JP2022149893A - Abnormality detection device using battery-type sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池式センサを用いた異常検知装置に関する。 The present invention relates to an abnormality detection device using a battery-powered sensor.
例えば、種々の工場等においては、エア、スチーム(蒸気)、冷却水、その他種々の流体が、所定の圧力に加圧されて流れる配管が用いられる。また、種々の流体は、所定の温度に加熱又は冷却されて用いられる。流体の圧力、温度等の状態量は、種々の設備又は配管に設けられたセンサ(計測器)によって測定される。 For example, in various factories, piping through which air, steam, cooling water, and other various fluids flow while being pressurized to a predetermined pressure is used. Moreover, various fluids are used after being heated or cooled to a predetermined temperature. State quantities such as fluid pressure and temperature are measured by sensors (measuring instruments) provided in various facilities or pipes.
例えば、特許文献1のエア漏れ検知方法においては、圧力計によって、エアジェット織機において使用される圧縮エアの圧力を監視して、圧縮エアのエア漏れが発生していないかを検知することが記載されている。
For example, in the air leak detection method of
ところで、種々の設備又は配管においては、種々の流体の状態量に生じる異常を、常時監視する必要はない一方で、必要に応じて臨時的に監視したい場合がある。また、商用電源から電力の供給を受ける有線給電式センサを用いる場合には、設備又は配管において、有線給電式センサに商用電源を供給するための電源工事が必要になり、この工事に手間が掛かる。また、場合によっては、電源工事ができないこともある。 By the way, in various facilities or pipes, it is not always necessary to monitor abnormalities occurring in various state quantities of fluids, but there are cases where it is desired to temporarily monitor them as necessary. In addition, when using a wire-powered sensor that receives power from a commercial power supply, power supply construction is required in equipment or piping to supply commercial power to the wire-powered sensor, and this work is time-consuming. . In some cases, power supply construction may not be possible.
このような場合には、有線給電式センサではなく、電池から電力の供給を受ける、電池式センサを用いることが考えられる。なお、特許文献1においては、圧力計に電池式センサを用いることは記載されていない。
In such a case, it is conceivable to use a battery-powered sensor, which receives power from a battery, instead of a wired-powered sensor. Note that
電池式センサを用いて種々の流体の状態量に生じる異常を検知する場合には、電池の容量に応じて、所定の使用時間ごとに電池交換が必要になる。つまり、状態量の検出を頻繁に行うと、電池の消耗が早くなり、頻繁に電池交換をする必要が生じる。 When a battery-powered sensor is used to detect abnormalities occurring in various state quantities of fluids, it is necessary to replace the battery every predetermined usage time depending on the capacity of the battery. In other words, if the state quantity is detected frequently, the battery will be exhausted quickly, and it will be necessary to replace the battery frequently.
また、流体の状態量は、例えば、工場内の種々の設備が稼働したとき等には、流体が使用されることによって、外乱要因として大きく変動することがある。特許文献1のエア漏れ検知方法においては、電池の消耗及び外乱要因による影響についての課題を解決する工夫はなされていない。そのため、外乱要因による影響を受けにくいとともに電池の消耗を抑えて、流体の状態量に生じる異常の検知を行うためには、更なる工夫が必要とされる。
In addition, the state quantity of the fluid may fluctuate greatly as a disturbance factor due to the use of the fluid, for example, when various facilities in the factory are in operation. In the air leakage detection method of
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、電池の消耗を抑えて、流体の状態量に生じる異常の検知を精度良く行うことができる電池式センサを用いた異常検知装置を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an anomaly detection device using a battery-powered sensor capable of suppressing battery consumption and accurately detecting an anomaly occurring in a fluid state quantity. It is something to do.
本発明の一態様は、
電池による電力を受けて動作する電池式センサを用いて、検知対象機器又は配管を流れる流体の状態量を検出し、前記状態量に生じる異常を検知する異常検知装置であって、
1日の時間帯において、外乱による前記状態量の増減量、増減速度及び増減頻度が所定の想定変動範囲内に収まると予測される第1時間帯と、外乱による前記状態量の増減量、増減速度又は増減頻度が前記想定変動範囲を外れる可能性があると予測される第2時間帯とが設定される時間帯設定部と、
前記第1時間帯において前記電池式センサが前記状態量を検出する頻度を、前記第2時間帯において前記電池式センサが前記状態量を検出する頻度に比べて高くする検出頻度可変部と、
前記第1時間帯において、前記電池式センサによって検出される前記状態量が、所定の第1許容値の範囲を外れた場合に、前記状態量に生じる異常を検知するとともに、前記第2時間帯において、前記電池式センサによって検出される前記状態量が、前記第1許容値の範囲よりも広い第2許容値の範囲を外れた場合に、前記状態量に生じる異常を検知する異常検知部と、を備える電池式センサを用いた異常検知装置にある。
One aspect of the present invention is
An abnormality detection device that uses a battery-powered sensor that operates by receiving power from a battery to detect a state quantity of a fluid flowing through a detection target device or a pipe, and detects an abnormality that occurs in the state quantity,
A first time period in which the increase/decrease amount, increase/decrease speed, and increase/decrease frequency of the state quantity due to a disturbance are predicted to fall within a predetermined assumed fluctuation range, and the increase/decrease amount, increase/decrease of the state quantity due to the disturbance, in a time period of one day. a time period setting unit configured to set a second time period during which the speed or increase/decrease frequency is likely to deviate from the assumed fluctuation range;
a detection frequency variable unit that increases the frequency with which the battery-powered sensor detects the state quantity in the first time period compared to the frequency with which the battery-powered sensor detects the state quantity in the second time period;
When the state quantity detected by the battery-powered sensor is out of the range of a predetermined first allowable value in the first time period, an abnormality occurring in the state quantity is detected and the second time period is detected. an anomaly detection unit that detects an anomaly occurring in the state quantity when the state quantity detected by the battery-powered sensor falls outside a range of a second allowable value that is wider than the range of the first allowable value; and an anomaly detection device using a battery-powered sensor.
前記一態様の電池式センサを用いた異常検知装置においては、時間帯設定部、検出頻度可変部及び異常検知部を備えることにより、外乱要因が少ないことが予測される時間帯に、重点的に流体の状態量を検出するようにしている。具体的には、時間帯設定部においては、1日の時間帯に、流体の状態量に影響を与える外乱要因が少ないことが予測される第1時間帯と、流体の状態量に影響を与える外乱要因が多いことが予測される第2時間帯とが設定される。外乱要因は、流体の状態量の増減量、増減速度又は増減頻度として現れる。 In the anomaly detection device using the battery-powered sensor of the one aspect, by including the time period setting unit, the detection frequency variable unit, and the anomaly detection unit, the The state quantity of the fluid is detected. Specifically, in the time period setting unit, the first time period in which disturbance factors that affect the state quantity of the fluid are expected to be few, and the time period that affects the state quantity of the fluid A second time period in which many disturbance factors are expected is set. The disturbance factor appears as an increase/decrease amount, an increase/decrease speed, or an increase/decrease frequency of the state quantity of the fluid.
検出頻度可変部においては、外乱要因が少ないことが予測される第1時間帯において、流体の状態量を検出する頻度を第2時間帯に比べて高くする。そして、異常検知部においては、第1時間帯及び第2時間帯において流体の状態量を監視する際に、第1時間帯において流体の状態量を監視するときに異常がないと判断するための所定の第1許容値の範囲を、第2時間帯において流体の状態量を監視するときに異常がないと判断するための所定の第2許容値の範囲よりも狭くしている。 In the detection frequency varying unit, the frequency of detecting the state quantity of the fluid is set higher in the first time slot in which fewer disturbance factors are expected than in the second time slot. Further, in the abnormality detection unit, when monitoring the state quantity of the fluid in the first time period and the second time period, there is a mechanism for determining that there is no abnormality when monitoring the state quantity of the fluid in the first time period. The range of the predetermined first allowable value is narrower than the range of the predetermined second allowable value for determining that there is no abnormality when monitoring the state quantity of the fluid in the second time period.
この構成により、流体の状態量に生じる異常の検出は、外乱要因が少ない第1時間帯において、高い頻度で重点的に行う。そのため、流体の状態量に生じる異常の検出を精度良く行うことができる。また、第2時間帯においては、流体の状態量の検出が行われる頻度が低いことにより、必要最小限の監視は継続しつつ、電池式センサの電池の消耗を抑えることができる。 With this configuration, the detection of an abnormality occurring in the state quantity of the fluid is performed intensively and frequently in the first time period when there are few disturbance factors. Therefore, it is possible to accurately detect an abnormality occurring in the state quantity of the fluid. Further, in the second time period, the frequency of detection of the state quantity of the fluid is low, so that the consumption of the battery of the battery-powered sensor can be suppressed while the necessary minimum monitoring is continued.
それ故、前記一態様の電池式センサを用いた異常検知装置によれば、電池の消耗を抑えて、流体の状態量に生じる異常の検知を精度良く行うことができる。 Therefore, according to the anomaly detection device using the battery-powered sensor of the aspect, it is possible to suppress battery consumption and accurately detect an anomaly occurring in the state quantity of the fluid.
前述した電池式センサを用いた異常検知装置にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
<実施形態1>
本形態の電池式センサ2を用いた異常検知装置1は、図1に示すように、電池21による電力を受けて動作する電池式センサ2を用いて、検知対象機器3又は配管4を流れる流体の状態量を検出し、この状態量に生じる異常を検知するものである。異常検知装置1は、時間帯設定部11、検出頻度可変部12及び異常検知部13を備える。
A preferred embodiment of the abnormality detection device using the battery-powered sensor described above will be described with reference to the drawings.
<
As shown in FIG. 1, the
図2~図4に示すように、時間帯設定部11においては、1日の時間帯のうちの、外乱による流体の状態量の増減量、増減速度及び増減頻度が所定の想定変動範囲内に収まると予測される第1時間帯t1と、外乱による流体の状態量の増減量、増減速度又は増減頻度が所定の想定変動範囲を外れる可能性があると予測される第2時間帯t2とが設定される。検出頻度可変部12は、第1時間帯t1において電池式センサ2が流体の状態量を検出する頻度を、第2時間帯t2において電池式センサ2が流体の状態量を検出する頻度に比べて高くするよう構成されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, in the time
図2に示すように、異常検知部13は、第1時間帯t1において、電池式センサ2によって検出される流体の状態量が、所定の第1許容値k1a,k1bの範囲を外れた場合に、流体の状態量に生じる異常を検知するとともに、第2時間帯t2において、電池式センサ2によって検出される流体の状態量が、第1許容値k1a,k1bの範囲よりも広い第2許容値k2の範囲を外れた場合に、流体の状態量に生じる異常を検知するよう構成されている。
As shown in FIG. 2, the
以下に、本形態の電池式センサ2を用いた異常検知装置1について詳説する。
(異常検知装置1)
異常検知装置1は、工場で使用されるエア、スチーム(蒸気)、冷却水等の流体の状態量を監視し、この状態量に異常がないかを検知するものである。本形態の異常検知装置1は、流体の状態量としての気体Aの圧力Pに生じる異常の有無を検知する。異常検知装置1は、PLC(プログラマブルロジックコントローラ、シーケンサ)等のコンピュータを用いて構成されている。異常検知装置は、圧力Pの異常があったと判断するときには、表示機器による異常表示、警報機器による異常の警報等を行ってもよい。
The
(Abnormality detection device 1)
The
(電池式センサ2)
図1に示すように、電池式センサ2は、種々の検知対象機器3の配管4に設置されて有線での電力供給を要する有線給電式センサとは異なり、設備において電気工事を行うことなく簡易的に使用可能である。また、電池式センサ2は、電気工事が困難な場所であっても使用できるといった利点を有する。
(Battery type sensor 2)
As shown in FIG. 1, the battery-powered
また、電池式センサ2は、種々の場所に携帯可能であり、必要とされる検知対象機器3の配管4に臨時的に取り付けて使用される。有線給電式センサが商用電源から電力を受けて動作することに対し、電池式センサ2は、電池21から電力を受けて動作する。
Moreover, the battery-powered
電池式センサ2において使用される電池21は、電池式センサ2の内部に収容される一次電池又は二次電池(蓄電池)のいずれであってもよい。また、電池式センサ2は、図1の破線で示すソーラーパネル22に接続された蓄電池から電力の供給を受けるよう構成されていてもよい。この場合の蓄電池は、電池式センサ2の外部に配置されていてもよい。
The
本形態の電池式センサ2は、状態量の信号を送るための信号線によって異常検知装置1に接続されるものである。なお、後述する実施形態2において詳説するように、実際には、電池式センサ2は、電気工事が困難な場所において使用することが想定され、状態量の信号を無線によって異常検知装置1に送信するよう構成としてもよい。
The battery-powered
(検知対象機器3及び配管4)
図1及び図2に示すように、本形態の検知対象機器3は、モータによって動作するポンプ、加圧された気体が貯蔵されるタンク等によって構成されるコンプレッサ(圧縮機)3である。また、本形態の電池式センサ2によって流体の状態量が検出される配管4は、コンプレッサ3によって所定の目標圧力Prに加圧された流体としてのエア等の気体Aが流れるものである。電池式センサ2は、配管4内の気体Aの圧力Pを状態量として検出するものである。
(
As shown in FIGS. 1 and 2, the
配管4内の気体Aの圧力Pは、コンプレッサ3によって目標圧力Prになるよう制御される一方、気体Aを使用する種々の設備5の稼働によって変動する。この種々の設備5の稼働は、流体の状態量としての気体Aの圧力Pに生じる異常の有無を検知する際には、気体Aの圧力Pを変動させる要因として、異常検知の外乱要因となる。例えば、設備5において配管4内の気体Aを一時的に大量に使用する場合には、配管4内の気体Aの圧力Pは一時的に低下する。
The pressure P of the gas A in the
検知対象機器3は、コンプレッサ3の他にも、ポンプ、タンク等を有する流体を送り出す種々の機器等としてもよい。配管4は、検知対象機器3に繋がる配管4とする以外にも、流体が流れる種々の配管としてもよい。流体は、気体A又は液体のいずれであってもよい。異常検知装置1によって異常が検知される流体の状態量としては、圧力Pの他にも、温度、流量等がある。
In addition to the
(時間帯設定部11)
図1に示すように、時間帯設定部11においては、1日のうちの異常検知を行う時間帯が、第1時間帯t1と第2時間帯t2とに切り分けて設定される。時間帯設定部11においては、設備5の稼働が外乱要因として気体Aの圧力Pに与える影響が多くなる時間帯が第2時間帯t2とされ、第1時間帯t1と区別される。換言すれば、気体Aの圧力Pを変動させる外乱が相対的に少ない時間帯が第1時間帯t1に設定され、気体Aの圧力Pを変動させる外乱が相対的に多い時間帯が第2時間帯t2に設定される。コンプレッサ3の立ち上げ及び停止に伴う気体Aの圧力Pの変動は、日々同様の時間帯に同様の圧力履歴を取得することから外乱には含まれない。
(Time zone setting unit 11)
As shown in FIG. 1, in the time
図2に示すように、第1時間帯t1は、気体Aの圧力Pを変動させる外乱要因が少ない時間帯であると予測される。そのため、第1時間帯t1において、配管4を流れる気体Aの圧力Pが想定される以上に変動する場合には、配管4を流れる気体Aの圧力Pに異常が生じていること、換言すれば、配管4に隙間、漏れ穴、亀裂などの異常が生じていること、配管4に所定の圧力Pの気体Aを供給するコンプレッサ3に異常が生じていること等が予測される。異常検知装置1は、第1時間帯t1において、高い精度で気体Aの圧力Pに生じる異常を検知する。
As shown in FIG. 2, the first time period t1 is predicted to be a time period in which there are few disturbance factors that cause the pressure P of the gas A to fluctuate. Therefore, when the pressure P of the gas A flowing through the
配管4における、気体Aの状態量としての圧力Pに生じる変動は、圧力Pの絶対値が増減する範囲としての増減量、圧力Pが変化する速度の範囲としての増減速度、又は圧力Pが変化する回数の範囲としての増減頻度として捉えられる。特に、気体Aの圧力Pが急激に低下する場合には、増減量及び増減速度が大きくなり、気体Aの圧力Pが繰り返し低下する場合には、増減頻度が大きく(多く)なる。
Fluctuations occurring in the pressure P as the state quantity of the gas A in the
増減量、増減速度及び増減頻度のうちのいずれか1つが外乱によって大きくなる場合には、配管4を流れる気体Aを利用する設備5の稼働による影響が大きいと考えられる。そのため、外乱による気体Aの圧力Pの増減量、増減速度及び増減頻度のすべてが所定の想定変動範囲内に収まると予測される時間帯を第1時間帯t1とし、それ以外は第2時間帯t2として区別する。
If any one of the amount of increase/decrease, the speed of increase/decrease, and the frequency of increase/decrease increases due to disturbance, it is considered that the operation of the
時間帯設定部11における第1時間帯t1は、気体Aの状態量としての圧力Pを変動させる外乱要因が少ないと考えられるタイミングとして設定可能である。第1時間帯t1は、例えば、検知対象機器3の立ち上げ中、検知対象機器3の立ち上げ後の所定時間ta内、検知対象機器3の停止前の所定時間tb内、又は検知対象機器3の停止開始後の所定時間内として設定すればよい。これらの時間内には、気体Aを使用する設備5が稼働せず、異常がない場合の圧力履歴が安定していると考えられるため、これらの所定時間内は、気体Aの圧力Pの変化の仕方を監視するために最適である。
The first time period t1 in the time
図3に示すように、検知対象機器3としてのコンプレッサ3の立ち上げ中においては、気体Aの圧力Pが所定の速度で目標圧力Prになるまで上昇する。このとき、コンプレッサ3又はコンプレッサ3に繋がれた配管4に異常がない場合には、配管4に配置された電池式センサ2において検出される圧力Pの上昇速度は、正常の範囲としての所定の第1許容値k1aの範囲内になる。例えば、第1時間帯t1において検出される、気体Aの圧力Pの上昇速度が第1許容値k1aの範囲よりも遅い場合には、異常検知部13は、圧力Pの異常として、コンプレッサ3又は配管4に異常が生じていることを検出することができる。コンプレッサ3の立ち上げ中には、気体Aを使用する設備5が稼働していないと考えられ、気体Aの圧力Pを変動させる外乱要因が少ない。コンプレッサ3の立ち上げ時(立ち上げ中)は、例えば、朝(6時~9時)の30分程度の時間帯として設定される。
As shown in FIG. 3, during startup of the
圧力Pの上昇速度の第1許容値k1aの範囲は、コンプレッサ3を起動するときに、正常な圧力Pの上昇速度の範囲を実測し、異常検知装置1に記憶しておけばよい。この圧力Pの上昇速度は、コンプレッサ3の起動後の所定時間内の圧力Pの変化とすればよい。また、圧力Pの上昇速度は、立ち上げ時関係マップM1としての圧力Pの上昇カーブとして捉えてもよい。この場合には、コンプレッサ3を起動する(立ち上げる)ときに、正常な圧力Pの上昇カーブを実測し、異常検知装置1に記憶する。そして、第1時間帯t1において検出される、コンプレッサ3の起動後の各時間における気体Aの圧力Pの値が、圧力Pの上昇カーブから所定の第1許容値k1aの範囲を外れて低い場合に、異常検知部13は、コンプレッサ3又は配管4に異常が生じていることを検出することができる。
The range of the first allowable value k1a for the rising speed of the pressure P can be obtained by actually measuring the range of the normal rising speed of the pressure P when starting the
コンプレッサ3の起動後の、第1時間帯t1としての所定時間は、時間帯設定部11に予め設定した時間帯としてもよい。また、この所定時間は、コンプレッサ3を起動させる指令が、コンプレッサ3を制御するシーケンサ等の制御装置からコンプレッサ3へ送信された時点以降の所定時間としてもよい。
The predetermined time as the first time period t<b>1 after the
図2に示すように、コンプレッサ3の立ち上げ後の所定時間ta内においても、気体Aを使用する設備5が稼働していない場合がほとんどである。また、コンプレッサ3の停止前の所定時間tb内においては、気体Aを使用する設備5の稼働がすでに停止している場合がほとんどである。そのため、これらの所定時間ta,tb内は、外乱要因が少なく、気体Aの圧力Pの異常検知に適している。
As shown in FIG. 2, even within a predetermined time ta after the
図4に示すように、コンプレッサ3の可動の停止が開始された後には、コンプレッサ3に繋がる配管4内には気体Aが残存しており、この配管4内の気体Aの圧力Pは緩やかに低下していく。コンプレッサ3の停止開始後の、第1時間帯t1としての所定時間は、時間帯設定部11に予め設定した時間帯としてもよい。また、この所定時間は、コンプレッサ3を停止させる指令が、コンプレッサ3を制御するシーケンサ等の制御装置からコンプレッサ3へ送信された時点以降の所定時間としてもよい。
As shown in FIG. 4, after the
そして、コンプレッサ3に繋がれた配管4に異常がない場合には、配管4に配置された電池式センサ2において検出される圧力Pの低下速度は、正常の範囲としての所定の第1許容値k1bの範囲内になる。例えば、この圧力Pの低下速度が第1許容値k1bの範囲よりも速い場合には、異常検知部13は、圧力Pの異常として、配管4に異常が生じていることを検出することができる。コンプレッサ3の停止時は、例えば、夜(18時~21時)の1時間程度の時間帯として設定される。
Then, when there is no abnormality in the
圧力Pの低下速度の第1許容値k1bの範囲は、コンプレッサ3の可動を停止した後に、配管4における正常な圧力Pの低下速度の範囲を実測し、異常検知装置1に記憶しておけばよい。この圧力Pの低下速度は、コンプレッサ3の停止後の所定時間内の圧力Pの変化とすればよい。また、圧力Pの低下速度は、停止時関係マップM2としての圧力Pの低下カーブとして捉えてもよい。この場合には、コンプレッサ3を停止した後に、正常な圧力Pの低下カーブを実測し、異常検知装置1に記憶する。そして、第1時間帯t1において検出される、コンプレッサ3の停止後の各時間における気体Aの圧力Pの値が、圧力Pの低下カーブから所定の第1許容値k1bの範囲を外れて低い場合に、異常検知部13は、配管4に異常が生じていることを検出することができる。
The range of the first allowable value k1b for the rate of decrease of the pressure P can be obtained by actually measuring the range of the rate of decrease of the normal pressure P in the
図2に示すように、第1時間帯t1として設定する、検知対象機器3の立ち上げ後の所定時間ta、及び検知対象機器3の停止前の所定時間tbは、設備5の稼働状況を監視し、設備5が稼働していない時間として適宜決定すればよい。異常検知装置1は、1日の時間帯における、気体Aの圧力Pの変動がより多く生じる時間帯を、複数日にわたって繰り返し学習して、第1時間帯t1及び第2時間帯t2を決定する学習部14をさらに備えていてもよい。
As shown in FIG. 2, the operation status of the
図1に示すように、学習部14は、電池式センサ2によって気体Aの状態量としての圧力Pを複数日にわたって繰り返し検出し、外乱による気体Aの圧力Pの増減量、増減速度又は増減頻度が想定変動範囲を外れる可能性がある時間帯を特定するよう構成すればよい。そして、設備5が稼働している時間帯であっても、外乱による気体Aの圧力Pの増減量、増減速度及び増減頻度が想定変動範囲内に収まると予測される時間帯を、第1時間帯t1に含めてもよい。
As shown in FIG. 1, the
(検出頻度可変部12)
図1に示すように、検出頻度可変部12は、電池式センサ2によって気体Aの圧力Pを検出する頻度を、第1時間帯t1と第2時間帯t2とにおいて異ならせるよう構成されている。第1時間帯t1においては、異常検知を行う際の外乱要因が少ないことを理由に、検出頻度を高くしている。
(Detection frequency variable unit 12)
As shown in FIG. 1, the detection
図2~図4に示すように、本形態の検出頻度可変部12は、第1時間帯t1において電池式センサ2が気体Aの圧力Pを検出する時間間隔である第1サンプリング間隔s1を、第2時間帯t2において電池式センサ2が気体Aの圧力Pを検出する第2サンプリング間隔s2よりも短くするよう構成されている。換言すれば、異常検知部13は、第1時間帯t1においては、第1サンプリング間隔s1で電池式センサ2による気体Aの圧力Pの検出を行い、また、第2時間帯t2においては、第1サンプリング間隔s1よりも長い第2サンプリング間隔s2で電池式センサ2による気体Aの圧力Pの検出を行う。
As shown in FIGS. 2 to 4, the detection frequency
第1サンプリング間隔s1は、例えば、30秒から10分の間で設定し、第2サンプリング間隔s2は、例えば、10分から120分の間で設定してもよい。第2サンプリング間隔s2は、例えば、第1サンプリング間隔s1の2~20倍の間隔として設定してもよい。 The first sampling interval s1 may be set, for example, between 30 seconds and 10 minutes, and the second sampling interval s2 may be set, for example, between 10 minutes and 120 minutes. The second sampling interval s2 may be set to be, for example, 2 to 20 times the first sampling interval s1.
第1時間帯t1において、第1サンプリング間隔s1で気体Aの圧力Pを検出することにより、気体Aの圧力Pに生じる異常の検知を迅速かつ適切に行うことができる。一方、第2時間帯t2においては、第2サンプリング間隔s2で気体Aの圧力Pを検出することにより、必要最小限の監視は継続しつつ、電池21の消耗を緩やかにすることができる。
By detecting the pressure P of the gas A at the first sampling interval s1 in the first time period t1, an abnormality occurring in the pressure P of the gas A can be quickly and appropriately detected. On the other hand, in the second time period t2, by detecting the pressure P of the gas A at the second sampling interval s2, it is possible to moderate the consumption of the
また、電池式センサ2における電池21の使用量を適切に抑えるために、電池21の容量に基づいて、第1時間帯t1が継続する時間の長さ、第1サンプリング間隔s1、第2時間帯t2が継続する時間の長さ、第2サンプリング間隔s2等を決定してもよい。より具体的には、電池21の容量と、1回の気体Aの圧力Pの検出及び通信に必要な電力量及び待機電力とが分かれば、第1時間帯t1が継続する時間の長さ、第1サンプリング間隔s1、第2時間帯t2が継続する時間の長さ及び第2サンプリング間隔s2に基づく、単位時間当たりの検出・通信回数の設定によって、電池21の耐用時間(寿命)が分かる。これにより、電池21の目標とする耐用時間を達成するために、第1時間帯t1が継続する時間の長さ、第1サンプリング間隔s1、第2時間帯t2が継続する時間の長さ及び第2サンプリング間隔s2を決定すればよい。
In addition, in order to appropriately suppress the usage of the
(異常検知部13)
図1に示すように、異常検知部13は、コンプレッサ3が起動した後から、コンプレッサ3が停止して所定時間が経過するまで、電池式センサ2によって検出される気体Aの圧力Pの状態を監視する。第1時間帯t1においては、設備5の稼働による外乱要因が少ないことにより、異常検知の基準となる所定の第1許容値k1a,k1bの範囲をできるだけ狭い範囲に絞ることができる。これにより、第1時間帯t1における気体Aの圧力Pの異常検知の精度を向上させることができる。
(Abnormality detection unit 13)
As shown in FIG. 1, the
一方、第2時間帯t2においては、外乱要因が多いために、特に圧力P等の状態量の検出頻度の制約が大きい電池式センサを用いる場合には、精度の高い異常検知をすることはできない。ただし、第2時間帯t2においては、第1許容値k1a,k1bの範囲よりも広い第2許容値k2の範囲を、異常検知を行うための基準にしている。異常検知部13によって、第2時間帯t2においても、気体Aの圧力Pの異常検知を行うことにより、気体Aの圧力Pに重大な異常が生じていないかを監視することができる。
On the other hand, in the second time period t2, since there are many disturbance factors, it is not possible to perform highly accurate abnormality detection especially when using a battery-powered sensor that has a large restriction on the detection frequency of the state quantity such as the pressure P. . However, in the second time period t2, the range of the second allowable value k2, which is wider than the range of the first allowable values k1a and k1b, is used as a reference for detecting an abnormality. By performing the abnormality detection of the pressure P of the gas A by the
検知対象機器3の立ち上げ中に設定する第1許容値k1aは、立ち上げ時関係マップM1の値よりも大きい値及び小さい値の所定の範囲として定めればよい。検知対象機器3の停止開始後の所定時間内に設定する第1許容値k1bは、停止時関係マップM2の値よりも大きい値及び小さい値の所定の範囲として定めればよい。検知対象機器3の立ち上げ後の所定時間ta内、及び検知対象機器3の停止前の所定時間tb内に設定する第1許容値は、目標圧力Prの値よりも大きい値及び小さい値の所定の範囲として定めればよい。
The first permissible value k1a set during startup of the
第1許容値k1aは、誤差の蓄積を考慮して、コンプレッサ3の立ち上げ後から立ち上げ完了までの間における時間の経過に応じて大きくなるように変化させてもよい。また、第1許容値k1bは、誤差の蓄積を考慮して、コンプレッサ3の停止開始後からの時間の経過に応じて大きくなるように変化させてもよい。また、第2許容値k2についても同様に、第2時間帯t2における時間の経過に応じて大きくなるように変化させてもよい。また、特に、気体Aの漏れを監視する場合には、圧力Pが低下する側をより厳密に監視するために、圧力Pの上昇カーブ、圧力Pの低下カーブ又は目標圧力Prを基準とする、上振れ許容量に対して下振れ許容量を小さくしてもよい。
The first allowable value k1a may be changed so as to increase with the lapse of time from after the
(異常検知装置1による異常検知方法)
以下に、異常検知装置1による異常検知方法の一例を、図5~図7のフローチャートを参照して説明する。本形態の時間帯設定部11においては、第1時間帯t1を、コンプレッサ3の立ち上げ中及びコンプレッサ3の停止開始後の所定時間内に設定する。異常検知装置1は、常時起動しているものとする。
(Abnormality detection method by abnormality detection device 1)
An example of an abnormality detection method by the
異常検知装置1において、異常検知部13は、コンプレッサ3の立ち上げが設定された時刻になったか否かを判定する(図5のステップS101)。ステップS101においては、コンプレッサ3が立ち上がったことが検知されたか否かを判定してもよい。例えば、ステップS101においては、異常検知装置1にコンプレッサ3を立ち上げる信号の入力があったか否かを判定するか、又は圧力Pが大きく上昇するタイミングがあったか否かを判定してもよい。コンプレッサ3が立ち上がったときには、立ち上げルーチンを実行する(ステップS102)。
In the
立ち上げルーチンにおいては、異常検知部13は、第1時間帯t1にあることを検知し、電池式センサ2による、配管4における気体Aの圧力Pの検出を第1サンプリング間隔s1で開始する(図6のステップS201)。次いで、立ち上げ開始時点からの各時点における圧力Pの値を、立ち上げ時関係マップM1の上昇カーブにおける各対応時点の圧力と照合する(ステップS202)。図3においては、各時点における圧力Pの値を符号pによって示す。
In the start-up routine, the
次いで、各時点における圧力Pが、上昇カーブに対する所定の第1許容値k1aの範囲内にあるかを判定する(ステップS203)。各時点における圧力Pが、上昇カーブに対する第1許容値k1aの範囲内にある場合には、異常検知部13は圧力Pの異常を検知しない。一方、各時点における圧力Pが、上昇カーブに対する第1許容値k1aの範囲内にない場合には、異常検知部13が圧力Pの異常を検知する(ステップS204)。この場合には、表示機器、警報機器等によって注意を喚起する。
Next, it is determined whether the pressure P at each time point is within the range of a predetermined first allowable value k1a for the rising curve (step S203). When the pressure P at each time point is within the range of the first allowable value k1a for the rising curve, the
その後、所定の立ち上げ時間が経過するまで(ステップS205)、ステップS201~S205が繰り返し実行される。立ち上げ時間が経過したときには、立ち上げルーチン(S102)が終了する。 After that, steps S201 to S205 are repeatedly executed until a predetermined start-up time elapses (step S205). When the start-up time has elapsed, the start-up routine (S102) ends.
また、異常検知装置1においては、異常検知部13は、コンプレッサ3の停止が設定された時刻になったか否かを判定する(図5のステップS103)。ステップS103においては、コンプレッサ3が停止したことが検知されたか否かを判定してもよい。例えば、ステップS103においては、異常検知装置1にコンプレッサ3を停止する信号の入力があったか否かを判定するか、又は圧力Pの変動が極めて小さくなったタイミングがあったか否かを判定してもよい。コンプレッサ3が停止したときには、停止ルーチンを実行する(ステップS104)。
Further, in the
停止ルーチンにおいては、異常検知部13は、第1時間帯t1にあることを検知し、電池式センサ2による、配管4における気体Aの圧力Pの検出を第1サンプリング間隔s1で開始する(図7のステップS301)。次いで、停止開始時点からの各時点における圧力Pの値を、停止時関係マップM2の低下カーブにおける各対応時点の圧力と照合する(ステップS302)。図4においては、各時点における圧力Pの値を符号pによって示す。
In the stop routine, the
次いで、各時点における圧力Pが、低下カーブに対する所定の第1許容値k1bの範囲内にあるかを判定する(ステップS303)。各時点における圧力Pが、低下カーブに対する第1許容値k1bの範囲内にある場合には、異常検知部13は圧力Pの異常を検知しない。一方、各時点における圧力Pが、低下カーブに対する第1許容値k1bの範囲内にない場合には、異常検知部13が圧力Pの異常を検知する(ステップS304)。この場合には、表示機器、警報機器等によって注意を喚起する。
Next, it is determined whether the pressure P at each time point is within the range of the predetermined first allowable value k1b for the decrease curve (step S303). When the pressure P at each time point is within the range of the first allowable value k1b for the decrease curve, the
その後、所定の停止時間が経過するまで(ステップS305)、ステップS301~S305が繰り返し実行される。停止時間が経過したときには、停止ルーチン(S104)が終了する。なお、停止ルーチンは、所定の停止時間が経過するまで繰り返し実行する以外にも、コンプレッサ3の立ち上げがあるまで繰り返し実行してもよい。
Thereafter, steps S301 to S305 are repeatedly executed until a predetermined stop time elapses (step S305). When the stop time has passed, the stop routine (S104) ends. The stop routine may be repeatedly executed until the
また、異常検知装置1においては、異常検知部13は、コンプレッサ3の立ち上げ又は停止のいずれも検知されない場合には(ステップS101,S103)、異常検知部13は、第2時間帯t2にあることを検知する。そして、電池式センサ2による、配管4における気体Aの圧力Pの検出を第2サンプリング間隔s2で開始する(図5のステップS105)。
Further, in the
次いで、第2時間帯t2において検出された圧力Pが、所定の第2許容値k2の範囲内にあるかを判定する(ステップS106)。この圧力Pが、第2許容値k2の範囲内にある場合には、異常検知部13は圧力Pの異常を検知しない。一方、この圧力Pが、第2許容値k2の範囲内にない場合には、異常検知部13が圧力Pの異常を検知する(ステップS107)。この場合には、表示機器、警報機器等によって注意を喚起する。コンプレッサ3の立ち上げ時及び停止時を除く第2時間帯t2においては、ステップS105~S107が繰り返し実行される。
Next, it is determined whether the pressure P detected in the second time period t2 is within the range of a predetermined second allowable value k2 (step S106). When the pressure P is within the range of the second allowable value k2, the
本形態においては、コンプレッサ3の立ち上げ中及び停止後の所定時間を除く時間帯は、第2時間帯t2にあるものとし、異常検知装置1による異常検知を継続する。これ以外にも、コンプレッサ3の停止時の異常検知が終わった後(停止ルーチンS104の実行が終了した後)、コンプレッサ3の立ち上げが再びあるまでは、異常検知装置1による異常検知を停止してもよい。
In this embodiment, it is assumed that the second time period t<b>2 is the time period except for the predetermined time period during startup of the
また、第1時間帯t1は、コンプレッサ3の立ち上げ中のみに設定してもよく、コンプレッサ3の停止後の所定時間のみに設定してもよい。また、第1時間帯t1は、コンプレッサ3の立ち上げ後の所定時間ta内、コンプレッサ3の停止前の所定時間tb内等を含めて、3つ以上の時間帯に設定してもよい。
Also, the first time period t1 may be set only while the
(作用効果)
本形態の電池式センサ2を用いた異常検知装置1においては、時間帯設定部11、検出頻度可変部12及び異常検知部13を備えることにより、外乱要因が少ないことが予測される時間帯に、重点的に気体Aの圧力Pを検出するようにしている。具体的には、時間帯設定部11においては、1日の時間帯に、気体Aの圧力Pに影響を与える外乱要因が少ないことが予測される第1時間帯t1と、気体Aの圧力Pに影響を与える外乱要因が多いことが予測される第2時間帯t2とが設定される。外乱要因は、気体Aの圧力Pの増減量、増減速度又は増減頻度として現れる。
(Effect)
In the
検出頻度可変部12においては、外乱要因が少ないことが予測される第1時間帯t1において、気体Aの圧力Pを検出する頻度を第2時間帯t2に比べて高くする。そして、異常検知部13においては、第1時間帯t1及び第2時間帯t2において気体Aの圧力Pを監視する際に、第1時間帯t1において気体Aの圧力Pを監視するときに異常がないと判断するための所定の第1許容値k1a,k1bの範囲を、第2時間帯t2において気体Aの圧力Pを監視するときに異常がないと判断するための所定の第2許容値k2の範囲よりも狭くしている。
In the detection
この構成により、気体Aの圧力Pに生じる異常の検出は、外乱要因が少ない第1時間帯t1において、高い頻度で重点的に行う。そのため、気体Aの圧力Pに生じる異常の検出を精度良く行うことができる。また、第2時間帯t2においては、気体Aの圧力Pの検出が行われる頻度が低いことにより、必要最小限の監視は継続しつつ、電池式センサ2の電池の消耗を抑えることができる。
With this configuration, the detection of an abnormality occurring in the pressure P of the gas A is performed with high frequency and intensively during the first time period t1 when there are few disturbance factors. Therefore, an abnormality occurring in the pressure P of the gas A can be detected with high accuracy. Further, in the second time period t2, the detection frequency of the pressure P of the gas A is low, so that the battery consumption of the battery-powered
それ故、本形態の電池式センサ2を用いた異常検知装置1によれば、電池21の消耗を抑えて、気体Aの圧力Pに生じる異常の検知を精度良く行うことができる。
Therefore, according to the
<実施形態2>
本形態は、図6に示すように、無線式の電池式センサ2を用いた異常検知装置1について示す。本形態の電池式センサ2は、異常検知装置1と無線によって通信を行うものである。本形態においては、異常検知装置1と電池式センサ2との間の信号線がない。本形態の異常検知装置1は、無線による通信の電波を遮る要因の有無を検出する検出手段をさらに備える。本形態の異常検知部13は、検出手段が電波を遮る要因があることを検出している間は、電池式センサ2による流体の状態量としての気体Aの圧力Pに生じる異常の検出を停止するよう構成されている。
<
In this embodiment, as shown in FIG. 6, an
電池式センサ2と異常検知装置1との間での信号の通信が無線で行われる場合には、電池式センサ2と異常検知装置1との間が物理的に遮られることによって、電池式センサ2による気体Aの圧力Pが異常検知装置1に正しく送信されないことが考えられる。例えば、工場内に設けられた扉の開閉によって無線の通信が遮られる場合、人の出入りによって無線の通信が遮られる場合等が考えられる。これらの場合には、検出手段として、扉の開閉又は人の出入りを監視する監視センサ6を用いる。そして、監視センサ6による無線信号としての電波が扉又は人によって遮られていることを検出している間は、異常検知部13は、電池式センサ2によって検出される気体Aの圧力Pによっては、異常検知を行わない。図6において、電波を遮る可能性がある扉、人等の要因を、符号Yによって模式的に示す。
When the signal communication between the battery-powered
また、電池式センサ2と異常検知装置1との間での信号の通信が無線で行われる場合には、電磁波を発する種々の設備5が稼働したときの電磁波ノイズの影響を受けて、電池式センサ2による気体Aの圧力Pが異常検知装置1に正しく送信されないことが考えられる。この場合には、検出手段として、異常検知装置1に、種々の設備5の稼働を示すトリガ信号を受ける受信部15を設ける。そして、受信部15がトリガ信号を受けている間は、異常検知部13は、電池式センサ2によって検出される気体Aの圧力Pによっては、異常検知を行わない。
Further, when signal communication is performed wirelessly between the battery-powered
本形態の異常検知装置1においては、無線式の電池式センサ2に誤検出が生じると考えられる場合には、気体Aの圧力Pに生じる異常の検知を行わないようにすることができる。これにより、無線式の電池式センサ2を用いる場合であっても、気体Aの圧力Pに生じる異常の検知の精度を高めることができる。
In the
また、本形態においては、無線式の電池式センサ2を用いるために、電池式センサ2と異常検知装置1との間に配線工事を行う必要がない。そのため、配線工事が難しい場所においても、異常検知装置1を有効に用いることができる。
Moreover, in this embodiment, since the wireless battery-powered
本形態の異常検知装置1における、その他の構成、作用効果等については、実施形態1の構成、作用効果等と同様である。また、本形態においても、実施形態1に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態1の構成要素と同様である。
Other configurations, effects, and the like in the
本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。 The present invention is not limited to only each embodiment, and further different embodiments can be configured without departing from the scope of the invention. In addition, the present invention includes various modifications, modifications within the equivalent range, and the like.
1 異常検知装置
11 時間帯設定部
12 検出頻度可変部
13 異常検知部
14 学習部
2 電池式センサ
21 電池
3 検知対象機器(コンプレッサ)
4 配管
5 設備
A 気体
P 圧力
REFERENCE SIGNS
4 Piping 5 Equipment A Gas P Pressure
Claims (5)
1日の時間帯において、外乱による前記状態量の増減量、増減速度及び増減頻度が所定の想定変動範囲内に収まると予測される第1時間帯と、外乱による前記状態量の増減量、増減速度又は増減頻度が前記想定変動範囲を外れる可能性があると予測される第2時間帯とが設定される時間帯設定部と、
前記第1時間帯において前記電池式センサが前記状態量を検出する頻度を、前記第2時間帯において前記電池式センサが前記状態量を検出する頻度に比べて高くする検出頻度可変部と、
前記第1時間帯において、前記電池式センサによって検出される前記状態量が、所定の第1許容値の範囲を外れた場合に、前記状態量に生じる異常を検知するとともに、前記第2時間帯において、前記電池式センサによって検出される前記状態量が、前記第1許容値の範囲よりも広い第2許容値の範囲を外れた場合に、前記状態量に生じる異常を検知する異常検知部と、を備える電池式センサを用いた異常検知装置。 An abnormality detection device that uses a battery-powered sensor that operates by receiving power from a battery to detect a state quantity of a fluid flowing through a detection target device or a pipe, and detects an abnormality that occurs in the state quantity,
A first time period in which the increase/decrease amount, increase/decrease speed, and increase/decrease frequency of the state quantity due to a disturbance are predicted to fall within a predetermined assumed fluctuation range, and the increase/decrease amount, increase/decrease of the state quantity due to the disturbance, in a time period of one day. a time period setting unit configured to set a second time period during which the speed or increase/decrease frequency is likely to deviate from the assumed fluctuation range;
a detection frequency variable unit that increases the frequency with which the battery-powered sensor detects the state quantity in the first time period compared to the frequency with which the battery-powered sensor detects the state quantity in the second time period;
When the state quantity detected by the battery-powered sensor is out of the range of a predetermined first allowable value in the first time period, an abnormality occurring in the state quantity is detected and the second time period is detected. an anomaly detection unit that detects an anomaly occurring in the state quantity when the state quantity detected by the battery-powered sensor falls outside a range of a second allowable value that is wider than the range of the first allowable value; An anomaly detection device using a battery-powered sensor comprising:
前記時間帯設定部における前記第1時間帯は、外乱による前記状態量の増減量、増減速度又は増減頻度が所定の想定変動範囲内に収まると予測される、前記検知対象機器の立ち上げ中、前記検知対象機器の立ち上げ後の所定時間内、前記検知対象機器の停止前の所定時間内、又は前記検知対象機器の停止開始後の所定時間内として設定される、請求項1に記載の電池式センサを用いた異常検知装置。 The battery-powered sensor detects the pressure of the fluid as the state quantity,
The first time period in the time period setting unit is during startup of the detection target device, in which the amount of change, the speed of change, or the frequency of change of the state quantity due to disturbance is predicted to fall within a predetermined assumed variation range. 2. The battery according to claim 1, which is set within a predetermined time after starting up the detection target device, within a predetermined time before stopping the detection target device, or within a predetermined time after starting to stop the detection target device. Abnormality detection device using a type sensor.
前記異常検知装置は、前記無線による通信の電波を遮る要因の有無を検出する検出手段をさらに備え、
前記異常検知部は、前記検出手段が前記電波を遮る要因があることを検出している間は、前記電池式センサによる前記状態量に生じる異常の検出を停止するよう構成されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の電池式センサを用いた異常検知装置。
The battery-powered sensor communicates wirelessly with the abnormality detection device,
The anomaly detection device further comprises detection means for detecting the presence or absence of a factor that blocks the radio waves of the wireless communication,
The abnormality detection unit is configured to stop detection of an abnormality occurring in the state quantity by the battery-powered sensor while the detection means detects that there is a factor that blocks the radio waves. An abnormality detection device using the battery-powered sensor according to any one of 1 to 4.
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