JP2016197404A - 産業プラントを監視するシステムおよび方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】産業プラントを監視するシステムおよび方法を提供すること【解決手段】産業プラント監視システムは1つまたは複数のプロセッサ、少なくとも1つのセンサを含む自律車両116、プラント情報管理システム122を備える。当該プラント情報管理システムはナビゲーション・モジュール、通信モジュール、および分析モジュールを備える。ナビゲーション・モジュールは軌跡データベースから軌跡を抽出するように構成される。当該自律車両に存在するセンサは当該機器に関連するセンサ・データを収集するように構成される。通信モジュールは、当該センサ・データをセンサから受信し、プラント情報管理システムに送信するように構成される。分析モジュールはセンサ・データを通信モジュールから受信するように構成され、当該センサ・データおよび履歴センサ・データに基づいて産業プラントに関連するイベントを検出するように構成される。【選択図】図1

Description

本発明は一般に産業プラントにおけるオートメーションの分野に関する。特に、本発明は動作中に産業プラントを監視することに関する。
石油精製工場、化学プラントおよび電力生成プラントのような産業プラントでは、以降でDCSと称するが、分散制御システムが、物理システムにわたって配置された制御要素を利用したプロセス動作の制御に使用される。DCSは、プロセスに関連する様々なパラメータを測定するための、圧力、温度に関する様々な測定装置や流量発信器のような様々なフィールド装置に接続される。DCSはまたアクチュエータに接続され、プロセスに関連する制御パラメータに対するセットポイント制御を用いて値を制御する。当該フィールド装置は様々な測定パラメータを送信し、リアルタイムでそれらをDCSに送信する。当該フィールド装置は、FOUNDATION(商標)Fieldbusのようなプロセス制御ネットワーク・システムを用いてDCSに接続される。DCSは、人間のオペレータ、コンソール・オペレータにより運用され、当該オペレータは、フィールド装置から送信されたリアルタイム値を監視し、これらの装置および動作中のプロセスを制御する。当該コンソール・オペレータは、当該プロセスのパラメータをヒューマン・マシン・インタフェース(HMI)で参照する。産業プラントの操作における別のアクタはフィールド・オペレータであり、産業プラントに存在する物理機器において様々なタスクを実施する。フィールド・オペレータは、産業プラントに存在する物理機器においてリスクを特定し、それらを軽減する役割を担う。フィールド・オペレータの役割には、プラントに存在する物理機器の保守ルーチンや定期検査の実施が含まれる。
石油精製の場合、精製は、広い地理的領域にわたり、多数のフィールド装置を有する。石油精製における日々の操作には、コンソール・オペレータとフィールド・オペレータの間の通信が必要である。当該フィールド・オペレータは、コンソール・オペレータに自身のタスクの実施の支援を求めるかもしれない。コンソール・オペレータは、手動バルブの停止のようなDCSの使用に関する問題をコンソール・オペレータが診断するときに、保守関連のタスクを実施するようフィールド・オペレータに指示するかもしれない。フィールド・オペレータは、雨、熱、または寒い屋外条件のような困難な環境において作業することを要求されることがある。フィールド・オペレータはまた、ガス漏れ、石油流出、または異常音のような問題を検出するために、産業プラントに存在する機器の目視検査を定期的に実施する。これらの異常なサインは、当該プラントに存在する機器の潜在的な問題を示しうる。フィールド・オペレータが石油精製のような大規模産業プラント内の特定のバルブの位置を特定する際にコンソール・オペレータからの支援を必要とする幾つかのシナリオがある。緊急事態の場合、目視検査を実施するためにフィールド・オペレータを派遣することには2つの欠点がある。1つは、フィールド・オペレータが目的地に到着するには時間がかかることである。他の欠点は、人間のフィールド・オペレータを派遣することは、物理的な怪我または有害なガスもしくは放射能への露出のリスクにその人を晒すということである。
石油精製は、広い地理的領域にわたるパイプのような大型金属構造を有する。したがって、場所に正確に到達するために、フィールド・オペレータはコンソール・オペレータからの支援が必要であることがある。以降はGPSと称するが、全地球測位システムは、GPS受信機が動作するのに必要な視線の欠如のため、石油精製における全ての場所、特に屋内の場所では動作しない。視線は、屋内の状況、および、大型金属構造が視線をブロックする屋外の領域では利用できない。
本発明は1実施形態に従う産業プラントを監視するための方法に関する。当該方法は、ナビゲーション・モジュールにより、軌跡データベースから軌跡を抽出するステップを含む。自律車両は当該ナビゲーション・モジュールにより当該軌跡に存在するウェイポイントにナビゲートされる。当該ウェイポイントは産業プラントのモデルに関して識別される。続いて、当該自律車両に存在するセンサによりセンサ・データを収集する。収集されたセンサ・データは通信モジュールにより送信される。分析モジュールが、収集された非履歴センサ・データおよび履歴センサ・データに基づいて産業プラントに関連するイベントを検出する。
1実施形態によれば、当該軌跡を、自律車両が通った1つまたは複数のウェイポイントに関連付けてもよい。
幾つかの実施形態では、自律車両の例が無人空中車両および無人地上車両を含んでもよいが、これらに限られない。当該ウェイポイントが、産業プラント内のプラント安全ゾーンまたはおよび機器の位置を表してもよい。
別の実施形態では、当該方法はさらに、非履歴センサ・データを履歴センサ・データのうち1つと比較して、最後に受信したものと当該履歴センサ・データの間の偏差を特定するステップを含む。
別の実施形態では、当該イベントは識別された偏差の大きさに基づいて検出される。さらなる実施形態では、当該方法は、識別された偏差の大きさに対応する推奨された動作を生成するステップを含む。
1実施形態では、自律車両は、ウェイポイントに配置された少なくとも1つの視覚マーカを用いてウェイポイントを特定する。当該視覚マーカは光学機械可読データを含む。
幾つかの実施形態では、センサが、赤外線カメラ、ガス分析器、振動センサ、音センサ、超音波センサ、および無線周波数識別タグ・リーダのうち少なくとも1つであってもよい。
1実施形態では、センサは、近距離無線通信(NFC)を用いて産業プラント内のフィールド装置と通信するように構成される。
1実施形態によれば、本発明は、産業プラントを監視するように構成された産業プラント監視システムにも関連する。当該システムは1つまたは複数のプロセッサ、ナビゲーション・モジュール、通信モジュール、および分析モジュールを含む。ナビゲーション・モジュールは、軌跡データベースから軌跡を抽出し、当該抽出された軌跡を用いて少なくとも1つのセンサを含む自律車両をウェイポイントにナビゲートするように構成される。当該ウェイポイントは産業プラントの3次元モデルに関して特定される。通信モジュールは、センサ・データを当該少なくとも1つのセンサから受信するように構成される。分析モジュールは、当該センサ・データを当該通信モジュールから受信するように構成される。分析モジュールは、収集された非履歴センサ・データと履歴センサ・データに基づいて産業プラントに関連するイベントを検出するように構成される。ナビゲーション・モジュール、通信モジュールおよび分析モジュールは当該1つまたは複数のプロセッサにより実装される。
幾つかの実施形態では、自律車両が1つまたは複数のセンサを含んでもよい。センサの例は、赤外線カメラ、ガス分析器、振動センサ、音センサ、超音波センサ、および無線周波数識別タグ・リーダを含むがこれらに限られない。さらに別の実施形態では、当該自律車両がナビゲーション・モジュールと通信モジュールを含んでもよい。
1実施形態では、ナビゲーション・モジュールは、ウェイポイントに存在する少なくとも1つの視覚マーカを用いてウェイポイントを特定するように構成される。当該視覚マーカが、Quick Responseコード、バーコード、およびラウンデルのような光学機械可読データを含んでもよいがこれらに限られない。通信モジュールは、自律車両が少なくとも1つのウェイポイントにあるとき、受信されたセンサ・データを送信するように構成される。通信モジュールはさらに、当該実施形態に従って、無線ローカル・エリア・ネットワーク、無線モバイル・ネットワーク、またはBluetooth(登録商標)プロトコルのうち少なくとも1つを用いて当該センサ・データを送信するように構成される。
別の実施形態では、ヒューマン・マシン・インタフェース(HMI)により、自律車両が通った軌跡を構成することができる。当該軌跡は1つまたは複数のウェイポイントに関連付けられる。
幾つかの実施形態では、ナビゲーション・モジュールは、当該軌跡における自律車両の移動に対する外部干渉に応答してヒューマン・マシン・インタフェースに対する警告を生成するように構成される。
1実施形態によれば、本発明はまた、分析モジュールと軌跡データベースを備えたプラント情報管理システムと通信するように構成された自律車両にも関連する。ナビゲーション・モジュールは、軌跡を軌跡データベースから取り出し、抽出された軌跡を用いて自律車両をウェイポイントにナビゲートするように構成される。当該ウェイポイントは産業プラントのモデルに関して識別される。自律車両は、センサ・データを収集するように構成されたセンサを備える。通信モジュールは、少なくとも1つのセンサと通信して、当該センサ・データを分析モジュールに送信するように構成される。
1実施形態では、通信モジュールはさらに、センサ・データをマスタ・データベースに送信するように構成される。
幾つかの実施形態では、自律車両は、ウェイポイントのビデオ・クリップをキャプチャするように構成されたカメラを備える。
本発明の幾つかの実施形態が存在する環境の1例の図である。 本発明の幾つかの実施形態に従う、産業プラントを監視するためのシステムのブロック図である。 本発明の別の実施形態に従う、産業プラントを監視するためのシステムのブロック図である。 本発明の幾つかの実施形態に従う軌跡データベースのスキーマを表す図である。 本発明の幾つかの実施形態に従う、イベントを検出する際に必要なステップを表す流れ図である。 本発明の1実施形態に従う、軌跡において自律車両をナビゲートするのに必要な情報の取得を示す流れ図である。 本発明の幾つかの実施形態に従う、自律車両により実施されイベントの検出に繋がる動作を示す流れ図である。 本発明の1実施形態に従う、自律車両により実施される動作の1例を示す流れ図である。 本発明の幾つかの実施形態に従う、センサ・データからのレポートの生成を表す流れ図である。 本発明の幾つかの実施形態に従う、ビデオ・クリップからのレポートの生成を表す流れ図である。 本発明の幾つかの実施形態に従うシステムの1例を示す図である。
本発明の例示的な実施形態を説明するために、特定の用語を以下で定義する。明示的に定義しない限り、本明細書と特許請求の範囲における用語は当業者に明らかである意味を有するものと理解される。
「自律車両」とは、人間の入力なしにその環境を検知しナビゲートできる陸、空、または海ベースの車両のことをいう。幾つかの自律車両の例が、無人空中車両、無人地上車両、および無人水中車両を含んでもよいが、これらに限られない。
「無人空中車両」とは、所定の軌跡に基づいて自律的に飛行できる航空機のことをいう。無人空中車両の例は、4つの回転翼を有するクアッドコプタであるがこれに限られない。小型のクアッドコプタにより、無人空中車両は産業プラントのような屋内環境で動作することができる。無人空中車両は屋外環境でも同様に飛行することができる。
「ウェイポイント」とは、ナビゲーションの目的のために使用される物理空間内の基準点、例えば、目的地のことをいう。ウェイポイントが3次元座標内の関心点を表してもよい。ウェイポイントを、3Dデカルト座標システムを用いて特定してもよい。幾つかのケースでは、緯度および経度の値を組み合せて使用して2D空間内の特定の点を特定してもよい。他の場合、緯度、経度および高度の値を組み合せて使用して、3D空間内の特定の点を特定してもよい。
「センサ」とは、環境または場所の1つまたは複数の特徴パラメータを検知または検出するために使用される装置のことをいう。当該環境の幾つかの例が、産業プラントのような屋内環境および屋外環境を同様に含んでもよいがこれらに限られない。当該場所の幾つかの例が、産業プラントのような屋内環境内の屋内の場所および屋外環境内の屋外の場所を同様に含んでもよいがこれらに限られない。当該センサの幾つかの例が、赤外線カメラ、煙センサ、電気化学ガスセンサ、ガス分析器、振動センサ、音センサ、超音波センサ、および無線周波数識別タグ・リーダを含んでもよいがこれらに限られない。
「センサ・データ」とは、前述のように言及されたセンサを用いて生成された任意のデジタルデータのことをいう。「非履歴センサ・データ」とは、センサにより最後に生成されたセンサ・データのことをいい、「履歴センサ・データ」とは非履歴センサ・データが生成される前にセンサにより生成されたセンサ・データのことをいう。
「視覚マーカ」とは、産業プラント内の場所、装置または機器を特定するために使用される、光学機械可読データを含むパターン、形状または記号のような視覚的に認識可能な識別子のことをいう。視覚マーカの幾つかの例が、Quick Responseコード、バーコード、およびラウンデルを含んでもよいが、これらに限られない。
「軌跡」とは、時間の関数として、空間を通る移動体が辿る経路のことをいう。軌跡の1例が、無人空中車両のような自律車両が或る目的地から別の目的地に到達するために取った経路を含んでもよいがこれらに限られない。
「イベント」とは、オペレータによる操作、または、コンピュータ・プログラムが検出したアクションもしくはイベントに応答してコンピュータが生成した信号のことをいう。イベントの1例が、コンソール・オペレータによるセットポイント値の変更であってもよいがこれに限られない。
「プラント情報管理システム」とは、プロセス・ヒストリアン、データ調和、操作アクティビティ管理、条件ベースの保守、放射および環境監視、エネルギ管理、性能計算および監視、在庫管理、材料追跡、質量/エネルギバランス、および生産会計を含む1組の複数のサブシステムのことをいう。
「3次元プラント・モデル」または「3次元モデル」とは、3次元デカルト座標におけるオブジェクトの表現のことをいう。当該モデルが、その中に含まれるオブジェクトの表面と境界およびその測定値を含んでもよいがこれらに限られない。これらのモデルを、コンピュータ支援設計ソフトウェアを用いて生成することができる。産業プラントの立上げ中に追加された様々な機器およびハードウェアは、コンピュータ支援設計ソフトウェアの利用により3次元プラント・モデル内で表現される。
「モデル・リポジトリ」とは、産業プラントに存在する様々な物理場所、配管および機器の3次元モデルを格納するためのメモリ記憶空間のことをいう。モデル・リポジトリは通信ネットワークを介してアクセス可能である。
「分散制御システム」とは、物理システムにわたって配置された制御要素の使用によりプロセス動作を制御するために使用される制御システムのことをいう。一般に、分散制御システムは、圧力、温度に対する測定装置のような様々なフィールド装置、および、プロセスに関連する様々なパラメータを測定するための流量発信器に接続される。
図1は、本発明の幾つかの実施形態が存在する環境の1例100の図である。
図1に示すように、環境100は本発明の1実施形態における産業プラント(図示せず)の一部を表す。産業プラントは、本発明の1実施形態に従って監視できる機器108および114を含む。機器108および114の例が、石油精製における水素化分解ユニットの場合は化学反応器、電力生成プラントの場合は蒸気タービンを含んでもよい。図1に示すウェイポイント105、106、112および118は産業プラント内の特定の場所を表す。ウェイポイント105、106、112および118は産業プラント内の関心点を表し、これは、自律車両116が通過した軌跡126の開始点と終了点を含む。自律車両116は、人間の支援なしに、機器108および114を監視するために産業プラント内を移動することができる。自律車両は、プロセッサ、メモリおよび通信インタフェースを含むコンピューティング装置を用いて、ナビゲーションおよびナビゲーション命令を実行する際に必要な計算演算を実施する。自律車両の例が、ドローンまたはクアッドコプタおよび無人地上車両として一般に知られている無人空中車両を含んでもよいが、これらに限られない。
本発明の別の実施形態では、プラント情報管理システム(PIMS)122は、圧力送信器110のような産業プラント内に存在する様々な装置から送信された情報を受信しアーカイブするために産業プラント内に配置されたサーバである。当該サーバは、プロセッサ、メモリおよび通信インタフェースを含むコンピューティング装置である。フィールド装置の例が、圧力送信器、温度センサおよび流量計を含んでもよいが、これらに限られない。圧力送信器110のようなフィールド装置が分散制御システム(DCS)124に接続される。分散制御システムは、プロセスに関連する様々なパラメータを測定するために、圧力、温度、および流量測定に関する様々な測定機器のような様々なフィールド装置に接続される。DCS124は通信ネットワーク(図示せず)を用いてPIMS122に接続される。PIMS122は、コンソール・オペレータがDCS124およびPIMS122からの情報を参照できるようにするヒューマン・マシン・インタフェース(HMI)102に接続される。HMI102はまた、産業プラント内のプロセスの操作の制御に関連する様々なアクションを実施するためにコンソール・オペレータにより使用される。
自律車両116は、無線アクセス・ポイント103および104を使用することでPIMS122と通信することができる。無線アクセス・ポイント103および104は、安全規制のため産業プラントの一定の領域のみからアクセスすることができる。当該実施形態では、無線アクセス・ポイント103および104にアクセスできる一定の領域はウェイポイント118および106である。これらのウェイポイント118および106は、無線アクセス・ポイント103および104と近接している。本発明の1実施形態では、環境100に示すように、自律車両は、ウェイポイント118の近傍に配置され、無線アクセス・ポイント120の範囲内にある。
本発明の1実施形態では、点線は自律車両116が通過した軌跡126を表す。当該軌跡はウェイポイント118、112、105および106を通過する。ウェイポイント118および106はそれぞれ軌跡126の開始点および終了点である。図1に示すように、その範囲がウェイポイント106を包含する別の無線アクセス・ポイント103は軌跡126内にある。無線アクセス・ポイント103は、自律車両116が機器114および108の監視の後にウェイポイント106に到達したとき自律車両116が情報を送信できるように利用可能である。
本発明の別の実施形態では、ウェイポイント112および105はそれぞれ機器114および108の近くに配置されている。ウェイポイント112および105の機器114および108に対する近接性は、自律車両が軌跡126を通る間に自律車両116が当該機器を監視できるようにするためのものである。
図2Aは、本発明の幾つかの実施形態に従う産業プラントを監視するためのシステムのブロック図である。本発明の1実施形態によれば、当該システムは自律車両116、ハンドヘルド装置244およびプラント情報管理システム(PIMS)122を含む。自律車両116がカメラ230、複数のセンサ202を含んでもよい。ハンドヘルド装置244がナビゲーション・モジュール218および通信モジュール206を含んでもよい。当該ハンドヘルド装置は、そのメモリに格納された命令を実行できるコンピューティング装置である。ハンドヘルド装置の幾つかの例がスマート・フォンまたはタブレットを含んでもよいがこれらに限られない。PIMS122が分析モジュール216を含んでもよく、マスタ・データベース228は、アラーム・データベース、一連のイベント、およびアラーム・レポートおよび軌跡データベース222を含むがこれらに限られない。軌跡データベース222は、ウェイポイントの場所および自律車両116が実施すべき所定のアクションを含むがこれらに限られない。PIMS122は、産業プラントの操作に関連する様々なパラメータにアクセスするためにヒストリアン240と通信する。ハンドヘルド装置244はモデル・リポジトリ220と通信する。ヒストリアン240は、設定された時間間隔で様々な処理パラメータを格納し、また、長期のプラント履歴を格納する。
当該実施形態によれば、ハンドヘルド装置244が産業プラントの3次元モデルをモデル・リポジトリ220から抽出する。モデル・リポジトリ220は、プラント建物および機器の物理属性およびその3次元座標での各位置に関する情報を格納する。自律車両116は、軌跡126内のその経路を含むナビゲーション情報をハンドヘルド装置244内のナビゲーション・モジュール218から受信する。ハンドヘルド装置244はまた、産業プラントを監視するための操作の間にPIMS122に存在する軌跡データベース222と通信する。ハンドヘルド装置244は、無線ネットワーク(図示せず)を介してデータを送受信できるその通信モジュール206を用いてPIMS122と通信する。軌跡データベース222の構造を、図3と関連して後述する。ハンドヘルド装置244は、通信モジュール206を用いることによってPIMS122およびモデル・リポジトリ220と通信する。通信モジュール206は、無線アクセス・ポイント103および104を用いて確立された無線ネットワークを用いて、PIMS122およびモデル・リポジトリ220の両方と通信する。センサ202から受信されたデータをセンサ・データと称する。センサ・データは、ハンドヘルド装置244内の通信モジュール206により自律車両116から受信される。当該実施形態では、ハンドヘルド装置244は、軌跡126を通じて自律車両116をナビゲートするために自律車両116と定常的に通信する。自律車両116はハンドヘルド装置244に存在するナビゲーション・モジュール218を用いて誘導されるが、その動作は自律的なままであり、人間のアクタと独立で、軌跡126によってのみ誘導される。センサ・データはハンドヘルド装置244に送信され、次いで、通信モジュール206が、PIMS122に存在するマスタ・データベース228に格納するために当該センサ・データをPIMS122に送信する。
図2Bは、本発明の別の実施形態に従う、産業プラントを監視するためのシステムのブロック図である。本発明の1実施形態によれば、当該システムは自律車両116およびプラント情報管理システム(PIMS)122を含む。自律車両116がカメラ230、複数のセンサ202、ナビゲーション・モジュール218および通信モジュール206を含んでもよい。PIMS122が分析モジュール216を含んでもよく、マスタ・データベース228は、アラーム・データベース、一連のイベント、およびアラーム・レポートを含むがこれらに限られず、軌跡データベース222は、ウェイポイントの場所および自律車両116が実施すべき所定のアクションを含むがこれらに限られない。PIMS122は、産業プラントの操作に関連する様々なパラメータにアクセスするためにヒストリアン240と通信する。自律車両116はモデル・リポジトリ220と通信する。ヒストリアン240は、設定された時間間隔で様々な処理パラメータを格納し、また、長期のプラント履歴を格納する。
当該実施形態によれば、自律車両116は産業プラントの3次元モデルをモデル・リポジトリ220から受信する。モデル・リポジトリ220は、当該プラント建物および機器の物理属性およびその3次元座標での各位置に関する情報を格納する。自律車両116は、産業プラントを監視するためのその操作中にPIMS122に存在する軌跡データベース222から軌跡126を抽出する。軌跡データベース222の構造は図3と関連して後述する。自律車両116は、自律車両に搭載された通信モジュール206を用いてPIMS122およびモデル・リポジトリ220と通信する。通信モジュール206は、無線アクセス・ポイント103および104を用いて確立された無線ネットワークを用いてPIMS122およびモデル・リポジトリ220の両方と通信する。センサ202から受信したデータをセンサ・データと称する。センサ・データは、PIMS122に存在するマスタ・データベース228に格納するために通信モジュール206によりPIMS122に送信される。
図3は、本発明の幾つかの実施形態に従う軌跡データベース222のデータベース・スキーマを表す図である。本発明の1実施形態では、軌跡データベース222のデータベース・スキーマは、図3に示すテーブル内の列により表す以下の属性を含む。当該属性は、X軸302、Y軸304、Z軸306に関する座標、アクション308、時刻310、ホバー312、チェック314、WIFI316、センサ・タイプ318である。X302、Y304およびZ306座標は、自律車両116がナビゲートするための3次元プラント・モデルを参照して、3次元での各ウェイポイントの場所を表す。アクション308属性は、対応するX302、Y304およびZ306座標により表されるウェイポイントの場所に存在する間に自律車両116により実施されるアクションを表す。当該アクションが、1つまたは複数のセンサ202またはカメラ230の利用を示してもよい。時刻310属性は、アクション308を実施すべきスケジュールされた時刻を表す。時刻310属性により、現在時刻が時刻310属性値、例えば、00:00時にマッチするとき、自律車両116は各段階で産業プラントを定期的に監視することができる。ホバー312属性は、当該ウェイポイントの場所でアクション308を実施するときに自律車両116をホバーさせるかどうかを示す。
本発明の1実施形態では、無人空中車両は自律車両116として動作し、ウェイポイント112での移動なしに空中で或る高度に居ることによってホバー動作が実施される。自律車両116は、チェック314属性に基づいて自律車両116に搭載されたカメラ230を用いて視覚マーカ(図示せず)を検索する。視覚マーカ232は光学機械可読データを含む。光学機械可読データは、対応するアクション308が「MEASURMENT」であるときQuick Responseコードまたはラウンデルを含んでもよいがこれらに限られない。1つまたは複数の視覚マーカの識別の結果、機器、例えば、機器114が発見される。アクション308が「PATROL」である場合、自律車両116は、当該ウェイポイントで、または、自律車両116車両がX302、Y304およびZ306座標で表されるウェイポイントを通って移動する間に、カメラ230を用いてビデオ・クリップ(図示せず)を記録する。カメラ230は、ビデオ・クリップまたは画像242をキャプチャすることができる。属性WIFI316は、X302、Y304およびZ306座標により表される所与のウェイポイントでの無線接続性の存在を示す。センサ・タイプ318属性は、センサ・データ226を収集するためにX302、Y304およびZ306座標により表されるウェイポイントで使用されるセンサのタイプを示す。センサの幾つかの例が、振動センサ、温度センサ、光センサまたは生体センサを含んでもよいがこれらに限られない。当該センサの1つまたは複数をセンサ・タイプ118属性に基づいて起動する。
別の実施形態では、図3に示す軌跡データベース222の一行目は、属性X302、Y304およびZ306座標により図1に示す初期ウェイポイント118を表す。当該ウェイポイントに存在するとき、自律車両116により実施されるアクションをアクション308属性により表す。当該アクションは、本例では、属性値「LAUNCH」である。「LAUNCH」アクションは、時刻310属性で表される特定の時刻で実施される。自律車両116は、「LAUNCH」アクションの間に当該ウェイポイントから離れる。この示的な実施形態では、軌跡データベース222の二行目はウェイポイント112で実施されるアクションを表し、アクション308属性は「MEASUREMENT」の値を含む。次いで、「VIBRATION」であるセンサ・タイプ318属性により示されるセンサを用いて測定を実施し、それにより、自律車両116がウェイポイント112に到達したときに振動センサが起動される。軌跡データベース222の二行目は、機器の識別を可能とするチェック314属性を含み、例えば、ウェイポイント112近くに存在する機器114は、当該属性の値が「QRCODE」であるとき、Quick Responseコードを用いて特定される。当該実施形態におけるQuick Responseコードは機器114上に配置され、それにより、当該機器を識別することができる。
図4は、本発明の幾つかの実施形態に従う、イベント(図示せず)を検出する際に必要なステップを表す流れ図である。本発明の1実施形態では、ステップS402で、自律車両116は、3次元プラント・モデル(図示せず)と自律車両116が通過できる1組のウェイポイントを定義する軌跡126との支援によりウェイポイントにナビゲートする。軌跡データベース222内のX302、Y304およびZ306座標は、ウェイポイントからナビゲート、例えば、ウェイポイント118からウェイポイント112へナビゲートするために自律車両により使用される。
ステップS404で、自律車両116がウェイポイントの場所、例えば、ウェイポイント112に存在するとき、自律車両116はその車載センサを使用してセンサ・データを収集する(図示せず)。使用されるセンサのタイプは、軌跡データベース222内のセンサ・タイプ218属性に基づいて決定される。本発明の1実施形態では、自律車両116により使用されるセンサ・タイプ218は湿度センサである。本発明の他の実施形態では、1つまたは複数のセンサの組合せを使用してもよい。
センサ・データ226を収集した後、ステップS406で通信モジュール206は当該センサ・データをPIMS122に送信する。本発明の1実施形態では、通信モジュール206は、無線アクセス・ポイント103を使用して、ウェイポイント112および105を通るその軌跡126において収集されたセンサ・データを送信する。当該センサ・データは次いでマスタ・データベース228に格納される。
当該収集されたセンサ・データはステップS408で分析モジュール216により分析される。当該分析モジュールは、以前にマスタ・データベース228に格納されたセンサ・データ、換言すれば履歴センサ・データを使用し、それらを最近受信された非履歴センサ・データと比較して、分析を実施しイベントを検出する。イベントの例が、受信した非履歴センサ・データからの、マスタ・データベース228に格納された履歴センサ・データと比較して異常な読取り値に基づく機器の欠陥を含んでもよいがこれらに限られない。
図5は、本発明の1実施形態に従う、自律車両116が軌跡126内をナビゲートするのに必要な情報の取得を示す流れ図である。本発明の1実施形態では、ステップS502で、軌跡データベース222は、自律車両116によるアクティビティのスケジュールされた監視に関してチェックされる。アクティビティ308属性は、定期的な間隔で「LAUNCH」値に関してチェックされ、現在時刻が時刻310属性にマッチすると、自律車両116が産業プラントの監視のために開始される。幾つかの実施形態では、現在時刻が時刻310属性にマッチしない場合、自律車両116がウェイポイントに配置されているとき、警告アラートをヒューマン・マシン・インタフェース(HMI)102に送信してオペレータに警告する。
別の実施形態では、ナビゲーション・モジュール218は、軌跡126内の自律車両116の移動に対する外部干渉に応答してヒューマン・マシン・インタフェース102に対する警告を生成するように構成される。外部干渉の例が、軌跡126内の自律車両116の経路変化につながる、風、または、未知の障害物の存在を含んでもよい。
別の実施形態では、自律車両を、HMI102を用いてオペレータによるアクティビティを監視するために開始してもよい。
幾つかの実施形態では、PIMS122が、時刻310属性に基づくアクティビティの監視を開始するためのコマンドを自律車両116に送信する。アクティビティを監視するために、産業プラントにおいて1つまたは複数の自律車両を使用してもよい。
ステップS504で、監視が開始された後、自律車両116は通信モジュール206を使用して、3次元プラント・モデル(図示せず)をモデル・リポジトリ220から抽出する。当該3次元プラント・モデルは、ウェイポイントを特定するための参照として自律車両により使用され、軌跡データベース222内で定義された経路にそれ自体を向ける。産業プラントの壁、機器および配管の物理場所が当該3次元プラント・モデルにおいて定義されるとき、当該3次元プラント・モデルはまた障害物を回避するために使用される。これにより、自律車両116、例えば、無人空中車両は既知の障害物の知識とともにナビゲートすることができる。当該3次元プラント・モデル内で定義されない自律車両116の別の実施形態では、軌跡126において障害物があるときに、超音波センサが未知の障害物の存在を検出する。これにより自律車両116は、産業プラント内の人間の存在および一時的なまたは新たな構造のような未知の障害物を回避することができる。
当該3次元プラント・モデルを抽出した後、軌跡データベース222で定義された軌跡126が、ステップS506で、自律車両116が当該通信ネットワークを用いてPIMS122に接続したときに産業プラントの特定の物理領域を表すゾーン(図示せず)に基づいて、自律車両116により抽出される。幾つかの実施形態では、1つまたは複数の自律車両は、産業プラント内に配置されたその各ゾーンに基づいて各軌跡を抽出する。自律車両116は軌跡データベース222で定義されたX302、Y304およびZ306座標を使用する。X302、Y304およびZ306座標を利用することにより、自律車両116は、初期ウェイポイント、本例ではウェイポイント118を3次元座標において認識し、ナビゲートすべき次のウェイポイントを認識する。現在のウェイポイント118から後続のウェイポイント112に移動するとき、自律車両116は、壁、配管および機器のような産業プラントの物理特徴の認識を自律車両116に与える3次元プラント・モデルを用いることによって障害物を回避する。
ステップS508で、自律車両116は、軌跡データベース222で定義された様々なウェイポイントを移動し、軌跡データベース222に存在するアクション308属性で定義されたアクションを実施する。図3で説明する軌跡データベース222に基づく例では、軌跡データベース222の二行目では、ウェイポイント112で実施すべきアクション308を定義する。当該例示的なデータは、センサ・タイプ318が振動センサであるセンサを用いて測定を実施するための自律車両116を示す。
図6は、本発明の幾つかの実施形態に従う自律車両により実施されイベントの検出に繋がるアクションを示す流れ図である。1実施形態によれば、自律車両116が開始され、初期位置から無線アクセス・ポイントに接続され、例えば、ウェイポイント118で自律車両116は図1に示すように無線アクセス・ポイント104に接続する。
ステップS602で、自律車両116が開始される。自律車両116を開始し無線アクセス・ポイント104を用いて通信ネットワークに接続した後、ステップS604で、自律車両116は軌跡126を軌跡データベース222から抽出する。
自律車両116は、ステップS606の間、抽出された軌跡126を用いて、機器114に隣接するウェイポイント、例えば、ウェイポイント112に到達する。ウェイポイント112に到達した後、本例では、ステップS608で振動センサのようなセンサを起動してウェイポイント112でセンサ・データを収集する。ウェイポイント112は機器114に近接して配置され、したがって、当該振動センサは機器114に関連する振動測定を行うことに留意されたい。
センサ・データをウェイポイント112で収集した後、ステップS610で、軌跡126内の後続のウェイポイントの存在に関するチェックを実施する。1実施形態では、当該チェックは、後続のウェイポイントがあることを示す追加の行に関して図3に示すスキーマで示すように、軌跡データベース222から抽出された情報を検索することによって実施される。別の実施形態では、当該軌跡内の機器近くにさらにウェイポイントが存在する場合、自律車両116はセンサ・データを収集するために当該後続のウェイポイントにナビゲートする。
幾つかの実施形態では、機器近くに後続のウェイポイントがないとき、自律車両116は軌跡126内の最後のウェイポイントにナビゲートして、収集されたセンサ・データをPIMS122に送信する。これは、本例では、軌跡126内の最後のウェイポイント106が無線アクセス・ポイントに近接しているからである。軌跡126内の最後のウェイポイントはウェイポイント106である。ウェイポイント106は、ステップS612で、通信ネットワークを用いてセンサ・データをPIMS122に送信するために当該無線アクセス・ポイントにアクセスする。
自律車両116から送信されたセンサ・データは、ステップS614で、PIMS122に存在するマスタ・データベース228に格納される。続いて当該センサ・データを分析してイベントを検出する。ステップS616で当該イベントの検出に関与するステップを図8に関連して後述する。
図7は、本発明の1実施形態に従う、自律車両により実施される動作の1例を示す流れ図である。本発明の1実施形態では、自律車両116は軌跡126を通る飛行を実施することができる。ステップS702で、自律車両116は無線アクセス・ポイント104により確立された無線ネットワークに接続される。本例では、自律車両116はウェイポイント118に存在する。ウェイポイント118は、無線アクセス・ポイント104から確立された無線ネットワークの範囲内にある。これにより自律車両116は、無線アクセス・ポイント104をPIMS122に接続する通信ネットワークを通じてPIMS122と通信することができる。通信ネットワークの例が、プロセス制御ネットワークを含んでもよいがこれらに限られない。
自律車両116は、無線ネットワークに接続した後、それにより、通信ネットワークを通じてPIMS122に接続される。ステップS704の間、当該無線ネットワーク接続により、自律車両は3次元プラント・モデルをモデル・リポジトリ220から抽出し軌跡126を軌跡データベース222から抽出することができる。自律車両116、例えば、無人空中車両は当該3次元プラント・モデルおよび軌跡126を使用して、そこに存在する様々なウェイポイントを通って飛行して産業プラントを監視する。例えば、(図1に示す)軌跡126内のウェイポイント118、112、105、および106は、図3に示すように軌跡データベース222の行に対応する。
軌跡126を抽出した後、ステップS706で、自律車両116は、軌跡126に存在する次のウェイポイントに飛行する。自律車両116は、X、YおよびZ座標が自律車両116内で構成される初期位置から開始する。図1に示す1実施形態では、当該初期位置はウェイポイント118である。自律車両は、軌跡データベース222から抽出された情報を使用して、次のウェイポイント場所をX、YおよびZ座標で特定して、その後、当該ウェイポイントにナビゲートする。
自律車両116はウェイポイント118から後続のウェイポイント、例えば、ウェイポイント112にナビゲートする。ステップS708で、自律車両116は、軌跡データベース222から抽出した情報を使用して、ウェイポイント118で実施すべき操作を決定する。例示的な実施形態では、当該実施形態におけるウェイポイント118での操作は「MEASUREMENT」または「PATROL」の何れかである。
ウェイポイント118での操作が「MEASUREMENT」であると決定された場合、自律車両116はステップS710でウェイポイント118に到達した後にホバリング動作を実施する。無人空中車両では、ホバー動作とは、X、YまたはZ座標の何れかにおける移動なしに或る高度で飛行したままに無人空中車両が保たれることを意味する。ホバリングするとき、ステップS710で、自律車両116はカメラ230を使用してステップS712で視覚マーカ232を特定する。視覚マーカの例はQuick Response(QR)コードであり、機器114のような特定の機器を特定する。例えば、ウェイポイント118で、カメラ230は機器114に配置されたQRコード(登録商標)を識別し、それにより、機器114を特定する。自律車両116はステップS714で機器114に近づき、機器114に近接して着陸する。自律車両116は機器114に近接して着陸し、ステップS716で、センサ202を起動してセンサ・データを収集する。センサの1例が、振動センサ、湿度センサ、および温度センサを含んでもよいがこれらに限られない。別の実施形態では、カメラ230は、フィールド装置110に存在するデジタル・ディスプレイを読み取り、光学文字認識を用いてフィールド装置110のデジタル・ディスプレイに示された値を読み取ることができる。
ウェイポイント118での操作が「PATROL」であると判定された場合、ステップ718で自律車両116はホバーしないが、同時にカメラ230を用いてビデオ・クリップを記録しつつ、軌跡126に従ってウェイポイント112を通過する。記録されたビデオ・クリップにより、産業プラントにおける物理セキュリティ違反または化学物質の流出もしくは漏れを特定することができる。分析モジュール216は、産業プラントにおける物理セキュリティ違反または流出または漏れの特定を実施する。ビデオ・クリップの分析に必要なステップを図9に関連して後述する。
1実施形態では、全てのウェイポイントが無線アクセス・ポイント103および104を用いて確立された無線ネットワークの範囲内にあるわけではない。例えば、環境100において、ウェイポイント105および112は当該無線ネットワークの範囲外に留まる。したがって、ステップS720で、自律車両116は、無線接続性を用いてウェイポイント、例えば、無線アクセス・ポイント103の範囲内にあるウェイポイント106にナビゲートする。
無線アクセス・ポイント103を用いて、自律車両116は、ステップ722で、収集されたセンサ・データおよびビデオ・クリップをPIMS122に送信する。PIMS122で、当該収集されたセンサ・データおよび当該ビデオ・クリップがマスタ・データベース228に格納される。
ステップ724で、センサ・データを分析モジュールにより分析してイベントを検出する。イベントを検出する際に必要な詳細なステップを図8と関連して説明する。
図8は、本発明の幾つかの実施形態に従う、センサ・データからのレポートの生成を表す流れ図である。本発明の幾つかの実施形態では、ステップ802で、分析モジュール216は、所定の時間間隔、例えば、過去24時間にわたって非履歴センサ・データを自律車両116から抽出する。例えば、振動センサを使用して機器114に関するウェイポイント112でセンサ・データを収集する。
過去の日に関する履歴センサ・データはPIMS122のマスタ・データベース228に格納される。ステップS804で、機器114に関してウェイポイント112で収集された非履歴センサ・データを、機器114に関する同一のウェイポイント112からの所定の期間、例えば、過去7日間で平均した履歴センサ・データと比較する。
ステップS804の間、所定の期間、例えば、過去7日間の履歴センサ・データの平均を、所定の時間間隔、例えば、過去24時間で収集された非履歴センサ・データと比較する。過去24時間の非履歴センサ・データの、過去7日間の平均からの任意の偏差を計算する。
ステップS806で、ステップS804での比較から見つかった偏差がある場合に、イベントを検出する。振動センサを用いて収集されたセンサ・データに応じて、当該イベントは機器が有する問題を示すことができる。当該イベントの幾つかの例が、回転部品におけるアンバランス、ベアリングの欠陥、またはモータの欠陥を含んでもよいがこれらに限られない。
イベントの決定の際、当該イベントの重大度をS808で見つかった偏差の量に従って決定する。例えば、振動センサ・データが過去7日間の平均より10%大きい場合、当該イベントの重大度は中程度である。当該振動センサ・データが過去7日間の平均より20%大きい場合には、当該イベントの重大度は高い。当該振動センサ・データが過去7日間の平均より50%大きい場合には、当該イベントの重大度は重大である。
ステップS808でイベントの重大度を決定した後、ステップS810でアクションを推薦する。当該アクションは当該イベントの重大度に基づく。1例では、イベントの重大度が重大である場合、緊急の保守と停止が行われる。当該イベントの重大度が高い場合、遅延された保守要求が生成される。当該イベントの重大度が中程度である場合には、機器114を監視するという推薦が生成される。
ステップS812で、ステップS808で生成されたイベントの重大度とステップS810で生成された推奨された動作とを用いてレポートが生成される。当該レポートは産業プラントの保守の最中に使用される。
ステップS814で、レポートが生成され、ステップS804での比較から見つかった偏差がない場合には、所定の時間間隔に関して収集されたセンサ・データにおいて偏差がないと記述する。偏差が存在しないということは、機器114が問題なくまたは切迫した欠陥なしに動作しているということを意味する。それに従って、機器114に対応するウェイポイント112からのセンサ・データに対してレポートが生成される。
図9は、本発明の幾つかの実施形態に従う、ビデオ・クリップからのレポートの生成を表す流れ図である。本発明の1実施形態では、図3に示すチェック314属性により、自律車両116を、軌跡データベース222内のX、YおよびZ座標で表されたウェイポイントでビデオ・クリップを記録するように構成することができる。これを、軌跡データベース222内のチェック314属性に対する「VIDEO」値の存在により示す。前述したように、ウェイポイント118での操作が「PATROL」であると判定された場合、図7に示すようにステップ718で自律車両116はホバリングしないが、同時にカメラ230を用いてビデオ・クリップを記録しつつ、軌跡126に従ってウェイポイント112を通過する。当該ビデオ・クリップは無線ネットワークを通じてプラント情報管理システム122に送信されてマスタ・データベース228に格納される。
ステップS902で、分析モジュール216がビデオ・クリップをマスタ・データベース228から抽出する。当該ビデオ・クリップは複数のフレームを含む。フレームは、ビデオ技術において電子的に符号化された静的画像である。現在のフレームは、時刻310パラメータに対応するビデオ・クリップから選択される。ウェイポイントでキャプチャされたビデオが機器または物理空間をキャプチャしてもよいことに留意されたい。
ステップS904で、分析モジュール216は、マスタ・データベース228に存在するウェイポイントの以前に格納されたフレームを抽出する。続いて、ステップS906で、当該ウェイポイントの現在のフレームと以前に格納されたフレームとを用いて背景除去動作を実施する。背景除去は、背景、この場合、当該ウェイポイントの以前に格納されたフレームと比較して前景を抽出するために実施される。当該動作では、現在のフレームが、その画素値により、以前に格納されたフレームと比較される。
ステップS908で、新たなオブジェクトの存在が特定される。異なる画素の数を表す所定の閾値が使用される。以前に格納されたフレームと異なる画素値の数が所定の閾値を超えると、新たなオブジェクトの存在が現在のフレームにおいて特定される。当該文脈での新たなオブジェクトは安全ゾーンにおける人間の存在または産業プラントにおける化学物質流出を示しうることに留意されたい。
新たなオブジェクトの存在がステップS908で特定されたとき、ステップS910で、当該新たなオブジェクトの場所が特定される。新たなオブジェクトが存在すると判定されたとき、現在のフレーム上の当該新たなオブジェクトの場所が、現在のフレームの一部における画素値の差異の量を用いて特定される。現在のフレームにおける当該新たなオブジェクトの特定により、該ウェイポイント、例えば、ウェイポイント112の近くに存在する機器114内における化学物質の漏えいを示してもよい。
ステップS912で、ウェイポイントの現在のフレーム内の新たなオブジェクトの場所を、ビデオ・クリップに対して生成されたレポートに追加する。別の実施形態では、新たなオブジェクトが見つかったとき、コンソール・オペレータにHMI102を用いて警告してもよい。
画素比較操作中に現在のフレームにおいて新たなオブジェクトが識別されなかった場合には、ステップS912で、同一であると述べるレポートを生成する。
図10は例示的なシステム1000を示す。図10では、当該システムの幾つかの実施形態が実装される。
システム1002が少なくとも1つのプロセッサ1004と少なくとも1つのメモリ1006を含んでもよい。プロセッサ1004はプログラム命令を実行し、実際のプロセッサであってもよい。プロセッサ1004が仮想プロセッサであってもよい。コンピュータ・システム1002は、説明した諸実施形態の利用または機能の範囲に関する任意の限定を示唆しようとするものではない。例えば、コンピュータ・システム1002が、汎用目的コンピュータ、プログラムされたマイクロ・プロセッサ、マイクロ・コントローラ、集積回路、および本発明の方法を構成するステップを実施できる他の装置または装置の配置構成、のうち1つまたは複数を含んでもよいがこれらに限られない。本発明の1実施形態では、メモリ1006が、本発明の様々な実施形態を実装するためのソフトウェアを格納してもよい。コンピュータ・システム1002が追加のコンポーネントを有してもよい。例えば、コンピュータ・システム1002は1つまたは複数の通信チャネル1008、1つまたは複数の入力装置1010、1つまたは複数の出力装置1012、および記憶部1014を備える。バス、コントローラ、またはネットワークのような相互接続機構(図示せず)がコンピュータ・システム1002のコンポーネントを相互接続する。本発明の様々な実施形態では、オペレーティング・システム・ソフトウェア(図示せず)が、コンピュータ・システム1002で実行される様々なソフトウェアに対する動作環境を提供し、コンピュータ・システム1002の構成要素の異なる機能を管理する。
通信チャネル(複数可)1008により、通信媒体を介した様々な他のコンピューティング・エンティティへの通信が可能となる。当該通信媒体は、プログラム命令、または他のデータのような情報を通信媒体において提供する。当該通信媒体は、電気、光、RF、赤外線、音響、マイクロ波、Bluetooth(登録商標)または他の送信媒体で実装された有線または無線の方法を含むがこれらに限られない。
入力装置(複数可)1010が、タッチ・スクリーン、キーボード、マウス、ペン、ジョイスティック、トラック・ボール、音声装置、スキャン装置、またはコンピュータ・システム1002に入力を提供できる任意の別の装置を含んでもよいがこれらに限られない。本発明の1実施形態では、入力装置(複数可)1010が、サウンドカードまたは音声入力をアナログまたはデジタルの形式で受け入れる同様な装置であってもよい。出力装置(複数可)1012が、CRTまたはLCD上のユーザ・インタフェース、プリンタ、スピーカ、CD/DVDライタ、またはコンピュータ・システム1002からの出力を提供する他の任意の装置を含んでもよいがこれらに限られない。
記憶部1014が、磁気ディスク、磁気テープ、CD−ROM、CD−RW、DVD、任意の種類のコンピュータ・メモリ、磁気ストライプ、スマート・カード、プリントされたバーコードまたは情報を格納できコンピュータ・システム1002によりアクセスできる他の任意の一時的もしくは非一時的媒体を含んでもよいがこれらに限られない。本発明の様々な実施形態では、記憶部1014は、説明した諸実施形態を実装するためのプログラム命令を含む。
本発明を、システム、方法、またはコンピュータ可読記憶媒体のようなコンピュータ・プログラム製品またはコンピュータ・ネットワークを含む多数の方法で実装してもよい。プログラミング命令はリモートの場所から送信される。自律車両116およびプラント情報管理システム122は、ネットワーク機能を有するコンピューティング装置である。
本発明の開示事項を、コンピュータ・システム1002とともに使用するためにコンピュータ・プログラム製品として具現化してもよい。本明細書で説明した方法は一般にコンピュータ・プログラム製品として実装され、コンピュータ・システム1002または他の任意の同様な装置により実行される1組のプログラム命令を含む。当該1組のプログラム命令が、コンピュータ可読記憶媒体(記憶1004)、例えば、ディスク、CD−ROM、ROM、フラッシュ・ドライブまたはハード・ディスクのような有形媒体に格納された一連のコンピュータ可読コードであってもよく、または、有形媒体上でモデムまたは他のインタフェース装置を介してコンピュータ・システム1002に伝送可能であってもよい。当該有形媒体には、光通信またはアナログ通信のチャネル(複数可)1008が含まれるがこれらに限られない。コンピュータ・プログラム製品としての本発明の実装が無線技術を用いた無形であってもよい。当該無線技術には、マイクロ波、赤外線、Bluetooth(登録商標)または他の送信技術が含まれるがこれらに限られない。これらの命令を、システムに予めロードでき、または、CD−ROMのような記憶媒体に記録でき、または、インターネットまたはモバイル電話ネットワークのようなネットワークを介してダウンロードできるようにすることができる。当該一連のコンピュータ可読命令が、本明細書で前述した機能の全部または一部を具体化してもよい。
一般に、上述の実施形態におけるシステム、装置、モジュールおよび方法を、部分的にまたは全体として、1つまたは複数のプロセッサでコンピュータ・ソフトウェア、ソフトウェア・コンポーネント、プログラム・コード、および/または命令を実行するマシンを通じて、展開してもよい。当該1つまたは複数のプロセッサが、汎用目的コンピュータ、サーバ、クラウド・サーバ、クライアント、ネットワーク・インフラ構造、モバイル・コンピューティング・プラットフォーム、静的なコンピューティング・プラットフォーム、または他のコンピューティング・プラットフォームの一部であってもよい。1つまたは複数のプロセッサが、プログラム命令、コード、バイナリ命令等を実行できる、1つまたは複数の任意の種類の計算装置または処理装置であってもよい。当該1つまたは複数のプロセッサが、信号プロセッサ、デジタル・プロセッサ、組込みプロセッサ、マイクロ・プロセッサまたはそこに格納されたプログラム・コードまたはプログラム命令の実行を直接的または間接的に促進できる、コプロセッサ、例えば、数学コプロセッサ、グラフィック・コプロセッサ、通信コプロセッサ等のような任意の変形であってもよく、または、これらを含んでもよい。さらに、当該1つまたは複数のプロセッサが複数のプログラム、スレッド、およびコードの実行を可能としてもよい。当該スレッドを同時に実行して、当該1つまたは複数のプロセッサの性能を高め、アプリケーションの同時動作を促進してもよい。本明細書で説明したプログラム・コード、プログラム命令等を1つまたは複数のスレッドで実装してもよい。当該1つまたは複数のプロセッサが、本明細書で説明したようにコード、命令およびプログラムを格納するメモリを備えてもよい。当該プロセッサが、本明細書および他所で説明したようにコード、命令およびプログラムを格納できるインタフェースを介して非一時的プロセッサ可読記憶媒体にアクセスしてもよい。当該コンピューティング装置または処理装置により実行できるプログラム、コード、プログラム命令または他のタイプの命令を格納するためのプロセッサに関連付けられた非一時的プロセッサ可読記憶媒体が、メモリ、ハード・ディスク、フラッシュ・ドライブ、RAM、ROM、CD−ROM、DVD、キャッシュ等のうち1つまたは複数を含んでもよいがこれらに限られなくてもよい。
プロセッサが、マルチプロセッサの速度と性能を高めうる1つまたは複数のコアを備えてもよい。幾つかの実施形態では、プロセスが、複数の独立なコアを結合する、デュアル・コア・プロセッサ、クアッド・コア・プロセッサ、他のチップレベルのマルチ・プロセッサ等であってもよい。
本明細書で説明した方法、モジュール、装置、およびシステムを、部分的にまたは全体として、サーバ、クライアント、ファイアウォール、ゲートウェイ、ハブ、ルータ、または他のかかるコンピュータおよび/またはネットワーキング・ハードウェア上でコンピュータ・ソフトウェアを実行するマシンを通じて、展開してもよい。
当該ソフトウェア・プログラムを、1つまたは複数のクライアントに関連付けてもよい。当該1つまたは複数のクライアントがファイル・クライアント、印刷クライアント、ドメイン・クライアント、インターネット・クライアント、イントラネット・クライアント、および、セカンダリ・クライアント、ホスト・クライアント、分散クライアント等のような他の変形、を含んでもよい。当該クライアントが、有線媒体または無線媒体等を介して他のクライアント、サーバ、マシン、および装置にアクセスできる、メモリ、プロセッサ、コンピュータ可読媒体、記憶媒体、物理ポートおよび仮想ポート、通信装置、ならびにインタフェースのうち1つまたは複数を備えてもよい。本明細書で説明したプログラムまたはコードをクライアントにより実行してもよい。さらに、本願で説明した方法の実行に必要な他の装置を、クライアントに関連付けられたインフラ構造の一部とみなしてもよい。クライアントが、サーバ、他のクライアント、プリンタ、データベース・サーバ、印刷サーバ、ファイル・サーバ、通信サーバ、分散サーバ等を含む他の装置にインタフェースを提供してもよい。この結合および/または接続により、ネットワークにわたるプログラムの遠隔実行を容易にしてもよい。これらの装置の一部または全部のネットワーキングにより、1つまたは複数の場所でプログラムまたは方法の並列処理を促進してもよい。さらに、インタフェースを介してクライアントに取り付けられた装置の何れかが、方法、プログラム、アプリケーション、コードおよび/または命令を格納できる少なくとも1つの記憶媒体を備えてもよい。中央リポジトリが、様々な装置で実行されるプログラム命令を提供してもよい。本実装では、リモート・リポジトリが、プログラム・コード、命令、およびプログラムに対する記憶媒体として動作してもよい。
ソフトウェア・プログラムを1つまたは複数のサーバに関連付けてもよい。当該1つまたは複数のサーバが、ファイル・サーバ、プリント・サーバ、ドメイン・サーバ、インターネット・サーバ、イントラネット・サーバ、および、セカンダリ・サーバ、ホスト・サーバ、分散サーバ等のような他の変形、を含んでもよい。当該サーバが、有線媒体または無線媒体等を介して他のサーバ、クライアント、マシン、および装置にアクセスできる、メモリ、プロセッサ、コンピュータ可読媒体、記憶媒体、物理ポートおよび仮想ポート、通信装置、およびインタフェースのうち1つまたは複数を備えてもよい。本明細書で説明した方法、プログラムまたはコードをサーバにより実行してもよい。さらに、本願で説明した方法の実行に必要な他の装置を、サーバに関連付けられたインフラ構造の一部とみなしてもよい。サーバが、クライアント、他のサーバ、プリンタ、データベースサーバ、プリント・サーバ、ファイル・サーバ、通信サーバ、分散サーバ、ソーシャル・ネットワーク等を含む他の装置にインタフェースを提供してもよい。この結合および/または接続により、ネットワークにわたるプログラムのリモート実行を促進してもよい。これらの装置の一部または全部のネットワーキングにより、1つまたは複数の場所でのプログラムまたは方法の並列処理を促進してもよい。インタフェースを介してサーバに取り付けられた装置の何れかが、プログラム、コードおよび/または命令を格納できる少なくとも1つの記憶媒体を備えてもよい。中央リポジトリが、様々な装置で実行されるプログラム命令を提供してもよい。本実装では、リモート・リポジトリが、プログラム・コード、命令、およびプログラムのための記憶媒体として動作してもよい。
本明細書で説明した方法およびシステムを、部分的にまたは全体として、ネットワーク・インフラ構造を介して展開してもよい。当該ネットワーク・インフラ構造が、当業界で公知なコンピューティング装置、サーバ、ルータ、ハブ、ファイアウォール、クライアント、パーソナル・コンピュータ、通信装置、ルーティング装置および他のアクティブ装置およびパッシブ装置、モジュールおよび/またはコンポーネントのような要素を備えてもよい。当該ネットワーク・インフラ構造に関連付けられたコンピューティング装置および/または非コンピューティング装置が、他のコンポーネントとは別に、フラッシュ・メモリ、バッファ、スタック、RAM、ROM等のような記憶媒体を含んでもよい。本明細書および他所で説明したプロセス、方法、プログラム・コード、命令を1つまたは複数のネットワーク・インフラ構造要素により実行してもよい。
本明細書で説明した方法、プログラム・コード、および命令を、複数セルを有する任意の利用可能なセルラ・ネットワークまたはWi−Fiのような非セルラ・ネットワークで実装してもよい。当該セルラ・ネットワークが、周波数分割多重アクセス(FDMA)ネットワークまたは符号分割多重アクセス(CDMA)ネットワークの何れかであってもよい。当該セルラ・ネットワークがモバイル装置、セルサイト、基地局、中継器、アンテナ、タワー等を含んでもよい。当該セル・ネットワークがGSM(登録商標)、GPRS、3G、EVDO、メッシュ、または他のネットワーク・タイプであってもよい。
本明細書および他所で説明した方法、コンピュータ・ソフトウェア・プログラムコード、および命令を、モバイル装置上でまたはモバイル装置を通じて実装してもよい。当該モバイル装置がナビゲーション装置、セル電話、モバイル電話、モバイル携帯情報端末、ラップトップ、パームトップ、ノートブック、ページャ、電子ブック・リーダ、音楽プレイヤ等を含んでもよい。これらの装置が、他のコンポーネントとは別に、フラッシュ・メモリ、バッファ、RAM、ROMのような記憶媒体および1つまたは複数のコンピューティング装置を含んでもよい。モバイル装置に関連付けられたコンピューティング装置が、そこに格納されたプログラム・コード、方法、および命令を実行できてもよい。あるいは、当該モバイル装置が、他の装置と協調して命令を実行するように構成されてもよい。当該モバイル装置が、サーバとインタフェースする基地局と通信し、プログラム・コードを実行するように構成されてもよい。当該モバイル装置が、ピア・ツー・ピア・ネットワーク、メッシュ・ネットワーク、または他の通信ネットワーク上で通信してもよい。当該プログラム・コードを、サーバに関連付けられた記憶媒体に記憶し、サーバ内に組み込まれたコンピューティング装置により実行してもよい。基地局がコンピューティング装置および記憶媒体を含んでもよい。当該記憶装置が、当該基地局に関連付けられたコンピューティング装置により実行されるプログラム・コードおよび命令を記憶してもよい。
当該コンピュータ・ソフトウェア、プログラム・コード、および/または命令をマシン可読媒体に格納し、かつ/または、マシン可読媒体でアクセスしてもよい。当該マシン可読媒体が、計算に使用されるデジタルデータを幾つかの時間間隔だけ保持するコンピュータ・コンポーネント、装置、および記録媒体、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)として知られる半導体記憶、光ディスク、磁気記憶風のハード・ディスク、テープ、ドラム、カードおよび他のタイプの形態のような一般により永続な記憶のための大容量記憶、プロセッサ・レジスタ、キャッシュ・メモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、CD、DVDのような光記憶、フラッシュ・メモリ、例えば、USBスティックまたはキー、フロッピー(登録商標)・ディスク、磁気テープ、紙テープ、パンチ・カード、スタンドアロンのRAMディスク、Zipドライブ、取外し可能大容量記憶、オフライン等のような取外し可能媒体、動的メモリ、静的メモリ、読書き記憶、変更可能ストレージ、読取専用、ランダム・アクセス、シーケンシャル・アクセス、ロケーション・アドレス可能、ファイル・アドレス可能、コンテンツ・アドレス可能、ネットワーク取付記憶、記憶エリア・ネットワーク、バーコード、磁気インク等のような他のコンピュータ・メモリ、を含んでもよい。
本明細書で説明した方法およびシステムが、物理および/またはまたは無形のアイテムを或る状態から別の状態に変形してもよい。本明細書で説明した方法およびシステムはまた、物理および/または無形のアイテムを表すデータを或る状態から別の状態に変形してもよい。
図面にわたって、流れ図およびブロック図を含めて、本明細書で説明したモジュール、エンジン、コンポーネント、および要素は、当該モジュール、エンジン、コンポーネント、および要素の間の論理境界を示唆する。しかし、ソフトウェアまたはハードウェアの技術的慣習によれば、当該モジュール、エンジン、コンポーネント、および要素およびそれらの機能を、コンピュータ実行可能媒体を介して1つまたは複数のプロセッサ、コンピュータ、マシンで実装してもよい。これらは、スタンドアロンのソフトウェア・モジュール、または、外部ルーチン、コード、サービス、またはこれらの任意の組合せを使用するモジュールとして、モノリシックなソフトウェア構造として格納されたプログラム命令を実行することができ、全てのかかる実装が本発明の範囲に含まれうる。かかるマシンの例には、携帯情報端末、ラップトップ、パーソナル・コンピュータ、モバイル電話、他のハンドヘルド・コンピューティング装置、医療機器、有線通信装置または無線通信装置、変換器、チップ、計算器、衛星、タブレットPC、電子書籍、ガジェット、電子装置、人工知能を有する装置、コンピューティング装置、ネットワーキング機器、サーバ、ルータ、プロセッサ組込み型の保護眼鏡等が含まれうるがこれらに限られない。さらに、流れ図およびブロック図におけるモジュール、エンジン、コンポーネント、および要素または他の任意の論理コンポーネントを、プログラム命令を実行できる1つまたは複数のマシン、コンピュータまたはプロセッサで実装してもよい。以上の説明および以上の説明が参照する図面では開示したシステムの幾つかの機能的態様を説明したが、これらの機能的態様を実装するためのソフトウェアのどの特定の配置構成も、明示的に述べるかまたは文脈から明らかでない限り、これらの説明から推論されるものではない。また、上で特定し説明した様々なステップを変形してもよく、当該諸ステップの順序を、本明細書で開示した技術の特定の応用に適合させてもよいことは理解される。かかる変形および修正の全ては本開示の範囲内に入ることが意図されている。様々なステップに関する順序の説明は、特定の適用で必要とされない限り、または、明示的に述べるかもしくは文脈から明らかでない限り、これらのステップに対する特定の実行順序を要求するとは理解されるべきでない。
上述の方法および/またはプロセス、およびそのステップを、ハードウェア、ソフトウェアまたは特定のアプリケーションに適したハードウェアおよびソフトウェアの任意の組合せで実現してもよい。当該ハードェアが、汎用目的コンピュータおよび/もしくは専用コンピューティング装置または特定のコンピューティング装置または特定のコンピューティング装置の特定の態様もしくはコンポーネントを備えてもよい。当該プロセスを、1つまたは複数のマイクロ・プロセッサ、マイクロ・コントローラ、組込みマイクロ・コントローラ、プログラム可能デジタル信号プロセッサまたは他のプログラム可能装置で、内部メモリおよび/または外部メモリに沿って実現してもよい。当該プロセスを、追加または代替として、特定用途向け集積回路、プログラム可能ゲートアレイ、プログラム可能アレイ・ロジック、または電子信号を処理するように構成できる他の任意の装置もしくは装置の組合せに組み込んでもよい。当該プロセスの1つまたは複数を、マシン可読媒体上で実行できるコンピュータ実行可能コードとして実現してもよいことはさらに理解される。
コンピュータ実行可能コードを、Cのような構造化プログラミング言語、C++のようなオブジェクト指向プログラミング言語、または、上述の装置の1つで実行するために格納し、コンパイルし、または解釈できる他の任意の高レベルまたは低レベルのプログラミング言語(アセンブリ言語、ハードウェア記述言語、およびデータベース・プログラミング言語および技術)、ならびに、プログラム命令を実行できるプロセッサ、プロセッサ・アーキテクチャ、または異なるハードウェアおよびソフトウェア、または他の任意のマシンの不均一な組合せを用いて、生成してもよい。
このように、1態様では、上述の各方法およびそれらの組合せを、1つまたは複数のコンピューティング装置で実行されたときにその諸ステップを実施するコンピュータ実行可能コードで具体化してもよい。別の態様では、当該方法を、その諸ステップを実施するシステムで具体化してもよく、多数の方法で装置にわたって分散させてもよく、または、その機能の全てを専用のスタンドアロン装置または他のハードウェアに統合してもよい。別の態様では、上述のプロセスに関連付けられたステップを実施するための手段が上述のハードェアおよび/またはソフトウェアの何れかを含んでもよい。かかる並びおよび組合せの全ては本発明の範囲に入るものと意図されている。
本発明の例示的な実施形態を本明細書で説明し図示したが、これらは例示的なものにすぎないことは理解される。形態および細部における様々な修正を、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の趣旨と範囲から逸脱もしくはこれらを侵害せずに行いうることは当業者に理解される。
105ウェイポイント
106ウェイポイント
108機器
112ウェイポイント
114機器
118ウェイポイント
116自律車両
122プラント情報管理システム
202センサ
206通信モジュール
216分析モジュール
218ナビゲーション・モジュール
220モデル・リポジトリ
222軌跡データベース
228マスタ・データベース
230カメラ
240ヒストリアン
244ハンドヘルド装置
1002コンピュータ・システム
1004プロセッサ
1006メモリ
1008通信チャネル(複数可)
1010入力装置(複数可)
1012出力装置(複数可)
1014記憶部

Claims (24)

  1. 産業プラントを監視するための方法であって、
    ナビゲーション・モジュールにより、軌跡データベースから軌跡を抽出するステップと、
    前記ナビゲーション・モジュールにより、自律車両を前記軌跡に存在するウェイポイントにナビゲートするステップであって、前記ウェイポイントは前記産業プラントのモデルに関して識別される、ステップと、
    前記自律車両の少なくとも1つのセンサにより、センサ・データを収集するステップと、
    通信モジュールにより、前記センサ・データを前記少なくとも1つのセンサから受信するステップと、
    前記通信モジュールにより、前記センサ・データを分析モジュールに送信するステップと、
    前記分析モジュールにより、履歴センサ・データおよび非履歴センサ・データに基づいて、前記産業プラントに関連するイベントを検出するステップであって、前記非履歴センサ・データは前記受信されたセンサ・データである、ステップと、
    を含む、方法。
  2. 前記非履歴センサ・データを前記履歴センサ・データと比較して、前記履歴センサ・データと非履歴センサ・データの間の偏差を特定するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記イベントは識別された前記偏差の大きさに基づいて検出される、請求項2に記載の方法。
  4. 識別された前記偏差の大きさに対応する推奨された動作を生成するステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
  5. 1つまたは複数のウェイポイントは前記自律車両が通った軌跡に関連付けられる、請求項1に記載の方法。
  6. 前記自律車両は無人空中車両および無人地上車両のうち1つである、請求項1に記載の方法。
  7. 前記ウェイポイントに配置された少なくとも1つの視覚マーカを用いて前記ウェイポイントを識別するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記視覚マーカは光学機械可読データを含む、請求項7に記載の方法。
  9. 前記ウェイポイントは前記産業プラント内のプラント安全ゾーンおよび機器の位置のうち少なくとも1つである、請求項1に記載の方法。
  10. 前記少なくとも1つのセンサは、赤外線カメラ、ガス分析器、振動センサ、音センサ、超音波センサ、および無線周波数識別タグ・リーダのうち少なくとも1つである、請求項1に記載の方法。
  11. 前記少なくとも1つのセンサは、近距離無線通信(NFC)を用いて前記産業プラント内のフィールド装置と通信するように構成される、請求項1に記載の方法。
  12. 産業プラントを監視するように構成された産業プラント監視システムであって、
    1つまたは複数のプロセッサと、
    軌跡を軌跡データベースから抽出し、
    前記軌跡を用いて少なくとも1つのセンサを含む自律車両をウェイポイントにナビゲートする
    ように構成されたナビゲーション・モジュールであって、前記ウェイポイントは前記産業プラントのモデルに関して識別される、ナビゲーション・モジュールと、
    センサ・データを前記少なくとも1つのセンサから受信するように構成された通信モジュールと、
    前記センサ・データを前記通信モジュールから受信し、
    履歴センサ・データおよび非履歴センサ・データに基づいて前記産業プラントに関連するイベントを検出する
    ように構成された分析モジュールであって、前記非履歴センサ・データは前記受信されたセンサ・データである、分析モジュールと、
    を備え、
    前記ナビゲーション・モジュール、前記通信モジュールおよび前記分析モジュールは前記1つまたは複数のプロセッサにより実装される、
    産業プラント監視システム。
  13. 前記ナビゲーション・モジュールは、前記ウェイポイントに存在する少なくとも1つの視覚マーカを用いて前記ウェイポイントを特定するように構成される、請求項12に記載のシステム。
  14. 前記視覚マーカは光学機械可読データを含む、請求項13に記載のシステム。
  15. 前記自律車両が通った軌跡を構成するためのヒューマン・マシン・インタフェース(HMI)をさらに備え、前記軌跡は1つまたは複数のウェイポイントに関連付けられる、請求項12に記載のシステム。
  16. 前記ナビゲーション・モジュールは、前記軌跡における前記自律車両の移動に対する外部干渉に応答してヒューマン・マシン・インタフェースに対する警告を生成するように構成される、請求項12に記載のシステム。
  17. 前記通信モジュールは、前記自律車両が少なくとも1つのウェイポイントにあるとき、前記受信されたセンサ・データを送信するように構成される、請求項12に記載のシステム。
  18. 前記通信モジュールは、無線ローカル・エリア・ネットワーク、無線モバイル・ネットワーク、またはBluetooth(登録商標)プロトコルのうち少なくとも1つを用いて前記センサ・データを送信するように構成される、請求項12に記載のシステム。
  19. 前記自律車両は前記少なくとも1つのセンサを備える、請求項12に記載のシステム。
  20. 前記自律車両は前記ナビゲーション・モジュールおよび前記通信モジュールをさらに備える、請求項12に記載のシステム。
  21. 前記少なくとも1つのセンサは赤外線カメラ、ガス分析器、振動センサ、音センサ、超音波センサ、および無線周波数識別タグ・リーダのうち少なくとも1つを含む、請求項19に記載のシステム。
  22. 分析モジュールと軌跡データベースを備えたプラント情報管理システムと通信するように構成された自律車両であって、
    軌跡を前記軌跡データベースから取り出し、
    前記取り出した軌跡を用いて前記自律車両をウェイポイントにナビゲートする
    ように構成されたナビゲーション・モジュールであって、前記ウェイポイントは産業プラントのモデルに関して識別される、ナビゲーション・モジュールと、
    センサ・データを収集するように構成された少なくとも1つのセンサと、
    前記少なくとも1つのセンサと通信して、前記センサ・データを前記分析モジュールに送信するように構成された通信モジュールと、
    を備えた、自律車両。
  23. 前記通信モジュールはさらに、前記センサ・データをマスタ・データベースに送信するように構成される、請求項22に記載の自律車両。
  24. 前記ウェイポイントのビデオ・クリップをキャプチャするように構成されたカメラをさらに備える、請求項22に記載の自律車両。
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