JP4676867B2 - Anomaly detection device - Google Patents

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Description

本発明は、水素ガス等の可燃性ガスが取り扱われる設備における可燃性ガスの漏洩、燃焼火炎の発生といった異常を検知する異常検知装置に関する。   The present invention relates to an abnormality detection device that detects abnormalities such as leakage of flammable gas and generation of combustion flame in facilities where flammable gas such as hydrogen gas is handled.

近年、環境問題やエネルギー問題が深刻化するに伴い、石油に代わる次世代クリーンエネルギーとして、水素エネルギーが注目されている。   In recent years, as environmental problems and energy problems become more serious, hydrogen energy has attracted attention as a next-generation clean energy that can replace petroleum.

従来、水素製造プラント、水素ステーション等の水素を取り扱う設備においては、火炎検知器、ガス検知器、圧力計、工業用TV(ITV)等のセンサにより、水素ガスの漏洩、水素が燃焼した水素炎の発生といった異常を検知することが行われていた。
特開平9−196825号公報 特開2004−294423号公報
Conventionally, in hydrogen handling facilities such as hydrogen production plants and hydrogen stations, hydrogen gas leaks and hydrogen flames are burned by sensors such as flame detectors, gas detectors, pressure gauges, and industrial TV (ITV). Detecting abnormalities such as the occurrence of
JP-A-9-196825 JP 2004-294423 A

しかしながら、従来の異常検知に用いられる火炎検知器等のセンサには、以下に述べる難点があった。   However, conventional sensors such as flame detectors used for abnormality detection have the following difficulties.

まず、火炎検知器による監視では、火炎の発生場所を特定することが困難であった。また、火炎の発生場所を特定するためには、多数の火災検知器を監視対象の設備に配置する必要があった。   First, it has been difficult to specify the location of a flame by monitoring with a flame detector. In addition, in order to specify the location of the flame, it was necessary to arrange a large number of fire detectors in the equipment to be monitored.

また、ガス検知器による監視においても、ガスの漏洩場所を特定するためには、多くのガス検知器を監視対象の設備に配置する必要があった。また、水素ガスは空気より軽く拡散が速い。このため、水素ガスが屋外で漏洩した場合にはガス検知器によって検知することは困難であった。   Also, in the monitoring by the gas detector, in order to specify the gas leakage location, it is necessary to arrange many gas detectors in the equipment to be monitored. Also, hydrogen gas is lighter than air and diffuses faster. For this reason, when hydrogen gas leaks outdoors, it was difficult to detect with a gas detector.

また、圧力計の場合、水素ステーション等の施設内において水素等のガスが供給され続ける限り、微量なガス漏洩が発生しても大きな圧力低下は発生しない。このため、圧力計によって早期にガスの漏洩を検知することは困難であった。   In the case of a pressure gauge, as long as a gas such as hydrogen continues to be supplied in a facility such as a hydrogen station, a large pressure drop does not occur even if a slight gas leak occurs. For this reason, it was difficult to detect a gas leak at an early stage using a pressure gauge.

また、プラントにおいては、ITVにより監視が行われているが、ITVは可視領域にしか感度を有していない。このため、可視領域外に発光ピークを有する水素炎の発生をITVにより検知することはできなかった。   In the plant, monitoring is performed by ITV, but ITV has sensitivity only in the visible region. For this reason, it was impossible to detect the occurrence of a hydrogen flame having an emission peak outside the visible region by ITV.

さらに、上記従来の異常検知においては、個々のセンサで異常を検知しようとしていた。このため、異常検知の信頼性が低いものとなってしまっていた。   Further, in the above-described conventional abnormality detection, an abnormality is to be detected by each sensor. For this reason, the reliability of abnormality detection is low.

本発明の目的は、ガスの漏洩、可燃性ガスが燃焼した燃焼炎の発生を高い信頼性で早期に検知することができる異常検知装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an abnormality detection device capable of early detection of gas leakage and generation of a combustion flame in which a combustible gas is burned with high reliability.

上記目的は、監視対象設備において音響を検出して音響信号を出力する音響検出手段と、前記音響検出手段により出力された音響信号を処理して前記音響信号の周波数スペクトルを計算し、ニューラルネットワークのモデルを用い、前記周波数スペクトルに基づき、前記監視対象設備における異常を段階的に判定して前記監視対象設備における異常を検知する音響処理手段とを有し、前記監視対象設備における水素ガスの漏洩を異常として検知する音響センサ部と、前記監視対象設備において画像を撮像する撮像手段が波長920〜1100nmの範囲の波長帯域の一部に分光感度を有する近赤外線カメラである撮像手段であり、前記撮像手段により撮像された画像を処理して前記監視対象設備における異常を検知する画像処理手段が、ある瞬間に前記撮像手段により撮像された画像とその後所定の時間間隔をあけて前記撮像手段により撮像された画像との差分絶対値を画素毎に演算する時間差分処理を行った画像を生成して、背景光の影響を除去する画像処理を行う画像センサ部と、前記音響センサ部による異常の検知結果及び前記画像センサ部による異常の検知結果に基づき、前記監視対象設備における異常を複合的に判断する監視部とを有することを特徴とする異常検知装置により達成される。 The object is to detect the sound in the monitored equipment and output the sound signal, and to process the sound signal output by the sound detection means to calculate the frequency spectrum of the sound signal, using the model, based on the frequency spectrum, the monitoring target abnormal stepwise determination to the equipment possess an acoustic processing means for detecting an abnormality in the monitored equipment, the leakage of the hydrogen gas in the monitored equipment An acoustic sensor unit that detects an abnormality, and an imaging unit that captures an image in the monitoring target facility is an imaging unit that is a near-infrared camera having spectral sensitivity in a part of a wavelength band in a wavelength range of 920 to 1100 nm. There is an image processing means for detecting an abnormality in the monitored equipment by processing an image picked up by the means Generating an image obtained by performing time difference processing for calculating a difference absolute value for each pixel between an image captured by the image capturing unit and an image captured by the image capturing unit with a predetermined time interval thereafter; Based on an image sensor unit that performs image processing for removing the influence of background light, an abnormality detection result by the acoustic sensor unit, and an abnormality detection result by the image sensor unit, an abnormality in the monitoring target facility is determined in a composite manner This is achieved by an anomaly detection device having a monitoring unit.

また、上記の異常検知装置において、前記監視対象設備における水素ガスを検出して水素ガスの漏洩を異常として検知するガスセンサ部、又は前記監視対象設備における火災を異常として検知する火災検知部を更に有し、前記監視部は、前記音響センサ部による異常の検知結果及び前記画像センサ部による異常の検知結果に加えて、前記ガスセンサ部又は前記火災検知部による異常の検知結果に基づき、前記監視対象設備における異常を複合的に判断するようにしてもよい。 The abnormality detection device further includes a gas sensor unit that detects hydrogen gas in the monitored facility and detects leakage of hydrogen gas as an abnormality, or a fire detection unit that detects a fire in the monitored facility as an abnormality. In addition to the abnormality detection result by the acoustic sensor unit and the abnormality detection result by the image sensor unit, the monitoring unit has the monitoring target equipment based on the abnormality detection result by the gas sensor unit or the fire detection unit. You may make it judge the abnormality in in multiple ways.

また、上記の異常検知装置において、前記画像センサ部は、前記監視対象設備における水素ガスが燃焼した水素炎の発生を異常として検知するようにしてもよい。   In the abnormality detection apparatus, the image sensor unit may detect an occurrence of a hydrogen flame in which hydrogen gas is burned in the monitoring target facility as an abnormality.

また、上記の異常検知装置において、前記撮像手段は、波長0.7μmよりも長波長の波長帯域の一部に分光感度を有する撮像素子を含む撮像装置と、前記撮像装置の前面又は前記撮像素子の直前に配置され、前記水素炎が発する光と背景光とを分離するための波長選択フィルタとして波長0.9μmよりも長波長側の光を透過するローパスフィルタ、又は波長0.9〜1.2μm帯の光を透過するバンドパスフィルタとを有するようにしてもよい。 In the abnormality detection apparatus, the imaging unit includes an imaging device including an imaging device having spectral sensitivity in a part of a wavelength band longer than a wavelength of 0.7 μm, and the front surface of the imaging device or the imaging device. is arranged immediately before the low-pass filter transmits light of wavelengths longer than the wavelength 0.9μm and a wavelength selection filter for separating the light and the background light the flame emitted, or wavelength 0.9 You may make it have a band pass filter which permeate | transmits the light of a 1.2 micrometer band .

また、上記の異常検知装置において、
前記監視対象設備は、水素ステーションであってもよい。
In the above abnormality detection device,
The monitoring target facility may be a hydrogen station.

本発明によれば、音響センサ部、画像センサ部、及びガスセンサ部を組み合わせて複合化し、各センサの長所を活かすとともに短所を補って、監視対象施設内における異常の検知を行うため、ガスの漏洩、可燃性ガスが燃焼した燃焼炎の発生を高い信頼性で早期に検知することができる。   According to the present invention, an acoustic sensor unit, an image sensor unit, and a gas sensor unit are combined and combined to make use of the advantages of each sensor and make up for the disadvantages to detect abnormalities in the monitored facility. The occurrence of a combustion flame in which a combustible gas is burned can be detected early with high reliability.

[一実施形態]
本発明の一実施形態による異常検知装置について図1乃至図6を用いて説明する。図1は本実施形態による異常検知装置の構成を示す概略図、図2は本実施形態による異常検知装置における音響センサ部の構成を示す概略図、図3は本実施形態による異常検知装置における画像センサ部の構成を示す概略図、図4は水素ガスの漏洩音の周波数スペクトルを示すグラフ、図5は本実施形態による異常検知装置における画像センサ部による水素炎の撮像結果を示す図、図6は本実施形態による異常検知装置における音響センサ部とガスセンサ部との組み合わせによる水素ガスの漏洩の検知結果を示す図である。
[One Embodiment]
An abnormality detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the abnormality detection device according to the present embodiment, FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of an acoustic sensor unit in the abnormality detection device according to the present embodiment, and FIG. 3 is an image of the abnormality detection device according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the sensor unit, FIG. 4 is a graph showing the frequency spectrum of the leakage sound of hydrogen gas, FIG. 5 is a diagram showing the imaging result of hydrogen flame by the image sensor unit in the abnormality detection device according to the present embodiment, and FIG. These are figures which show the detection result of the leak of hydrogen gas by the combination of the acoustic sensor part and gas sensor part in the abnormality detection apparatus by this embodiment.

本実施形態による異常検知装置は、水素製造プラントや水素ステーション等の水素を取り扱う監視対象設備において、水素ガスの漏洩、水素が燃焼した水素炎の発生等を監視して異常を報告するものである。   The abnormality detection device according to the present embodiment reports an abnormality by monitoring leakage of hydrogen gas, generation of a hydrogen flame in which hydrogen burns, etc. in a monitoring target facility that handles hydrogen, such as a hydrogen production plant or a hydrogen station. .

本実施形態による異常検知装置は、図1に示すように、監視対象設備において検出される音響信号を処理して監視対象設備における水素ガスの漏洩を検知する音響センサ部10と、監視対象設備において撮像される画像を処理して監視対象設備における水素炎の発生を検知する画像センサ部12と、監視対象施設における水素ガスを検出して監視対象設備における水素ガスの漏洩を検知するガスセンサ部14と、音響センサ部10、画像センサ部12、及びガスセンサ部14の各センサ部による異常の検知結果に基づき、監視対象設備における異常を複合的に判断する監視部16とを有している。   As shown in FIG. 1, the abnormality detection apparatus according to the present embodiment processes an acoustic signal detected in a monitoring target facility to detect leakage of hydrogen gas in the monitoring target facility, and the monitoring target facility. An image sensor unit 12 that processes an image to be captured and detects the occurrence of hydrogen flame in the monitoring target facility; a gas sensor unit 14 that detects hydrogen gas in the monitoring target facility and detects leakage of hydrogen gas in the monitoring target facility; And a monitoring unit 16 that compositely determines an abnormality in the monitoring target facility based on the detection results of the abnormality by the sensor units of the acoustic sensor unit 10, the image sensor unit 12, and the gas sensor unit 14.

(a)音響センサ部10
音響センサ部10は、図2に示すように、水素ガスの漏洩による異常音を監視するための集音手段としてのマイクロフォン18と、マイクロフォン18から出力される音響信号を増幅する増幅部20と、増幅部20により増幅された音響信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換部22と、A/D変換部22によりデジタル信号に変換された音響信号の周波数スペクトルを計算するフーリエ変換部24と、フーリエ変換部24により計算された周波数スペクトルに基づいて、ニューラルネットワークによる判定モデルにより異常を判定する判定部26とから構成されている。
(A) Acoustic sensor unit 10
As shown in FIG. 2, the acoustic sensor unit 10 includes a microphone 18 as sound collection means for monitoring abnormal sound due to leakage of hydrogen gas, an amplification unit 20 that amplifies an acoustic signal output from the microphone 18, and An A / D converter 22 that converts the acoustic signal amplified by the amplifier 20 from an analog signal to a digital signal, and a Fourier transform unit that calculates the frequency spectrum of the acoustic signal converted into a digital signal by the A / D converter 22 24 and a determination unit 26 that determines abnormality based on a determination model based on a neural network based on the frequency spectrum calculated by the Fourier transform unit 24.

マイクロフォン18は、例えば20Hz〜20kHzに感度を有する無指向性のものである。マイクロフォン18は、本質安全防爆構造となっている。マイクロフォン18は、監視対象設備内に配置される。なお、監視対象設備内には、複数のマイクロフォン18を適宜配置してもよい。   The microphone 18 is a non-directional one having a sensitivity of, for example, 20 Hz to 20 kHz. The microphone 18 has an intrinsically safe explosion-proof structure. The microphone 18 is disposed in the monitoring target facility. In addition, you may arrange | position the several microphone 18 suitably in the monitoring object installation.

増幅部20は、マイクロフォン18が感度を有する例えば20Hz〜20kHzの音響信号を増幅するものである。   The amplifying unit 20 amplifies an acoustic signal of 20 Hz to 20 kHz, for example, with which the microphone 18 is sensitive.

A/D変換部22は、増幅部20により増幅された音響信号を、アナログ信号からデジタル信号へと変換する。A/D変換部22によるA/D変換の分解能は、例えば8〜16bitであり、サンプリング周波数は、例えば、44.1kHz、48.0kHz、及び51.2kHzのなかから選択する。   The A / D conversion unit 22 converts the acoustic signal amplified by the amplification unit 20 from an analog signal to a digital signal. The resolution of A / D conversion by the A / D conversion unit 22 is, for example, 8 to 16 bits, and the sampling frequency is selected from, for example, 44.1 kHz, 48.0 kHz, and 51.2 kHz.

フーリエ変換部24は、A/D変換部22によりデジタル信号に変換された音響信号に対して高速フーリエ変換を行い、音響信号の周波数スペクトルを計算する。フーリエ変換部24による高速フーリエ変換のデータポイント数は、例えば、200、400、1024、2048、4096、8192、16384、32768、及び65536のなかから選択する。また、窓関数としては、例えば、ハミング、ハニング、及び窓関数なしの場合から選択する。   The Fourier transform unit 24 performs a fast Fourier transform on the acoustic signal converted into a digital signal by the A / D conversion unit 22 and calculates a frequency spectrum of the acoustic signal. The number of data points of the fast Fourier transform by the Fourier transform unit 24 is selected from, for example, 200, 400, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384, 32768, and 65536. The window function is selected from, for example, hamming, hanning, and no window function.

判定部26は、ニューラルネットワークモデルを使用して、フーリエ変換部24により計算された周波数スペクトルに基づき、異常音である水素ガス漏洩音と正常音とを識別する。ニューラルネットワークの学習では、正常音データの出力を0、異常音データの出力を1として学習させる。ニューラルネットワークとしては、階層型のニューラルネットワークを使用し、バックプロパゲーションにより学習を実施する。ニューラルネットワークにおける応答関数としては、例えば、シグモイド関数、ラジアルベース関数から選択する。   Based on the frequency spectrum calculated by the Fourier transform unit 24, the determination unit 26 identifies a hydrogen gas leakage sound and a normal sound, which are abnormal sounds, using a neural network model. In the learning of the neural network, the normal sound data is output as 0 and the abnormal sound data is output as 1. As the neural network, a hierarchical neural network is used, and learning is performed by back propagation. The response function in the neural network is selected from, for example, a sigmoid function and a radial base function.

ニューラルネットワークモデルを使用した判定部による判定結果は、0〜1の判定値として出力される。判定値が0以上0.2以下の場合は、水素ガスの漏洩のない「正常」と判定される。判定値が0.2より大きく0.8より小さい場合は、水素ガスの漏洩の虞のある「注意」と判定される。判定値が0.8以上の場合は、水素ガスの漏洩が発生している「異常」と判定される。   The determination result by the determination unit using the neural network model is output as a determination value of 0 to 1. When the determination value is 0 or more and 0.2 or less, it is determined as “normal” without hydrogen gas leakage. When the determination value is larger than 0.2 and smaller than 0.8, it is determined as “caution” that there is a risk of leakage of hydrogen gas. When the determination value is 0.8 or more, it is determined as “abnormal” in which hydrogen gas leaks.

(b)画像センサ部12
画像センサ部12は、監視対象施設内を撮像し、撮像時間の異なる画像の変化に基づき、水素ガスが燃焼した水素炎の発生を検出するものである。
(B) Image sensor unit 12
The image sensor unit 12 captures an image of the monitored facility, and detects the occurrence of hydrogen flame in which hydrogen gas is burned based on changes in images with different imaging times.

画像センサ部12は、図3に示すように、監視対象施設内を撮像する撮像装置28と、撮像装置28により撮像された画像を処理し、画像の時間変化に基づき水素炎の発生を検知する画像処理部30とを有している。   As shown in FIG. 3, the image sensor unit 12 processes the image captured by the image capturing device 28 and the image capturing device 28 that captures the inside of the monitoring target facility, and detects the occurrence of hydrogen flame based on the temporal change of the image. And an image processing unit 30.

撮像装置28には、水素炎が発する紫外領域における発光ピークのテールを検出することができる紫外線カメラ、又は波長920〜1100nmの範囲に分布する水振動ピークを検出することができる近赤外線カメラが用いられる。   The imaging device 28 uses an ultraviolet camera that can detect the tail of the emission peak in the ultraviolet region where hydrogen flames are emitted, or a near-infrared camera that can detect water vibration peaks distributed in the wavelength range of 920 to 1100 nm. It is done.

具体的には、撮像装置28として、例えば以下のようにして構成した紫外線カメラ又は近赤外線カメラを用いることができる。   Specifically, as the imaging device 28, for example, an ultraviolet camera or a near infrared camera configured as follows can be used.

例えば、MC−781P(テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッド製)に代表される広帯域モノクロビデオカメラ(波長感度帯域0.2〜1.1μm)に紫外用レンズと300nm未満の紫外光を透過するフィルタとを付加して構成した紫外線カメラを用いることができる。或いは、広帯域モノクロビデオカメラに汎用Cマウントレンズと波長920nm以上の赤外光を透過するフィルタとを付加して構成した近赤外線カメラを用いることができる。なお、広帯域モノクロビデオカメラの波長感度帯域の範囲は絶対的なものでなく、この範囲以外でもテール感度が存在する。   For example, a broadband monochrome video camera (wavelength sensitivity band: 0.2 to 1.1 μm) represented by MC-781P (manufactured by Texas Instruments Incorporated) is equipped with an ultraviolet lens and a filter that transmits ultraviolet light of less than 300 nm. An additional ultraviolet camera can be used. Alternatively, a near-infrared camera configured by adding a general-purpose C-mount lens and a filter that transmits infrared light having a wavelength of 920 nm or more to a broadband monochrome video camera can be used. The range of the wavelength sensitivity band of the broadband monochrome video camera is not absolute, and tail sensitivity exists outside this range.

また、市販モノクロCCDカメラ(波長感度帯域0.4〜1.0μm)に汎用Cマウントレンズと波長920nm以上の赤外光を透過するフィルタとを付加して構成した近赤外線カメラを用いることができる。なお、モノクロCCDカメラの波長感度帯域の範囲は絶対的なものではなく、この範囲以外でもテール感度が存在する。   Further, a near-infrared camera configured by adding a general-purpose C-mount lens and a filter that transmits infrared light having a wavelength of 920 nm or more to a commercially available monochrome CCD camera (wavelength sensitivity band: 0.4 to 1.0 μm) can be used. . Note that the range of the wavelength sensitivity band of the monochrome CCD camera is not absolute, and tail sensitivity exists outside this range.

また、市販カラーCCDカメラから赤外カットフィルタを外し、このカラーCCDカメラに汎用Cマウントレンズと波長920nm以上の赤外光を透過するフィルタとを付加して構成した近赤外線カメラを用いることができる。   Further, a near-infrared camera configured by removing an infrared cut filter from a commercially available color CCD camera and adding a general-purpose C-mount lens and a filter that transmits infrared light having a wavelength of 920 nm or more to the color CCD camera can be used. .

また、市販のCCDタイプWebカメラから赤外カットフィルタを外し、このCCDタイプWebカメラに紫外用レンズと波長300nm未満の紫外光を透過するフィルタとを付加して構成した紫外線カメラを用いることができる。或いは、赤外カットフィルタを外したCCDタイプWebカメラに汎用Cマウントレンズと波長920nm以上の赤外光を透過するフィルタとを付加して構成した近赤外線カメラを用いることができる。   Further, an ultraviolet camera configured by removing an infrared cut filter from a commercially available CCD type web camera and adding an ultraviolet lens and a filter that transmits ultraviolet light having a wavelength of less than 300 nm to the CCD type web camera can be used. . Alternatively, a near-infrared camera configured by adding a general-purpose C-mount lens and a filter that transmits infrared light having a wavelength of 920 nm or more to a CCD type Web camera from which an infrared cut filter is removed can be used.

このように、本実施形態による異常検知装置では、撮像装置28として、水素炎が発する紫外領域における発光ピークのテールを検出することができる紫外線カメラ、又は波長920〜1100nmの範囲に分布する水振動ピークを検出することができる近赤外線カメラを用いるので、肉眼では見えない水素炎を確実に検知することができる。   As described above, in the abnormality detection device according to the present embodiment, as the imaging device 28, an ultraviolet camera capable of detecting the tail of the emission peak in the ultraviolet region where hydrogen flame is emitted, or water vibration distributed in the wavelength range of 920 to 1100 nm. Since a near-infrared camera capable of detecting a peak is used, a hydrogen flame that cannot be seen with the naked eye can be reliably detected.

なお、各種カメラに付加するフィルタとしては、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタのような上限や下限を規定するフィルタよりも、特定の波長範囲の光を選択的に透過するバンドパスフィルタを用いた方が、ノイズ成分である自然光、白色光といった背景光に対して水素炎の光のS/N比を高くすることができる。   In addition, as a filter added to various cameras, it is better to use a bandpass filter that selectively transmits light in a specific wavelength range than a filter that defines an upper limit or a lower limit such as a low-pass filter or a high-pass filter. The S / N ratio of the hydrogen flame light can be increased with respect to background light such as natural light and white light which are noise components.

また、撮像装置28として用いる紫外線カメラ及び近赤外線カメラは、上記具体例に限定されるものではない。   Further, the ultraviolet camera and the near infrared camera used as the imaging device 28 are not limited to the above specific examples.

紫外線カメラを構成する場合、少なくとも波長0.45μmよりも短波長の波長帯域の一部に分光感度を有する撮像素子を含む撮像装置の前面又はその撮像素子の直前に波長選択フィルタを配置することにより構成することができる。撮像装置に含まれる撮像素子は、CCD撮像素子、CMOS撮像素子、ビジコン管撮像素子等である。波長選択フィルタは、水素炎が発する光と背景光とを分離するためのものである。この場合、波長選択フィルタとしては、波長0.4μmよりも短波長側の光を透過するハイパスフィルタ、又は波長0.2〜0.4μm帯の光を透過するバンドパスフィルタを用いる。   When configuring an ultraviolet camera, by disposing a wavelength selection filter on the front surface of an imaging apparatus including an imaging device having spectral sensitivity in a part of a wavelength band shorter than at least a wavelength of 0.45 μm or immediately before the imaging device. Can be configured. The image pickup device included in the image pickup apparatus is a CCD image pickup device, a CMOS image pickup device, a vidicon tube image pickup device, or the like. The wavelength selective filter is for separating the light emitted from the hydrogen flame from the background light. In this case, as the wavelength selection filter, a high-pass filter that transmits light having a wavelength shorter than a wavelength of 0.4 μm or a band-pass filter that transmits light having a wavelength of 0.2 to 0.4 μm is used.

また、近赤外線カメラを構成する場合、少なくとも波長0.7μmよりも長波長の波長帯域の一部に分光感度を有する撮像素子を含む撮像装置の前面又はその撮像素子の直前に波長選択フィルタを配置することにより構成することができる。撮像装置に含まれる撮像素子は、CCD撮像素子、CMOS撮像素子、ビジコン管撮像素子等である。波長選択フィルタは、水素炎が発する光と背景光とを分離するためのものである。この場合、波長選択フィルタとしては、波長0.9μmよりも長波長側の光を透過するローパスフィルタ、又は波長0.9〜1.2μm帯の光を透過するバンドパスフィルタを用いる。   Also, when configuring a near-infrared camera, a wavelength selection filter is arranged in front of the imaging device including an imaging device having spectral sensitivity in a part of a wavelength band longer than at least 0.7 μm, or immediately before the imaging device. This can be configured. The image pickup device included in the image pickup apparatus is a CCD image pickup device, a CMOS image pickup device, a vidicon tube image pickup device, or the like. The wavelength selective filter is for separating the light emitted from the hydrogen flame from the background light. In this case, as the wavelength selection filter, a low-pass filter that transmits light having a wavelength longer than the wavelength of 0.9 μm or a band-pass filter that transmits light having a wavelength of 0.9 to 1.2 μm is used.

画像処理部30は、撮像装置28により撮像された画像を画像処理することにより、水素炎を高感度に検知する。具体的には、画像処理部30は、ある瞬間に撮像装置28により撮像された画像とその後所定の時間間隔をあけて撮像装置28により撮像された画像との差分絶対値を画素毎に演算する時間差分処理を行った画像を生成する。このような画像処理により、太陽光等の背景光の影響を除去して、水素炎を確実に検知することができる。   The image processing unit 30 detects the hydrogen flame with high sensitivity by performing image processing on the image captured by the imaging device 28. Specifically, the image processing unit 30 calculates, for each pixel, an absolute difference value between an image captured by the imaging device 28 at a certain moment and an image captured by the imaging device 28 at a predetermined time interval thereafter. An image subjected to time difference processing is generated. By such image processing, the influence of background light such as sunlight can be removed and the hydrogen flame can be reliably detected.

(c)ガスセンサ部14
ガスセンサ部14は、汎用のガス検知器等により構成される。汎用のガス検知器等により監視対象設備における水素ガスを検出し、水素ガスの漏洩を検知する。
(C) Gas sensor unit 14
The gas sensor unit 14 is configured by a general-purpose gas detector or the like. The hydrogen gas in the monitoring target equipment is detected by a general-purpose gas detector or the like, and leakage of the hydrogen gas is detected.

(d)監視部16
監視部16は、音響センサ部10、画像センサ部12、及びガスセンサ部14の各センサから送られる情報を複合的に判断する。監視部16は、音響センサ部10、画像センサ部12、及びガスセンサ部14のうち、いずれかのセンサ部が異常を発報した場合と、複数のセンサ部が異常を発報した場合とで異常度をランク分けして、監視対象施設における異常、すなわち水素ガスの漏洩、水素炎の発生の有無を判断する。監視部16は、判断結果に基づき、水素ガスの漏洩、火災の発生、異音の発生等を知らせる警報を発する。
(D) Monitoring unit 16
The monitoring unit 16 determines information sent from the sensors of the acoustic sensor unit 10, the image sensor unit 12, and the gas sensor unit 14 in a composite manner. The monitoring unit 16 is abnormal when any one of the acoustic sensor unit 10, the image sensor unit 12, and the gas sensor unit 14 reports an abnormality and when a plurality of sensor units report an abnormality. The degree is classified to determine whether there is an abnormality in the monitored facility, that is, whether hydrogen gas has leaked or hydrogen flame has occurred. Based on the determination result, the monitoring unit 16 issues an alarm notifying the leakage of hydrogen gas, the occurrence of a fire, the occurrence of abnormal noise, and the like.

上述のように、本実施形態による異常検知装置は、音響センサ部10、画像センサ部12、及びガスセンサ部14を組み合わせて複合化し、各センサの長所を活かすとともに短所を補って、監視対象施設内における異常の検知を行うため、水素ガスの漏洩、水素炎の発生等の異常を高い信頼性で早期に検知することができる。   As described above, the abnormality detection device according to the present embodiment combines and combines the acoustic sensor unit 10, the image sensor unit 12, and the gas sensor unit 14 to make use of the advantages of each sensor and compensate for the disadvantages. Therefore, abnormalities such as leakage of hydrogen gas and occurrence of hydrogen flame can be detected early with high reliability.

次に、本実施形態による異常検知装置による水素ガスの漏洩の検知、水素炎の検知等の異常検知の実例について説明する。   Next, actual examples of abnormality detection such as detection of leakage of hydrogen gas and detection of hydrogen flame by the abnormality detection apparatus according to the present embodiment will be described.

まず、音響センサ部10による水素ガスの漏洩の検知について説明する。   First, detection of leakage of hydrogen gas by the acoustic sensor unit 10 will be described.

図4は、水素ガスの漏洩音の周波数スペクトルを示すグラフである。図4には、水素ガスの漏洩音の周波数スペクトルとともに、市街地の音の例として車両(バス)の通過音の周波数スペクトルを示している。図4に示すグラフの横軸は周波数(Hz)であり、縦軸は音圧(dB)である。なお、水素ガスの漏洩音は、3/8インチの配管に設けられたΦ1の穴から漏洩する0.9MPaの水素ガスの漏洩音を3メートル離れて測定したものである。   FIG. 4 is a graph showing the frequency spectrum of the leakage sound of hydrogen gas. FIG. 4 shows the frequency spectrum of the passing sound of the vehicle (bus) as an example of the sound of the urban area together with the frequency spectrum of the hydrogen gas leakage sound. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 is frequency (Hz), and the vertical axis is sound pressure (dB). In addition, the leakage sound of hydrogen gas is obtained by measuring the leakage sound of 0.9 MPa hydrogen gas leaking from a hole of Φ1 provided in a 3/8 inch pipe 3 meters away.

図4に示すように、車両の通過音の周波数スペクトルは、周波数が大きくなるに従って音圧が小さくなっている。これに対して、水素ガスの漏洩音の周波数スペクトルは、周波数に対してほぼ平坦になっている。以下に述べるように、このようなパターンをニューラルネットワークで学習することにより、水素ガスの漏洩のない正常音と、水素ガスの漏洩が発生している異常音とを識別して検知することができた。   As shown in FIG. 4, in the frequency spectrum of the passing sound of the vehicle, the sound pressure decreases as the frequency increases. On the other hand, the frequency spectrum of the leakage sound of hydrogen gas is almost flat with respect to the frequency. As described below, by learning such a pattern with a neural network, it is possible to distinguish and detect normal sounds without hydrogen gas leakage and abnormal sounds with hydrogen gas leakage. It was.

正常音及び異常音の音響信号の測定には、本質安全防爆構造の1/2インチエレクトロレットコンデンサマイクロホンを安全保持器とともに用いた。測定音の周波数範囲は、可聴域である20Hz〜20kHzとした。測定された音響信号のデータは、分解能16ビット、サンプリング周波数51.2kHzのA/D変換によりアナログデータからデジタルデータに変換した。デジタルデータに変換された音響信号は、周波数20Hz〜20kHzについて、窓関数としてハニングを用い、データポイント数8192で高速フーリエ変換を行った。こうして、正常音及び異常音のそれぞれについて、周波数スペクトルを計算した。   For measurement of normal and abnormal sound signals, a 1/2 inch electrolet condenser microphone with an intrinsically safe explosion-proof structure was used together with a safety holder. The frequency range of the measurement sound was 20 Hz to 20 kHz which is an audible range. The measured acoustic signal data was converted from analog data to digital data by A / D conversion with a resolution of 16 bits and a sampling frequency of 51.2 kHz. The acoustic signal converted into digital data was subjected to fast Fourier transform with a frequency of 20 Hz to 20 kHz, using Hanning as a window function, and 8192 data points. Thus, the frequency spectrum was calculated for each of normal sound and abnormal sound.

ニューラルネットワークモデルの学習には、正常音及び異常音のデータとしてそれぞれ以下に述べるデータを用いた。   In learning the neural network model, the following data was used as normal sound and abnormal sound data.

まず、正常音のデータとしては、車両通過音を40データ使用した。   First, as normal sound data, 40 vehicle passing sounds were used.

異常音のデータとしては、ガスの漏洩音を使用した。ガスの漏洩音は、水素ステーションで使用される配管を想定し、3/8インチの配管にΦ1の穴を穿孔し、この穴からガスを漏洩させることにより生じさせた。異常音のデータは、0.9MPaの水素ガス漏洩音の周波数スペクトル、0.9MPaのヘリウムガス漏洩音の周波数スペクトル、2.5MPaのヘリウムガス漏洩音の周波数スペクトルから、正常音として収集した周波数スペクトルを人工的に音の合成を行うことにより作成した。異常音のデータは、120データ作成した。   As the abnormal sound data, gas leakage sound was used. Assuming piping used in the hydrogen station, gas leakage sound was generated by drilling a hole of Φ1 in a 3/8 inch piping and leaking gas from this hole. Abnormal sound data is a frequency spectrum collected as a normal sound from a frequency spectrum of a hydrogen gas leak sound of 0.9 MPa, a frequency spectrum of a helium gas leak sound of 0.9 MPa, and a frequency spectrum of a helium gas leak sound of 2.5 MPa. Was created by artificially synthesizing sound. 120 data of abnormal sound was created.

ニューラルネットワークモデルの応答関数には、ラジアルベース関数を使用した。ニューラルネットワークモデルの学習は、中間層を7個、学習回数を73回とし、正常を0、異常を1として行った。   A radial base function was used as the response function of the neural network model. The neural network model learning was performed with 7 intermediate layers, 73 learning cycles, 0 normal and 1 abnormal.

こうして学習したニューラルネットワークモデルにより評価した結果、平均で、正常音が0.003、異常音は0.996となった。これにより、ガス漏洩のない正常音と、ガス漏洩が発生している異常音とを識別して検知することができた。   As a result of evaluation using the neural network model learned in this way, the average sound was 0.003 and the abnormal sound was 0.996 on average. Thereby, it was possible to identify and detect a normal sound without gas leakage and an abnormal sound in which gas leakage occurred.

次に、画像センサ部12による水素炎の発生の検知について説明する。   Next, detection of occurrence of hydrogen flame by the image sensor unit 12 will be described.

図5は、画像センサ部12による水素炎の撮像結果を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating the imaging result of the hydrogen flame by the image sensor unit 12.

水素炎の撮像には、広帯域モノクロCCDカメラであるMC−781P(テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッド製)に、広帯域紫外用レンズであるTU2440A1(テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッド製)を取り付け、更に波長920nm以上の赤外線を透過するフィルタを取り付けて構成した波長920nm〜1100nmの赤外線を透過する近赤外線カメラを用いた。   For imaging of hydrogen flame, a broadband monochromatic CCD camera MC-781P (manufactured by Texas Instruments Incorporated) is attached with a TU2440A1 (manufactured by Texas Instruments Incorporated), a lens for broadband UV, and a wavelength of 920 nm or more. The near-infrared camera which permeate | transmits infrared rays with a wavelength of 920 nm-1100 nm comprised by attaching the filter which permeate | transmits the infrared rays of was used.

水素炎の撮像は、紫外線強度の強い季節の日中、晴天日を選んで直射日光の当たる屋外環境にて行った。また、撮像対象の水素炎は、口径4mmのノズルから5L/分程度の流速で純水素を漏出させた状態で着火したものとした。   The hydrogen flame was imaged in an outdoor environment with direct sunlight, choosing a sunny day during the day when the ultraviolet intensity was strong. Further, the hydrogen flame to be imaged was ignited in a state where pure hydrogen was leaked from a nozzle having a diameter of 4 mm at a flow rate of about 5 L / min.

図5(a)は、近赤外線カメラにより撮像されたある瞬間の水素炎の画像である。図5(b)は、図5(a)が撮像された瞬間から1分後に撮像された水素炎の画像である。図5(c)は、図5(a)と図5(b)との時間差分処理を行った画像である。   FIG. 5A is an image of a hydrogen flame at a certain moment captured by a near-infrared camera. FIG. 5B is an image of a hydrogen flame imaged one minute after the moment when FIG. 5A is imaged. FIG. 5C is an image obtained by performing time difference processing between FIG. 5A and FIG.

図5(c)は、画像処理ソフトウエアにより、ある瞬間に撮像された図5(a)に示す画像と、その1分後に撮像された図5(c)に示す画像との差分絶対値を画素毎に演算することにより得られた画像である。   FIG. 5C shows the absolute difference between the image shown in FIG. 5A captured at a certain moment by the image processing software and the image shown in FIG. 5C captured one minute later. It is the image obtained by calculating for every pixel.

このような画像処理により、画像上変化のない部分の画素はゼロ値化される。例えば、図5(a)及び図5(b)の点線で囲まれた部分のように画像上変化のない部分の画素は、図5(c)の点線で囲まれた部分のようにゼロ値化される。他方、画像上変化のある部分の画素には、2つの画像の変化量が表示される。例えば、図5(a)及び図5(b)の実線で囲まれた部分のように画像上変化のある部分の画素には、図5(c)の実線で囲まれた部分のように2つの画像の変化量が表示される。これにより、太陽光等の背景光の影響を除去して、水素炎を確実に検知することができる。   By such image processing, the pixels in the portion where there is no change in the image are zeroized. For example, a pixel in a portion where there is no change in the image, such as a portion surrounded by a dotted line in FIGS. 5A and 5B, has a zero value as in a portion surrounded by a dotted line in FIG. It becomes. On the other hand, the amount of change between the two images is displayed on the pixel in the portion where there is a change in the image. For example, a pixel having a change on the image, such as a part surrounded by a solid line in FIGS. 5A and 5B, may be 2 as a part surrounded by a solid line in FIG. The amount of change in one image is displayed. Thereby, the influence of background lights, such as sunlight, is removed, and a hydrogen flame can be detected reliably.

なお、図5(a)乃至図5(c)に示す画像においては、水素炎とともに、日週運動に伴う太陽光の偏差が検出されている。このような太陽光の偏差については、差分絶対値を演算する2つの画像を撮像する時間間隔を狭めることにより検出限界以下にすることが可能である。すなわち、撮像環境等に応じて、差分絶対値を演算する2つの画像を撮像する時間間隔を適宜設定することにより、水素炎のみを検知することができる。   In the images shown in FIGS. 5A to 5C, the deviation of sunlight associated with the day-to-day exercise is detected together with the hydrogen flame. About such a sunlight deviation, it is possible to make it less than a detection limit by narrowing the time interval which images two images which calculate a difference absolute value. That is, only the hydrogen flame can be detected by appropriately setting the time interval for capturing two images for calculating the absolute difference value according to the imaging environment and the like.

次に、センサ部の複合化の例として、音響センサ部10、画像センサ部12、及びガスセンサ部14の組み合わせによる水素ガスの漏洩の検知について説明する。   Next, detection of leakage of hydrogen gas by a combination of the acoustic sensor unit 10, the image sensor unit 12, and the gas sensor unit 14 will be described as an example of combining the sensor units.

図6は、音響センサ部10、画像センサ部12、及びガスセンサ部14の組み合わせによる水素ガスの漏洩の検知結果を示す図である。図6は、監視対象設備内に配置した、ガスセンサ(12台)の内の代表的な4台のガスセンサ(CH3、CH8、CH9、CH10)、1台の画像センサ及び1台の音響センサにより水素ガスの漏洩を検知した結果を示したものである。図6に示す表では、水素ガスの漏洩開始から経過した時間に対して、ガスセンサ、画像センサ及び音響センサによる漏洩の検知の有無を○×等で示している。表中、「ガスセンサ」、「画像センサ」及び「音響センサ」の欄では、センサが漏洩を検知していない場合を「×」、センサが漏洩を検知して発報した場合を「○」で示している。「どれかが発報」の欄では、ガスセンサ、画像センサ及び音響センサのいずれも漏洩を検知していない場合を「×」、ガスセンサ及び音響センサのうちのどれかが漏洩を検知し発報した場合を「△」で示している。「音響 and ガス」の欄では、ガスセンサ及び音響センサのいずれも漏洩を検知していない場合及びいずれか一方のみが漏洩を検知している場合を「×」、ガスセンサ及び音響センサの双方ともが漏洩を検知し発報した場合を「○」で示している。「音響 and 画像」の欄では、画像センサ及び音響センサのいずれも漏洩を検知していない場合及びいずれか一方のみが漏洩を検知している場合を「×」、画像センサ及び音響センサの双方ともが漏洩を検知し発報した場合を「◎」で示している。   FIG. 6 is a diagram illustrating a detection result of leakage of hydrogen gas by a combination of the acoustic sensor unit 10, the image sensor unit 12, and the gas sensor unit 14. FIG. 6 is a diagram illustrating hydrogen gas generated by four representative gas sensors (CH3, CH8, CH9, CH10), one image sensor, and one acoustic sensor among the gas sensors (12) arranged in the monitoring target facility. The result of detecting the leakage of gas is shown. In the table shown in FIG. 6, the presence / absence of leakage detection by the gas sensor, the image sensor, and the acoustic sensor is indicated by ◯ etc. with respect to the time elapsed from the start of leakage of hydrogen gas. In the table, in the “gas sensor”, “image sensor”, and “acoustic sensor” columns, “x” indicates that the sensor has not detected a leak, and “○” indicates that the sensor has detected a leak and has issued a report. Show. In the “Anything is reported” column, “X” indicates that none of the gas sensor, image sensor, or acoustic sensor has detected a leak, and any of the gas sensor or acoustic sensor has detected a leak and has issued a report. The case is indicated by “Δ”. In the “acoustic and gas” column, “x” indicates that neither the gas sensor nor the acoustic sensor has detected a leak, or if only one of them has detected a leak, and both the gas sensor and the acoustic sensor have leaked. “○” indicates a case where a warning is detected and issued. In the “acoustic and image” column, “x” indicates that both the image sensor and the acoustic sensor have not detected leakage, and only one of them has detected leakage, and both the image sensor and the acoustic sensor have “◎” indicates that a leak was detected and reported.

図6に示すように、音響センサは、ガスセンサと比較して、水素ガスの漏洩を検知する速度が速いので、水素ガスの漏洩開始の直後から、まず音響センサが水素ガスの漏洩を検知している。具体的には、音響センサは、漏洩開始から10秒後に水素ガスの漏洩を検知している。   As shown in FIG. 6, the acoustic sensor detects hydrogen gas leakage faster than the gas sensor, so the acoustic sensor first detects hydrogen gas leakage immediately after the start of hydrogen gas leakage. Yes. Specifically, the acoustic sensor detects hydrogen gas leakage 10 seconds after the start of leakage.

音響センサによる水素ガスの漏洩の検知に続いて、ガスセンサが水素ガスの漏洩が検知している。具体的には、水素ガスの漏洩場所よりも風下方向にあるガスセンサCH9、CH10が漏洩開始から50〜60秒後に水素ガスの漏洩を検知している。ガスセンサCH3、CH8は、風向き等の関係から水素ガスの漏洩を検知していない。   Following detection of hydrogen gas leakage by the acoustic sensor, the gas sensor detects hydrogen gas leakage. Specifically, the gas sensors CH9 and CH10 located in the leeward direction from the hydrogen gas leak location detect the hydrogen gas leak 50 to 60 seconds after the start of the leak. The gas sensors CH3 and CH8 do not detect leakage of hydrogen gas due to the wind direction or the like.

画像センサは、漏洩している水素ガスの着火により水素炎の発生を検知している。具体的には、画像センサは、漏洩開始から110秒後に水素炎の発生を検知している。   The image sensor detects the occurrence of hydrogen flame by the ignition of leaked hydrogen gas. Specifically, the image sensor detects the occurrence of hydrogen flame 110 seconds after the start of leakage.

水素ガスの着火後も漏洩音は引き続き発生するため、音響センサは、漏洩直後から水素ガスの着火後も継続して漏洩音を検知している。他方、ガスセンサは、水素ガスの着火により水素ガスを検知しなくなっている。   Since the leakage sound continues to occur after the ignition of hydrogen gas, the acoustic sensor detects the leakage sound continuously after the ignition of hydrogen gas immediately after the leakage. On the other hand, the gas sensor no longer detects hydrogen gas due to the ignition of hydrogen gas.

このようなセンサの複合化において、表中の「△」、「○」、「◎」のように、いずれかのセンサが異常を発報した場合と、複数のセンサが異常を発報した場合とで異常度をランク分けすることにより、高い信頼性で早期に異常を検知することができた。   In such a combination of sensors, when one of the sensors reports an abnormality as indicated by “△”, “○”, “◎” in the table, or when multiple sensors issue an abnormality. By classifying the degree of abnormality with, it was possible to detect the abnormality early with high reliability.

以上の通り、本実施形態によれば、音響センサ部10、画像センサ部12、及びガスセンサ部14を組み合わせて複合化し、各センサの長所を活かすとともに短所を補って、監視対象施設内における異常の検知を行うため、水素ガスの漏洩、水素炎の発生等の異常を高い信頼性で早期に検知することができる。   As described above, according to the present embodiment, the acoustic sensor unit 10, the image sensor unit 12, and the gas sensor unit 14 are combined and combined to make use of the advantages of each sensor and to compensate for the shortcomings. Since detection is performed, abnormalities such as hydrogen gas leakage and hydrogen flame can be detected early with high reliability.

[変形実施形態]
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

例えば、上記実施形態では、水素製造プラントや水素ステーション等の水素を取り扱う監視対象設備における異常の監視に本発明を適用したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば、天然ガス、石油系ガス等を取り扱う設備におけるガスの漏洩、可燃性ガスが燃焼した燃焼炎の発生等の異常の監視に広く適用することができる。   For example, in the above embodiment, the present invention is applied to monitoring an abnormality in a monitoring target facility that handles hydrogen, such as a hydrogen production plant or a hydrogen station, but the scope of application of the present invention is not limited to this. The present invention can be widely applied to, for example, monitoring abnormalities such as gas leakage in facilities that handle natural gas, petroleum gas, and the like, and generation of a combustion flame in which a combustible gas is burned.

また、上記実施形態では、画像センサ部12における撮像装置28として、紫外線カメラ又は近赤外線カメラを用いる場合を例に説明したが、検知対象のガスの燃焼炎が発する光の波長等に応じて、適宜所定の波長帯域に感度を有する撮像装置28を用いることができる。この場合、検知対象ガスの燃焼炎が発する光の波長を含む波長帯域に分光感度を有する撮像素子を含む撮像装置の前面又はその撮像素子の直前に、燃焼炎の発する光と背景光とを分離するための波長選択フィルタを配置することにより撮像装置28を構成する。   In the above-described embodiment, the case where an ultraviolet camera or a near-infrared camera is used as the imaging device 28 in the image sensor unit 12 has been described as an example, but depending on the wavelength of light emitted from the combustion flame of the detection target gas, The imaging device 28 having sensitivity in a predetermined wavelength band can be used as appropriate. In this case, the light emitted from the combustion flame is separated from the background light in front of the imaging device including the imaging device having spectral sensitivity in the wavelength band including the wavelength of the light emitted from the combustion flame of the detection target gas or immediately before the imaging device. The imaging device 28 is configured by arranging a wavelength selection filter for this purpose.

また、上記実施形態では、音響センサ部10、画像センサ部12、及びガスセンサ部14を複合化する場合を説明したが、このようなセンサ部とともに、汎用の火災検知器等により構成される火災検知手段を複合化してもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the acoustic sensor part 10, the image sensor part 12, and the gas sensor part 14 were compounded, the fire detection comprised by a general purpose fire detector etc. with such a sensor part. The means may be combined.

本発明の一実施形態による異常検知装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the abnormality detection apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による異常検知装置における音響センサ部の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the acoustic sensor part in the abnormality detection apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による異常検知装置における画像センサ部の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the image sensor part in the abnormality detection apparatus by one Embodiment of this invention. 水素ガスの漏洩音の周波数スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the frequency spectrum of the leakage sound of hydrogen gas. 本発明の一実施形態による異常検知装置における画像センサ部による水素炎の撮像結果を示す図である。It is a figure which shows the imaging result of the hydrogen flame by the image sensor part in the abnormality detection apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による異常検知装置における音響センサ部とガスセンサ部との組み合わせによる水素ガスの漏洩の検知結果を示す図である。It is a figure which shows the detection result of the leakage of hydrogen gas by the combination of the acoustic sensor part and gas sensor part in the abnormality detection apparatus by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…音響センサ部
12…画像センサ部
14…ガスセンサ部
16…監視部
18…マイクロフォン
20…増幅部
22…A/D変換部
24…フーリエ変換部
26…判定部
28…撮像装置
30…画像処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Acoustic sensor part 12 ... Image sensor part 14 ... Gas sensor part 16 ... Monitoring part 18 ... Microphone 20 ... Amplification part 22 ... A / D conversion part 24 ... Fourier transform part 26 ... Determination part 28 ... Imaging device 30 ... Image processing part

Claims (5)

監視対象設備において音響を検出して音響信号を出力する音響検出手段と、前記音響検出手段により出力された音響信号を処理して前記音響信号の周波数スペクトルを計算し、ニューラルネットワークのモデルを用い、前記周波数スペクトルに基づき、前記監視対象設備における異常を段階的に判定して前記監視対象設備における異常を検知する音響処理手段とを有し、前記監視対象設備における水素ガスの漏洩を異常として検知する音響センサ部と、
前記監視対象設備において画像を撮像する撮像手段が波長920〜1100nmの範囲の波長帯域の一部に分光感度を有する近赤外線カメラである撮像手段であり、前記撮像手段により撮像された画像を処理して前記監視対象設備における異常を検知する画像処理手段が、ある瞬間に前記撮像手段により撮像された画像とその後所定の時間間隔をあけて前記撮像手段により撮像された画像との差分絶対値を画素毎に演算する時間差分処理を行った画像を生成して、背景光の影響を除去する画像処理を行う画像センサ部と、
前記音響センサ部による異常の検知結果及び前記画像センサ部による異常の検知結果に基づき、前記監視対象設備における異常を複合的に判断する監視部と
を有することを特徴とする異常検知装置。
A sound detection means for detecting sound in the monitored facility and outputting a sound signal; and processing the sound signal output by the sound detection means to calculate a frequency spectrum of the sound signal, using a model of a neural network, based on the frequency spectrum, the abnormality stepwise determined by the monitored equipment possess an acoustic processing means for detecting an abnormality in the monitored equipment, for detecting the leakage of the hydrogen gas in the monitored equipment as abnormal An acoustic sensor unit;
The imaging unit that captures an image in the monitoring target facility is an imaging unit that is a near-infrared camera having spectral sensitivity in a part of a wavelength band in a wavelength range of 920 to 1100 nm, and processes an image captured by the imaging unit. The image processing means for detecting an abnormality in the monitoring target equipment calculates the absolute value of the difference between the image picked up by the image pickup means at a certain moment and the image picked up by the image pickup means after a predetermined time interval. An image sensor unit that performs an image process for removing the influence of background light by generating an image that has been subjected to a time difference process that is calculated every time;
An abnormality detection apparatus comprising: a monitoring unit that collectively determines an abnormality in the monitoring target facility based on an abnormality detection result by the acoustic sensor unit and an abnormality detection result by the image sensor unit.
請求項1記載の異常検知装置において、
前記監視対象設備における水素ガスを検出して水素ガスの漏洩を異常として検知するガスセンサ部、又は前記監視対象設備における火災を異常として検知する火災検知部を更に有し、
前記監視部は、前記音響センサ部による異常の検知結果及び前記画像センサ部による異常の検知結果に加えて、前記ガスセンサ部又は前記火災検知部による異常の検知結果に基づき、前記監視対象設備における異常を複合的に判断する
ことを特徴とする異常検知装置。
The abnormality detection device according to claim 1,
A gas sensor unit that detects hydrogen gas in the monitored facility and detects a hydrogen gas leak as an abnormality, or a fire detection unit that detects a fire in the monitored facility as an abnormality,
In addition to the abnormality detection result by the acoustic sensor unit and the abnormality detection result by the image sensor unit, the monitoring unit detects an abnormality in the monitoring target facility based on the abnormality detection result by the gas sensor unit or the fire detection unit. An anomaly detection device characterized in that it is determined in combination.
請求項1又は2記載の異常検知装置において、
前記画像センサ部は、前記監視対象設備における水素ガスが燃焼した水素炎の発生を異常として検知する
ことを特徴とする異常検知装置。
In the abnormality detection device according to claim 1 or 2 ,
The image sensor unit detects an occurrence of a hydrogen flame in which hydrogen gas is burned in the monitoring target facility as an abnormality.
請求項記載の異常検知装置において、
前記撮像手段は、波長0.7μmよりも長波長の波長帯域の一部に分光感度を有する撮像素子を含む撮像装置と、前記撮像装置の前面又は前記撮像素子の直前に配置され、前記水素炎が発する光と背景光とを分離するための波長選択フィルタとして波長0.9μmよりも長波長側の光を透過するローパスフィルタ、又は波長0.9〜1.2μm帯の光を透過するバンドパスフィルタとを有する
ことを特徴とする異常検知装置。
In the abnormality detection device according to claim 3 ,
The imaging means includes an imaging device including an imaging device having spectral sensitivity in a part of a wavelength band longer than a wavelength of 0.7 μm, a front surface of the imaging device or immediately before the imaging device, and the hydrogen flame. As a wavelength selection filter for separating the light emitted from the light and the background light, a low-pass filter that transmits light having a wavelength longer than the wavelength of 0.9 μm, or a bandpass that transmits light in the wavelength range of 0.9 to 1.2 μm An abnormality detection device comprising a filter.
請求項1乃至のいずれか1項に記載の異常検知装置において、
前記監視対象設備は、水素ステーションである
ことを特徴とする異常検知装置。
In the abnormality detection apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
The monitoring target facility is a hydrogen station.
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