JP2024519340A - 熱交換器のチューブシート監視方法 - Google Patents

Abstract

シェルアンドチューブ式装置は、典型的には、定期的な保守を必要とする。本明細書では、保守作業中に個々のチューブの状態を追跡し、レビューと分析のために状態データを記録するための自動化方法を説明する。状態データは、任意に、リアルタイムの要約形式で報告でき、及び／又は完了までの時間を予測するために使用できる。本発明の方法は、シェルアンドチューブ式反応器及び熱交換器を含むシェルアンドチューブ式装置において保守作業を実施する経費を削減するのに役立つ。

Description

本発明は、保守作業中に熱交換器のチューブシートを監視する方法に関する。

熱交換器などのシェルアンドチューブ式装置は、数百本から数千本のチューブを備えることがある。典型的には、シェルアンドチューブ式熱交換器は、信頼性の高い安全な運転を確保するために、個々のチューブの洗浄や点検などの定期的な保守を必要とする。さらに、シェルアンドチューブ式反応器では、最適な生産性を得るために定期的な触媒交換が必要となる。多数のチューブが存在するため、保守作業には多大な人件費と長時間のプロセス停止時間が必要となる。そのため、このような作業を迅速かつ効率的に行うことに対して、強い経済的インセンティブがある。シェルアンドチューブ式反応器内のチューブごとに保守作業を適切に実施しないと、コストのかかるプロセスのダウンタイム、装置の損傷、及び反応器内の触媒寿命の短縮につながる可能性がある。

本明細書では、保守作業中にシェルアンドチューブ式装置の個々のチューブの状態を追跡し、レビュー及び分析のための状態データを記録する自動化方法を説明する。特に、本発明の方法は、シェルアンドチューブ式装置内の「突出型」保守作業のパフォーマンスを監視し、個々のチューブから突出する物体の外観を追跡する。これは、全ての保守作業のより大きな群のサブセットである。突出物体が１個以上の撮像装置の視野内に現れたときに、その物体は、内容物排出、清掃又は検査などの特定の保守作業が所定のチューブに対して実施されたことを示す。突出物体を検出した後、本発明の方法は、突出物体が突出しているチューブの固有識別子を決定することをさらに含む。

この監視方法の有用性は、（ｉ）チューブ内に洗浄用投射物が詰まった場合、（ｉｉ）洗浄装置がチューブの全長を洗浄していない場合、（ｉｉｉ）フィッシュテープがチューブから触媒を完全に空にしていない場合などに、作業漏れ（保守作業が実施されなかったチューブ）を特定し、また、作業ミスも特定することである。さらに、この方法は、監視される作業が同じチューブで複数回実施される繰り返しの突出（これは望ましくない）を識別することもできる。

本発明の方法は、一対の撮像装置（例えば、カメラ、非接触測距装置（ＮＲＤ））を、チューブシート表面の同じ部分を異なる視点から見ることができるように配置して実施することができる。実際には、これは、撮像装置が、チューブシートの平面の近くで、かつ、チューブシートの平面の上方のある程度高い位置に配置され、チューブシートを２つの異なる側から同時に見るように調節されることを意味する。

どのような撮像装置であっても、視野角がチューブシートに対して垂直であるとは限らず、一般に、追跡される突出物体は、各チューブから一貫して真っ直ぐに延びているわけではないため（むしろ、チューブの中心線に対して角度をなしていることが多い）、画像内の複数のチューブの属性が影響を受けることになる。突出物体が実際には１個のみチューブを通過することを考えると、複数のチューブの属性の変化は複雑な要因となり得る。

したがって、本発明の１つの方法は、２つのビュー及び配列計算を使用して、突出物体がどの個々のチューブを通過しているか又は出ているかを決定する。これは、例えば、一対の撮像装置を使用することにより達成できる。

しかしながら、画像処理を単純化するために、上記対の両方の撮像装置が同じタイプ（例えば、両方ともＬｉＤＡＲ装置）であることが好ましい場合がある。視野（ＦＯＶ）の制限に対処するため（例えば、「モザイク」デジタル画像の作成を可能にするため）、２つよりも多い撮像装置を使用することもできるが、本発明方法の画像処理工程を実行するために必要な撮像装置は２つだけでよい。あるいは、１つの撮像装置のみを使用することもできる。

本発明の別の方法では、少なくとも２つのビュー及び配列計算を使用して、強調デジタル画像を作成する。強調デジタル画像は、投射物などの高速で移動する物体を含むぼやけた又は歪んだ画像を処理する際に有益な場合がある。本発明の方法は、強調デジタル画像を利用して、投射物体がどの個々のチューブを通過しているか、又は出ているのかを決定する。

さらに、状態データは、必要に応じて、リアルタイムの要約形式で報告され、及び／又は保守作業の完了までの時間を予測するために使用される。本発明の方法は、作業漏れ及び作業ミスを最小化し、熱交換器及び反応器を含めたシェルアンドチューブ式装置において保守作業を実施する費用を削減するのに役立つ。

図１は、シェルアンドチューブ式装置を監視するためのシステムを示す。 図２Ａは、水平方向に配置されたシェルアンドチューブ式熱交換器の例示的な実施形態を示す。 図２Ｂは、図２Ａの熱交換器のチューブシートの１つを示す。 図３Ａは、縦向きのシェルアンドチューブ式熱交換器の別の例示的な実施形態を示す。 図３Ｂは、図３Ａの熱交換器のチューブシートの１つを示す。 図４は、チューブシートの画像を取得する光学装置の等角概略図である。 図５は、図４の熱交換器のチューブシートに適用される塞ぎ板を示す。 図６は、図４に示すチューブシートの画像を取得する光学装置の平面概略図である。 図７は、画像取り込み及びデータ収集プロセスの概略図である。 図８は、保守作業（フィッシュテーピング）のリアルタイム表示を示す。

発明の詳細な説明
（Ａ）シェルアンドチューブ式装置を監視するためのシステム
図１は、シェルアンドチューブ式装置１１０を監視するためのシステム１００を示す。シェルアンドチューブ式装置１１０は、必ずしもシステム１００の一部を構成するものではないが、その端部に取り付けられたチューブシート１１４を含む中空シェル１１２（その一部が示されている）を備える。チューブシート１１４は、それを貫通して画定される一連の孔１１６を有する。チューブ１１８はそれぞれの孔１１６に取り付けられ、中空シェル１１２内に配置される。シェル１１２は、チューブ１１８を明確にするために切り離されて示されている。チューブ１１８の端部１１９は孔１１６を通して露出している。チューブ１１８とそれぞれの孔／通路は、図示されたように円形、正方形、長方形などであってもよい。

システム１００は、一般に、孔１１６の上方に及び／又は近くに配置される撮像システム１２０を備える。撮像システム１２０は、孔１１６を見るために構成される。以下により詳細に説明するように、撮像システム１２０は、１台の撮像装置１２０ａ（例えばカメラ）を備えることができる。あるいは、撮像システム１２０は、孔１１６を異なる角度及び視角で見るための複数の撮像装置１２０ａ、１２０ｂを備えていてもよい。撮像装置１２０ａ及び１２０ｂは、チューブシート１１４の上部表面の上方のある程度高い位置に配置される。撮像装置１２０ａ及び１２０ｂは静止していてもよい。あるいは、１台以上の撮像装置は、Ｘ－Ｙ－Ｚ平行移動ステージ、Ｘ－Ｙ平行移動ステージ又は車両などの移動装置１２２に取り付けられていてもよい。

撮像システム１２０は、チューブ端部１１９での保守作業に関するデータをコンピュータ１２４に通信するように構成されている。コンピュータ１２４は、画像プロセッサ１２６と、メモリ１２８と、クロック１３０と、プログラミングソフトウェア１３２と、関係データベース１３４（他の特徴の一部）とを備えることができる。プロセッサ１２６は、後述するように、チューブ端部１１９に関連するデータを分析するように構成される。コンピュータ１２４は、後述するように、分析されたデータを表示するためのディスプレイ１４０に接続されている。ディスプレイ１４０と、撮像システム１２０と、コンピュータ１２４との相互接続は、例えば、有線又は無線のいずれであってもよい。

システム１００及び装置１１０に関連するさらなる詳細及び別の特徴については、以下で説明する。

（Ｂ）シェルアンドチューブ式装置
シェルアンドチューブ式装置１１０を図１に概略的に示す。シェルアンドチューブ式装置１１０は、図２Ａ及び図３Ａに示すように熱交換器の一部を構成することができる。次に、図２Ａ及び図３Ａのシェルアンドチューブ式熱交換器２００及び３００を参照すると、熱交換器２００及び３００は、概して、中空内部を画定するシェル１１２と、中空内部内に配置されたチューブ１１８とを備える。

背景として、シェルアンドチューブ式熱交換器は、産業界で使用される一般的なタイプの熱交換器である。シェルアンドチューブ式熱交換器は、円筒形のシェル１１２の内側に取り付けられた１本以上の伝熱チューブ１１８という２つの主要部品からその名が付けられている。シェルアンドチューブ式熱交換器の目的は、２つの流体間で熱を伝達することである。各流体は液体でも気体でもよい。工業的実施では、これらの流体の少なくとも一方が液体の水又は蒸気のいずれかであることが一般的である。

シェルアンドチューブ式熱交換器２００、３００内では、一方の流体がチューブ１１８の内部を流れ（「チューブ側流体」という）、他方の流体がチューブ１１８の外側を流れるが、ただしシェル１１２内を流れる（「シェル側流体」という）。熱交換器は、２つの流体が互いに直接接触しないように構成される。熱は、チューブ１１８の壁を通してチューブ側からシェル側に、又はその逆に流れることによって、一方の流体から他方の流体に伝達される。熱を効率的に伝達するために、１つの交換器に数百本から数千本のチューブ１１８（集合的に「チューブバンドル」）を使用することができる。

シェルアンドチューブ式熱交換器２００及び３００は、１つ以上のチューブシート、ヘッド、及び任意にバッフル、タイロッド、スペーサ、伸縮継手などの他の構成要素も備える。特に、チューブシート１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ及び／又は１１４ｄ（集合的に又は個別的にチューブシート１１４という）は、シェル１１２の端部に取り付けられる。チューブシート１１４は、平面状の対向面を有するプレート又は鍛造物であり、チューブ１１８が挿入される孔１１６を備える。チューブシート１１４の必要な厚さは、主として、特定のシェルアンドチューブ式交換器の運転圧力の関数である。チューブ１１８の端部は、シェル側の流体がチューブ側の流体と混合されないように、溶接、又は機械的若しくは液圧膨張によってチューブシート１１４に固定される。

チューブ１１８の形状によって、必要なチューブシート１１４の数が決まる。図１、図２Ａ及び図３Ａのようにストレートチューブを使用する場合には、２枚のチューブシート１１４が必要となることがある。あるいは、チューブ１１８が「Ｕ」の字型に曲げられている場合（Ｕ字管として知られている）には、１枚のチューブシート１１４しか必要でない場合がある。

チューブシート１１４の孔１１６は、典型的には、三角形又は正方形の２つの幾何学的構成のうちの１つに配置される。チューブシート１１４は、「チューブピッチ」と呼ばれる隣接チューブ１１８間の一定の中心間距離を利用する。このような構成の均一性は、交換器の設計及び構造を単純化する。一般的なチューブピッチは、チューブ１１８の外径の１．２５倍である。三角形構成（図３Ｂ参照）は、高い伝熱性とコンパクト性を得るために使用されることが多いのに対し、四角形構成（図２Ｂ参照）は、一般的には、シェルからチューブバンドルを定期的に取り出してチューブの外面を洗浄する必要がある保守点検のために好ましい。

シェルアンドチューブ式熱交換器には、チューブ側の流体を収容し、熱交換器を通る所望の流路を確保するために、ヘッド２２０が必要である。典型的には、各チューブシート１１４には対応するヘッドが存在する。略円筒形状を有するヘッドは、「チャネル」２２２（図２Ａ参照）と呼ばれ、略ドーム形状を有するヘッドは「ボンネット」２２４（図２Ａ及び図３Ａ参照）と呼ばれる。場合によっては、ヘッドは、チューブ側の流体の流れを特定のチューブを介して導くために、１個以上のパス仕切り板２２８（図２Ａ）を組み込んでもよい。これらの場合、チューブシート１１４ａの表面は、仕切り板２２８及び関連するシールガスケットを安定化させるために溝２３０（図２Ｂ）をさらに含んでいてもよい。ヘッド２２０は、定位置で溶接されてもよいし、フランジを用いてシェル１１２に取り付けられてもよい。取り外し可能なカバー２３０（図２Ａ）を備えたフランジ付きボンネット又は溝は、保守点検のためにチューブシート１１４及びチューブ１１８へのアクセスを与える必要がある場合に好ましい。

シェルアンドチューブ式熱交換器２００、３００は、産業界で幅広く使用されており、例を挙げると、発電、工業用冷凍、石油化学処理などで使用されている。シェルアンドチューブ式熱交換器は、水平方向（図２Ａ）又は垂直方向（図３Ａ）に設置できる。慣例として、工業施設内では、シェルアンドチューブ式熱交換器は、そのプロセス機能に基づいて命名される。例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器の典型的な工業用途としては、凝縮器、リボイラー、予熱器、ボイラー、過熱器、クエンチ交換器、トランスファーラインエクスチェンジャー（ＴＬＥ）、蒸発器、廃熱ボイラー、レキュペレーター、クロスエクスチェンジャー、及びプロセスヒーターが挙げられる。例えば、工業用冷凍システムは蒸発器及び凝縮器の両方を構成することがあり、石油化学蒸留システムはリボイラーと凝縮器の両方を構成することがある。

シェルアンドチューブ式熱交換器に関する詳しい情報は、Ｐｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，第６版，２００８、特に第１１節のＨｅａｔ－Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ及び関連する図１１－１及び１１－２に記載されている。このハンドブックは、参照により、その全体が全ての目的のために本明細書で援用される。

（Ｃ）シェルアンドチューブ式装置の別の用途
シェルアンドチューブ装置１１０は、以下に説明するような他の産業用装置／プロセスシステムに組み込むこともできる。

原子力発電所の蒸気発生器として、例えば米国特許第４，２００，０６１号に開示されているようなＵ字チューブバンドルを備える高強度シェルアンドチューブ式熱交換器が使用されることがある。

シェルアンドチューブ式装置は、（メタ）アクリル酸の精製に使用される落下式フィルム溶融晶析装置のような落下式フィルム交換器に組み込むことができる。

シェルアンドチューブ式装置は、米国特許第６，９６０，３３３号に開示されているような、シアン化水素又は窒素酸化物などの温度に影響を受けやすい生成物を反応ゾーンから出る際に急速に冷却するために使用される密接に連結されたクエンチ交換器として反応システムに組み込むことができる。上記米国特許は、その全体が参照により本明細書において援用される。同様に、トランスファーラインエクスチェンジャー（ＴＬＥ）は、高温プロセスガスを、エチレン炉から出るときに急速に冷却するために使用される。

化学製造産業では、シェルアンドチューブ式装置１１０は化学反応器としても利用されることがある。これらのいわゆる「シェルアンドチューブ式反応器」（「固定床反応器」としても知られている）内では、チューブ側流体は、典型的には、１種以上の化学生成物に転化される化学反応物を含む。一般に、商業規模のシェルアンドチューブ式反応器は、１，０００～５０，０００本のチューブを備え、かつ、直径１メートル～１０メートルの範囲のチューブシートを有する大型の装置である。このような規模では、これらのシェルアンドチューブ式反応器のヘッドは、作業者が物理的に入って作業を行うのに十分な大きさの容積を容易に取り囲むことができ、シェルアンドチューブ式反応器が垂直に配向されている場合（図３Ａに示されるように）、上部チューブシート１１４ｃの上部平面が、取り囲まれた作業領域のための事実上の「床」となり得る。

シェルアンドチューブ式反応器のチューブ内には、所望の化学生成物の生成を促進するために、１種以上の粒状触媒が配置されることが多い。シェルアンドチューブ式反応器のシェル側に伝熱流体を通すことにより、チューブ側の反応温度を厳密に制御して、生成物の収率を最大化し、触媒の寿命を延ばすことができる。独自のチューブ構成及びシェル側バッフルの設計を利用して、温度制御をさらに最適化することもできる。

シェルアンドチューブ式反応器内で実施される化学変換は、発熱反応（熱を放出する反応）又は吸熱反応（熱を吸収する反応）である。例えば炭化水素の酸化反応のような高発熱反応の場合、シェル側流体として溶融無機塩、ケロシン又は有機熱媒体（例えばＤＯＷＴＨＥＲＭ（商標））などの高沸点流体を使用することが一般的である。また、化学反応に使用される高温及び高圧での安全な操作を確保するため、チューブ及びチューブシートのカスタム機械設計の特徴及び特殊な構造材料も典型的に使用される。

アクリル酸の製造は、反応器としてシェルアンドチューブ式装置を使用する商業的炭化水素酸化プロセスのよく知られた一例である。この化学変換は、まずプロピレンが中間体であるアクロレインに酸化され、次にアクロレインがさらにアクリル酸に酸化される２つの連続的な発熱反応工程を伴う。この２段階の酸化プロセスを促進するために、多数の固体混合金属酸化物（ＭＭＯ）粒状触媒が開発されており、これらの触媒の製造方法は文献によく記載されている。反応器内では、反応器のチューブに１種以上の粒状触媒を装填することによって固定触媒床が組み立てられる。プロセスガスがチューブ内を流れると、当該ガスがＭＭＯ触媒粒子と直接接触し、反応熱がチューブ壁を通してシェル側冷却材に伝達される。

現在、プロピレンからアクリル酸への商業規模プロセスは、シェルアンドチューブ式反応器の３つの主要な構成：タンデム反応器、単一反応器シェル（ＳＲＳ）反応器及び単一シェルオープンインターステージ（ＳＳＯＩ）反応器の一つを使用する。一つの群として、これらの商業用シェルアンドチューブ式反応器は、単一の反応容器内において約１２，０００本から約２２，０００本までのチューブを備え、１００ｋＴ／年（２２０，０００，０００ポンド／年）までのアクリル酸の生産能力を有することがある。ある種の大規模商業用反応器は、単一の反応容器内において２５，０００本から約５０，０００本までのチューブを備え、２５０ｋＴ／年（５５０，０００，０００ポンド／年）までの生産能力を有する。米国特許第９，４４０，９０３号には、アクロレイン及びアクリル酸を製造するためのこれら３つの反応器の構成及び能力のそれぞれについて説明されている。当該米国特許は参照により本明細書において援用される。

エチレンオキシドの製造は、反応器としてシェルアンドチューブ式装置を使用する商業用プロセスの別の例である。シェルアンドチューブ式装置１１０は、例えば１２，０００本までのチューブを備える商業用エチレンエポキシ化反応器の形で提供される場合がある。これらのチューブには、典型的には、銀と、さらにレニウム、タングステン、モリブデン及びクロムなどの助触媒成分とを含むエポキシ化触媒が充填され、冷却剤が反応器のシェル側を通って循環される。米国特許第４，９２１，６８１号並びに米国特許出願公開第２００９／０２３４１４４号及び２０１４／０１３５５１３号を参照されたい。これらはそれぞれ参照によりその全体が本明細書において援用される。

エチレンから１，２－ジクロロエタン（ＥＤＣとしても知られる）へのオキシ塩素化は、シェルアンドチューブ式装置を使用する化学プロセスのさらに別の例である。このプロセスにおいて、シェルアンドチューブ式装置１１０内のチューブには、典型的には、塩化第二銅を含む粒状触媒（いわゆる「ディーコン」触媒）が充填され、冷却剤が反応器のシェル側を通って循環される。いくつかの実施形態において、オキシ塩素化反応システムは、直列に配置された２つ以上のシェルアンドチューブ式装置を備えることができる。米国特許第６，１８０，８４１号、米国特許第３，８９２，８１６号、及び米国特許第５，９０５，１７７号を参照されたい。これらはそれぞれ参照によりその全体が本明細書において援用される。

他の多くの商業的に重要な気相触媒反応は、プロピレンからアクロレイン及び／又はアクリル酸への転化（上記）；プロパンからアクロレイン及び／又はアクリル酸への転化；グリセリンからアクロレイン及び／又はアクリル酸への転化；ｔ－ブタノール、イソブテン、イソブタン、イソブチルアルデヒド、イソ酪酸、又はメチルｔ－ブチルエーテルからメタクロレイン及び／又はメタクリル酸への転化；アクロレインからアクリル酸への転化；メタクロレインからメタクリル酸への転化；ｏ－キシレン又はナフタレンから無水フタル酸への転化；ブタジエン又はｎ－ブタンから無水マレイン酸への転化；インダンからアントラキノンへの転化；エチレンからエチレンオキシドへの転化（上記）；プロピレンからプロピレンオキシドへの転化；イソブテン及び／又はメタクロレインからメタクリロニトリルへの転化；及びエチレンから１，２－ジクロロエタンへのオキシ塩素化を含めて、シェルアンドチューブ式反応器で実施される。

したがって、本発明の方法は、化学反応器、予熱器、ボイラー、過熱器、リボイラー、凝縮器、蒸発器、レキュペレーター、クエンチ交換器、トランスファーラインエクスチェンジャー（ＴＬＥ）、クロスエクスチェンジャー、廃熱ボイラー、蒸気発生器、落下膜交換器、プロセスヒーターを含むがこれらに限定されない、あらゆるシェルアンドチューブ式装置への適用が想定されることは、当業者には明らかであろう。

（Ｄ）シェルアンドチューブの保守の背景
シェルアンドチューブ式装置には多数のチューブ１１８があるため、それぞれのシェルアンドチューブ式装置の保守点検作業を完了するためには多大な時間を要する。また、保守タスクの状況及び進捗状況を追跡するのも大変である。作業漏れ及び作業ミスも大きな問題となる。

まず、本明細書で使用するときに、用語「作業漏れ」とは、チューブ１１８の特定の保守タスクの不履行を意味するものとする。例えば、作業者が意図せずにチューブを飛ばしてしまい、その結果、チューブの洗浄、検査、触媒の充填が行われなくなる可能性がある。作業漏れの発生確率は、シェルアンドチューブ式装置内のチューブの数が多いほど、また保守作業の期間が長いほど高くなる。多くのプロセス所有者は、一般に、（ａ）作業を行う労働者の継続的な監視／監督、又は（ｂ）作業が「完了」した後の１００％検査などの工程を通してのみ、作業漏れを防止できると考えている。本明細書に記載された本発明の方法は、機能的に、作業を実行する労働者の継続的な監視／監督を提供し、１００％検査の必要性を最小限に抑える。

これに対して、「作業ミス」とは、質が不十分なタスク又はそのタスクを部分的にしか完了できなかったことをいう。作業ミスの例としては、不適切に較正されたプローブでチューブ壁の厚さを測定したこと、長さ２０フィートのチューブの最初の１５フィートのみしか錆を除去しなかったこと、又はチューブに不適切なタイプの触媒を充填したことが挙げられる。作業ミスは、シェルアンドチューブ式装置内のチューブの数に比較的影響されにくい傾向がある。さらに、作業ミスは、一度に多数のチューブに影響を与えることが多い。例えば、全てのチューブに、触媒ドラムの同一の不適切なパレットから供給された材料を充填するような場合である。本発明の方法で作業漏れに対処することにより、効率が改善され、また、作業ミスの防止のためにより多くの監督リソースを利用できるようになる。

シェルアンドチューブ式装置のチューブに対して実施できる保守作業は数多くある。保守作業には、１回以上の多工程タスクが含まれることがあり、これらのタスクは、典型的には、シェルアンドチューブ式装置内の各チューブに対して及びチューブ毎に繰り返される。本発明の方法を使用して有益に監視できる保守作業の例としては、次の作業が挙げられるが、これらに限定されない：
ａ）検査作業：清浄度及び／又は機械的損傷のビデオ検査；厚さ測定（例えば渦電流検査）；閉塞したチューブの特定（例えば低流量チューブのＩＲ検出）；反射紫外線検査による有機汚染の特定。
ｂ）洗浄作業：サンドブラスト、ＣＯ₂ペレットブラスト、ハイドロブラスト、液体窒素ブラスト、穿孔、ワイヤーブラッシング、ピギング、コークス堆積物の除去。
ｃ）補修作業：チューブとチューブシートとの溶接部の再溶接；及びチューブの機械的な栓。

反応器として使用されるシェルアンドチューブ式装置の場合、保守作業には、触媒交換に関連する作業も含まれることがある。本発明の方法を使用して有益に監視され得る触媒の交換作業の例としては、次の作業が挙げられるが、これらに限定されない：
ａ）例えば「エアランス」、フィッシュテープ、又はバキュームホースを使用した、チューブからの触媒の除去、
ｂ）チューブが空であることを目視で確認すること（すなわち「ライトチェック」）、
ｃ）チューブへの伝熱インサートの設置、
ｄ）触媒スプリング又は触媒クリップなどの触媒リテーナの設置、
ｅ）セラミック又は金属不活性粒子のチューブへの装填、
ｆ）１層以上の触媒をチューブに充填すること、
ｇ）触媒床目減りの測定、及び
ｈ）触媒充填圧力損失（ｄＰ）の測定。

（Ｅ）撮像システムの詳細
システム１００の撮像システム１２０の更なる詳細については後述する。

（ａ）撮像装置の数及び配置
システム１００は、好ましくは、例えば図４に配置されているように、すなわち、チューブシート１１４の平面の上方に配置され、かつ、それぞれ東西方向及び南北方向に配置されるように、２台の撮像装置１２０ａ及び１２０ｂを備える。

あるいは、撮像システム１２０は、チューブシート１１４の上方に配置される単一の撮像装置１２０ａを備えることができる。例えば、単一の撮像装置１２０ａは、単一の撮像装置で同じ物体（すなわち、チューブシート１１４）の２つのビューを達成するために採用される反射屈折光学系に配置できる。これは、本質的に、プリズム及び／又はミラー、例えば、平面ミラー、放物面ミラー又は球面ミラーを使用して達成される単一カメラ立体視を構成する。より少ない物理的なカメラを使用することに加えて、画像収集の同期に関するあらゆる問題が排除される。最も単純な実施形態では、直角ミラーが撮像装置１２０ａの前に直接配置されてビームスプリッタとして機能し、それによって右側視野と左側視野が形成され、その後、右側視野と左側視野が２つの異なる視野角から同じ対象物の画像を取得できるように追加のミラーが配置される。反射屈折光学系は、米国特許出願公開第２０１１／０１４３２８７号に開示されており、その全体が参照により援用される。また、反射屈折光学系は、ＭＵＬＴＩ－ＭＩＲＲＯＲ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＨＩＧＨ－ＳＰＥＥＤ ＣＡＭＥＲＡ ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ，ＰＲＯＢＬＥＭＹ ＥＫＳＰＬＯＡＴＡＣＪＩ － ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ ＰＲＯＢＬＥＭＳ，Ｇａｒｂａｃｚ，２０１３に開示されており、これは参照によりその全体が援用される。例えば、この論文の図３を参照されたい。また、反射屈折光学系は、ＭＯＮＯＣＵＬＡＲ ＳＴＥＲＥＯ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ ＵＳＩＮＧ ＨＩＧＨ－ＳＰＥＥＤ ＣＡＴＡＤＩＯＰＴＲＩＣ ＴＲＡＣＫＩＮＧ、Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｓｈａｏｐｅｎｇ Ｈｕ他，２０１７に開示されており、これは参照によりその全体が援用される。

（ｂ）撮像装置の種類
各撮像装置は、光検出器又は熱検出器などの検出器とすることができる。光検出器は、画像素子又は「ピクセル」として知られる複数の光センサをさらに備えることができる。同様に、熱検出器は、マイクロボロメータ又は単にボロメータとして知られる複数の熱センサを備える。

最も一般的で好ましい実施形態は、光学撮像を組み込んだものである。光学撮像の実施形態では、可視光による撮像のために、光検出器と画像処理ソフトウェアパッケージとを備える撮像装置が使用される。撮像装置１２０ａ及び１２０ｂは、例えば、それぞれデジタルカメラ、ＲＧＢカラービデオカメラ、又は白黒カメラであってもよい。光学系、すなわちレンズは、カメラの焦点面内に配置された光検出器（これは、いわゆる焦点面アレイ又はＦＰＡである）に光を集束させ、歪みの少ない画像（すなわち、焦点の合った画像）を得る。光検出器内の個々のセンサ（すなわちピクセル）は、光検出器に接触した光をデジタル信号に変換する。その後、デジタル信号は画像プロセッサに送られ、その際に、デジタル信号データを組み合わせたデジタル画像が数学的配列として表現される。

チューブシート１１４のデジタル画像が取得されるときに、使用される検出器配列に応じて、何千、さらには何百万ものデジタル値を含むことがある。例えば、典型的な「４Ｋ」カラーデジタルカメラは、横３８４０ピクセル×縦２１６０ピクセルを有するＣＭＯＳ光検出器配列を備え、８，２９４，４００の別個の色測定値が得られることになる。これは一般に、当該技術分野において、「８メガピクセル配列」又は単に「８ＭＰ」検出器と呼ばれる。

デジタル撮像の技術分野で知られているように、光学系及び検出器のサイズは、撮像装置によって物理的な世界をどれだけ「見る」ことができるかを制御し、これは視野（ＦＯＶ）として知られる用語である。検出器は、一般的に、個々の検出素子の固定配列（グリッド）として構成され、検出素子の数が多いほど広い視野及び／又は高い解像度がサポートされる。ほとんどの商用光検出器は、シリコンウェハ上に構築されたフラット配列として実装されており、これは、利用可能なシリコンウェハの最大物理的サイズにより、可能な検出素子の総数が制限されることを意味する。最大配列サイズに達すると、レンズの選択のみが、撮像装置の解像度及び視野（ＦＯＶ）の幅に影響を与え得る。

従来、カメラレンズは、典型的には水平ＦＯＶ角度及び垂直ＦＯＶ角度で表されるのに対し、光検出器は、典型的には、検出器配列の水平方向及び垂直方向のピクセル数で表される。所定の光検出器の画素（ピクセル）数は一定であるため、ＦＯＶと画像解像度は反比例の関係にある。すなわち、ＦＯＶが広い（検出器によって見られる画像領域が多い）ほど解像度が低くなるのに対し、ＦＯＶが狭い（画像領域単位あたりのピクセル数が多い）ほど解像度が高くなる。適切な検出器サイズ（すなわち、ピクセルの総数）及び適切なレンズＦＯＶの選択は、デジタル撮像の技術分野における当業者の能力の範囲内である。

光学画像を取得するために静止画デジタルカメラを使用することもできるが、ネットワーク接続されたコンピュータで使用するためには、ビデオカメラの方が設定しやすい場合が多い。市販のビデオカメラは、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬＡＮ／ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）配線、光ファイバー等を介して画像データを画像プロセッサ（例えばラップトップコンピュータ）に転送する機能を内蔵して構成されるのが典型的である。いくつかの実施形態では、画像処理の少なくとも一部をカメラの回路内で実行して処理を高速化し、転送するデータ量を削減することができる（したがって、必要な帯域幅を低減することができる）。

（Ｃ）エネルギー伝達
撮像システム１２０は可視光エネルギーを検出することができるが、上記の一般的な概念は、エネルギー伝達のあらゆる形態（光、熱、圧力、音、Ｘ線、電波、電子線など）及びそれらの適切な目的別検出器に適用される。

エネルギーが物体の表面から反射された光（例えば、可視光スペクトル、赤外スペクトル、又は紫外（ＵＶ）スペクトルのうちの１つ以上から選択された光の波長）である場合、光検出器配列（例えば、ピクセルとして知られる個々のセンサの配列を含む、シリコンベースのＣＭＯＳ光検出器）を使用して、上記１つ以上の波長での光の強度を測定し、単色（グレースケールカラー）デジタル画像又は「ＲＧＢ」カラーデジタル画像を作成することができる。適切なデータ視覚化ソフトウェア（例えば、ディスプレイドライバとして知られるソフトウェア）を使用して、色データをディスプレイデバイス上に視覚的な画像として任意に表現できる。

反射光の光源は、受動照明として知られる環境（例えば太陽光）からのものである場合があり、又は能動照明として知られる人工白色光源（例えばランプなど）から光が発せられる場合もある。光源は、可視光スペクトル、赤外（ＩＲ）スペクトル、又は紫外（ＵＶ）スペクトルのうちの１つ以上の範囲内の光の波長を放射することができる。

エネルギーが物体から放射される熱エネルギー（例えば、７．５μｍ～１４μｍの波長のＩＲ放射）である場合、ボロメータとして知られるセンサを備える熱撮像システム１２０を使用して、温度値を含むデジタル画像を作成することができる。適切なデータ視覚化ソフトウェアを使用して、温度データを表示装置１４０上にサーモグラフィー（視覚）画像として任意に表現することができる。なお、赤外線エネルギーは物体から放出／放射されるため、それ自体に照明源は存在しない。

エネルギーが（例えばレーダーシステムからの）反射電波である場合、得られるデジタル画像には、物体上の点と電波検出器（受信機）との間の距離を表す無線信号再帰時間値が含まれる。本発明の方法とともに使用される場合、ＥＨＦ帯域で動作するレーダー（ミリ波レーダーとしても知られる）が好ましい。レーダー、ソナー、ライダーなどに基づく画像取得システムは、非接触測距装置（ＮＲＤ）として知られており、一般に、多数の密集再帰時間（距離）測定値を収集するために移動するエネルギービームで物体の表面を「ペイント」する。データ視覚化ソフトウェアを使用して、この距離データを表示装置１４０（例えば、気象レーダーディスプレイ又はライダー地形図）上に視覚画像として任意に表現することができる。ＮＲＤは、その性質上、その後反射できるエネルギーによる能動的な「照明」を必要とする。

（Ｆ）ソフトウェアの詳細
本明細書で説明する画像処理工程を実行するためのソフトウェアコードは、様々なコンピュータプログラミング言語を使用して、例えば、Ｃ＋＋、Ｐｙｔｈｏｎ、又はＭＡＴＬＡＢ（登録商標）プログラミング言語を使用して書くことができる。採用される画像処理工程は、フィルタリング、カラーとグレースケールと間のピクセルの変換、（キャニーアルゴリズム）エッジ検出、円ハフ変換、一方のカラーモデルから他方のカラーモデルへの画像データの変換（例えば、ＲＧＢからＬ^*ａ^*ｂ^*への変換）、画像マスクの作成、及び色検出など、デジタル画像処理の技術分野において広く知られている１以上の技術を含むことができる。これらの画像処理工程を効率的に実行するための標準化された関数のライブラリが作成されており、現在プログラミングコードに組み込むために利用可能であるため、ソフトウェアルーチンの準備が大幅に簡素化される。ＯｐｅｎＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ Ｌｉｂｒａｒｙ： ｈｔｔｐ：／／ｏｐｅｎｃｖ．ｏｒｇ）は、このような画像処理関数のライブラリの１つであり、現在オープンソースソフトウェアとしてダウンロード可能である。当初はＣ＋＋プログラミング言語で書かれていたが、現在では、ＯｐｅｎＣＶの関数をＰｙｔｈｏｎ、ＪＡＶＡ（登録商標）、ＭＡＴＬＡＢなどの他のプログラミング言語で使用できるようにする、いわゆる「ラッパー」が利用可能になっている。ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＴＯＯＬＢＯＸ（商標）及びＣＯＭＰＵＴＥＲ ＶＩＳＩＯＮ ＴＯＯＬＢＯＸ（商標）（米国マサチューセッツ州ネイティックのＴｈｅ ＭａｔｈＷｏｒｋｓ， Ｉｎｃから市販）など、独自のアプリケーションを使用して、本明細書で説明する画像処理を実施することもできる。また、Ｐｙｔｈｏｎ言語（ＯｐｅｎＣＶ－Ｐｙｔｈｏｎとしても知られている）で使用するために適合されたＯｐｅｎＣＶを画像処理に使用することもできる。また、「Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｐｙｔｈｏｎ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ」又は「ＮｕｍＰｙ」として知られるＰｙｔｈｏｎの拡張機能を利用して、配列データを用いた数学演算のパフォーマンスを向上させることもできる。

ＭａｔｌａｂやＯｐｅｎＣＶなどの画像処理ソフトウェアは、多くの異なるカラーモデルを使用して処理を実行することができる。当該技術分野で知られているように、「カラーモデル」は、パラメータの順序付きリストを使用する色の抽象的な数学的表現であり、本明細書では「チャネル」と呼ばれる。画像は、ＲＧＢ、ＨＳＶ、及びＬ^*ａ^*ｂ^*を含めた周知のカラーモデルに対応する多くの異なるフォーマットで表現できる。ＲＧＢカラーモデルで表現される色は、３つのチャンネル：Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）のそれぞれの強度を、０から２５５まで範囲の値を使用して特定する。ＲＧＢは、ビデオカメラやテレビなどの機器のネイティブフォーマットである。ＨＳＶカラーモデルで表現される色は、次の３つのチャンネルを特定する：支配的な波長を表す色相；色の濃淡を表す彩度；強度を表す明度。Ｌ^*ａ^*ｂ^*カラーモデルで表現される色は、次の３つのチャネルを特定する：知覚的な明るさ又は明度を表すＬ^*；赤と緑との間の軸上の色を表すａ^*；黄と青との間の軸上の色を表すｂ^*。

フルカラー画像とは対照的に、グレースケール画像はグレーの濃淡を表す１つのチャネルのみを含む。この色空間におけるピクセル強度は０～２５５の範囲の値で表され、黒が最も弱い強度（値０）、白が最も強い強度（値２５５）である。したがって、グレースケールで１つのピクセルが表現できる状態の最大数は２５６である。単一のチャネルのみでは、フルカラーよりもグレースケールでの画像処理の方がはるかに高速で、必要な計算資源も少なくて済む。

画像処理ソフトウェアは色変換アルゴリズムをさらに含み、ある色モデル（例えばビデオカメラからのＲＧＢ画像）で取得された画像を異なる色モデルに変換することができる。このような変換は、典型的には、処理計算を簡略化するため、又は関心領域（ＲＯＩ）内の特定の特徴を強調するために実行される。さらに、変換アルゴリズムにより、カラーデジタル画像をグレースケールに変換することができる。これは、一般的に物体のエッジに沿って発生し、物体検出アルゴリズムの重要な側面である高コントラストの領域を検索する際に有利な場合が多い。

（Ｇ）突出型保守作業例
本明細書で説明するシステム１００は、作業中にシェルアンドチューブ式装置のチューブ端部１１９から物体が突出する「突出型保守作業」を監視するのに特に効果的である。以下、様々な「突出型保守作業」について説明するが、これは、シェルアンドチューブ装置に対して実行できる保守作業の重要なサブセットを表す。

図２Ａに示す例では、熱交換器をハイドロブラストするときに、まずカバー２３０及びボンネット２２４が取り外され、次にハイドロブラストランス２５０がチューブの入口端部に挿入され、加圧水がランス２５０の端部２５２から噴射され、洗浄目的でチューブ１１８から材料が除去される。操作者は、加圧水の供給源に接続されたハンドル２５３を使用して噴射を制御する。水、最終的にはランス２５０は、図示のように、排出管シート１１４ｂでチューブ１１８の排出端部から突出する。安全予防措置として、作業者はシェルアンドチューブ式熱交換器２００の入口端部にのみ存在し、排出管シート１１４ｂの近くには作業者が存在しない。

図３Ａに示す例では、フィッシュテープ３５０が下部チューブシート１１４ｄを通してチューブ１１８の底部に挿入され、フィッシュテープ３５０の自由端部３５２が最終的に上部チューブシート１１４ｃにおけるチューブ１１８の上部（排出端部）から突出する。操作者（作業者）は下部チューブシート１１４ｄの下の空間にいるだけであり、フィッシュテープ３５０がチューブ１１８の排出端部から突出しているのを直接観察しているわけではないので、フィッシュテープ３５０の端部３５２がチューブ１１８を完全に通過したことを確信できない可能性があることに留意すべきである。本発明の方法によれば、システム１００は、フィッシュテープ３５０の端部３５２が上部トップシート１１４ｃのチューブ１１８の排出端部から正常に突出したことを確認するためのフィードバックを受け取るために、作業者によって使用されることが有益な場合がある。

さらに別の例では、発泡シリンダー（「スワブ」）が、加圧空気の爆発を使用してチューブ１１８を介して「ショット」される。この作業は、サンドブラストやハイドロブラストなどの洗浄工程の後に、チューブ１１８から埃又は水分（例えば、液体の水）を除去するために使用できる。このような突出型保守作業では、全てのスワブが全てのチューブ１１８から排出されることが不可欠である。チューブ内にスワブが残っていると、例えば触媒の充填など、後の作業に支障をきたす可能性がある。

突出型触媒除去保守作業中に追跡できる突出物体の例としては、（ｉ）チューブの上部から突出するフィッシュテープ、（ｉｉ）チューブの下部から突出する触媒除去エアランス、（ｉｉｉ）チューブのいずれの端部から突出する「ポリチューブ」真空ホースなどが挙げられる。

突出型チューブ検査保守作業中に追跡できる突出物体の例としては、チューブのいずれの端部から突出するボアスコープ、及びチューブのいずれの端部から突出する渦電流プローブなどが挙げられる。

突出型チューブ洗浄保守作業中に追跡できる突出物体の例としては、次のものが挙げられる：
ａ．発泡ピグ、チューブクリーナー（例えば、米国テキサス州ラポートのＣｏｎｃｏ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ＬＬＣ製）、ゴムボールその他のいずれのチューブ端部から射出（ショット）される射出物；
ｂ．ハイドロブラストからの洗浄用媒体（水など）、サンドブラスト、ＣＯ₂、クルミ殻、又はＮ₂ブラストなど、いずれのチューブ端部から排出（「噴射」）されるもの；
ｃ．いずれのチューブ端部から突出する回転ワイヤーチューブブラシ；
ｄ．いずれのチューブ端部から突出するドリルビット；及び
ｅ．ハイドロブラスト用ランス、サンドブラスト用ランス、ＣＯ₂、クルミ殻、又はＮ２ブラストなど、いずれのチューブ端部から突出するもの。

なお、一般に、上記突出型保守作業を行う作業者は、シェルアンドチューブ式装置の「入口端部」に配置できる一方、本発明の方法に基づく監視は、シェルアンドチューブ式装置（例えば、熱交換器又は反応器）の「排出端部」で実施される。これは、一般に、突出型保守作業が実施されている間に、監視されているチューブシート１１４の近傍には、視界を遮る物体や人が存在しないので、視界を遮るものに対処する必要がないことを意味する。

（Ｈ）シェルアンドチューブ式装置の突出型保守作業の監視プロセス
一般に、１つの例示的な方法によれば、行及び列の固定パターンで配列された複数のチューブ端部を備えるチューブシートを含むシェルアンドチューブ装置に対して、突出型保守作業中に当該シェルアンドチューブ式装置の状態を監視するための方法は、次の一般的な工程を含む：
（ａ）前記チューブ端部のそれぞれに固有識別子を割り当て、
（ｂ）初期取得時間（Ｔｉ）で、前記チューブシートの少なくとも一部の一対の初期デジタル画像（Ｄａｉ及びＤｂｉ）を２つの異なる視点から取得し、
（ｃ）前記一対の初期デジタル画像（Ｄａｉ及びＤｂｉ）内のチューブ端部のそれぞれについて、少なくとも２つの状態を有する属性（Ａｉ）の初期状態を決定し、
（ｄ）前記一対の初期デジタル画像（Ｄａｉ及びＤｂｉ）内の前記各チューブ端部について、関係データベースに初期データレコードを作成すること
を含み、前記初期データレコードは、
ｉ．前記初期取得時間（Ｔｉ）、
ｉｉ．前記チューブ端部の固有識別子、及び
ｉｉｉ．前記初期取得時間（Ｔｉ）での画像属性（Ａｉ）の初期状態
を含む。

（ａ）初期マッピングプロセス
次に図１、図４及び図６を参照すると、突出型保守作業（例えば、フィッシュテーピング）を開始する前に、撮像システム１２０は、まず、チューブシート１１４の上部平面の初期画像を収集（すなわち、取得）して、チューブ端部１１９の位置をマッピングする。この工程は、初期マッピング工程（すなわち、上記工程（ａ）ということがある。

撮像システム１２０は、例えば、可視光スペクトル光検出器を備える光学系であってもよい。画像を収集する際、撮像システム１２０は、チューブシート１１４の状態を表す開口部を通して受光し、その光を一セットのデジタル測定値に変換する。背景として、配列としてフォーマットされた取得測定データは、ここではデジタル画像という。

取得したら、その後、チューブシート１１４のデジタル画像は、Ｗｉ－Ｆｉ、ＬＡＮ／ＰｏＥ（Ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）配線、光ファイバーなどを介して、コンピュータ１２４のプロセッサ１２６に転送される。コンピュータ１２４のソフトウェア１３２は、デジタル画像内に見える各チューブ端部１１９に固有のチューブ識別子を作成する。まず、画像処理ソフトウェアが各チューブ端部１１９の幾何学的中心を特定する。次に、固有識別子が画像配列内の各中心の（ｘ，ｙ）位置に割り当てられる。好ましくは、各チューブの固有識別子は、チューブシートの製造図面で使用される行及び列の指定に対応する（行、列）形式のデカルト座標のセットとして提供される。このようにして、ソフトウェア１３２は、画像配列においてどのチューブ１１８を表示しているかを知ることができ、チューブ１１８のそれぞれを一意に識別することができる。

画像処理ソフトウェアは、次の工程を実行することにより、チューブ端部１１９の幾何学的中心の位置を特定することができる：
ｉ．ＯｐｅｎＣＶ又はＭａｔｌａｂソフトウェア内のＣＨＴ（Ｃｉｒｃｌｅ Ｈｏｕｇｈ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）関数及び／又はＣａｎｎｙエッジ検出アルゴリズムを使用して、画像配列内の全ての幾何学的関心領域（すなわち、円形チューブ端部）を特定する。なお、これらの関数を使用するために、ソフトウェア内に特定のコマンドがある。コマンドは、配列内の円の中心座標（ｘ、ｙ）のみならず円の半径も表す変数を戻す。
ｉｉ．画像配列座標をチューブシートについての既知の寸法データと整合させ、特定された円形チューブ端部をチューブシート図面に対応付ける。この工程は、チューブシートの図面を方向付けるために画像内のベンチマークを利用することによって容易になる場合があることに留意されたい。
ｉｉｉ．図面内のそれぞれのチューブの固有チューブ識別子（行、列）を、画像配列内の各円中心（ｘ，ｙ）位置座標と関連付ける。

チューブシート１１４は静止部品であるため、一般に撮像システム１２０に対して動くことはない。その結果、配列内の各円中心の位置は変化せず、このマッピング工程は保守作業中に一度だけ実行すればよい。

なお、典型的なシェルアンドチューブ式装置のチューブシート面積の約１／３のみが実際に孔（チューブ端部）を構成するのに対し、チューブシート面積の残りの約２／３はチューブ端部間の平面のみを構成する。したがって、撮像装置のデータの約１／３のみが、チューブシート１１４上のいわゆる関心領域（ＲＯＩ）内の測定値を表している。画像内の全てのチューブ端部の位置を知ることにより、その後の処理をこれらの円形のＲＯＩだけに限定することができ、各デジタル画像を評価するための時間を大幅に短縮することができる。画像処理技術分野における当業者であれば、画像処理ソフトウェアを用いて画像「マスク」を作成し、その後このような最適化された画像処理を実現するために有益に適用できることが分かるであろう。

いくつかの実施形態では、この初期マッピング工程は、可視光参照画像を取得し、これを「Ｉｍａｇｅ Ｖｉｅｗｅｒ」ソフトウェア（米国マサチューセッツ州ナティック０１７６０のＴｈｅ Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ Ｉｎｃ．から市販されている）を使用して、コンピュータ上に表現することによって手作業で実施できる場合がある。Ｉｍａｇｅ Ｖｉｅｗｅｒの主な特徴は、使用者が選択した個々のピクセルの位置値と、それに関連する色／強度値とを表示できることである。これにより、各チューブ端部内にある特定の画素を手作業で識別することができ、画素の群を適切な固有チューブ識別子に関連付ける方法を提供することができる。この方法は、シェルアンドチューブ式装置が比較的少数のチューブを備える場合に最も有益である。

なお、一般に、装置１２０ａ及び１２０ｂのいずれか一方又は両方をシステム１００に採用できるが、この説明の目的上、装置１２０ａ及び１２０ｂの両方をシステム１００に利用することが想定される。図４及び図６に示されるように、図４及び図６に示すように、一方の撮像装置１２０ａが西から東に向かって画像を取得し、他方の撮像装置１２０ｂが南から北に向かって画像を取得する。したがって、両装置１２０ａ及び１２０ｂは、チューブシート１１４の４つの四分円の全てをカバーする。

また、チューブシート１１４は、積極的に照明されてもされなくてもよく、装置１２０ａ及び１２０ｂは、チューブ端部１１９の特定の行及び列に最初に位置合わせされてもされなくてもよいことに留意されたい。最後に、装置１２０ａ及び１２０ｂは、可視光、ＩＲ及び／又はＵＶ光スペクトル検出器を有するデジタルカメラであってもよい。放射率の違いにより、場合によっては熱ＩＲカメラを使用してもよい。

（ｂ）監視プロセス
フィッシュテーピング保守作業を開始する前に、例えば装置１２０ａ及び１２０ｂはチューブシート１１４の初期画像対（Ｄａｉ及びＤｂｉ）を同時に取得する。これが上記方法の工程（ｂ）を構成する。次に、コンピュータ１２４は、チューブ端部１１９のそれぞれについて属性（Ａｉ）の初期状態を決定する。これが上記方法の工程（ｃ）を構成する。背景として、属性は、監視することのできる識別可能な品質（形状、色など）を記述する。任意の属性が、例えば次のような、選択された撮像装置によって測定できることに留意されたい：
ａ）例えば、円形のチューブ端部の上に一般的に長方形のフィッシュテープがあるように見えることによる円形チューブ端部１１９の形状の変化又は見かけ上の変化のいずれか、すなわち、検出された形状が「Ｏ」形状からギリシャ文字「Φ」（ファイ）に似た形状に変化すること、
ｂ）チューブシート１１４とチューブ１１８から突出した物体との間の色、輝度又は暗さの差、及び
ｃ）例えばキャニーエッジ検出を用いた新たな物体の外観。エッジ検出は、略長方形のフィッシュテープ３５２の境界のような新たな物体の輪郭を識別することに留意されたい。

このように、監視される属性は、形状、色、又は物体の存在であってもよい。また、評価可能な他の多くの有用な属性がある場合もある。

このプロセスの初期段階では、属性の初期状態（Ａｉ）は、フィッシュテーププロセスが依然として始まっていないため、チューブ１１８から物体が突出していないことを意味するはずである。この状態は数値で表されてもよい。簡単に言えば、この工程は、チューブ１１８の状態の初期ベースラインを確立する。

上記方法の工程（ｄ）において、コンピュータ１２４は、デジタル画像の初期のセット内の各チューブ端部１１９について関係データベース１３４に初期データレコードを作成する。初期データレコードは、初期取得時間（Ｔｉ）、チューブ端部の固有識別子、及び初期取得時間（Ｔｉ）での選択された画像属性（Ａｉ）の初期状態を含む。

工程（ａ）～（ｄ）が完了した後に、システム１００は、装置１２０ａ及び１２０ｂを用いてチューブシート１１４の同時デジタル画像対を連続的に取得することにより、チューブ端部１１９での変化を監視する。多くの突出型保守作業について、変化は極めて急速である。したがって、例えば１秒あたり一対の画像、あるいは１秒当たり６０対の画像、あるいは１秒当たり１８０対の画像など、高い頻度で画像対を取得することが好ましい。一実施形態では、２台のアイダ型式ＵＨＤ－１００Ａ ＲＧＢデジタルカメラ（米国カリフォルニア州ウェストコビナ９１７９７のアイダ・イメージング社（ＡＩＤＡ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｉｎｃ．（ｗｗｗ．Ａｉｄａｉｍａｇｉｎｇ．ｃｏｍ）から市販）を使用して、１秒当たり３０枚の速度でデジタル画像対を取得する。

図４～７を参照すると、突出型保守作業（例えば、フィッシュテーピング）の間に、物体（フィッシュテープ端部３５２）がチューブシート１１４の平面を通過し、チューブ１１８の端部から突出することによって、画像内の属性の過渡的変化が生じる。チューブシート１１４の連続画像（Ｔｘ＞Ｔｉ）を互いに比較して、関心領域、すなわち円形チューブ端部に近接（ただし必ずしもチューブシート１１４のｘ、ｙ平面内だけとは限らない）するところの属性における過渡的変化を検出する。

一実施形態では、チューブシート画像は高い頻度、例えば１秒当たり６０枚の速度で収集され、チューブシート上で動きが生じたことを示す連続画像間の変化を監視する。このプロセスは、当該技術分野では「光学的動き検出」と呼ばれることがある。動きが検出されなければ、それ以上の画像処理は行われず、それによりコンピュータリソースの使用が最適化される。

なお、動き検出は必ずしも一対の画像を必要としない。動き検出は、さらなる画像処理行動を取るタイミングを決定するための動き「トリガー」を構成し、動きが発生した場所を正確に決定する必要はない。より詳細には、動きが検出されない場合には、特定の画像対を用いたそれ以上の画像処理は実行されない。簡単に言えば、何も変化していないときに各チューブの状態を評価する必要がない。このため、画像処理に無駄な時間がかからず、不必要なデータでデータベースを埋めることもない。逆に、動きが検出された場合には、各チューブ端部の状態を判定するために、本明細書に記載の例示的な方法に従って必要な画像処理が全て実行される。例えば、フィッシュテープが複数のチューブから同時に突出し、続いて、その状態が（固有チューブ識別子と共に）データベースに記録されることが可能である。

また、「動きのトリガー」は、チューブシート上の任意の場所における色（例えば）の変化であってもよい一方、チューブ端部の属性（Ａ）は、その代わりにチューブ端部の形状であってもよいことに留意されたい。この２つの属性は異なる目的を果たすことができ、同じである必要はない。画像内のピクセルの色の方が、画像内の形状よりも画像処理ソフトウェアでの評価が速いため、色はより反応性の高い動きのトリガーとなる。逆に、形状認識は処理速度が遅くなる場合があるが、フィッシュテープが突出している特定のチューブを特定するために、正確性が高い場合がある。これは、円形チューブ端部を評価するためには、必然的に視野内の多数のピクセルを使用することになるからである。評価のためにピクセル群を使用することで、数学的平均化を利用することになり、本質的にノイズの影響を受けにくくなる。

図４、図５及び図６は、フィッシュテーピング保守作業中に、一対の装置１２０ａ及び１２０ｂによって取得されたビューを示す。当該対の各画像は同時に取得され、各画像は異なるビューを表す。

この例では、ある時点で、フィッシュテープ３５０の端部３５２がチューブ位置「Ｃ５」でチューブ１１８からチューブシート１１４の平面上に突出する（図６参照）。この変化は、装置１２０ａ及び１２０ｂによって捕捉される。チューブ１１８は行Ａ－Ｇ及び列１－８に配置されており、この例では、フィッシュテープ端部３５２は行Ｃ及び列５に位置していることに留意されたい。

図４及び図５を参照すると、装置１２０ｂは、Ｃ５及びＡ４に位置するチューブにおいて、フィッシュテープ端部３５２（例えば物体）の存在を検出する。ここで監視される属性は、例えば形状であってもよい。装置１２０ｂは、装置１２０ｂ及びフィッシュテープ端部３５２の向きにより、Ａ４に位置するチューブでのフィッシュテープ端部３５２の存在を検出する（フィッシュテープ端部３５２が位置Ａ４に配置されていないにもかかわらず）ことに留意されたい。装置１２０ａはＣ５、Ｃ６及びＣ７に位置するチューブでのフィッシュテープ端部３５２の存在を検出する。同様に、装置１２０ａは、装置１２０ａ及びフィッシュテープ端部３５２の向きにより、Ｃ６及びＣ７に位置するチューブでのフィッシュテープ端部３５２の存在を検出する（フィッシュテープ端部３５２が位置Ｃ６及びＣ７に位置しないにもかかわらず）ことに留意されたい。

監視方法に戻ると、装置１２０ａ及び１２０ｂの両方が、この情報をデジタル画像（図７参照）としてコンピュータ１２４の画像プロセッサ１２６に送信する。デジタル画像は、２つの配列（すなわち、配列１及び配列２）の形態であってもよい。コンピュータ１２４は、両装置１２０ａ及び１２０ｂから送信されたデータを比較し、両装置１２０ａ及び１２０ｂがＣ５に位置するチューブ１１８にある物体（すなわち、フィッシュテープ端部３５２）を検出したと判定する（図７の画像プロセッサ１２６の配列３の値「２」を参照）。Ｃ５に位置するチューブ１１８（並びに他の全てのチューブ）の位置は、初期マッピング工程で確立されたことを理解すべきである。

コンピュータ１２４は、画像内の全てのチューブ１１８の状態を評価するために、例えば、配列値を加算し、配列値を減算し、又は当該技術分野で知られている他の数学的操作を実行することによって、装置１２０ａ及び１２０ｂによって提供される画像の各対に対して画像処理を実行する。図７に示す例では、画像プロセッサ１２６は、２つの検出器配列１及び２において対応するセルの値を加算して（すなわち、０＋１＝１、１＋１＝２等）、配列３に到達する。したがって、コンピュータ１２４は、Ｃ５に位置するチューブ１１８に突出するフィッシュテープ端部３５２が存在すると結論付ける。

次に、コンピュータ１２４は、各チューブのチューブ端部形状属性（Ａ１）に対して適切な状態値（０、１、２）を割り当てる。図７に示す例では、値２は両方の画像において非円形形状を示し、１は画像の一方のみにおいて非円形形状を示し、０は両方の画像において円形形状のみを示す。その後、これらの状態値を、保存と分析のために関係データベース１３４に転送する。関係データベース１３４は、属性状況（Ａ１）を状態値（Ｃ１）に対応付ける。例えば、状態値「２」は状態「検出済」に対応付け、状態値「１」及び「０」は状態「非検出」に対応付ける。関係データベース１３４のソフトウェアは、作業のパフォーマンスメトリクス（例えば、完了率、規格外数、予測完了時間、タイムスタンプ、チューブ識別「ＩＤ」）を計算する。

パフォーマンスメトリクスは、リアルタイムの報告のために視覚ディスプレイ１４０（デジタルコンピュータモニタやプリンタなど）に（任意に）転送される。また、データ視覚化ソフトウェアを使用して、デジタル画像内の測定値を視覚的に表現させることもできる。

一実施形態では、コンピュータ１２４は、装置１２０ａ及び１２０ｂによって取得された一対の画像を使用して、単一の強調デジタル画像を形成する。典型的には、一対の画像の両方に見られる視覚的要素は、強調デジタル画像に維持されるのに対し、当該対の２つの画像のうちの一方のみに見られる視覚的要素は、強調デジタル画像から省略される。強調デジタル画像は、任意に、１つ以上の追加の撮像装置（図示せず）からの補足データ、装置１２０ａ及び１２０ｂからの先行する一対の画像からの補足データ、又はデジタル画像の初期対（Ｄａｉ及びＤｂｉ）からの補足データを含んでいてもよい。強調デジタル画像の使用は、例えば、発射物のような高速で移動する物体を追跡するときに発生し得るような、ノイズ、歪み、又はぼかしを伴う画像データを処理するときに有益な場合がある。任意に、強調デジタル画像は、画像処理アルゴリズムの改善及び／又は属性評価パラメータの調整に後で使用するために、コンピュータ１２４のメモリデバイス内にアーカイブされてもよい。いったん形成されたら、強調デジタル画像は、コンピュータ１２４が各チューブの属性に対して適切な状態値（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、．．．）を割り当てることにより、一対のデジタル画像内の各チューブの状態を評価するために使用できる。

反応器チューブから突出するフィッシュテープに関して説明してきたが、当業者であれば、例えば、ウォーターブラストランスを使用してリボイラーチューブからポリマーを洗浄したり、空気圧駆動の発射物（例えば、ピグ）を使用して熱交換器チューブをスケール除去したりするような、他の多くの突出型保守作業の監視に、本発明の方法を容易に適用することができるであろう。

（Ｃ）データ視覚化プロセス
図８を参照すると、データ視覚化ソフトウェアを使用して、デジタル画像データを、ディスプレイ１４０上で視覚画像［すなわち写真］として表現するのに適切なフォーマットに変換することができる。視覚画像に加えて、データ視覚化ソフトウェアは、表、グラフ、スプレッドシート、又は色分けされた要約グラフィックなどの１つ以上の要約フォーマットでデジタル画像データを提示するためにも使用できる。パフォーマンスメトリクスを、リアルタイムの報告のために視覚ディスプレイ１４０（デジタルコンピュータモニタやプリンタなど）に転送してもよい。また、データ視覚化ソフトウェアを使用して、デジタル画像内の測定値を視覚的に表現させることもできる。

関係データベース１３４のソフトウェアを使用して、特定の期間中の全てのチューブの保守挙動を評価することで、（ｉ）「チューブの清掃数」又は「チューブの清掃率」などのパフォーマンスメトリクスを生成し、（ｉｉ）保守作業を完了するまでの残り時間などの将来の挙動を予測することができる。さらに、このように全てのチューブを評価することにより、作業終了時のチューブシート１１４の全体的な状態（例えば、５４％のチューブが清掃されたこと）を決定することができ、将来参照のためにその結果のデータベースレコードを作成することができる。さらに、コンピュータ１２４は、開始時間、現在時間、チューブの総数、及び清掃された（又は残っている）チューブの総数の関数として、予測完了時間を計算するように構成されていてもよい。

また、システム１００は、ディスプレイ１４０を介して特定の時間における各チューブ１１８の状態を伝達することが可能なリアルタイム表示インターフェースとして使用することもできる。ディスプレイ１４０上で可視化されるのは、チューブシート１１４の各チューブ１１８上で実行されたフィッシュテープ保守である。表示インターフェースは、記号又は色を用いたチューブシート１１４の表現を含むことができる。表示インターフェースは、関係データベース１３４からのデータレコードを使用して計算される、清掃されたチューブ、残りのチューブ、検査されたチューブの割合などの主要パフォーマンスメトリクスを任意に含むことができる。また、表示インターフェースは、関係データベース１３４からの関連情報、例えば装置名や実行中のタスクの説明などへのアクセスを含むこともある。

さらに、セルアンドチューブ式装置（例えば反応器）の作業空間内の作業者が作業実行中にチューブの状態を監視できるように、作業者に１個以上の携帯型表示装置を提供することが有益な場合がある。例えば、下部チューブシートの下方の位置からフィッシュテーピングを行う作業者は、上部チューブシート内のチューブ端部の挙動をリアルタイムで監視できるという利益を得ることができる。このような表示装置を使用する場合、無線（Ｗｉｆｉ）表示装置として構成されることが好ましい。また、表示装置は、現場での使いやすさを考慮して、タッチスクリーン機能を利用することも好ましい。

（Ｉ）画像メタデータ及び作業空間パラメータ
上記のように、デジタル画像内のデータは、上記のように画像内の各チューブ端部１１９に関する属性の詳細を決定するために処理される。一般に、属性は、形状、色、強度、及び／又は質感などの画像内の特徴である。各属性は、一般に、１つ以上の特定の状態の有無によって説明できる。識別子及びその属性の詳細を含む各チューブに関するタイムスタンプ付きデータは、後の分析のために関係データベース１３４（ＳＱＬソフトウェア等）に格納される。一実施形態では、タイムスタンプはユリウス日付形式で提供される。

本明細書において画像メタデータと呼ばれる追加的な画像情報も、関係データベースに格納することができる。画像メタデータは、ＧＰＳ座標、カメラ番号、職務記述（例えば、「２０２０年７月検査」）、及び／又はシェル及びチューブ式装置Ｉ．Ｄ．を含んでいてもよい。

ワークスペースパラメータも、後述するように、関係データベース１３４に格納することができる。特に、前述したように、商業規模のシェルアンドチューブ式反応器は、直径１～１０メートルの範囲のチューブシートを有することがある。このような規模では、これらのシェルアンドチューブ式反応器のヘッドは、１人以上の作業者が物理的に入るのに十分な大きさの容積を容易に取り囲むことができ、産業界では「閉鎖作業空間」として知られているものを創り出すことができる。保守作業中に、触媒の損傷を防ぎ、反応器内の錆の発生を最小限に抑え、作業者を潜在的な危険から守るために、このような閉鎖作業空間内の環境を制御することがある。そのため、保守作業を行う際には、閉鎖作業空間の環境をより適切に制御するために、１つ以上の作業空間パラメータを測定することが有益な場合がある。

例えば、好ましい内部温度を維持するため、及び／又は反応器内の相対湿度を制御するために、気候制御された空気（加熱又は冷却）を閉鎖作業空間に供給できる。一実施形態では、１個以上の温度測定装置を、気候制御システムのダクト内及び／又は閉鎖作業空間内に配置することができる。別の実施形態では、内部の相対湿度（％ＲＨ）を連続的に監視するために、１個以上のＷｉ－Ｆｉ対応センサを閉鎖作業空間内に一時的に配置することができる。その後、タイムスタンプ付き温度測定値及び／又はタイムスタンプ付き％ＲＨ測定値を、有線又は無線手段を通じてコンピュータ１２４に自動的に通信し、関係データベース１３４に格納し、任意に視覚ディスプレイ１４０に表示させる。

別の例では、携帯型ガス分析計を使用して閉鎖作業空間の大気を継続的に監視し、有害ガスの存在を検出し（いわゆる「有毒ガス検知器」を使用）、十分な酸素濃度が維持されていることを確認し（いわゆる「酸素計」を使用）、及び／又は引火性の危険性を監視（いわゆる「ＬＥＬモニター」を使用）することができる。従来、このような大気の監視作業は、「ホールウォッチ」として知られる個人によって行われ、分析計の測定データは、典型的には紙のログシートに手書きで記録されている。しかし、好ましい実施形態では、このようなガス分析器からのタイムスタンプ付きタグ器測定値は、有線又は無線手段を通じてコンピュータ１２４に自動的に通信され、関係データベース１３４に記録され、任意に視覚ディスプレイ１４０に表示されてもよい。

安全規則に従い、典型的には、閉鎖作業空間内の作業者数を追跡し、緊急避難の際にその人数を把握する必要がある。従来、この作業も「ホールウォッチ」によって行われ、やはり典型的には手書きのログシートを使用している。しかし、好ましい実施形態では、例えばＤｅｎｓｉｔｙ Ｅｎｔｒｙ Ｓｅｎｓｏｒ（米国カリフォルニア州サンフランシスコのＤｅｎｓｉｔｙ Ｉｎｃ．から入手可能）のような１つ以上のＬｉＤＡＲ装置を、反応器ヘッド内の作業者用通路などの出入り口の上に取り付けて作業空間に出入りする要員を自動的に追跡することができる。タイムスタンプ付き出入口データを有線又は無線手段でコンピュータ１２４に連続的に通信することにより、保守作業中の作業空間内の人員数をリアルタイムで把握することができる。このタイムスタンプ付き作業空間占有データを関係データベース１３４に保存することにより、例えば、人員効率係数及び作業停止の期間を含めた人員パフォーマンスメトリクスを算出することができる。

本明細書で説明した具体例は、化学反応器又は熱交換器に対する本発明の方法の適用を示しているが、当業者であれば、例えば、他のシェルアンドチューブ式装置にも同様の手法を適用することが容易に想定できるであろう。

さらに、簡単にするために、本発明の方法は、撮像システム１２０内で光学デバイス（例えばカメラ）を使用するものとして上記してきた。しかしながら、いくつかの実施形態では、撮像システム１２０は、例えばレーダー装置、ソナー装置、レーザー走査（ＬｉＤＡＲ）装置、又は電子ビーム装置などの少なくとも１つの非接触測距装置（ＮＲＤ）を備える。

例えば、好ましい実施形態では、撮像システム１２０は、Ｖｅｌａｒｒａｙ Ｍ１６００ソリッドステートＬｉＤＡＲデバイス（米国カリフォルニア州サンノゼのＶｅｌｏｄｙｎｅ Ｌｉｄａｒ社から入手可能）を備え、「ｖｅｌｏｄｙｎｅｌｉｄａｒ」インターフェースを含むＭＡＴＬＡＢソフトウェアを、画像処理、及び、必要に応じて、関連するポイントクラウドの視覚化に使用する。

本発明を少なくとも１つの実施形態に関して説明したが、本発明は、本発明の精神及び範囲内でさらに変更することができる。したがって、本願は、その一般原理を用いた本発明のあらゆる変形、用途、又は適応を対象とすることを意図するものである。さらに、本願は、本発明が属する技術分野において公知又は慣用の範囲内であり、かつ、特許請求の範囲の制限内に入るような、本発明からの逸脱をカバーすることを意図するものである。

Claims (24)

1. 突出型保守活動中にシェルアンドチューブ式装置の状態を監視する方法であって、次の工程：
   前記シェルアンドチューブ式装置のチューブシートの少なくとも一部について、チューブ端部の初期デジタル画像（Ｄｉ）を取得し、
   前記突出型保守作業中の後の時間に、前記チューブ端部のデジタル画像（Ｄｘ）を取得し、及び
   前記デジタル画像（Ｄｉ）と後のデジタル画像（Ｄｘ）とを比較して、前記チューブ端部から突出する物体の存在を特定すること
   を含む、前記方法。
2. 各取得工程が、２つの異なる視点から前記チューブ端部の一対のデジタル画像を取得することを含む、請求項１に記載の方法。
3. ２つの異なる視野角から前記チューブ端部の前記一対のデジタル画像を取得することが、単一の撮像装置を備える反射屈折光学系を使用して実施される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記チューブ端部について関係データベースにデータレコードを作成する工程をさらに含み、前記データレコードは、特定された物体の存在を表す値を含む、請求項１～３のいずれかに記載の方法。
5. 前記シェルアンドチューブ式装置の複数のチューブ端部について関係データベースにデータレコードを作成する工程をさらに含む、請求項１～３のいずれかに記載の方法。
6. 前記データベースに格納された１以上のデータレコードを使用して、表、グラフ、スプレッドシート及び色分けされた要約グラフィックのうちの１つ以上を作成する工程をさらに含む、請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記突出型保守作業のパフォーマンスメトリクスの作成工程をさらに含み、前記作成工程が、前記パフォーマンスメトリクスを計算し、表、グラフ、スプレッドシート又は色分けされた要約グラフィックに表示することを含む、請求項１～６のいずれかに記載の方法。
8. 前記パフォーマンスメトリクスを携帯視覚表示装置に表示することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 次の工程：
   １つ以上の作業空間パラメータを測定し、
   前記作業空間パラメータの測定値を前記関係データベースに記録し、及び
   任意に、前記作業空間パラメータ測定値を視覚ディスプレイに表示すること
   をさらに含む、請求項４又は５に記載の方法。
10. 前記シェルアンドチューブ式装置が反応器、予熱器、ボイラー、過熱器、リボイラー、凝縮器、蒸発器、レキュペレーター、クエンチ交換器、トランスファーラインエクスチェンジャー（ＴＬＥ）及びクロスエクスチェンジャーのうちの１つである、請求項１～９のいずれかに記載の方法。
11. 行及び列の固定パターンに配列された複数のチューブ端部を備えるチューブシートを含むシェルアンドチューブ式装置について、突出型保守作業中に前記シェルアンドチューブ式装置の状態を監視するための方法であって、次の工程：
    （ａ）前記チューブ端部のそれぞれに固有識別子を割り当て、
    （ｂ）初期取得時間（Ｔｉ）で、前記チューブシートの少なくとも一部の一対の初期デジタル画像（Ｄａｉ及びＤｂｉ）を２つの異なる視点から取得し、
    （ｃ）前記一対の初期デジタル画像（Ｄａｉ及びＤｂｉ）内の前記チューブ端部のそれぞれについて、少なくとも２つの状態を有する属性（Ａｉ）の初期状態を決定し、
    （ｄ）前記一対の初期デジタル画像（Ｄａｉ及びＤｂｉ）内の前記各チューブ端部について、関係データベースに初期データレコードを作成すること
    を含み、前記初期データレコードは、
    ｉ．前記初期取得時間（Ｔｉ）、
    ｉｉ．前記チューブ端部の固有識別子、及び
    ｉｉｉ．前記初期取得時間（Ｔｉ）での画像属性（Ａｉ）の初期状態
    を含む、前記方法。
12. 次の工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法：
    （ｅ）後の取得時間（Ｔｘ）で、前記チューブシートの少なくとも一部の後の一対のデジタル画像（Ｄａｘ及びＤｂｘ）を取得し（ここで、Ｔｘ＞Ｔｉである）、
    （ｆ）前記後の一対のデジタル画像（Ｄａｘ及びＤｂｘ）内の各チューブ端部についての属性（Ａｘ）の後の状態を決定し、
    （ｇ）前記後の一対のデジタル画像（Ｄａｘ及びＤｂｘ）内の各チューブ端部について、前記関係データベースに後のデータレコードを作成し、ここで、前記後のデータレコードは、
    ｉ．前記後の取得時間（Ｔｘ）、
    ｉｉ．前記チューブ端部の固有識別子、
    ｉｉｉ．前記後の取得時間（Ｔｘ）での前記選択された属性（Ａｉ）の後の状態
    を含み、及び
    （ｈ）前記突出型保守作業が完了するまで前記工程（ｅ）～（ｇ）を繰り返すこと。
13. 前記セルアンドチューブ式装置が反応器、予熱器、ボイラー、過熱器、リボイラー、凝縮器、蒸発器、レキュペレーター、クエンチ交換器、トランスファーラインエクスチェンジャー（ＴＬＥ）及びクロスエクスチェンジャーのうちの１つである、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記シェルアンドチューブ式装置が化学変換を実施するために利用される反応器であり、前記化学変換が、
    ｉ．プロピレンからアクロレイン及び／又はアクリル酸への転化；
    ｉｉ．プロパンからアクロレイン及び／又はアクリル酸への転化；
    ｉｉｉ．グリセリンからアクロレイン及び／又はアクリル酸への転化；
    ｉｖ．ｔ－ブタノール、イソブテン、イソブタン、イソブチルアルデヒド、イソ酪酸、又はメチルｔ－ブチルエーテルからメタクロレイン及び／又はメタクリル酸への転化；
    ｖ．アクロレインからアクリル酸への転化；
    ｖｉ．メタクロレインからメタクリル酸への転化；
    ｖｉｉ．ｏ－キシレン又はナフタレンから無水フタル酸への転化；
    ｖｉｉｉ．ブタジエンから無水マレイン酸への転化；
    ｉｘ．ｎ－ブタンから無水マレイン酸への転化；
    ｘ．インダンからアントラキノンへの転化；
    ｘｉ．エチレンからエチレンオキシドへの転化；又は
    ｘｉｉ．プロピレンからプロピレンオキシドへの転化
    を含む、請求項１１～１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記データベースに格納された１以上のデータレコードを使用して、表、グラフ、スプレッドシート及び色分けされた要約グラフィックのうちの１つ以上を作成する工程をさらに含む、請求項１１～１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記突出型保守作業のパフォーマンスメトリクスの作成工程をさらに含み、前記作成工程が、前記パフォーマンスメトリクスを計算し、表、グラフ、スプレッドシート又は色分けされた要約グラフィックに表示することを含む、請求項１１～１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記パフォーマンスメトリクスを携帯視覚表示装置に表示することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
18. 次の工程：
    １つ以上の作業空間パラメータを測定し、
    前記作業空間パラメータの測定値を前記関係データベースに記録し、及び
    任意に、前記作業空間パラメータ測定値を視覚ディスプレイに表示すること
    をさらに含む、請求項１１～１７のいずれかに記載の方法。
19. 行及び列の固定パターンに配列された複数のチューブ端部を備えるチューブシートを含むシェルアンドチューブ式装置について、突出型保守作業中に前記シェルアンドチューブ式装置の状態を監視するための方法であって、次の工程：
    （ａ）前記チューブ端部のそれぞれに固有識別子を割り当て、
    （ｂ）初期取得時間（Ｔｉ）で、前記チューブシートの少なくとも一部の少なくとも一対の初期デジタル画像（Ｄａｉ及びＤｂｉ）を２つの異なる視点から取得し、
    （ｃ）前記少なくとも一対の初期デジタル画像を処理して初期強調デジタル画像（Ｅｉ）を作成し、
    （ｄ）前記初期強調デジタル画像（Ｅｉ）内の前記チューブ端部のそれぞれについて、少なくとも２つの状態を有する属性（Ａｉ）の初期状態を決定し、及び
    （ｅ）前記初期強調デジタル画像（Ｅｉ）内の各チューブ端部について、関係データベースに初期データレコードを作成すること
    を含み、前記初期データレコードは、
    ｉ．前記初期取得時間（Ｔｉ）、
    ｉｉ．前記チューブ端部の固有識別子、及び
    ｉｉｉ．前記初期取得時間（Ｔｉ）での画像属性（Ａｉ）の初期状態
    を含む、前記方法。
20. 次の工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法：
    （ｆ）後の取得時間（Ｔｘ）で、前記チューブシートの少なくとも一部の後の少なくとも一対の後のデジタル画像（Ｄａｘ及びＤｂｘ）を取得し（ここで、Ｔｘ＞Ｔｉである）、
    （ｇ）前記少なくとも１対の後のデジタル画像を処理して後の強調デジタル画像（Ｅｘ）を作成し、
    （ｈ）前記後の強調デジタル画像（Ｅｘ）内の各チューブ端部についての属性（Ａｘ）の後の状態を決定し、及び
    （ｉ）前記後の強調デジタル画像（Ｅｘ）内の各チューブ端部について、前記関係データベースに後のデータレコードを作成し、ここで、前記後のデータレコードは、
    ｉ．前記後の取得時間（Ｔｘ）、
    ｉｉ．前記チューブ端部の固有識別子、
    ｉｉｉ．前記後の取得時間（Ｔｘ）での前記選択された属性（Ａｘ）の後の状態
    を含み、及び
    （ｊ）前記突出型保守作業が完了するまで前記工程（ｆ）～（ｉ）を繰り返すこと。
21. 前記セルアンドチューブ式装置が反応器、予熱器、ボイラー、過熱器、リボイラー、凝縮器、蒸発器、レキュペレーター、クエンチ交換器、トランスファーラインエクスチェンジャー（ＴＬＥ）及びクロスエクスチェンジャーのうちの１つである、請求項１９又は２０に記載の方法。
22. 前記関係データベースに格納された１以上のデータを使用して、表、グラフ、スプレッドシート及び色分けされた要約グラフィックのうちの１つ以上を作成する工程をさらに含む、請求項１９～２１のいずれかに記載の方法。
23. 前記突出型保守作業についてのパフォーマンスメトリクスの作成工程をさらに含み、前記作成工程が、前記パフォーマンスメトリクスを計算し、表、グラフ、スプレッドシート又は色分けされた要約グラフィックに表示することを含む、請求項１９～２２のいずれかに記載の方法。
24. 前記パフォーマンスメトリクスを携帯視覚表示装置に表示することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。

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