表示情報の管理を行う。

図２は危険箇所模擬を行うための概略的な情報の流れを示している。プラント模擬部７で演算されたプラント情報は現場危険個所模擬部８の危険判定回路８ａに入力される。危険判定回路８ａは演算されたプラント情報から危険状態の有無を判定する。危険状態有無情報は多数のパターンの論理信号であり、それらに危険状態有無情報の条件番号を付けた信号として出力される。次に現場危険個所模擬部８は、危険状態有無情報の条件番号を危険エリアデータベース８ｂから検索し、条件番号が一致する表示情報（表示データ）を危険エリア表示情報として現場用端末４に送る。現場用端末４は危険エリア表示情報をもとに危険エリアを現場画面に表示する。

次に、図３に基づいて危険判定回路８ａの動作について具体的に説明する。危険状態有無情報は危険状態に対応して異なる条件番号が付与される。項目Ａは、ポンプの運転状況を判定するもので、ポンプに事故があれば条件番号１が成立する。項目Ｂは、配管の状態を確認するもので、配管に破損があれば条件番号２が成立する。項目Ｃおよび項目Ｄは、それぞれ、母線の電圧および遮断器の状態を判定するものである。母線電圧が有りかつ遮断器が入り状態であれば、条件番号３が成立する。判定Ｅおよび項目Ｆは、それぞれ、蒸気の温度および弁の開閉度を判定するものである。蒸気温度が５００℃以上かつ弁が全開状態であれば、条件番号４が成立する。項目Ｇは、ガスの濃度を確認するもので、ガス濃度が規定値以上あれば条件番号５が成立する。例えば、項目Ｂに関する模擬事故を訓練する場合、配管の破損を想定し、条件番号２が成立しているものとする。

図４は模擬事故の操作訓練に使用するプラントのエリアを表している。エリアはｎ階建ての建屋に収められていて、エリアには各種の施設が配置されている。例えば、建屋の１階には、Ｈ機器室、Ｈ変圧器室、中央制御室、配管Ａエリア、Ａポンプ室などが配置されている。建屋の各階は、エレベータと階段で連絡されており、相互に行き来することができるようになっている。現場の各エリアおよび各施設には指導員がインストラクタ端末１を通して、危険データの割付けを行う。

図５は危険データが割付けられたインストラクタ端末１（または現場用端末４）の現場画面を示している。危険データの割付けを実施するには、複数ある現場画面の平面図に危険の有無を表示したいエリアとエリア番号を指定する。図中の１階の平面図には、危険がある個所（危険エリア）としてエリア１〜エリア１２が指定されている。同様に、２階の平面図、３階の平面図、およびｎ階の平面図に、危険エリアに設定したいエリアとエリア番号を指定する。

図６は１階の施設に関する危険エリアデータベースを示している。危険エリアデータベース８ｂはエリア番号、エリア情報、条件番号、危険度、危険要因、表示情報などを含む危険エリア表示情報から構成されている。現場用端末４の現場画面との紐付けはエリア番号にて行う。各エリアには、危険度と危険要因に対応して、条件番号が付与されている。条件番号が異なれば、表示情報も異なる。現場用端末４の現場画面には、現場網かけパターン（図柄）と表示色を使って区別された、危険エリアがエリア画面に重畳されて表示される。

図７は現場用端末４の現場画面に表示されている危険エリアを示している。前記危険エリアはエリアを表示している画面に重畳して表示される。現場画面には危険エリアデータベースの表示情報を基に、各エリアにおける危険状態の有無およびその程度が表示される。危険エリアに指定されたエリア１〜エリア１２は、危険エリアデータベース８ｂの表示情報で指定された図柄と色で相互に区別されている。

実施の形態１に係わる運転訓練装置によれば、現場用端末４の現場画面にプラント状態に対応した危険な場所を表示することができる。このことにより、プラント状態に応じて、現場の安全な場所、または危険な場所の区別がわかるようになり現場作業を安全面から
も訓練できるようになる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る運転訓練装置について、図に基づいて説明する。図８は、実施の形態２の運転訓練装置１００における現場危険個所模擬部８の内部構成を示している。実施の形態１に係わる現場危険個所模擬部８に機器データベース８ｃを追加した形になっている。機器データベース８ｃは、各種機器に関する操作情報（または抑止情報）を含んでいる。現場危険個所模擬部８は機器データベース８ｃの検索結果をもとに、現場用端末４に機器操作可否情報を送信する。

図９はＡポンプ室に関する機器データベースの例を示している。機器データベース８ｃは、機器番号、機器名称、条件番号などで構成されている。Ａポンプ室の機器データベースには、ＡＡポンプ、ＡＢポンプ、ＢＡ弁、機器Ａ〜機器Ｄなどが、登録されており、それらは、固有の機器番号（１〜７）で区別することができる。ＡＡポンプ、ＡＢポンプ、機器Ｂおよび機器Ｃは、条件番号１が成立しているので、危険度は「立入禁止」、危険要因は「高温」であることがわかる。

プラント模擬部７で演算されたプラント情報は現場危険個所模擬部８の危険判定回路８ａに入力される。危険判定回路８ａは演算されたプラント情報から危険状態の有無を判定する。危険状態有無情報は多数のパターンの論理信号であり、それらに危険状態有無情報の条件番号を付けた信号として出力される。次に現場危険個所模擬部８は、危険状態有無情報の条件番号を危険エリアデータベース８ｂから検索し、条件番号が一致する表示情報（表示データ）を危険エリア表示情報として現場用端末４に送る。現場用端末４は危険エリア表示情報をもとに危険エリアを現場画面に表示する。

本実施の形態では、さらに、現場危険個所模擬部８は、危険判定回路８ａで危険有と判定された危険状態有無情報の条件番号を、機器データベース８ｃから検索する。検索の結果、機器データベース８ｃに登録されている条件番号と一致した機器に関しては抑止情報（または操作情報）を機器操作可否情報として現場用端末４へ出力する。現場用端末４は機器操作可否情報を含む機器については、訓練員から操作情報が入力された場合に機器の操作範囲を抑制するように制御する。抑止情報には「機器使用不可」が含まれる。

次に、機器操作可否情報の作用について具体的に説明する。図１０はＡポンプ室の機器群に関する現場画面を表している。Ａポンプ室には、ＡＡポンプ、ＡＢポンプ、ＢＡ弁、機器Ａ〜機器Ｇなどが配置されている。訓練員が画面上の任意の機器を選択すると操作フレーム２０が表示される。訓練員は、この操作フレームを使って所望の設備を現場操作することができる。図では、訓練員がＡＡポンプを選択したため、ＡＡポンプに対する操作フレームが表示されている。訓練員は、この操作フレームを使ってＡＡポンプを起動または停止する訓練を実施する。

図１１は機器操作可否情報が設定された機器群に関する現場画面を表している。Ａポンプ室では、ＡＡポンプ、ＡＢポンプ、機器Ｂおよび機器Ｃが条件番号１に設定されているため、現場網かけパターンで他の機器と区別されて表示されている。画面上のＡＡポンプを選択すると現場機器を操作する操作フレーム２０が表示される。本実施の形態では操作フレームを操作しても、ＡＡポンプには抑止情報である「機器使用不可」が設定されているため、訓練員は機器を操作フレームからは操作することができない。

実施の形態２に係わる運転訓練装置によれば、実プラントでは危険で近づいて操作のできない現場機器の操作が運転訓練装置の現場機器でも操作できないようにすることができる。このことにより、プラント状態に応じた現場の安全な場所、危険な場所、安全な機器、危険な機器がわかるようになり現場作業を安全面からも訓練できるようになる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る運転訓練装置について、図に基づいて説明する。図１２は、危険エリアの表示機能を不使用とするためのフローチャートである。現場用端末４の現場画面に表示される危険エリアは、不使用フラグの設定により、表示機能が制限される。不使用フラグの設定は、インストラクタ端末１から指導員が選択するものとする。不使用フラグがＯＦＦに設定されていれば、現場画面に危険表示を行い、現場危険の模擬訓練が行いうる状態になる。模擬訓練を行う必要のない場合には、指導員は表示機能の不使用フラグをＯＮに設定する。この場合、機器に危険状態が設定されていても、現場用端末４の現場画面には危険表示を行わない。

実施の形態３に係わる運転訓練装置によれば、実施の形態１の機能を不使用とすることができる。不使用フラグの設定状態を選択することで、必要に応じて現場危険の模擬訓練を行うことが可能になる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る運転訓練装置について、図に基づいて説明する。図１３は、現場操作を行う為の事前準備操作の流れを表している。訓練員は、現場用端末４にて現場移動する前に現場の危険度や作業内容に応じた装備と道具を選択することができる。図１４は、装備と道具の一覧を表している。

訓練員は、現場対応の操作訓練が開始すると、今回行う現場操作に対応した装備一覧及び道具一覧から、現場用端末４にて装備と道具の選択を行う。今回行う現場操作に適した装備と道具を選択した後、現場に移動するために、現場画面を選択する。装備の選択済一覧と道具の選択済一覧はインストラクタ端末１にも表示させ、指導員が監視できるようにしておく。

実施の形態４に係わる運転訓練装置によれば現場対応操作の事前準備の訓練ができる。現場の危険や作業に応じた装備と道具を選択する訓練を行うことにより、プラント状態に応じた現場の安全な場所、危険な場所、安全な機器、危険な機器がわかるようになり現場作業を安全面からも訓練できるようになる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ インストラクタ端末、２ 中央制御盤、３ 中央操作監視端末、４ 現場用端末、５ 運転訓練装置サーバ、６ システム制御部、７ プラント模擬部、８ 現場危険個所模擬部、８ａ 危険判定回路、８ｂ 危険エリアデータベース、８ｃ 機器データベース、２０ 操作フレーム、１００ 運転訓練装置

Claims (8)

1. 指導員が危険エリアの割付けを行なうインストラクタ端末と、
   訓練員が操作訓練に使用し、プラントに含まれるエリアを画面に表示する現場用端末と、前記インストラクタ端末および前記現場用端末に接続され、エリアの名称と危険度の関係を対応付けている危険エリアデータベースを保有する運転訓練装置サーバと、を備え、
   前記運転訓練装置サーバは、前記インストラクタ端末で危険エリアの割付けが行われると前記危険エリアデータベースを検索し、前記危険エリアに対応する危険エリア表示情報を前記現場用端末に向けて出力し、
   前記現場用端末は、前記危険エリア表示情報を入手すると、この危険エリア表示情報に含まれている図柄と表示色に従って、エリアを表示している画面に前記危険エリアを重畳して表示することを特徴とする運転訓練装置。
2. 前記運転訓練装置サーバは、プラントに配置されている機器の名称と危険度との関係を対応付けている機器データベースを保有し、
   この機器データベースは機器の危険度に対応して設定されている機器操作可否情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の運転訓練装置。
3. 前記運転訓練装置サーバは、前記インストラクタ端末で危険エリアの割付けが行われると前記機器データベースを検索し、前記機器操作可否情報を前記現場用端末に向けて出力することを特徴とする請求項２に記載の運転訓練装置。
4. 前記現場用端末は、前記運転訓練装置サーバから入手した機器操作可否情報に機器使用不可が含まれている場合、対応する機器の操作フレームを使用不可の状態に設定することを特徴とする請求項３に記載の運転訓練装置。
5. 危険エリアの表示機能に不使用フラグが設定されている場合、
   前記現場用端末は、エリアを表示している画面に危険エリアを重畳して表示することを停止することを特徴とする請求項１に記載の運転訓練装置。
6. 前記現場用端末は、操作訓練が開始すると、現場で使用する装備の一覧を表示することを特徴とする請求項１に記載の運転訓練装置。
7. 前記現場用端末は、訓練員が前記一覧から現場で使用する装備を選択すると、選択済装備一覧を表示することを特徴とする請求項６に記載の運転訓練装置。
8. 前記現場用端末が前記選択済装備一覧を表示すると、
   前記インストラクタ端末も、前記選択済装備一覧を表示することを特徴とする請求項７に記載の運転訓練装置。