JP2022037709A - 無人巡視点検装置および無人巡視点検システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電プラント施設のように電波が届きにくい環境下であっても自律的に走行しながら無人点検することが可能な無人巡視点検装置を提供する。【解決手段】一実施形態に係る無人巡視点検装置は、予め設定された点検時刻になると、発電プラント施設の点検エリアを予め設定された巡回ルートで走行する車体部と、車体部に搭載され、車体部の走行中に点検エリアを撮影するカメラと、車体部に搭載され、車体部の走行中に巡回ルートの周囲に存在する物体との距離を計測して車体部の位置を認識する位置認識センサと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、無人巡視点検装置および無人巡視点検システムに関する。

従来、発電プラント施設で異常の有無を確認するためには、技術者が点検エリアを定期的に巡回する必要があった。そのため、点検エリアを自律走行しながら無人点検する装置の開発が望まれている。一般的に、自動掃除ロボットおよび自動車の無人走行装置といった自律走行するロボットに関する技術は数多く提案されている。

特開２０１７－１０２８８８号公報

自律走行ロボットは、ＧＰＳ（Grobal Positioning System）を用いて自己の位置を認識する場合がある。しかし、発電プラント施設は、施設外から発信された電波が届きにくい環境下にある。そのため、ＧＰＳを用いて発電プラントを自律的に走行することは困難である。

本発明が解決しようとする課題は、発電プラント施設のように電波が届きにくい環境下であっても自律的に走行しながら無人点検することが可能な無人巡視点検装置および無人巡視点検システムを提供することである。

一実施形態に係る無人巡視点検装置は、予め設定された点検時刻になると、発電プラント施設の点検エリアを予め設定された巡回ルートで走行する車体部と、車体部に搭載され、車体部の走行中に点検エリアを撮影するカメラと、車体部に搭載され、車体部の走行中に巡回ルートの周囲に存在する物体との距離を計測して車体部の位置を認識する位置認識センサと、を備える。

本実施形態によれば、発電プラント施設のように電波が届きにくい環境下であっても自律的に走行しながら無人点検することが可能となる。

第１実施形態に係る無人巡視点検システムの概略的な構成を示すブロック図である。 無人巡視点検装置の概略的な構成を示す模式図である。 センサ群の概略的な構成を示すブロック図である。 監視装置の概略的な構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る監視装置の概略的な構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。下記の実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る無人巡視点検システムの概略的な構成を示すブロック図である。本実施形態に係る無人巡視点検システムは、無人巡視点検装置１０と、ベースポイントユニット２０と、監視装置３０と、を含む。この無人巡視点検システムは、発電プラント施設１００内の点検エリア１０１に設置されるが、監視装置３０は、点検エリア１０１外に設置してもよい。また、この無人巡視点検システムは、３台の無人巡視点検装置１０を備えるが、無人巡視点検装置１０の台数は、少なくとも１台以上であればよい。

各無人巡視点検装置１０は、ベースポイントユニット２０で給電される。ベースポイントユニット２０は、監視装置３０と有線ＬＡＮ（Local Area Network）または無線ＬＡＮを介して通信可能に接続される。

監視装置３０は、遠隔監視装置４０によって遠隔監視および遠隔操作を可能とされている。遠隔監視装置４０は、発電プラント施設１００内の遠隔監視場所に設置される。この遠隔監視場所は、点検エリア１０１から離れた場所である。また、監視装置３０および遠隔監視装置４０は、発電プラント施設１００の環境に依存した通信網を介して互いに接続される。さらに、遠隔監視装置４０は、自身のゲートウェイ４１を介して公衆網を利用することで、他の遠隔監視装置５０へ分岐することもできる。この場合、遠隔監視装置５０は、発電プラント施設１００から遠く離れた施設２００に設置される。

図２は、無人巡視点検装置１０の概略的な構成を示す模式図である。本実施形態に係る無人巡視点検装置１０は、車体部１１と、車体制御部１２と、給電部１３と、スポットライト１４と、カメラ１５と、通信部１６と、データ管理部１７と、センサ群１８と、を有する。

車体部１１は、車体本体に加えてタイヤ、モータ、バッテリー等の車体駆動機構を有する。この車体本体には、車体制御部１２～センサ群１８が搭載されている。また、給電部１３がベースポイントユニット２０に接続されると、上記バッテリーが給電部１３によってベースポイントユニット２０から充電される。

車体制御部１２は、所定のプログラムに基づいて車体部１１の自律走行を制御する。例えば、車体制御部１２は、予め設定された点検時刻になると、給電部１３をベースポイントユニット２０から切り離して、点検エリア１０１内を予め設定された巡回ルートで走行するように車体部１１を制御する。

スポットライト１４は、車体部１１の走行中に光を照射する。カメラ１５は、車体部１１の走行中にスポットライト１４によって照らされた点検エリア１０１を撮影する。点検エリア１０１を広範囲に撮影するために、カメラ１５は、全方向を撮影可能な３６０°カメラであることが望ましい。

通信部１６は、車体部１１の走行中に監視装置３０と無線通信する。なお、本実施形態では、無人巡視点検装置１０がベースポイントユニット２０に接続されているときには、給電部１３が、ベースポイントユニット２０を通じて監視装置３０と通信することも可能である。

データ管理部１７は、カメラ１５で撮影された画像データやセンサ群１８で計測された計測データ等、種々のデータを管理する。これらのデータは、通信部１６または給電部１３から監視装置３０へ向けて発信される。

図３は、センサ群１８の概略的な構成を示すブロック図である。センサ群１８には、位置認識センサ１８１と、ガス濃度センサ１８２と、音センサ１８３と、温度センサ１８４と、が含まれる。

位置認識センサ１８１は、巡回ルートの周囲に存在する物体との距離を計測して車体部１１の位置を認識する測距センサである。位置認識センサ１８１は、例えば、赤外線等の光源と、光源から照射された光が上記物体で反射した反射光を受光して電気信号に変換する受光素子と、この電気信号を処理する信号処理回路等で構成される。

ガス濃度センサ１８２は、車体部１１の走行中に特定ガスの濃度を計測する。音センサ１８３は、車体部１１の走行中に音を計測する。音センサ１８３は、例えばマイクロフォン等で構成される。温度センサ１８４は、車体部１１の走行中に温度を計測する。温度センサ１８４は、例えばサーモグラフィー等で構成される。各センサは、点検エリア１０１の状態を示す物理量を計測する環境センサの一例である。

図４は、監視装置３０の概略的な構成を示すブロック図である。監視装置３０は、通信部３１および異常検知部３２を有する。通信部３１は、無人巡視点検装置１０および遠隔監視装置４０と通信する。異常検知部３２は、無人巡視点検装置１０から発信されたカメラ１５の画像データおよびセンサ群１８の計測データに基づいて、点検エリア１０１の異常の有無と、異常の発生場所を検知する。

以下、上記のように構成された無人巡視点検システムの動作について説明する。

予め設定された点検時刻になると、車体部１１が、車体制御部１２の制御に従って、予め設定された巡回ルートを走行し始める。車体部１１の走行開始に伴って、カメラ１５の撮影およびセンサ群１８の各センサの計測が開始される。カメラ１５は、最初に、点検エリア１０１の一箇所に貼付されたＱＲマークを撮影する。ＱＲマークの撮影位置が、データ管理部１７によって、車体部１１の基準位置として認識される。

また、車体部１１の走行開始に伴って、スポットライト１４も点灯する。そのため、点検エリア１０１が暗くても、カメラ１５は、明るい環境下で撮影することができる。これにより、鮮明な画像データを取得することが可能となる。

車体部１１が巡回ルートを走行中に、カメラ１５の画像データおよび各センサの計測データは、データ管理部１７によって、通信部１６からリアルタイムで監視装置３０に向けて発信される。このとき、画像データおよび計測データはデータ管理部１７に記録されてもよい。

また、車体部１１が巡回ルートを走行中に、データ管理部１７は、カメラ１５で撮影された基準位置および位置認識センサ１８１の計測データを用いて、車体部１１の位置データを含む地図データを作成する。これにより、車体部１１は自律走行が可能となる。なお、点検エリア１００の地図データは、予めデータ管理部１７に記録されていてもよい。この場合、基準位置からの車体部１１の位置データを地図データに対応付けることによって、車体部１１の位置を認識して自立走行が可能となる。

通信部１６から発信された画像データおよび計測データは、監視装置３０の通信部３１で受信されて異常検知部３２に入力される。異常検知部３２は、画像データおよび計測データの少なくとも１つを用いて点検エリア１０１の異常の有無を検知する。

まず、画像データを用いた異常検知方法の一例について説明する。異常検知部３２は、通信部３１を介して取得した第１画像データと、カメラ１５で過去に撮影された第２画像データと、を比較する。第２画像データは、例えば前回の点検時刻に正常な状態の点検エリア１０１を撮影した画像データである。

第１画像データが第２画像データとほぼ一致する場合、異常検知部３２は、第１画像データに示された点検エリア１０１は正常であると判定する。反対に、これらの画像データ間に差異がある場合、異常検知部３２は、上記点検エリア１０１で異常が発生していると判定する。例えば、点検エリア１０１が、配管やタービン等の水または蒸気が流れる設備である場合、この設備が正常な状態を示す第２画像データには、水または蒸気に対応する画像領域は出現しない。そのため、正常であれば撮影できない画像領域が第１画像データに出現していると、異常検知部３２は、上記設備から水または蒸気の漏れが発生していると判定する。

次に、計測データを用いた異常検知方法の一例について説明する。異常検知部３２は、通信部３１を介して取得した計測データを、正常データと比較する。正常データは、例えば前回の点検時刻に正常な状態の点検エリア１０１で計測されたデータであってもよいし、予め定められたデータであってもよい。計測データと正常データの差異が許容範囲内である場合、異常検知部３２は、点検エリア１０１は正常な状態であると判定する。反対に、上記データの差異が許容範囲外である場合、異常検知部３２は、点検エリア１０１で異常が発生していると判定する。例えば、ガス濃度センサ１８２の計測データが、正常データを大幅に上回っている場合、異常検知部３２は、ガス漏れが発生していると判定する。

異常検知部３２は、異常の発生を検知すると、位置認識センサ１８１の計測データに基づいて異常発生場所の位置も特定する。続いて、異常検知部３２は、異常の内容および発生場所の位置等を示す検知結果を遠隔監視装置４０へ送信する。遠隔監視装置４０は、受信した検知結果をゲートウェイ４１を介して遠隔監視装置５０へ送信する。これにより、点検エリア１０１で得られた発電プラント施設１００の異常に関する情報を、リアルタイムで複数の監視装置で共有することが可能となる。この異常に関する情報は、監視装置３０、遠隔監視装置４０、５０のいずれかで表示されてもよい。

巡回ルートの走行が終了した後、無人巡視点検装置１０はベースポイントユニット２０に戻る。その後、無人巡視点検装置１０は、次の点検時刻になるまで待機する。なお、無人巡視点検装置１０の待機中に、データ管理部１７に記録された画像データおよび計測データが、ベースポイントユニット２０を介して監視装置３０に送信されてもよい。

以上説明した本実施形態によれば、無人巡視点検装置１０に搭載されたカメラ１５で点検エリア１０１を撮影することができる。また、位置認識センサ１８１によって、無人巡視点検装置１０は、ＧＰＳを用いなくても自己の位置を認識することができ、自立走行することができる。よって、施設外から発信された電波が届きにくい環境下であっても自律的に走行しながら無人点検することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る無人巡視点検システムについて説明する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。本実施形態に係る無人巡視点検システムは、監視装置３０の構成が第１実施形態と異なる。

図５は、第２実施形態に係る監視装置の概略的な構成を示すブロック図である。本実施形態に係る監視装置３０は、通信部３１および異常検知部３２に加えてルート計算部３３も有する。ルート計算部３３は、無人巡視点検装置１０の走行を妨げる障害物が巡回ルートに存在する場合、回避ルートを計算する。

異常検知部３２は、カメラ１５の画像データの比較または位置認識センサ１８１の計測データに基づいて、上記障害物が無人巡視点検装置１０の巡回ルート中に存在することを検知する。この場合、ルート計算部３３は、例えば、位置認識センサ１８１の計測データを用いて、車体部１１が障害物から所定の距離を保つ回避ルートを算出する。算出された回避ルートは、通信部３１から無人巡視点検装置１０へ発信される。無人巡視点検装置１０では、車体制御部１２が、巡回ルートを一時的に回避ルートに変更して車体部１１を走行させる。車体部１１は、回避ルートを走行後、巡回ルートに戻る。巡回ルートの走行が終了した後、車体部１１はベースポイントユニット２０に戻る。

なお、回避ルートを求める方法は、上記に限定されない。ルート計算部３３は、カメラ１５の画像データを用いて回避ルートを計算してもよい。例えば、ルート計算部３３は、画像データ内で障害物の画像領域から所定の距離を保つ領域を回避ルートとして設定してもよい。

また、回避ルートは、遠隔監視装置４０または遠隔監視装置５０からのマニュアル操作で設定されてもよい。この場合も、車体制御部１２が、設定された回避ルートで車体部１１を走行させる。

以上説明した本実施形態によれば、予め設定された巡回ルートの走行が困難になる状況になっても、代替のルートを走行することによって、無人巡視点検を継続することが可能となる。

以上、いくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要ことに含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。

１０：無人巡視点検装置
１１：車体部
１２：車体制御部
１３：給電部
１４：スポットライト
１５：カメラ
１６：通信部
１７：データ管理部
１８：センサ群
２０：ベースポイントユニット
３０：監視装置
４０：遠隔監視装置
４１：ゲートウェイ
５０：遠隔監視装置
１８１：位置認識センサ
１８２：ガス濃度センサ
１８３：音センサ
１８４：温度センサ

Claims (8)

1. 予め設定された点検時刻になると、発電プラント施設の点検エリアを予め設定された巡回ルートで走行する車体部と、
   前記車体部に搭載され、前記車体部の走行中に前記点検エリアを撮影するカメラと、
   前記車体部に搭載され、前記車体部の走行中に前記巡回ルートの周囲に存在する物体との距離を計測して前記車体部の位置を認識する位置認識センサと、
   を備える、無人巡視点検装置。
2. 前記カメラで撮影された画像データおよび前記位置認識センサの計測データを無線で発信する通信部と、
   前記物体が前記車体部の走行を妨げる障害物である場合、前記画像データおよび前記計測データの少なくとも一方を用いて求められた前記障害物から所定の距離を保つ回避ルートを、前記通信部を介して取得すると、前記巡回ルートを前記回避ルートに変更して前記車体部を走行させる車体制御部と、をさらに備える、請求項１に記載の無人巡視点検装置。
3. 前記カメラが３６０°カメラである、請求項１または２に記載の無人巡視点検装置。
4. 少なくとも１台以上の無人巡視点検装置と、前記無人巡視点検装置と通信可能な監視装置装置と、を備え、
   前記無人巡視点検装置は、
   予め設定された点検時刻になると、発電プラント施設の点検エリアを予め設定された巡回ルートで走行する車体部と、
   前記車体部に搭載され、前記車体部の走行中に前記点検エリアを撮影するカメラと、
   前記車体部に設置され、前記車体部の走行中に前記巡回ルートの周囲に存在する物体との距離を計測して前記車体部の位置を認識する位置認識センサと、を有し、
   前記監視装置装置は、前記車体部の走行中に前記無人巡視点検装置との通信によって取得した第１画像データと、前記カメラで過去に撮影され前記点検エリアの正常な状態を示す第２画像データと、を比較した結果に基づいて前記点検エリアの異常の有無を検知する異常検知部を有する、無人巡視点検システム。
5. 前記異常検知部は、前記第１画像データと前記第２画像データとの間に差異がある場合に、前記点検エリアに異常が発生していると判定する、請求項４に記載の無人巡視点検システム。
6. 前記点検エリアが、水または蒸気が流れる設備であり、
   前記第１画像データと前記第２画像データとの差異が前記設備で生じている場合、前記異常検知部は、前記設備で前記水または前記蒸気の漏れが発生していると判定する、請求項５に記載の無人巡視点検システム。
7. 前記無人巡視点検装置は、前記点検エリアの状態を示す物理量を計測する環境センサをさらに有し、
   前記異常検知部は、前記位置認識センサおよび前記環境センサの計測データを用いて前記点検エリアの異常の有無と、前記異常の発生場所を検知する、請求項４から６のいずれか１項に記載の無人巡視点検システム。
8. 前記監視装置装置は、当該監視装置装置を遠隔操作可能な遠隔監視装置装置と通信する通信部をさらに有し、前記通信部は、前記異常検知部で前記点検エリアの異常が検知された場合、検知結果を、前記遠隔監視装置装置へ送信する、請求項４から７のいずれか１項に記載の無人巡視点検システム。

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