JP2829085B2 - 異常検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、異常検出装置に係り、特に、大型プラント
等における複数個の監視対象を電気的に捕らえ、この電
気信号から複数個の監視対象の異常状態を検知する異常
検知装置に関する。

（従来の技術） 一般に、火力プラント、産業用プラント等では、プラ
ントを構成する各種設備機器は巡視員による定期的な巡
回パトロールが行われ、各種設備機器の異常の有無が人
間の五感により検出されている。

また、巡視員による定期的な巡回パトロールに代わり
あるいは補間という形で各種設備機器をテレビジョンカ
メラに撮影し、この画像を中央操作室のモニタテレビジ
ョンカメラに映し、この画像を監視員が監視しながら異
常状態の有無を確認することも行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、巡視員による巡回パトロールでは、人間の五
感にたよるため巡視員ごとに異なった判断がされ誤検知
になることがある。また、この種プラントでは巡回パト
ロールに時間が係るため、異常の発見が遅れ大きな事故
に発展すると言う問題等がある。

さらにまた、異常発見の遅れを防止するため巡回パト
ロールを多くすることも行われるが、このようにすると
巡視員が多くなり、人件費がかさむと言う問題がある。

また、中央操作室ではモニタテレビジョンカメラによ
る監視では、プラントが大型になるとテレビジョンカメ
ラの台数が多くなり、設備費用がかさむばかりかこれを
監視する監視員の負担がかかると言う問題があった。

本発明は、上記の各問題を解決するために巡視員、監
視員の負担を軽減するとともにプラント等の異常現象を
早期にかつ正確に発見するようにした異常検知装置を得
るにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、複数個の監視対象を電気信号として検知す
る複数個の検知器ユニットと、これら複数個の検知器ユ
ニットが検知する電気信号を所定のタイミングをもって
取り出する入力切替部と、この入力切替部が取り出した
電気信号を演算処理しその演算値から複数個の監視対象
の異常状態を判定する判定部と、この判定部の判定結果
を表示する表示部とを具備したものである。

また、前記検知器ユニットには音響検知器を設け複数
個の監視対象を音響信号の変化として取り出し異常状態
を判定するようにしたものである。

さらにまた、前記複数個の検知器ユニットには音響検
知器と映像検知器とを併設あるいは別々に設け複数個の
監視対象を音響信号あるいは映像信号の変化として取り
出し異常状態を判定するようにしたものである。

さらに、前記複数個の検知器ユニットには検知器ユニ
ット駆動制御部を設け複数個の監視対象毎に各検知器ユ
ニットの位置、方向等を駆動制御するようにしたもので
ある。

（作 用） 複数個の監視対象が電気信号として捕えられ、この電
気信号が所定のタイミングもって取り出される。この電
気信号は演算処理され電気信号の変化として複数個の監
視対象の異常の有無が判定、表示される。

複数個の監視対象が音響的に捕えられ、これら音響の
変化から複数個の監視対象の異常の有無が判定、表示さ
れる。

複数個の監視対象が音響的または映像的に捕えられ、
これら音響の変化または画像の変化から複数個の監視対
象の異常の有無が音響としてまたは画像として判定、表
示される。

複数個の検知器ユニットが音響発生部または映像検知
部に向けられ、これら複数個の検知器ユニットが監視対
象に応じた音響調整あるいは映像調整されて監視対象の
異常の有無が判定、表示される。

（実施例） 以下本発明異常検出装置の一実施例を添附図面につい
て説明する。

第１図は、大型プラントに設置される異常検知装置10
の概要を示すブロック線図である。この異常検知装置10
には大型プラントを構成する発電機、ボイラ、油供給装
置、人等（いずれも図示せず）の複数個の監視対象を全
体的あるいは局部的に検知する複数個の検知ユニット11
が設けられている。この複数個の検知ユニット11にはそ
れぞれの監視対象を音響的に捕えるマイクロホン等の音
響検知器12と映像的に捕えるカラーテレビジョンカメラ
等の映像検知器13が備えられている。これら検知ユニッ
ト11はそれぞれケーブル14を介して異常検知計算機15の
入力切替部16に接続され、検知ユニット11が検知する音
響信号あるいは映像信号等が受け入れられる。入力切替
部16にはスケジュール管理部17が接続され、検知ユニッ
ト11が検知する音響信号あるいは映像信号を所定のタイ
ミングもって周期的に音響処理部18あるいは画像処理部
19に送る。

この音響処理部18に送られた音響信号は演算手段によ
り音響処理され、異常判定部20を介して表示部21に表示
され、また、画像処理部19に送られた映像信号は演算手
段により画像処理され、異常判定部20を介して表示部21
に表示される。

これら異常検知計算機15には検知ユニット駆動制御部
22が設けられ、検知ユニット11の音響検知器12あるいは
映像検知器13を音響発生部あるいは映像検知部に向け、
音響あるいは映像等を適格に捕らえらるように駆動制御
させる。

第２図は、第１図の音響処理部18を示す。複数個の音
響検知器12から入力切替部16に送られた音響信号がスケ
ジュール管理部17により所定のタイミングでもって周期
的に音響処理部18のアナログ−ディジタル信号変換部30
（以下「A/D変換器30」と言う）に送られる。この音響
信号はA/D変換器30によりディジタル信号に変換され、
そのディジタル信号が高速の周波数分析器31（以下「F.
F.T変換器31」と言う）に送られる。このディジタル信
号はF.F.T変換器31により周波数成分信号に分析され演
算器32に送られる。この周波数成分信号は演算器32によ
りそのパワースペクトルが演算され、そのパワースペク
トルが２つの比較器33a,33bに送られる。

比較器33aには各監視対象毎に正常な音響値が予め設
定記憶されており、このパワースペクトルデータがこの
設定値を越えると比較器33aから比較出力信号が発生さ
れ、判定部20aに送られる。この比較出力信号を受ける
と判定部20aではこの比較出力信号が異常であるか否か
が判定され、その結果が表示部21に送られ表示される。

比較器33bには前記比較器33aとは異なり現時点より例
えば１秒前のパワースペクトルデータが基準設定値とし
て記憶されており、この記憶パワースペクトルデータと
送られてくるパワースペクトルデータとが比較される。
この送られてくるパワースペクトルデータが基準設定値
より大きいと比較器33bから出力信号が発生され、その
出力信号が判定部20bに送られる。この出力信号を受け
ると判定部20bではこの較出力信号が異常であるか否か
が判定され、その結果が表示部21に送られ表示される。

これらF.F.T変換器31、演算器32の動作を第３図に示
すフローチャートにより、蒸気の漏れを監視する場合に
つき説明をする。

監視対象の音響信号は経験的に12kHz以下である。入
力切替部16からの音響信号がA/D変換器30によりディジ
タル信号に変換され、このディジタル信号がF.F.T変換
器31により12kHzまでの周波数成分信号に分析される（S
1）。この各周波数成分信号は演算器32によりそのパワ
ースペクトルが算出される（S2）とともにその算出パワ
ースペクトルデータが演算が複数回繰返されデータの平
均値化が行われる（S3）。

監視対象の音響信号は2kHz以下が支配的であるが、蒸
気の洩れの場合には2kHz以下では正常状態の音と異常状
態の音のレベル差がない。しかし、6kHz以上になると、
正常状態の音と異常状態の音のレベル差が生じる（第４
図参照）。

そこで、このパワースペクトルデータは演算器32によ
り６〜12kHzまでの範囲のデータが積分して求められる
（S4）。この積分データは対数表示になるように変換さ
れ、その出力信号が比較器33a,33bに送られる（S5）。

比較器33aでは前記正常な蒸気音が設定されており、
この設定値を越えたパワースペクトルデータがあると比
較器33aから出力信号が発生され、その出力信号が判定
部20aに送られる。この出力信号を受けると判定部20aで
はさらにこの出力信号より数レベル高い値（例えば3d
b）が存在するか否かが判定され、高いレベルのものが
存在すれば監視対象が異常であると判定される。

比較器33bも同様にパワースペクトルデータを１秒前
のパワースペクトルデータと現在のパワースペクトルデ
ータとを瞬間的に比較し、この瞬間の音響レベルが所定
値以上の高いレベルであれば監視対象が異常であると判
定される。

他の油、回転部の異常音、水回路の漏洩等の音響的な
検出は、演算器等のパワースペクトルデータの積分、比
較器等の設定値、判定部の判定値等を適宜選定すること
により同様に判定、表示ができる。

このような音響検知を行えば、各監視対象毎に適切な
監視が正確にかつ早期に行うことができる。

第５図は、第１図の画像処理部19を示す。複数個の映
像検知器13から入力切替部16に送られた映像信号はスケ
ジュール管理部17により微小な一定周期ΔＴ毎に切り替
えられ、カラー画像の３原色すなわち赤（以下「Ｒ」と
言う）、緑（以下「Ｇ」と言う）、青（以下「Ｂ」と言
う）の３画素情報に分けられ画像信号として記憶部40に
記憶される。この記憶さた画像信号は色相変動検知部41
に送られ、監視対象が画像変化すなわち色相変化として
画像処理される。この画像処理信号は異常判定部20c送
られ、色相変化が予定値より大きいときには異常である
と判定され、これが表示部21に表示される。

色相変動検知部41の画像処理は第６図に示すようなフ
ローチャートに従って行われる。通常、画像信号は縦と
横がそれぞれ512に分割された画素から構成されてお
り、この画素信号が記憶部40からカラー要素Ｒ、Ｇおよ
びＢの濃淡レベル（例えば０〜255）で色相変動検知部4
1に送られる（S11）。このカラー要素Ｒ、ＧおよびＢは
画像処理され、１画素情報ＸがＸ＝rR＋gG＋bBの関係に
なる一次元化画素情報とされる（S12）。

ここでr,gおよびｂはカラー要素の重み係数と言われ
るもので監視対象に対応してその値が決められている。
例えば、蒸気の漏洩を監視する場合には、白色に重点を
おいてｒ＝0.33、ｇ＝0.33、ｂ＝0.33にされ、発火を監
視する場合には、赤色に重点をおいてｒ＝0.8、ｇ＝0.
1、ｂ＝0.1にされる。以下同様にそれぞれの監視対象に
応じて重み係数が決められる。

この一次元化画素情報Ｘは次の微小な瞬時時間ΔＴ後
に生じる１画素情報Ｘ＋１との差分計算｛（Ｘ＋１）−
（Ｘ）＝ΔＸ｝が行われ、差分値ΔＸが算出される（S1
3）。この差分値ΔＸの計算は数回繰り返され、ｎ回分
の差分を加算して総和が求められ、画像検出器13の位
置変動、機械的誤差あるいは日照の変動、外乱影響が除
去される（S14）。この加算総和から予め設定された
しきい値ａより大きい画素の個数ｋが算出され（S1
5）、異常判定部20cに送られる（S16）。異常判定部20c
では異常しきい値Ａと比較判定され、画素個数ｋが異常
しきい値Ａより大きいか否かにより異常あるいは正常の
判定が行われる。

第７図および第８図は、第１図の入力切替部16を所定
のタイミングをもって周期的にスケジュール動作をさせ
るスケジュール管理部17のスケジュール管理図表を示す
ものである。

すなわち、第７図は横軸に時間ｔを、縦軸に複数個の
検知ユニット11の機器A,B,C…をとると、スケジュール
管理部17は、まず、機器Ａを作動させその機器Ａからの
電気信号等を所定のタイミングをもって周期的に入力切
替部16に送り、この電気信号等が音響処理部18あるいは
映像処理部19に送られる。この機器Ａの音響処理あるい
は映像処理が終了すると、つぎに、機器Ｂを作動させそ
の機器Ｂからの電気信号等を所定のタイミングをもって
周期的に入力切替部16に送られ、この電気信号等が音響
処理部18あるいは映像処理部19に送られる。以下同様に
して複数個の機器C,D,E…の電気信号等を所定のタイミ
ングをもって周期的に入力切替部16に受け入れ、この電
気信号等を音響処理部18あるいは映像処理部19に送り、
それぞれの機器から送られてくる電気信号を音響処理あ
るいは映像処理を行うようにする。

また、第８図は第７図に示した機器A,B,C…が２つ以
上の監視対象を監視する場合のスケジュール管理部17の
スケジュール管理表を示すものである。

第８図は、横軸に複数個の検知ユニット11の機器A,B,
C…を、縦軸に複数個の機器A,B,C…の監視対象例えば蒸
気リーク、油もれ、ハンマリング、発煙等をリストにし
たものである。このリストによるとスケジュール管理部
17により機器Ａの蒸気リークの監視音が入力切替部16に
送られ蒸気リークが監視される。ついで機器Ａのハンマ
リング音の監視が入力切替部16に送られハンマリング音
の監視がされる。機器Ａの監視が終了すると、機器Ｂに
切替えられ機器Ｂによりまず油もれ音が監視されついで
発煙が監視される。このようにして複数個の機器A,B,C
…が管理表に従ってスケジュール管理される。

このようにすると各機器A,B,C…が複数の監視を行う
場合であっても複数の監視対象を順次よく監視しながら
スケジュール管理が行われる。

第９図は、第１図の検知ユニット駆動制御部22の駆動
制御リストを示したものである。第９図は、横軸に検知
ユニット11の各機器A,B,C…を、縦軸に各機器A,B,C…の
角度、倍率、焦点距離等の音響発生部あるいは映像検知
部に向けかつ調整する調整データをとり、これら機器A,
B,C…に対する調整データに沿った調整を検知ユニット
駆動制御部22により駆動操作するようにしたものであ
る。

スケジュール管理部17により、機器Ａ、例えば映像検
知器13がスケジュール管理信号を受けると検知ユニット
駆動制御部22により角度が右から横に10゜回転され、上
に５゜回転され、レンズの倍率が３倍にされ、焦点距離
が5mに調整されるように駆動される。また、例えば映像
検知器13である機器Ｂがスケジュール管理信号を受ける
と検知ユニット駆動制御部22により角度が右から横に４
゜回転され、上に３゜回転され、レンズの倍率が1.5倍
にされ、焦点距離が2mに調整されるように駆動される。
以下同様に機器C,D,E…がスケジュール管理信号を受け
ると、検知ユニット駆動制御部22によりリストに沿った
調整が行われ、音響検知器あるいは映像検知器を音響発
生あるいは映像検知を適切に監視する方向に操作するこ
とができる。

このようにすると、複数個の監視対象が音響的な変化
または映像的な変化を適格に捕らえ監視対象を正確に監
視することができる。

なお、上記実施例では音響検知器と映像検知器とを検
知ユニットに一体に取り付けたものについて説明した
が、検知ユニットには音響検知器か映像検知器かを１つ
だけ取り付け音響信号あるいは映像信号だけを検知する
ようなものであってもよい。

〔発明の効果〕

本発明異常検知装置は、複数個の監視対象を電気信号
として検知し、これらの電気信号を演算処理しその演算
値の変化から複数個の監視対象の異常状態を判定するよ
うにしたから、大きなプラントの各種機器の異常状態が
少ない監視員により容易にかつ迅速に検知することがで
きる。

また、複数個の監視対象は音響的に捕らえられ、これ
らの音響的信号を演算処理しその演算値の変化から複数
個の監視対象の異常状態を音響的に判定するようにした
から、異常状態が監視員により音響的に監視することが
できる。

さらにまた、複数個の監視対象は音響的あるいは映像
的に捕らえられ、これらの音響的信号あるいは映像的信
号を演算処理しその演算値の変化から複数個の監視対象
の異常状態を音響的あるいは画像的に判定するようにし
たから、異常状態が音響信号としてあるいは画像信号と
して監視することができる。

また、複数個の監視対象を検知する複数個の検知器ユ
ニットは、音響的信号あるいは映像的信号が最適になる
ように駆動調整されるから、異常状態が音響信号として
あるいは画像信号として適格に監視することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明異常検知装置の主要部を示す電気的ブロ
ック線図、第２図は第１図の音響処理部を示す電気的ブ
ロック線図、第３図は第１図の音響処理部の動作を説明
するフローチャート、第４図は第１図の音響処理部の動
作を説明する説明図、第５図は第１図の映像処理部を示
す電気的ブロック線図、第６図は第１図の映像処理部の
動作を説明するフローチャート、第７図および第８図は
第１図のスケジュール管理部のスケジュール管理表を説
明する説明図、第９図は第１図の検知ユニット駆動制御
部の駆動制御を説明する説明図である。 10……異常検知装置、11……検知ユニット、12……音響
機器、13……映像機器、14……ケーブル、15……異常検
知計算機、16……入力切替部、17……スケジュール管理
部、18……音響処理部、19……画像処理部、20、20a,20
b、20c……異常判定部、21……表示部、30……アナログ
デジタル変換器、31……高速の周波数分析器、32……演
算器,33a,33b……比較器、40……記憶部、41……色相変
動検知部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂佐 哲雄 東京都港区芝浦１丁目１番１号 株式会 社東芝本社事務所内 (72)発明者 倉方 洋 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 長安 克芳 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝総合研究所内 (72)発明者 宮部 圭介 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭63−4396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−137096（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−62797（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−147697（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G08B 23/00 510 G08B 21/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の監視対象を、それぞれの監視対象
   に合わせて設けられる検知器からの検知信号として検知
   する複数個の検知器ユニットと、これら複数個の検知器
   ユニットが検出する異なる検知要素の検知器からの検知
   信号を含む検知信号を所定スケジュールに従って所定の
   監視対象切換タイミングをもって取り出す入力切換部
   と、この入力切換部が取り出した検知信号を、前記スケ
   ジュールに従って所定の監視対象切換タイミングに応じ
   切換えられた当該検知器に応じた演算要素により演算処
   理しその演算処理値から当該監視対象の異常状態を判定
   する判定部と、この判定部の判定結果を表示する表示部
   とを具備することを特徴とする異常検知装置。
2. 【請求項２】前記複数個の検知器ユニットには音響検知
   器と映像検知器とを併設あるいは別々に設け、複数個の
   監視対象を周波数分析器によりパワースペクトルの音響
   信号あるいは映像信号の変化として取り出し異常状態を
   判定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の異
   常検知装置。
3. 【請求項３】前記複数個の検知器ユニットには検知器ユ
   ニット駆動制御部を設け複数の監視対象毎に各検知器ユ
   ニットの位置、方向、倍率、焦点距離等を制御するよう
   にしたことを特徴とする請求項１または２記載の異常検
   知装置。