JP2020183307A - ベルトコンベア監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のマイクを連続して接続（いわゆる数珠つなぎ、デイジーチェーン接続）することにより、配線を短くすることができ、又自動的かつ正確にベルトコンベアの異常を検知することができるベルトコンベア監視システムを提供する。【解決手段】ベルトコンベア２に沿って設置されると共にケーブル４ａ〜４ｆを使用して順番にデイジーチェーン接続された複数のマイク１ａ〜１ｆと、マイク１ａ〜１ｆからケーブル４ａ〜４ｆを介して受信した音声データを無線機能８を使用して親局９に送信する子局３と、親局９から送られてきた音声データを周波数分析し各周波数の音の大きさを求め、音の大きさと閾値とを比較することによりベルトコンベア２が異常であるか否かを判断するパソコン１０と、異常である場合は異常を外部に通知するブザー１２を設ける。【選択図】図１

Description

本願はベルトコンベア監視システムに関するものである。

搬送用ベルトコンベアにおいては、屋外で長期使用する間に、搬送路の途中において、搬送用ベルト等を支持するローラが脱落したり、搬送用ベルトの一部が切損したり、その他予期せぬ事故並びに故障が発生することがある。従来はこのような事故並びに故障を、監視員が定期的に搬送ラインに沿って歩いて、目で確認し、あるいは耳で音を聞いたりすることにより発見していた。

更には移動体が、搬送装置（パイプコンベア）の長手方向に沿って走行すると、移動体に装着されたビデオカメラ又はマイクは、搬送装置の各部を連続的に撮影するか、又は搬送装置の各部から発生する音を連続的に捕捉する搬送装置用異常検知装置があった。このような装置においては、ビデオカメラにより撮影された映像又はマイクにより捕捉された音に基づいて、搬送装置の異常状態を検知することができるものである（特許文献１参照）。

特開平０５−１０５２２２号公報

従来技術においては、搬送路が長距離（例えば数十ｋｍ）となると、監視員が歩く距離が長くなり、点検に時間が掛かり、多くの監視員を投入する必要がある。音で検知するシステムの場合、マイク１台に対して屋内のアンプ、記録計を有線で接続することになり、配線が長くなる。また、多数のマイクを設置した場合、配線の数が多くなってしまう。更に上記特許文献１に示すように、ベルトコンベアの長手方向に沿って走行するマイクにより音を集める装置もあるが、走行する装置では、走行する装置自体に故障が多く、また走行することによる雑音が集音の妨げになるという問題もあった。更に最終的には監視員による判断により異常か否かを検出していたので、正確な判断が困難であるという問題もあった。

本願は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、集音用のマイクを効率良く現場に配置できるとともに、高品質で異常音を採取できるベルトコンベア監視システムを提供することを目的とする。

本願に開示されるベルトコンベア監視システムは、ベルトコンベアに沿って設置されると共にケーブルを使用して順番にデイジーチェーン接続された複数のマイクと、前記マイクから前記ケーブルを介して受信した音声データを無線機能を使用して親局に送信する子局と、前記親局から送られてきた前記音声データを周波数分析し各周波数の音の大きさを求め、前記音の大きさと閾値とを比較することにより前記ベルトコンベアが異常であるか否かを判断する演算処理部と、異常である場合は異常を外部に通知する警報部を設けたものである。

本願に開示されるベルトコンベア監視システムによれば、複数のマイクを連続して接続（いわゆる数珠つなぎ、デイジーチェーン接続）したので、配線を短くすることができ、又自動的かつ正確にベルトコンベアの異常を検知することができる。

実施の形態１によるベルトコンベア監視システムを示す概念図である。 実施の形態１によるベルトコンベア監視システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態１によるベルトコンベア監視システムにおける閾値データテーブルの一例を示す表である。 実施の形態２によるベルトコンベア監視システムの屋外側の構成を示す概念図である。 実施の形態２によるベルトコンベア監視システムにおけるパラメータテーブルの一例を示す表である。 実施の形態３によるベルトコンベア監視システムの屋外側の構成を示す概念図である。 実施の形態３によるベルトコンベア監視システムにおけるパラメータテーブルの一例を示す表である。 実施の形態４によるベルトコンベア監視システムの屋内側の構成を示す概念図である。 実施の形態５によるベルトコンベア監視システムの屋内側の構成を示す概念図である。

実施の形態１．
本実施形態は、例えば発電所における石炭等の搬送用ベルトコンベアの異常兆候を音で検知するベルトコンベア監視システムに関する。以下、実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は実施の形態１によるベルトコンベア監視システムを示す概念図である。図において、マイク１ａ〜１ｆは、ベルトコンベア２に沿ってベルトコンベア２の近傍に設置され、音を採取する。子局３はマイク１ａ〜１ｆとケーブル４ａ〜４ｆで接続されている。それぞれのマイク１ａ〜１ｆは子局３に対して一対一で接続するのではなく、複数のマイク１ａ〜１ｆをケーブル４ａ〜４ｆを使用して連続して順番に接続（デイジーチェーン接続）している。採取された音は子局３に集められる。

子局３は中央演算装置（ＣＰＵ）５、メモリ６、バッテリ７、無線機能８で構成されており、採取された音はベルトコンベア２から離れた場所の親局９にアンテナ５０、５１を介して送られる。親局９はパソコン（演算処理部）１０とケーブル１１で接続されており、パソコン１０内で解析を行う。そして異常が発生している可能性がある場合は、ブザー（警報部）１２により外部に知らせる。なお、実施の形態１では、マイク１ａ〜１ｆをケーブル４ａ〜４ｆで連続して接続（デイジーチェーン接続）したので、マイクと子局とをつなぐケーブルの本数を減らすことができる。これにより効率良くマイクを接続するためのケーブルを配線することができる。尚ベルトコンベア２の速度は一定である。更にロールの間隔は通常一定であるため各マイク１ａ〜１ｆのそれぞれの距離間隔は一定である。但し特殊なベルトコンベアはロールの間隔が変化する場合があり、その場合はマイクの間隔は一定ではなくなる。

次に動作について図２に示すフローチャートに基づき説明する。子局３からマイク１ａ〜１ｆに対して、集音のスタートの要求を出す（ステップ２００）。マイク１ａ〜１ｆは音を採取する。子局３は集音のストップの要求を出す（ステップ２０１）。マイク１ａ〜１ｆはスタートからストップの間に収集した音声データを子局３に送る（ステップ２０２）。この時マイク１ａ〜１ｆは採取した音に対してアナログ／デジタル変換等の信号処理を行い、子局３に送信しても良い。マイクが複数台あるため、マイク１ｄからマイク１ｅ、１ｆ、１ａ、１ｂ、１ｃと順に集音する。子局３からマイク１ａ〜１ｆへの要求は必ず１台ずつ行う。この場合要求を行う時間間隔は一定である。

子局３はマイク１ａ〜１ｆとのケーブルの長さを最小限にするため、ベルトコンベア２の近傍に置き、電源ケーブルをなくしてバッテリ７で動作させる。またマイク１ａ〜１ｆも子局３から供給される電力で動作される。子局３はマイク１台毎の音声データを無線機能８を使用して親局９に送信する（ステップ２０３）。親局９は商用電源で動作されるため、主に屋内に設置される。音声データは親局９から有線のケーブル１１を経由してパソコン１０に送られる。そしてパソコン１０では解析Ｓ／Ｗ（ソフトウェア）５２を使用して音声データを主に周波数分析し、各周波数の音の大きさを数値化する（ステップ２０４）。その後あらかじめパソコン１０内に設定していた閾値データテーブル１３に基づき判定を行う（ステップ２０５）。図３は閾値データテーブル１３の一例を示す表である。

検出された周波数の音の大きさが登録している音の大きさを越えるとＮＧと判定する。この場合１つの周波数成分（例えば１０ＫＨ_Ｚ）の大きさが閾値を超えた場合でもＮＧとなる。閾値の設定は最大限周波数１００種類についてそれぞれ設定できる。ＮＧと判定された場合は、パソコン１０上の画面にＮＧと表示し、更にブザー１２により音声でＮＧを外部に通知する（ステップ２０６）。マイク１台でも異常を感知すればベルトコンベア２は異常と判断される。ベルトコンベア２の異常はロールの異常を検知することにより行う。それぞれのマイクが１台のロールを担当している。マイクで異常を検知するとこのロールが異常となり、交換が必要となる。複数のマイクが異常を検知すると、異常なロールが１台であるか複数台であるかを現地で確認する必要がある。又マイクは野外に設置されるため防水ケースに格納する必要がある。

以上のように構成することにより、マイク１ａ〜１ｆを連続して接続（いわゆる数珠つなぎ、デイジーチェーン接続）したので、配線を短くすることができ、又自動的かつ正確にベルトコンベア２の異常を検知することができる。更に子局３と親局９の間では無線通信を行うのでケーブル傷害の発生を抑えることができる。又マイクから出たアナログ信号はデジタルに変換されるので、扱い易くしてから伝送することができる。
尚上記説明ではマイクを６台設ける場合について説明したが、マイクの数は６台以外の複数台設けても良い。

実施の形態２．
図４は実施の形態２によるベルトコンベア監視システムの屋外側の構成を示す概念図である。図５はパラメータテーブルの一例を示す表である。上記実施の形態１では、子局３がマイク１ａ〜１ｆに対して、集音の要求を出す場合について説明した。本実施形態においては、図５に示すように子局３が各マイク１ａ〜１ｆに対するパラメータテーブル１４を持ち、パラメータとして各マイクの音声データの収集時間を設定できるようにしたものである。これにより短い時間で効率的に集音を行い、バッテリ７を効率良く使用でき、バッテリ７の交換周期を最大限にすることができるという効果がある。

次に動作について説明する。子局３から各マイク１ａ〜１ｆに対して、集音スタートの要求を出す。マイク１ａ〜１ｆは音を採取する。子局３は集音のストップの要求を出す。このスタートとストップの間の時間を図５に示すような子局３のパラメータテーブル１４に設定している値に従ってＣＰＵ５が要求を出す。

実施の形態３．
図６は実施の形態３によるベルトコンベア監視システムの屋外側の構成を示す概念図である。図７はパラメータテーブルの一例を示す表である。上記実施の形態１では、子局３がマイク１ａ〜１ｆに対して、集音の要求を出す場合について説明した。本実施形態においては、図７に示すように、子局３が各マイク１ａ〜１ｆに集音要求を出す周期（音声データの収集周期）を設定できるようにしたものである。これによりバッテリ７を効率良く使用でき、かつ重要な設備に対してはより短い周期で診断することができるという効果がある。

次に動作について説明する。子局３から最初のマイク（例えばマイク１ａ）に対して、集音のスタートの要求を出す。マイク１ａは音声データを採取する。子局３は集音のストップの要求を出す。この動作を全マイクについて１台ずつ実施する。完了した後子局３におけるパラメータテーブル２０に設定した次の集音時間をセットし、休止に入る。次の集音時間が来ると、休止が解除され、子局３が最初のマイク１ａに対して集音の要求を出す。図７においては１２時間後となるが、２４時間後であってもよい。又本実施形態は実施の形態２の動作と併せて実施することができる。

実施の形態４．
図８は実施の形態４によるベルトコンベア監視システムの屋内側の構成を示す概念図である。尚閾値データテーブルの構成は図３に示したものと同じである。上記実施の形態１では、パソコン１０内で解析を行い、異常が発生している可能性がある場合は、ブザー１２により外部に知らせる場合について説明した。本実施形態においては、図８に示すように、各マイク１ａ〜１ｆの集音結果を履歴テーブル１５に登録し、連続に異常を検出した場合、又は短い期間に複数回の異常を検出した場合に外部に知らせるようにしたものである。これによりベルトコンベア２の異常を検出する際、ノイズによる誤った通知を排除することができ、故障確定時に確実に異常を通知することができるという効果がある。

次に動作について説明する。実施の形態１と同様、パソコン１０では音声データを主に周波数分析し、各周波数の音の大きさを数値化する。その後あらかじめパソコン１０内に設定していた閾値データテーブル１３に基づき判定を行う。検出された周波数の音の大きさが登録している音の大きさを越えるとＮＧと判定する。ＯＫ、ＮＧの判定履歴をパソコン１０における履歴テーブル１５に蓄積し、マイク毎にＮＧが連続して、例えば３回発生すると、ＮＧと判定してパソコン１０上の画面にＮＧと表示するとともに、ブザー１２により音声でＮＧを外部に通知する。または例えばマイク毎にＮＧが６回中３回発生すると、ＮＧと判定してパソコン１０上の画面にＮＧと表示し、ブザー１２により音声で外部にＮＧを通知する。但しＮＧの発生回数については、任意に設定可能であり、変えることができる。又本実施形態は実施の形態２、３の動作と併せて実施することができる。

実施の形態５．
図９は実施の形態５によるベルトコンベア監視システムの屋内側の構成を示す概念図である。尚閾値データテーブルの構成は図３に示したものと同じである。上記実施の形態１では、パソコン１０内で解析を行い、異常が発生している可能性がある場合は、ブザー１２により外部に知らせる場合について説明した。本実施形態においては、図９に示すように、近年の省力化によりパソコン１０が設置されている建物が無人化している場合もあり、ＮＧが発生した場合にブザー１２により通知するようにしても意味がないこともある。従ってメール発信機能（警報部）５３により現場に居ない関係者に連絡するようにしたものである。これによりパソコン１０の近くにいない保守員に通知することができ、監視室の省力化を図ることができる効果がある。

次に動作について説明する。実施の形態１と同様パソコン１０では音声データを主に周波数分析し、各周波数の音の大きさを数値化する。その後あらかじめパソコン１０内に設定していた閾値データテーブル１３に基づき判定を行う。検出された周波数の音の大きさが登録している音の大きさを越えるとＮＧと判定する。ＮＧと判定した場合は、パソコン１０内のメール発信機能５３によって外部にメールを発信する。送信するメールの内容は、あらかじめ登録しているメールのひな型にＮＧ発生のベルトコンベア番号、マイク番号、時間を追加し、送信する。この場合の時間とはデータ収集時間をいう。マイクの台数が多くなると収集時間に差が発生する。又本実施形態は実施の形態２〜４の動作と併せて実施することができる。

その他上記した構成部品の数、寸法及び材料等について適宜変更することができる。
更に本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ａ〜１ｆ マイク、２ ベルトコンベア、３ 子局、４ａ〜４ｆ ケーブル、
８ 無線機能、９ 親局、１０ パソコン、１２ ブザー、５３ メール発信機能。

Claims (6)

1. ベルトコンベアに沿って設置されると共にケーブルを使用して順番にデイジーチェン接続された複数のマイクと、
   前記マイクから前記ケーブルを介して受信した音声データを無線機能を使用して親局に送信する子局と、
   前記親局から送られてきた前記音声データを周波数分析し各周波数の音の大きさを求め、前記音の大きさと閾値とを比較することにより前記ベルトコンベアが異常であるか否かを判断する演算処理部と、
   異常である場合は異常を外部に通知する警報部を設けたベルトコンベア監視システム。
2. 前記複数の各マイクによる前記音声データの収集時間を設定する請求項１記載のベルトコンベア監視システム。
3. 前記複数の各マイクの前記音声データの収集周期を設定する請求項１又は請求項２記載のベルトコンベア監視システム。
4. 前記演算処理部は異常を連続して検出した場合、又は短い期間に複数回異常を検出した場合に前記ベルトコンベアが異常であると判断する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のベルトコンベア監視システム。
5. 前記警報部としてブザーを用いた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のベルトコンベア監視システム。
6. 前記警報部としてメール発信機能を用いた請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のベルトコンベア監視システム。

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