JP2024050142A - 監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】監視対象の周囲の環境から影響を受け難く、広範囲を安定的に監視可能な監視システムを提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る監視システムは、産業設備を巡回監視すべく移動可能な監視装置と、上記監視装置が移動する経路に沿って設けられる１又は複数の給電部とを備え、上記給電部が上記監視装置に非接触で給電する。【選択図】図４

Description

本発明は、監視システムに関する。

一般に、運炭設備は、船舶等から荷揚げされた石炭を火力発電所のサイロ等に運搬する。運炭設備内、特に石炭の運搬路においては、石炭粉塵の付着や堆積、設備の故障が発熱の要因となり得る。このため、運炭設備では、人による巡回監視が行われる場合がある。一方、人による巡回監視は、人的負荷及び人的リスクが大きく、監視可能なタイミングも制限を受けやすい。なお、運炭設備の状況をセンサーで監視する技術としては、複数のセンサーを所定の位置に取り付けて、運炭設備を構成する特定の機器のデータを計測するシステムが知られている（特許文献１）。

特開２０２０－０６７７５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように所定の位置にセンサーを取り付けてデータを計測する構成によると、監視対象が広範囲に及ぶ場合、多数のセンサーを配置することを要する。そのため、石炭の運搬路等の監視には適用し難い。また、移動式センサーを活用することも考えられるが、移動式センサーに安定的に給電することは容易ではない。例えば、移動式センサーのために給電ケーブルを用いる場合、給電ケーブル長さの制約や給電ケーブルに付着、堆積する石炭粉塵による発熱等が懸念される。給電ケーブル以外の方法によって移動式センサーに接触式の給電を行う場合も、石炭の粉塵が飛散する環境においては、給電部が故障の要因となり得る。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、監視対象の周囲の環境からの影響を受け難く、広範囲を安定的に監視可能な監視システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る監視システムは、産業設備を巡回監視すべく移動可能な監視装置と、上記監視装置が移動する経路に沿って設けられる１又は複数の給電部とを備え、上記給電部が上記監視装置に非接触で給電する。

当該監視システムは、監視対象の周囲の環境からの影響を受け難く、広範囲を安定的に監視可能である。

図１は、運炭設備を示す模式的側面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る監視システムが図１の運炭設備に配設された状態を示す模式的側面図である。 図３は、図２の模式的部分拡大図である。 図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図５は、図２の監視システムが備える給電部及び受電部を示すＶ－Ｖ線部分断面図である。 図６は、図５の給電部及び受電部のＶＩ－ＶＩ線部分断面図である。 図７は、本発明の他の一実施形態に係る監視システムが図１の運炭設備に配設された状態を示す模式的側面図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係る監視システムは、産業設備を巡回監視すべく移動可能な監視装置と、上記監視装置が移動する経路に沿って設けられる１又は複数の給電部とを備え、上記給電部が上記監視装置に非接触で給電する。

一般に産業設備は大型のものが多いが、当該監視システムは、上記監視装置が故障等の産業設備の異常を巡回監視すべく移動可能であるため、多数の監視用センサーを用いることなく上記産業設備を広範囲に監視可能である。また、経路に沿って設けられた上記給電部が上記監視装置に非接触で給電するため、給電ケーブル等を不要とすることができる。すなわち、上記監視装置を容易に小型化しかつ軽量化することができる。さらに、産業設備は粉塵や水等が存在し得る厳しい環境下で使用されることが多いが、当該監視システムは給電が非接触で行われるため、上記給電部と上記監視装置との間に粉塵や水等の物理的な干渉が発生し得る場合にも、上記給電部における漏電や腐食による故障が発生し難い。すなわち、上記監視装置を安定的に稼働し得る。したがって、当該監視システムは、監視対象の周囲の環境からの影響を受け難く、広範囲を安定的に監視可能である。

（２）上記（１）に記載の監視システムは、上記監視装置が所定の経路に沿って移動するように設けられており、この経路の長さが５０ｍ以上である場合に好適である。このような長距離の経路を移動する監視装置に給電ケーブル等を用いて給電する場合、装置の大型化及び重量化が避け難い。これに対し、当該監視システムでは上記監視装置に非接触で給電するので、上記経路が長距離であっても上記監視装置を容易に小型化しかつ軽量化できる。

（３）上記（２）に記載の監視システムは、上記経路が床から離間して配置される場合に好適である。この場合、上記監視装置は、床から離間して移動しつつ、上記産業設備を監視する。一般に、高所を移動する監視装置に有線で給電するためにはケーブルベア（登録商標）等が用いられるが、上記監視装置が長距離の経路を移動する場合には設置が困難である。これに対し、当該監視システムでは、非接触で給電するため、ケーブルベア（登録商標）等の設置を不要とすることができる。このため、高所を長距離移動する上記監視装置にも容易に給電することができる。ここで、「床」とは、上記産業設備が床を有する場合は産業設備の床を意味し、それ以外の場合は産業設備が設置されている床又は地面を意味する。

（４）上記（１）から（３）のいずれかに記載の監視システムにおいて、上記産業設備としては、粉体を搬送する粉体搬送設備が挙げられる。一般に粉体搬送設備においては、上記粉体が飛散しやすいが、上記監視装置は非接触で給電されるため、粉体が飛散する環境であっても上記給電部における故障等が発生し難い。このため、当該監視システムは、粉体搬送設備に好適に適用可能である。

（５）上記（４）に記載の監視システムにおいて、上記粉体搬送設備が、上記粉体を搬送するコンベアを有し、上記経路が上記コンベアと並行して配置されていることが好ましい。これにより、上記コンベア周囲の上記粉体に起因する発熱等を高精度かつ迅速に検出しやすい。

（６）上記（５）に記載の監視システムにおいて、上記粉体搬送設備が、上記コンベアの周囲を取り囲むカバーをさらに有し、上記監視装置が上記カバーの内部に配置される場合に好適である。上記コンベアの周囲を取り囲むカバーをさらに有することによって、上記粉体搬送設備の密閉性が向上する一方で、上記粉体搬送設備内に人が立ち入ることが困難になる。しかしながら、当該監視システムでは、上記監視装置が巡回監視するため、人による巡回監視の頻度を減らすことができる。さらに、カバーの内部で粉体が飛散している環境であっても、非接触で給電が行われるので上記給電部における故障等が発生し難い。

（７）上記（４）から（６）のいずれかに記載の監視システムにおいて、上記粉体としては石炭が挙げられる。上記粉体が石炭である場合、上記粉体搬送設備において飛散した石炭による発熱が比較的発生しやすい。しかしながら、上記監視装置は非接触で給電されるため、上記給電部における故障等が発生し難い。このため、当該監視システムは、石炭の粉体搬送設備に好適に適用可能である。

（８）上記（１）から（７）のいずれかに記載の監視システムにおいて、経路に沿って複数の給電部が設けられていてもよい。これにより、障害時に一部の上記給電部が停止した場合であっても継続して稼働可能である。

（９）上記（８）に記載の監視システムにおいて、上記監視装置がバッテリーを有することも好ましい。上記監視装置が上記給電部間の境界に位置することで給電が不安定になることがあっても、上記監視装置がバッテリーを有することによって上記経路に沿って継続的に移動及び監視が可能である。

（１０）上記（１）から（９）のいずれかに記載の監視システムにおいて、上記給電部の給電方式としては、磁界共鳴方式、電磁誘導方式、電界結合方式、電波受信方式又はこれらの組み合わせが好ましい。上記給電部の給電方式を上述の方式とすることによって、上記監視装置に非接触かつ安定した給電が可能となる。

（１１）上記（１）から（１０）のいずれかに記載の監視システムにおいて、上記監視装置が、上記産業設備を監視して取得した監視データを無線送信する無線通信手段を有することが好ましい。このように上記監視装置が上記無線通信手段を有することによって、データ通信のためのケーブル等を不要とすることができる。これにより、上記監視装置が例えば長距離を移動する場合であっても、より容易に小型化及び軽量化を図ることができる。

本発明において、「巡回監視」とは所定の経路に沿って監視すること、及び経路をその都度決定しながら監視することの両方を意味する。また、相互に離間して設けられた監視対象を順番にかつ断続的に監視すること、及び一定領域を占める監視対象を連続的に監視することの両方を意味する。本発明において、「経路」とは、１つの監視装置が移動する範囲内において、その監視装置が辿る軌道を意味する。また、「経路の長さ」とは、例えば経路が線状の場合には、その一端から他端まで経路に沿って監視装置が移動する長さを意味し、経路が環状等の場合には、経路に沿って監視装置が移動する一周分の長さを意味する。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。なお、本明細書に記載されている数値については、記載された上限値と下限値とを任意に組み合わせることが可能である。本明細書では、組み合わせ可能な上限値から下限値までの数値範囲が好適な範囲として全て記載されているものとする。

［第一実施形態］
図２から図４の監視システム１００は、図１に示す運炭設備Ｆを監視する。当該監視システム１００について説明するにあたり、最初に運炭設備Ｆについて説明する。

＜運炭設備＞
運炭設備Ｆは、船舶等から荷揚げされた粉体、より詳しくは石炭Ｃを火力発電所のサイロＳに搬送する。運炭設備Ｆは、海側（Ｙ軸負方向側）から陸側（Ｙ軸正方向側）に向う搬送方向に石炭Ｃを搬送する。運炭設備Ｆは水平に延びる部分（水平部分）と上方に傾斜して延びる部分（傾斜部分）とを有する。運炭設備Ｆは、比較的地面に近くに荷揚げされた石炭Ｃを、地面から離間しつつサイロＳの頂部まで搬送可能となるように設けられている。運炭設備Ｆによる石炭Ｃの搬送方向は、上記水平部分においては海側から陸側に向かう水平方向であり、上記傾斜部分においては海側から陸側に向かう傾斜方向である。また、運炭設備Ｆは、平面視で石炭Ｃを荷揚げした地点からサイロＳにかけて直線状に延びている。

運炭設備Ｆは、石炭Ｃを上記搬送方向に搬送するためのコンベア（ベルトコンベアＢ）を有している。ベルトコンベアＢは、運炭設備Ｆの海側からサイロＳにかけて延びるように、運炭設備Ｆの全長に渡って配置されている。

運炭設備Ｆは、ベルトコンベアＢの周囲を取り囲むカバー（非図示）を有している。すなわち、図２及び図４に示す通り、運炭設備Ｆはカバーで覆われた内空間を有し、この内空間にベルトコンベアＢが配置されている。運炭設備Ｆがこのように構成されることで、ベルトコンベアＢの周囲は密閉性が高くなる一方で、ベルトコンベアＢから飛散又は落下した石炭ＣがベルトコンベアＢの周囲に付着又は堆積しやすくなる。このため、ベルトコンベアＢ及びその周囲は、巡回監視を要する環境となりやすい。

ベルトコンベアＢは、運炭設備Ｆの上記内空間において間隔を空けて平行に２列配置されている。これにより、石炭Ｃを効率的にサイロＳに搬送することができる。

図４に示す通り、ベルトコンベアＢは、それぞれベルトコンベア本体Ｂ１と、ベルトコンベア本体Ｂ１を支持する支持部Ｂ２とを有する。ベルトコンベア本体Ｂ１は、上記搬送方向視（Ｙ軸方向視）で水平に配置される中央ローラと、中央ローラの両側に配置されるサイドローラとを有する。上記サイドローラは、上記中央ローラ側から反対側に向けて上方に傾斜している。すなわち、ベルトコンベア本体Ｂ１は、Ｕ字形に形成されている。なお、「Ｕ字形」とは厳密なＵ字には限定されず、例えば角Ｕ字形を含む。これにより、同一方向に延びるローラのみを有する場合に比べ、石炭Ｃの積載重量を向上するとともに、石炭Ｃの落下を抑制することができる。その一方で、ベルトコンベアＢを構成するローラの数が多くなりやすく、石炭Ｃの侵入等によるローラの故障が発生しやすくなる。すなわち、ベルトコンベアＢへの巡回監視を要する環境となりやすい。ベルトコンベアＢには、支持部Ｂ２の下方において、サイロＳから使用済の石炭Ｃを海側に搬送するためのリターンコンベアが設けられていてもよい。

＜監視システム＞
本実施形態において、当該監視システム１００は、ベルトコンベアＢ及びその周囲を巡回監視すべく移動可能な監視装置１０と、監視装置１０が移動する経路Ｐに沿って設けられる給電部２０と、監視装置１０を移動可能に支持するレール３０とを備える。給電部２０は監視装置１０に非接触で給電する。経路Ｐは、ベルトコンベアＢに並行して設けられており、より具体的には、ベルトコンベアＢによる石炭Ｃの搬送方向（以下、「ベルトコンベアＢの搬送方向」ともいう）に並行して設けられている。

当該監視システム１００は、複数の経路Ｐが連続した連続経路を備えており、この連続経路はベルトコンベアＢの搬送方向の全長に渡って延びている。監視装置１０及びその監視装置１０に対応する給電部２０は、上記連続経路内の経路Ｐごとに設けられている。当該監視システムは、複数の監視装置１０及び複数の給電部２０によって、全体としてベルトコンベアＢの全長を巡回監視する。このため、当該監視システム１００は、監視の漏れを少なくすることができる。また、障害時に一部の監視装置１０又は一部の給電部２０が停止した場合であっても継続して稼働可能な可用性を備える。

当該監視システム１００は、給電部２０に電圧を印加する電圧印加部４０と、監視装置１０を制御する制御部と、監視装置１０による監視結果（運炭設備Ｆを監視して取得した監視データ）を受信するデータ処理部とをさらに備える。本実施形態において、電圧印加部４０は磁界共鳴方式の給電を可能とするように高周波電流を供給する。また、本実施形態において、電圧印加部４０は、給電部２０ごとに設けられている。本実施形態において、上記制御部及び上記データ処理部は、監視装置１０と無線通信するように構成される。上記制御部及び上記データ処理部は、運炭設備Ｆから離れた位置、例えば運炭設備Ｆ（産業設備）から５０ｍ以上離れた管理センターの中に配置されてもよい。

（レール）
本実施形態において、図２及び図４に示す通り、レール３０は、ベルトコンベアＢの搬送方向に並行して延び、監視装置１０を移動可能に支持する。監視装置１０はレール３０に移動可能に支持されることによって、ベルトコンベアＢの搬送方向に並行する経路Ｐに沿って移動可能となる。レール３０は、ベルトコンベアＢの全長に渡って並行して延びていてもよい。

図４に示す通り、レール３０は、運炭設備Ｆの上記内空間の天井に、すなわち運炭設備Ｆの床から離間して設けられている。また、上記搬送方向視で２列のベルトコンベアＢの中間に位置するように固定されている。このようにレール３０を固定することによって、石炭Ｃが監視装置１０及び給電部２０に付着及び堆積することを抑制できる。また、人的処置を行う際等に、人の進路を確保しやすい。

レール３０は、上記搬送方向（レール３０の長手方向）に垂直な断面においてＩ字形である。すなわち、レール３０は、その上面及び下面を形成するように幅方向に延びる突設部を有する。このようにレール３０が断面Ｉ字形であることによって、上記突設部において監視装置１０等を移動可能に支持しやすい。

以下では、監視装置１０及び給電部２０について説明するにあたり、運炭設備Ｆの上記水平部分に配設された、１つの経路Ｐにおける１つの監視装置１０及びその監視装置１０のための給電部２０を一例として説明する。

（給電部）
本実施形態において、給電部２０は、磁界共鳴方式で監視装置１０に非接触で給電する。このように給電部２０からの給電方式として磁界共鳴方式を採用することによって、給電部２０と後述する監視装置１０の受電部１３との間の位置ずれ等が予期せずに発生する場合であっても監視装置１０に安定的に電力を供給し得る。

図２に示す通り、本実施形態において、給電部２０は経路Ｐ内に１つ配置されている。給電部２０の長手方向長さは、経路Ｐの長さと一致していてもよい。すなわち、給電部２０は経路Ｐに沿って間隔を空けずに延びていてもよい。この場合、監視装置１０は、経路Ｐに沿って移動する間、途切れることなく連続的に給電部２０から給電される。

図５及び図６に示す通り、給電部２０は、経路Ｐに並行して延在する一対の板状部材２１と、板状部材２１に固定される一次コイル２２と、一次コイル２２を覆う絶縁層２３とを有する。すなわち、給電部２０は経路Ｐに並行して延在する。

一対の板状部材２１は、互いに間隔を空けてレール３０の下面から下方に突出するように固定される。また、一対の板状部材２１はレール３０の幅方向の一方側に配置される。

図５及び図６に示す通り、一次コイル２２は、一対の板状部材２１に並行して延びる一対の延在部２２ａとこの延在部２２ａを連結する連結部２２ｂとを有する。一対の延在部２２ａは一対の板状部材２１の内面に固定されている。延在部２２ａは、例えば細長の銅板である。また、連結部２２ｂは例えば絶縁被覆された銅線である。一次コイル２２は、一対の延在部２２ａの長手方向の一端同士が連結部２２ｂによって連結され、かつ一対の延在部２２ａの長手方向の他端同士が電圧印加部４０によって接続されることによって、経路Ｐの方向に細長の環状回路を構成する。また、一次コイル２２のコイル面は、レール３０の高さ方向に延びる磁束を形成すべく、レール３０の下面に平行である。

図５及び図６に示す通り、絶縁層２３は延在部２２ａを覆う。絶縁層２３は、例えば絶縁性の樹脂である。具体的には、絶縁層２３は、延在部２２ａを含めて板状部材２１の全内面を覆う。すなわち、一次コイル２２の延在部２２ａは、板状部材２１と絶縁層２３との間に配置されることで、給電部２０の内部に埋め込まれる。このように、一次コイル２２が給電部２０の内部に埋め込まれ、かつ絶縁層２３によって絶縁されることによって、給電部２０はより安定的に監視装置１０に電力を供給し得る。

図６に示す通り、連結部２２ｂは、レール３０の長手方向に見て逆Ｕ字形に構成される。すなわち、連結部２２ｂは、一対の延在部２２ａよりもレール３０の下面に近接する側においてレール３０の幅方向に横断する横断部分を有する。このように連結部２２ｂを構成することによって、一次コイル２２の連結部２２ｂと後述する受電部１３との接触を容易に回避することができる。

上述した通り、電圧印加部４０は、給電部２０の長手方向における連結部２２ｂとは反対側の一端に配置され、給電部２０に電圧を印加する。電圧印加部４０は、ケーブル等によって一次コイル２２（延在部２２ａ）の長手方向における端部に接続される。電圧印加部４０は、後述する受電部１３との接触を回避すべく、例えば一対の延在部２２ａよりもレール３０の下面に近接する側に配置される。電圧印加部４０から一次コイル２２に高周波電流が供給されると、レール３０の高さ方向に延びる磁束が形成される。そして、この磁束が振動することによっては、後述する監視装置１０の受電部１３に電流を発生させる。

給電部２０の長手方向長さの下限としては、２０ｍが好ましく、３０ｍがより好ましく、５０ｍがさらに好ましい。給電部２０の長手方向長さが上記下限以上であると、給電部２０が不必要に多数となり難く、給電部２０の設置コストを低減することができる。一方、給電部２０の長手方向長さの上限としては、特に限定されないが例えば２００ｍとすることができる。

（監視装置）
本実施形態において、監視装置１０は、ベルトコンベアＢ及びその周囲を巡回監視すべく移動する。監視装置１０は、レール３０に支持されつつ、ベルトコンベアＢの搬送方向に並行する所定の経路Ｐに沿って移動するように設けられる。

図２に示す通り、監視装置１０は、経路Ｐの長さの範囲内でベルトコンベアＢの搬送方向に沿って往復移動する。経路Ｐの長さの下限としては、５０ｍが好ましく、７０ｍがより好ましく、１００ｍがさらに好ましい。経路Ｐの長さが上記下限以上であると、本発明の効果が顕著に奏される。例えば、給電ケーブル等を用いて有線で監視装置に給電を行う場合に経路Ｐを長くすると、給電ケーブルも経路Ｐに対応して長くする必要があるが、給電ケーブルの巻き取りによって監視装置の重量も増大する。監視装置の重量が増大すると強度補強等によって大幅なコスト上昇につながるおそれがある。したがって、経路Ｐの長さが上記下限以上であると、有線で監視装置に給電を行う場合に比べて、監視装置を小型化しかつ軽量化する効果が顕著に奏される。一方、経路Ｐの長さの上限としては、例えば各監視装置が経路Ｐごとの状況を適切に監視する観点から２００ｍとすることができる。なお、経路Ｐの長さは、例えば上記制御部によって監視装置１０の移動する範囲を遠隔制御すること等によって、設定することができる。

上述の通り、レール３０が運炭設備Ｆ内において床から離間して配置されているため、監視装置１０は運炭設備Ｆ内において床から離間して移動する。すなわち、監視装置１０の経路Ｐは運炭設備Ｆの床から離間して配置されている。一般に、高所を移動する監視装置に有線で給電するためにはケーブルベア（登録商標）等が用いられるが、監視装置が長距離の経路を移動する場合には設置が困難である。これに対し、当該監視システム１では、非接触で給電するため、ケーブルベア（登録商標）等の設置を不要とすることができる。このため、高所を長距離移動する監視装置１０にも容易に給電することができる。なお、当該監視システム１００の上述の利点を享受する観点から、監視装置１０の経路Ｐが運炭設備Ｆの床から離間する長さの下限としては、１．０ｍが好ましく、１．５ｍがより好ましく、２．０ｍがさらに好ましい。一方、上記長さの上限としては、例えば４．０ｍとすることができる。なお、本実施形態において、経路Ｐが運炭設備Ｆの床から離間する長さは、運炭設備Ｆの床とレール３０の下面との間の長さを意味する。

図３、図４に示す通り、監視装置１０は、支持フレーム１１、レール３０に嵌合する一対の嵌合部１２、受電部１３、センサー部１４及び駆動部１５を有する。また、監視装置１０は、センサー部１４で取得した監視データを上述のデータ処理部に無線送信する無線通信手段を有する。

監視装置１０は、レール３０によって移動可能に支持されるため、ベルトコンベアＢの上方に、かつ上記搬送方向視で２列のベルトコンベアＢの中間に配設される。監視装置１０をこのように配設することによって、石炭Ｃが監視装置１０に付着及び堆積することを抑制できる。また、人的処置を行う場合等に、人の進路を確保しやすい。さらに、２列のベルトコンベアＢ及びその周囲を同時に、かつ上方から広範囲に監視しやすい。

支持フレーム１１は、レール３０の幅方向両端に配置される一対の側壁と、この一対の側壁の下端に固定され、これらの側壁の間に架け渡される支持板とを有する。上記支持板は、レール３０の上述の下面よりも下方に位置する。

一対の嵌合部１２は、監視装置１０がレール３０に沿って移動可能に支持されるように、上述したレール３０の上面を形成する突設部にそれぞれ摺動可能に嵌合する。一対の嵌合部１２は、支持フレーム１１の上記一対の側壁のそれぞれの内面側に固定され、上記突設部をレール３０の幅方向に挟むように配置される。嵌合部１２は、上記突設部に接触しつつ回転するローラを有していてもよい。

図４に示す通り、受電部１３は、レール３０の下面の下方にかつレール３０の幅方向の一方側に位置するように配置される。また、受電部１３は支持フレーム１１の上記支持板の上面に固定される。

図４、図５及び図６に示す通り、受電部１３は、上記支持板の上面から上方に突出する板状部材１３ａと、板状部材１３ａに固定される二次コイル１３ｂと、二次コイル１３ｂを覆う絶縁層１３ｃとを有する。

二次コイル１３ｂは、板状部材１３ａに巻きつけられ、レール３０の長手方向に細長の環状に形成される。二次コイル１３ｂは、例えば細長の銅板である。二次コイル１３ｂは、給電部２０における一次コイル２２の一対の延存部２２ａの間に位置する。また、二次コイル１３ｂのコイル面は、レール３０の高さ方向に延びる磁束を形成すべく、レール３０の下面に平行である。このため、二次コイル１３ｂのコイル面は、給電部２０の一次コイル２２のコイル面と平行に、すなわち一次コイル２２と二次コイル１３ｂとで磁束が結合するように設けられる。

絶縁層１３ｃは二次コイル１３ｂを覆う。絶縁層１３ｃは、例えば絶縁性の樹脂である。具体的には、絶縁層１３ｃは、二次コイル１３ｂを含めて板状部材１３ａの全外面を覆う。すなわち、二次コイル１３ｂは、板状部材１３ａと絶縁層１３ｃとの間に配置されることで、受電部１３の内部に埋め込まれる。このように、二次コイル１３ｂが受電部１３の内部に埋め込まれ、かつ絶縁層１３ｃによって絶縁されることによって、受電部１３は給電部２０から電力をより安定的に受電し得る。

給電部２０の一次コイル２２に高周波電流が供給されると、レール３０の高さ方向に延びる磁束が形成される。そして、この磁束が振動することによって受電部１３の二次コイル１３ｂに電流が発生する。このように二次コイル１３ｂに発生した電流によって、受電部１３に非接触で電力が供給される。受電部１３への給電は、監視装置１０が移動している状態で行われてもよい。受電部１３に供給された電力は、監視装置１０の後述するセンサー部１４、駆動部１５、上記無線通信手段等に供給される。

センサー部１４は、ベルトコンベアＢ及びその周囲の状況を検知するため、１又は複数のセンサーを有する。本実施形態において、センサー部１４は支持フレーム１１の上記支持板の上面に固定される２つのセンサー１４ａ及びセンサー１４ｂを有する。図３に示す通り、２つのセンサー１４ａ及びセンサー１４ｂは、受電部１３等と干渉しないよう例えば経路Ｐの長さ方向における上記支持板の両端に配置される。２つのセンサー１４ａ及びセンサー１４ｂとしては、既知のものが用いられ、例えば発熱や石炭Ｃの落下、ベルトコンベアＢの故障等を検知するための画像センサー、音響センサー、温度センサー、ガス濃度センサー、臭気センサー等からなる群から選択される１種以上が挙げられる。２つのセンサー１４ａ及びセンサー１４ｂは、同種のセンサーとしてもよく、それぞれ異種のセンサーとしてもよい。２つのセンサー１４ａ及びセンサー１４ｂは、２列のベルトコンベアＢ及びその周囲の状況を同時に検知するべく、検知部分が２列のベルトコンベアＢの両方を向くように固定されるとよい。２つのセンサー１４ａ及びセンサー１４ｂを有するセンサー部１４は、給電部２０から受電部１３を介して供給された電力によって駆動する。すなわち、監視装置１０は、給電部２０によって給電された電力によって監視を行う。

センサー部１４で検知したベルトコンベアＢ及びその周囲の状況は、画像データ、音響データ、ガス濃度データ、臭気データ等からなる群から選択される１種以上の監視データとして取得される。すなわち、監視装置１０は、運炭設備Ｆ（産業設備）を巡回監視することにより、画像データ、音響データ、ガス濃度データ、臭気データ等からなる群から選択される１種以上を監視データとして取得する。

上記監視データは上記無線通信手段によって上述のデータ処理部に無線送信される。上記無線通信手段は、給電部２０から受電部１３を介して供給された電力によって駆動する。すなわち、監視装置１０は、給電部２０によって給電された電力によって無線通信を行う。

上記データ処理部に送信された上記監視データは、上記データ処理部において評価される。上記データ処理部はコンピュータ、ディスプレイ装置、無線通信手段を有し、無線通信手段を介して受信した上記監視データをディスプレイ装置等に表示する。表示された上記監視データを基にした発熱や石炭Ｃの落下等の異常は、例えば当該監視システムのユーザーが目視で評価してもよい。あるいは、上記データ処理部は、上記監視データが所定の閾値に属するか否かをコンピュータが評価し、評価結果をディスプレイ装置に表示してもよい。また、データ処理部のコンピュータは発熱等の発生を示す上記監視データのパターンやその発生の予兆を機械学習された予測モデルによって評価してもよい。上記データ処理部における評価結果を基に、必要に応じて当該監視システムのユーザーに対して音や光によってアラートを上げてもよい。

図４に示す通り、本実施形態において駆動部１５は、支持フレーム１１の一方の上記側壁に固定される。また、駆動部１５は、例えば受電部１３と干渉しないようレール３０の幅方向において受電部１３とは反対側に、かつレール３０の下面の下方に位置するように配置される。駆動部１５は、給電部２０から受電部１３を介して供給された電力によって駆動する。すなわち、監視装置１０は、給電部２０から給電された電力によって移動する。

駆動部１５は、支持フレーム１１の一方の上記側壁に固定されるモーター１５ａと、モーター１５ａによって駆動される駆動ローラ１５ｂとを有する。モーター１５ａ及び駆動ローラ１５ｂは、レール３０の幅方向（ベルトコンベアＢの搬送方向の直交方向）を軸方向とする。また、駆動ローラ１５ｂはレール３０の下面に当接する。このため、駆動ローラ１５ｂが回転することにより、監視装置１０がベルトコンベアＢの搬送方向に移動する。

監視装置１０の移動速度の下限としては、５ｃｍ／秒が好ましく、１０ｃｍ／秒がより好ましく、１５ｃｍ／秒がさらに好ましい。一方、監視装置１０の移動速度の上限としては、５００ｃｍ／秒が好ましく、４００ｃｍ／秒がより好ましく、３００ｃｍ／秒がさらに好ましい。監視装置１０の移動速度が上記下限以上であると、経路Ｐに沿ってベルトコンベアＢ及びその周囲を効率的に監視することができる。また、監視装置１０の移動速度が上記上限以下であると、監視装置１０に安定して給電しつつ、経路Ｐに沿ってベルトコンベアＢ及びその周囲を高精度に監視することができる。

［利点］
当該監視システム１００は、監視装置１０が運炭設備ＦにおけるベルトコンベアＢ及びその周囲における異常を巡回監視すべく移動可能であるため、多数の監視用センサーを用いることなく運炭設備Ｆを広範囲に監視可能である。また、経路Ｐに沿って設けられた給電部２０が監視装置１０に非接触で給電するため、給電ケーブル等を不要とすることができる。すなわち、監視装置１０を容易に小型化しかつ軽量化することができる。さらに、運炭設備Ｆは石炭Ｃの粉塵等が存在し得る厳しい環境下にあるが、当該監視システム１００は給電が非接触で行われるため、給電部２０と監視装置１０との間に石炭Ｃの粉塵等の物理的な干渉が発生し得る場合にも、給電部２０における漏電や腐食による故障が発生し難い。すなわち、監視装置１０を安定的に稼働し得る。したがって、当該監視システム１００は、ベルトコンベアＢの周囲の環境からの影響を受け難く、広範囲を安定的に監視可能である。

［第二実施形態］
図７の監視システム２００は、図１に示す運炭設備Ｆを監視する。運炭設備Ｆは第一実施形態と同じであるので運炭設備Ｆの説明を省略する。当該監視システム２００は、ベルトコンベアＢ及びその周囲を巡回監視すべく移動可能な監視装置１０２と、監視装置１０２が移動する経路Ｐに沿って設けられる複数の給電部２０２と、監視装置１０２を移動可能に支持するレール３０２とを備える。給電部２０２は監視装置１０２に非接触で給電する。

本実施形態におけるレール３０２の構成は、第一実施形態におけるレール３０の構成と同様とすることができる。

（給電部）
図７に示す通り給電部２０２は、経路Ｐ内に複数配置されている。本実施形態において、経路Ｐは複数の区画に分割されており、区画ごとに経路Ｐに並行して延在する給電部２０２が配置されている。監視装置１０２は、複数の給電部２０２から順次給電されながら、経路Ｐを移動する。これにより、１つの給電部２０２に不具合が生じた際にも、その影響を限定的にすることができる。各給電部２０２の構成は、長手方向長さ（経路Ｐに並行して延在する長さ）を除き、第一実施形態における給電部２０の構成と同様とすることができる。

給電部２０２の長手方向長さの下限としては、２０ｍが好ましく、３０ｍがより好ましく、５０ｍがさらに好ましい。給電部２０２の長手方向長さが上記下限以上であると、給電部２０２が不必要に多数となり難く、給電部２０２の設置コストを低減することができる。一方、給電部２０２の長手方向長さの上限としては、特に限定されないが例えば２００ｍとすることができる。

（監視装置）
監視装置１０２の構成は、電力を貯蔵するバッテリーをさらに有することを除き、第一実施形態における監視装置１０の構成と同様とすることができる。上記バッテリーは、監視装置１０２に取り付けられ、センサー部１４、駆動部１５、上記無線通信手段等に電力を供給することができるように構成されている。すなわち、監視装置１０２は、上記バッテリーから供給される電力により、移動、監視及び無線通信を行うことができる。本実施形態においては、給電部２０２が複数配置されるが、監視装置１０２が給電部２０２間の境界部分に位置することで給電が不安定になることがあっても、上記バッテリーの電力を使用することにより監視装置１０２の移動、監視、無線通信等を継続することができる。この構成は、複数の給電部２０２が間隔を空けて配置される場合に特に好適である。

本実施形態において、複数の給電部２０２の長手方向長さの合計としては、経路Ｐの長さの５０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましく、１００％（すなわち、経路Ｐの長さと一致している場合）がよりさらに好ましい。なお、上記バッテリーは充電可能な二次電池とすることができ、給電部２０２から監視装置１０２の受電部を介して充電されるように構成されていることが好ましい。

上記バッテリーへの充電は、監視装置１０２が移動している状態で行われても、停止している状態で行われてもよい。また、上記バッテリーは、給電部２０２から上記受電部へ給電される電力が閾値未満の場合に、センサー部１４、駆動部１５、無線通信手段等に電力を供給し、かつ給電部２０２から上記受電部への給電される電力が閾値以上の場合に、センサー部１４、駆動部１５、無線通信手段等に電力を供給しないよう構成されていることが好ましい。

［利点］
当該監視システム２００は、当該監視システム１００と同様に、ベルトコンベアＢの周囲の環境からの影響を受け難く、広範囲を安定的に監視可能である。当該監視システム２００は、複数の給電部２０２を備えるため、運炭設備Ｆの障害時に一部の給電部２０２が停止した場合であっても継続して稼働可能である。

［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。したがって、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

上記実施形態において、当該監視システムは複数の経路が連続した連続経路によって運炭設備の全長を監視するものとしたが、本発明はこの実施形態に限定されない。当該監視システムは、例えば１つの監視装置を備え、１つの経路によって運炭設備の全長を監視してもよい。また、当該監視システムは、運炭設備の一部を監視してもよい。当該監視システムが監視する範囲、すなわち経路Ｐは運炭設備の環境や構成に応じて適宜設定される。

監視装置が移動する経路は、曲線であってもよい。また、監視装置はレールに配設されることなく自走するものであってもよい。この場合、監視装置は所定の経路に沿って移動せず、周囲の状況に応じてその都度経路を決定してもよい。

当該監視システムは、カバーで覆われていない野外のコンベアを監視するものであってもよい。また、監視装置の経路及び監視対象は床から離間していなくてもよい。

上記実施形態では、監視装置の移動、監視及び無線通信の全てが給電部から給電される電力によって行われるものとしたが、監視装置の移動、監視、無線通信のうちの１つまたは２つが給電部から給電される電力によって行われ、残りは他の電力供給源から供給される電力によって行われてもよい。給電部から給電された電力が監視装置の移動、監視及び無線通信のいずれにも使用されてなくてもよい。つまり、給電部から給電される電力の用途は監視装置の移動、監視及び無線通信に限定されない。給電部から給電される電力によって監視装置の移動及び監視の少なくとも一方が行われてもよいし、給電部から給電される電力によって監視装置の移動及び監視の双方が行われてもよい。

また、第二実施形態では、監視装置の移動、監視及び無線通信の全てが給電部及びバッテリーから給電される電力によって行われるものとしたが、本発明はこれに限定されない。給電部及びバッテリーから給電される電力によって監視装置の移動及び監視の少なくとも一方が行われてもよいし、給電部及びバッテリーから給電される電力によって監視装置の移動及び監視の双方が行われてもよい。

上記実施形態において給電部の給電方式は磁界共鳴方式であるものとしたが、給電部の給電方式は電磁誘導方式、電界結合方式又は電波受信方式であってもよい。また、監視システムが複数の給電部を備える場合、給電部ごとに給電方式が異なっていてもよい。すなわち、給電方式は、磁界共鳴方式、電磁誘導方式、電界結合方式又は電波受信方式の組み合わせであってもよい。

上記実施形態において監視装置が２つのセンサーを有するものとしたが、センサーの数は任意に設定することができる。

上記実施形態において受電部（監視装置）への給電は、監視装置が移動している状態で行われるものとしたが、監視装置は給電のタイミングで停止してもよい。

上記実施形態において監視装置は、モーターで駆動される駆動ローラによって移動するものとしたが、本発明の構成はこれに限定されない。本発明の監視装置は、例えば歯車機構やベルトコンベアによって駆動されてもよい。

当該監視システムは、給電部が監視装置の経路内に１つ配置されている第一実施形態の場合に、監視装置がバッテリーを有する構成としてもよい。第一実施形態では、給電部の長さが経路の長さと一致する場合を記載していたが、たとえば、給電部の長手方向（経路に沿った方向）の長さを経路の長さの半分とし、経路の端部に給電部のない領域を設けるとともに、監視装置が経路上で給電部のない端部に位置するときにはバッテリーで移動及び監視する構成としてもよい。給電部の一次コイルの長手方向長さとしては、経路の長さの５０％以上が好ましく、８０％以上であることがより好ましい。

上記実施形態において、電圧印加部は給電部ごとに設けられているが、本発明の構成はこれに限定されない。例えば、電圧印加部が複数の給電部に同時に電圧を印加するように設けられてもよい。また、電圧印加部は任意の位置に配置することができる。

上記実施形態において、当該監視システムは運炭設備を監視するものとしたが、本発明の監視対象はこれに限定されない。当該監視システムの監視対象は、例えば、製鉄所内の設備、発電所のボイラーやタービン機器、又は運炭設備以外の粉塵の発生する産業設備にも適用可能である。また、炭素燃料や可燃物の製造、運搬又は貯蔵のための設備にも適用可能である。

さらに、当該監視システムは水中に配置されてもよく、例えば発電所における冷却用の海水取り込み設備や、発電所の温排水の周囲の環境（例えば海洋生物等）の監視にも適用可能である。当該監視システムは、監視装置に非接触で給電を行うため、水中でも安定的に給電することができる。

以上説明したように、本発明の一態様に係る監視システムは、監視対象の周囲の環境からの影響を受け難く、広範囲を安定的に監視可能であるため、比較的大規模の産業設備の監視に好適に利用できる。

Ｆ 運炭設備
Ｓ サイロ
Ｂ ベルトコンベア
Ｂ１ ベルトコンベア本体
Ｂ２ 支持部
Ｃ 石炭
Ｐ 経路
１００、２００ 監視システム
１０、１０２ 監視装置
１１ 支持フレーム
１２ 嵌合部
１３ 受電部
１３ａ 板状部材
１３ｂ 二次コイル
１３ｃ 絶縁層
１４ センサー部
１４ａ センサー
１４ｂ センサー
１５ 駆動部
１５ａ 駆動モーター
１５ｂ 駆動ローラ
２０、２０２ 給電部
２１ 板状部材
２２ 一次コイル
２２ａ 延在部
２２ｂ 連結部
２３ 絶縁層
３０、３０２ レール
４０ 電圧印加部

Claims (11)

1. 産業設備を巡回監視すべく移動可能な監視装置と、
   上記監視装置が移動する経路に沿って設けられる１又は複数の給電部とを備え、
   上記給電部が上記監視装置に非接触で給電する監視システム。
2. 上記監視装置が所定の経路に沿って移動するように設けられており、この経路の長さが５０ｍ以上である請求項１に記載の監視システム。
3. 上記経路が床から離間して配置される請求項２に記載の監視システム。
4. 上記産業設備が粉体を搬送する粉体搬送設備である請求項１又は請求項２に記載の監視システム。
5. 上記粉体搬送設備が、上記粉体を搬送するコンベアを有し、上記経路が上記コンベアと並行して配置されている請求項４に記載の監視システム。
6. 上記粉体搬送設備が、上記コンベアの周囲を取り囲むカバーをさらに有し、上記監視装置が上記カバーの内部に配置される請求項５に記載の監視システム。
7. 上記粉体が石炭である請求項６に記載の監視システム。
8. 上記経路に沿って複数の上記給電部が設けられている請求項１又は請求項２に記載の監視システム。
9. 上記監視装置がバッテリーを有する請求項８に記載の監視システム。
10. 上記給電部の給電方式が磁界共鳴方式、電磁誘導方式、電界結合方式、電波受信方式又はこれらの組み合わせである請求項１又は請求項２に記載の監視システム。
11. 上記監視装置が、上記産業設備を監視して取得した監視データを無線送信する無線通信手段を有する請求項１又は請求項２に記載の監視システム。
    
    

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