JP6705880B2 - 異常検出装置及び異常検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベアリング等の対象機器の異常を検出する異常検出装置及び該異常検出装置を用いて対象機器の異常を検出する異常検出方法に関するものである。

モーターやベアリング等の対象機器の状態を定期的に測定し、対象機器の異常現象を診断する方法が存在する（例えば特許文献１）。特許文献１記載の異常現象の原因診断方法においては、対象機器が回転機器である場合、対象機器の状態変数として振動等を定期的に測定し、この状態変数及び劣化状態を示す原因変数に基づいて対象機器の異常現象を診断する。

特開平７−１５９２８９号公報

ところで、遠隔地（工場等）にある膨大な数の対象機器の異常を検出するために、対象機器にそれぞれ加速度センサーを取り付け、すべての対象機器の加速度（振動値）を定期的に測定している。ここで、対象機器の異常を早期に発見するためには、加速度センサーのトレンドデータを常時監視し、振動値が徐々に増大する様子を捉えることが望ましいが、膨大な数の対象機器を管理する方法としては適切でない。したがって、膨大な数の対象機器を管理する方法として、予め閾値を設定し、閾値を超えた対象機器について作業員が点検する等の管理方法を採用している。

しかしながら、振動値は、周囲温度・プロセス負荷の変化（例えば回転機器の回転数変更）等により大きく変動するため、閾値を厳しく設定すると誤報が増大する。一方、閾値を緩く設定すると、警報を受けた段階における対象機器の損傷度合は酷く、手遅れの場合が多い。即ち、多数の加速度センサーを用いて多数の対象機器を監視する際に、対象機器の異常を早期に検出することは困難であった。

本発明の目的は、多数の対象機器を管理する場合であっても個々の対象機器の異常を早期に検出可能な異常検出装置及び異常検出方法を提供することである。

本発明の異常検出装置は、対象機器の異常を検出する異常検出装置であって、前記対象機器の駆動側温度を取得する第１取得部と、前記対象機器の反駆動側温度を取得する第２取得部と、前記対象機器の正常時における前記駆動側温度及び前記反駆動側温度に基づく前記駆動側温度及び前記反駆動側温度の相関を記憶する相関記憶部と、前記第１取得部により取得した前記駆動側温度及び前記第２取得部により取得した前記反駆動側温度に基づいて前記相関記憶部に記憶されている前記相関からの逸脱を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記相関からの逸脱を前記対象機器の異常または異常予兆として出力する出力部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の異常検出装置は、前記対象機器の正常時における２つ以上の前記駆動側温度及び２つ以上の前記反駆動側温度を取得する第３取得部と、前記第３取得部により取得した２つ以上の前記駆動側温度及び２つ以上の前記反駆動側温度に基づいて前記相関を求める演算部と、を更に備え、前記相関記憶部は、前記演算部により求めた前記相関を記憶することを特徴とする。

また、本発明の異常検出装置は、前記演算部が前記駆動側温度の単回帰分析による前記反駆動側温度の反駆動側回帰値及び前記反駆動側温度の単回帰分析による前記駆動側温度の駆動側回帰値の少なくとも一方を求め、前記相関記憶部は、前記演算部により求めた前記反駆動側回帰値及び前記駆動側回帰値の少なくとも一方を記憶し、前記検出部は、前記相関記憶部に記憶されている前記反駆動側回帰値と前記第２取得部により取得した前記反駆動側温度である反駆動側実測値との比較結果に基づく前記相関からの逸脱、及び前記相関記憶部に記憶されている前記駆動側回帰値と前記第１取得部により取得した前記駆動側温度である駆動側実測値との比較結果に基づく前記相関からの逸脱の少なくとも一方を検出することを特徴とする。

また、本発明の異常検出装置は、前記対象機器の駆動側振動値を取得する第４取得部と、前記対象機器の反駆動側振動値を取得する第５取得部と、を更に備え、前記検出部は、前記第４取得部により取得した前記駆動側振動値及び前記第５取得部により取得した前記反駆動側振動値の少なくとも一方に基づいて、前記相関からの逸脱を検出することを特徴とする。

また、本発明の異常検出装置は、前記第４取得部により取得した前記駆動側振動値及び前記第５取得部により取得した前記反駆動側振動値が所定値以上下降した場合には前記対象機器が運転停止したと判断し、前記対象機器の運転停止中において所定値以上上昇した場合には前記対象機器が運転再開したと判断する判断部を更に備え、前記演算部は、前記判断部において前記対象機器が運転停止したと判断されてから運転再開したと判断されるまでの間に取得した前記駆動側温度及び前記反駆動側温度を、正常時における前記駆動側温度及び前記反駆動側温度から除外することを特徴とする。

また、本発明の異常検出装置は、前記演算部が前記判断部において前記対象機器が運転再開したと判断されてから所定期間の間に取得した前記駆動側温度及び前記反駆動側温度を、正常時における前記駆動側温度及び前記反駆動側温度から除外することを特徴とする。

また、本発明の異常検出装置は、前記判断部が前記第１取得部により取得した前記駆動側温度及び前記第２取得部により取得した前記反駆動側温度に基づいて、前記対象機器の運転停止及び運転再開の少なくとも一方を判断することを特徴とする。

また、本発明の異常検出方法は、対象機器の異常を検出する異常検出装置により、前記対象機器の異常を検出する異常検出方法であって、前記異常検出装置が前記対象機器の駆動側温度を取得する第１取得工程と、前記異常検出装置が前記対象機器の反駆動側温度を取得する第２取得工程と、前記異常検出装置が前記第１取得工程において取得した前記駆動側温度及び前記第２取得工程において取得した前記反駆動側温度に基づいて、前記対象機器の正常時における前記駆動側温度及び前記反駆動側温度に基づく前記駆動側温度及び前記反駆動側温度の相関からの逸脱を検出する検出工程と、前記異常検出装置が前記相関からの逸脱を前記対象機器の異常または異常予兆として出力する出力工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の異常検出方法は、前記対象機器の正常時における２つ以上の前記駆動側温度及び２つ以上の前記反駆動側温度を取得する第３取得工程と、前記第３取得工程において取得した２つ以上の前記駆動側温度及び２つ以上の前記反駆動側温度に基づいて、前記相関を求める演算工程と、前記演算工程において求めた前記相関を記憶する相関記憶工程と、を更に含むことを特徴とする。

また、本発明の異常検出方法は、前記演算工程が前記駆動側温度の単回帰分析による前記反駆動側温度の反駆動側回帰値及び前記反駆動側温度の単回帰分析による前記駆動側温度の駆動側回帰値の少なくとも一方を求め、前記検出工程は、前記反駆動側回帰値と前記反駆動側温度である反駆動側実測値との比較結果に基づく前記相関からの逸脱、及び前記駆動側回帰値と前記駆動側温度である駆動側実測値との比較結果に基づく前記相関からの逸脱の少なくとも一方を検出することを特徴とする。

また、本発明の異常検出方法は、前記対象機器の駆動側振動値を取得する第４取得工程と、前記対象機器の反駆動側振動値を取得する第５取得工程と、を更に含み、前記検出工程は、前記駆動側振動値及び前記反駆動側振動値の少なくとも一方に基づいて、前記相関からの逸脱を検出することを特徴とする。

また、本発明の異常検出方法は、前記駆動側振動値及び前記反駆動側振動値が所定値以上下降した場合には前記対象機器が運転停止したと判断し、前記対象機器の運転停止中において前記所定値以上上昇した場合には前記対象機器が運転再開したと判断する判断工程を更に含み、前記演算工程は、前記判断工程において前記対象機器が運転停止したと判断されてから運転再開したと判断されるまでの間に取得した前記駆動側温度及び前記反駆動側温度を、正常時における前記駆動側温度及び前記反駆動側温度から除外することを特徴とする。

また、本発明の異常検出方法は、前記演算工程が前記判断工程において前記対象機器が運転再開したと判断されてから所定期間の間に取得した前記駆動側温度及び前記反駆動側温度を、正常時における前記駆動側温度及び前記反駆動側温度から除外することを特徴とする。

また、本発明の異常検出方法は、前記判断工程が前記駆動側温度及び前記反駆動側温度に基づいて、前記対象機器の運転停止及び運転再開の少なくとも一方を判断することを特徴とする。

本発明によれば、多数の対象機器を管理する場合であっても個々の対象機器の異常を早期に検出可能な異常検出装置及び異常検出方法を提供することができる。

実施の形態に係る異常検出システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る無線子機の取付位置の例を示す図である。 実施の形態に係る無線子機の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る無線親機の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るデータサーバーの構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る異常検出装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る対象機器の振動値トレンドの例を示すグラフである。 実施の形態に係る駆動側温度と反駆動側温度との相関の例を示すグラフである。 実施の形態に係る駆動側温度と反駆動側温度との関係の例を示すグラフである。 実施の形態に係る駆動側温度と反駆動側温度との関係の例を示すグラフである。 実施の形態に係る監視端末の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る異常検出装置が対象機器の異常を検出する処理について説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係る異常検出装置が対象機器の駆動側温度と反駆動側温度との相関を演算する処理について説明するためのフローチャートである。 実施の形態に係る対象機器の回帰値と実測値との差分トレンドの例を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る異常検出システムについて説明する。図１は、この実施の形態に係る異常検出システムの構成について説明するためのブロック図である。この実施の形態に係る異常検出システム２は、モーターやファン等の対象機器の異常を検出するためのシステムであって、図１に示すように、複数の無線子機４ａ〜４ｄ、無線親機６、データサーバー７、異常検出装置１０及び監視端末１２を備えている。ここで、無線子機４ａ〜４ｄは、無線親機６が管轄する通信エリア内に配置される。また、無線親機６及びデータサーバー７は、ネットワーク７８により互いに接続されている。

なお、図１においては、説明の便宜上、４台の無線子機４ａ〜４ｄが無線親機６に無線により接続される場合を例として図示しているが、例えば数百台以上の多数の無線子機が無線親機６に無線により接続されている。また、図１においては、無線子機４ａ〜４ｄと無線親機６とを無線により直接接続する場合を例として図示しているが、無線子機４ａ〜４ｄと無線親機６とを中継機等を介して無線により接続してもよい。また、図１においては、１台の無線親機６が１台のデータサーバー７にネットワーク７８により接続される場合を例として図示しているが、実際には２台以上の無線親機（管轄する通信エリアが異なる無線親機）６が１台のデータサーバー７にネットワーク７８により接続されている。また、図１においては、１台の監視端末１２を備えているが、２台以上の監視端末１２を備える構成にしてもよい。

無線子機４ａ〜４ｄは、対象機器の所定位置に取り付けられる。図２は、無線子機４ａ〜４ｄの取付位置の例を示す図である。図２に示すように、無線子機４ａはモーター３の駆動側軸受に、無線子機４ｂはモーター３の反駆動側軸受に、無線子機４ｃはファン５のモーター側軸受に、無線子機４ｄはファン５のファン側軸受に取り付けられる。無線子機４ａはモーター３の駆動側軸受の温度及び振動値を、無線子機４ｂはモーター３の反駆動側軸受の温度及び振動値を、無線子機４ｃはファン５のモーター側軸受の温度及び振動値を、無線子機４ｄはファン５のファン側軸受の温度及び振動値を測定する。対象機器は、例えば図２に示すようなモーター３やファン５であるが、温度センサーや加速度センサー等を用いて測定することにより動作状態を監視可能なその他の装置（例えばプラント等に設備される装置）であってもよい。

図３は、無線子機４ａの構成について説明するためのブロック図である。無線子機４ａは、図３に示すように、センサー１４、マイコン１６、送受信部１８及び電源制御部１９を備えている。センサー１４は、温度センサー２０及び加速度センサー２２を備えている。温度センサー２０は対象機器（モーター３の駆動側軸受）の温度を測定し、加速度センサー２２は対象機器（モーター３の駆動側軸受）の振動値を測定する。

マイコン１６は、無線子機４ａの各部を統括的に制御し、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換部３４、メモリ３６、演算処理部３８及びＲＴＣ部４０を備えている。Ａ／Ｄ変換部３４は、温度センサー２０及び加速度センサー２２により測定された測定値をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換された測定値をメモリ３６に出力する。メモリ３６には、演算処理部３８により演算処理するための測定値及び演算処理部３８において演算処理するための演算プログラム４２が記憶されている。

演算処理部３８は、メモリ３６に記憶される測定値及び演算プログラム４２を読み込み、温度センサー２０及び加速度センサー２２からの測定値のサンプリング及び測定値に対しての演算処理を行う。演算処理部３８は、演算処理として、例えば温度センサー２０及び加速度センサー２２からの測定値より平均値等の演算値を算出する。ＲＴＣ部４０は、時刻を計時するリアルタイムクロックである。送受信部１８は、無線親機６から各種情報を受信し、演算処理部３８により演算処理された演算値（温度及び振動値）を無線親機６に送信する。電源制御部１９は、バッテリー（図示せず）を備え、無線子機４ａへの電力供給を制御する。

なお、無線子機４ｂ〜４ｄの構成は、無線子機４ａの構成と同一である。したがって、無線子機４ｂ〜４ｄの構成であって無線子機４ａの構成と同一の構成については、無線子機４ａの説明で用いたのと同一の符号を用い、その説明を省略する。

次に、無線親機６の構成について説明する。図４は、無線親機６の構成について説明するためのブロック図である。無線親機６は、所定の通信エリアを管轄し、図４に示すように、無線親機６の各部を統括的に制御する制御部４４を備えている。制御部４４には、管理部４６、ＲＦ通信部４８、通信部５０及び時刻を計時する時計部５２が接続されている。

管理部４６は、図４に示すように、無線子機管理テーブル５４及びデータベース５６を備え、これらを管理する。無線子機管理テーブル５４には、無線子機４ａ〜４ｄそれぞれの識別番号等が記憶されている。データベース５６には、ＲＦ通信部４８を介して無線子機４ａ〜４ｃから取得した演算値（温度及び振動値）が一時的に記憶される。ＲＦ通信部４８は、無線親機６と無線子機４ａ〜４ｄとの間の通信を制御する。

ＲＦ通信部４８は、管理部４６により管理されている各種情報を無線子機４ａ〜４ｄに送信する。また、ＲＦ通信部４８は、無線子機４ａ〜４ｄそれぞれから送信される演算値（温度及び振動値）を受信する。通信部５０は、無線子機管理テーブル５４に記憶されている各種情報をデータサーバー７に対して出力する。また、通信部５０は、データベース５６に記憶されている無線子機４ａ〜４ｄからの演算値（温度及び振動値）をデータサーバー７に出力する。

次に、データサーバー７の構成について説明する。図５は、データサーバー７の構成を示すブロック図である。データサーバー７は、図５に示すように、データサーバー７の各部を統括的に制御するサーバー制御部５７を備えている。サーバー制御部５７には、無線親機管理テーブル５９、無線子機管理テーブル６１、温度・振動値記憶部８１、通信部６５及びデータ通信部６６が接続されている。無線親機管理テーブル５９は、無線親機６の識別番号、ＩＰアドレス、名称、設置場所、通信グループＩＤ、無線通信チャネル等を記憶する。無線子機管理テーブル６１は、無線子機４ａ〜４ｄそれぞれの識別番号等を記憶する。

温度・振動値記憶部８１は、無線親機６から過去に取得したモーター３の駆動側軸受温度（以下、駆動側温度という。）及び反駆動側軸受温度（以下、反駆動側温度という。）並びにファン５のモーター側軸受温度（以下、モーター側温度という。）及びファン側軸受温度（以下、ファン側温度という。）を時系列に記憶する。また、温度・振動値記憶部８１は、無線親機６から過去に取得したモーター３の駆動側軸受振動値（以下、駆動側振動値という。）及び反駆動側軸受振動値（以下、反駆動側振動値という。）並びにファン５のモーター側軸受振動値（以下、モーター側振動値という。）及びファン側軸受振動値（以下、ファン側振動値という。）を時系列に記憶する。

通信部６５は、ネットワーク７８に接続されており、ネットワーク７８を介して無線親機６と通信する。通信部６５は、例えば予め設定した周期毎に測定データ送信要求を無線親機６に送信し、無線親機６から無線子機４ａ〜４ｄの演算値（温度及び振動値）を受信する。データ通信部６６は、異常検出装置１０のデータ通信部６８に接続されており、異常検出装置１０と通信する。データ通信部６６は、無線親機６から取得した無線子機４ａ〜４ｄの演算値（温度及び振動値）を異常検出装置１０に送信する。

次に、異常検出装置１０の構成について説明する。異常検出装置１０は、図１に示すように、データサーバー７及び監視端末１２に無線または有線により接続されている。図６は、異常検出装置１０の構成を示すブロック図である。異常検出装置１０は、対象機器の異常を検出するための装置であって、図６に示すように、異常検出装置１０の各部を統括的に制御する制御部５８を備えている。制御部５８には、相関記憶部８０、警報データベース６２及びデータ通信部６８が接続されている。

相関記憶部８０は、対象機器の正常時におけるモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度に基づくモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度の相関（以下、モーター３の相関という。）、並びにファン５のモーター側温度及びファン側温度に基づくファン５のモーター側温度及びファン側温度の相関（以下、ファン５の相関という。）を記憶する。即ち、相関記憶部８０は、演算部８４により求めたモーター３の相関、並びにファン５の相関を記憶する。相関については後述する。

警報データベース６２は、検出部８５により検出されたモーター３の相関からの逸脱をモーター３の異常または異常予兆に関する情報として、検出部８５により検出されたファン５の相関からの逸脱をファン５の異常または異常予兆に関する情報として記憶する。

データ通信部６８は、データサーバー７のデータ通信部６６及び監視端末１２のデータ通信部７２に接続されており、データサーバー７及び監視端末１２と通信する。データ通信部６８は、データサーバー７よりモーター３の温度及び振動値、並びにファン５の温度及び振動値に関する情報を受信する。また、データ通信部６８は、監視端末１２から無線子機管理テーブル６１に関する情報及び対象機器の異常または異常予兆に関する情報取得要求を受信し、対象機器の異常または異常予兆に関する情報を監視端末１２に送信する。

制御部５８は、温度取得部８２、振動値取得部８３、演算部８４、検出部８５、判断部８６、及び出力部８７を備えている。温度取得部８２は、無線親機６の通信部５０から出力されるモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度並びにファン５のモーター側温度及びファン側温度（無線子機４ａ〜４ｄにより測定された温度）をデータ通信部６８を介して取得する。振動値取得部８３は、無線親機６の通信部５０から出力されるモーター３の駆動側振動値及び反駆動側振動値並びにファン５のモーター側振動値及びファン側振動値（無線子機４ａ〜４ｄにより測定された振動値）をデータ通信部６８を介して取得する。

演算部８４は、データサーバー７より取得した対象機器の正常時におけるモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度に基づいて、モーター３の相関を求める。また、演算部８４は、データサーバー７より取得した対象機器の正常時におけるファン５のモーター側温度及びファン側温度に基づいて、ファン５の相関を求める。

以下、制御部５８（温度取得部８２、演算部８４及び検出部８５）の具体的な処理について、モーター３及びファン５が図７に示すような振動値トレンドを示した場合を例に挙げて説明する。図７に示す振動値トレンドでは、Ａの時期において振動値が安定しており（モーター３は正常に稼動）、Ｂの時期開始から振動値が徐々に増え始め、Ｃの時期においても振動値が徐々に増え続け、Ｄの時点において振動値がモーター３の異常を示す閾値を超えたと判定され、Ｅの時点において振動値が最高値を示している（モーター３は故障）。

温度取得部８２は、データサーバー７の温度・振動値記憶部８１に記憶されている対象機器の正常時（図７に示すＡの時期）におけるモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度、即ち図７に示すＡの期間中に測定された２つ以上の駆動側温度及び反駆動側温度のデータを取得する。同様に、温度取得部８２は、データサーバー７の温度・振動値記憶部８１に記憶されている対象機器の正常時（図７に示すＡの時期）におけるファン５のモーター側温度及びファン側温度、即ち図７に示すＡの期間中に測定された２つ以上のモーター側温度及びファン側温度のデータを取得する。

演算部８４は、温度取得部８２により取得した対象機器の正常時（図７に示すＡの時期）におけるモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度、即ち図７に示すＡの期間中に測定された２つ以上の駆動側温度及び反駆動側温度のデータに基づいて、図８に示すような横軸をモーター３の反駆動側温度、縦軸をモーター３の駆動側温度とするグラフを作成することにより、モーター３の正常時において反駆動側温度と駆動側温度との間に単回帰の相関（図８に示す点線）があることを求める。演算部８４により求めたモーター３の相関は、相関記憶部８０に記憶される。

なお、演算部８４は、判断部８６においてモーター３が運転停止したと判断されてから運転再開したと判断されるまでの間、及び判断部８６においてモーター３が運転再開したと判断されてから所定期間の間に取得した駆動側温度及び反駆動側温度を、正常時における駆動側温度及び反駆動側温度から除外する。即ち、演算部８４は、モーター３が運転停止してから運転再開後所定期間経過する前の間に測定されたすべての駆動側温度及び反駆動側温度のデータをモーター３の相関を求めるためのデータから除外する。

同様に、演算部８４は、横軸をファン５のファン側温度、縦軸をファン５のモーター側温度とするグラフを作成することにより、ファン５の正常時においてファン側温度とモーター側温度との間に単回帰の相関があることを求める。演算部８４により求めたファン５の相関は、相関記憶部８０に記憶される。また、演算部８４は、判断部８６においてファン５が運転停止したと判断されてから運転再開したと判断されるまでの間、及び判断部８６においてファン５が運転再開したと判断されてから所定期間の間に取得したモーター側温度及びファン側温度を、正常時におけるモーター側温度及びファン側温度から除外する。即ち、演算部８４は、ファン５が運転停止してから運転再開後所定期間経過する前の間に測定されたすべてのモーター側温度及びファン側温度のデータをファン５の相関を求めるためのデータから除外する。なお、判断部８６による対象機器の運転停止及び運転再開の判断については後述する。

検出部８５は、温度取得部８２により取得したモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度に基づいて、演算部８４により演算され相関記憶部８０に記憶されているモーター３の相関からの逸脱を検出する。例えば、検出部８５は、図７に示すＢの時期におけるモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度に基づいて、図９に示すような横軸をモーター３の反駆動側温度、縦軸をモーター３の駆動側温度とするグラフを作成し、相関記憶部８０に記憶されているモーター３の相関（図９に示す点線）と比較する。図９に示すように、グラフは点線から大きく外れているため、検出部８５は、図７に示すＢの時期においてモーター３の相関から逸脱していると判断する。

また例えば、検出部８５は、図７に示すＣの時期におけるモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度に基づいて、図１０に示すような横軸をモーター３の反駆動側温度、縦軸をモーター３の駆動側温度とするグラフを作成し、相関記憶部８０に記憶されているモーター３の相関（図１０に示す点線）と比較する。図１０に示すように、グラフの一部は点線から大きく外れているため、検出部８５は、図７に示すＣの時期において、モーター３の相関から逸脱していると判断する。

同様に、検出部８５は、温度取得部８２により取得したファン５のモーター側温度及びファン側温度に基づいて、演算部８４により演算され相関記憶部８０に記憶されているファン５の相関からの逸脱を検出する。

また、検出部８５は、モーター３の駆動側温度及び反駆動側温度に加えて、モーター３の駆動側振動値及び反駆動側振動値の少なくとも一方に基づいて、モーター３の相関からの逸脱を検出してもよい。例えば、検出部８５は、モーター３の駆動側温度及び反駆動側温度に基づいてモーター３の相関から逸脱していると判断した際、モーター３の駆動側振動値及び反駆動側振動値を更に参照し、モーター３の駆動側振動値及び反駆動側振動値の少なくとも一方の増減に基づいて、モーター３の相関からの逸脱が異常または異常予兆に相当するか否かを判断する。

同様に、検出部８５は、振動値取得部８３により取得したファン５のモーター側振動値及びファン側振動値の少なくとも一方に基づいて、ファン５の相関からの逸脱を検出する。即ち、検出部８５は、ファン５のモーター側温度及びファン側温度、並びにファン５のモーター側振動値及びファン側振動値に基づいて、ファン５の相関からの逸脱を検出する。

判断部８６は、振動値取得部８３により取得したモーター３の駆動側振動値及び反駆動側振動値が所定値以上下降した場合、モーター３が運転停止したと判断し、モーター３の運転停止中において振動値取得部８３により取得したモーター３の駆動側振動値及び反駆動側振動値が所定値以上上昇した場合、モーター３が運転再開したと判断する。即ち、判断部８６は、モーター３の駆動側振動値及び反駆動側振動値が略同時（同タイミング）に極度に下降した場合（振動値が略０となった場合）、これをモーター３の運転停止によるものであると判断する。また、判断部８６は、モーター３が運転停止している間に、モーター３の駆動側振動値及び反駆動側振動値が略同時（同タイミング）に極度に上昇した場合（振動し始めた場合）、これをモーター３の運転再開によるものであると判断する。

同様に、判断部８６は、振動値取得部８３により取得したファン５のモーター側振動値及びファン側振動値が所定値以上下降した場合、ファン５が運転停止したと判断し、運転停止後、振動値取得部８３により取得したファン５のモーター側振動値及びファン側振動値が所定値以上上昇した場合、ファン５が運転再開したと判断する。なお上述したように、演算部８４は、判断部８６による判断結果を取得し、モーター３またはファン５が運転停止してから運転再開後所定期間経過するまでの間に取得した駆動側温度またはモーター側温度及び反駆動側温度またはファン側温度を、正常時における駆動側温度またはモーター側温度及び反駆動側温度またはファン側温度から除外する。

出力部８７は、データ通信部６８を介して監視端末１２から対象機器の異常または異常予兆に関する情報取得要求を受けた場合には、検出部８５により検出され警報データベース６２に記憶されている相関からの逸脱を対象機器の異常または異常予兆に関する情報としてデータ通信部６８に出力する。

次に、監視端末１２の構成について説明する。監視端末１２は、図１に示すように、異常検出装置１０に無線または有線により接続されている。図１１は、監視端末１２の構成を示すブロック図である。監視端末１２は、図１１に示すように、監視端末１２の各部を統括的に制御する監視端末制御部７０を備えている。監視端末制御部７０には、データ通信部７２、入力部７４及び表示部７６が接続されている。

データ通信部７２は、異常検出装置１０のデータ通信部６８と通信する。データ通信部７２は、無線子機管理テーブル６１に関する情報、対象機器の温度及び振動値、並びに異常または異常予兆に関する情報取得要求を異常検出装置１０に送信し、対象機器の温度及び振動値並びに異常または異常予兆に関する情報等を異常検出装置１０から受信する。

入力部７４は例えばキーボードやマウス等の入力装置であり、表示部７６は液晶パネル等の表示装置である。液晶パネルがタッチパネルにより構成される場合には、入力装置及び表示装置が一体に形成される。入力部７４は、監視端末１２のユーザーにより入力された入力結果を監視端末制御部７０に対して出力する。

表示部７６は、データサーバー７の無線親機管理テーブル５９に格納されている無線親機６の情報、データサーバー７の無線子機管理テーブル６１に格納されている無線子機４ａ〜４ｄの情報、異常検出装置１０の相関記憶部８０に記憶されている相関に関する情報、データサーバー７の温度・振動値記憶部８１に記憶されている温度・振動値に関する情報及び異常検出装置１０の警報データベース６２に格納されている異常または異常予兆に関する情報の表示を行う。具体的には、表示部７６は、相関に基づくグラフ（例えば図８〜図１０に示すグラフ）や表、温度・振動値に基づくグラフ（例えば図７に示すグラフ）や表及び異常または異常予兆に関する情報に基づく警報メッセージ等の表示を行う。

次に、図面を参照して、この実施の形態に係る異常検出装置１０により、対象機器の異常または異常予兆を検出するための異常検出方法について説明する。図１２は、異常検出装置１０の制御部５８が対象機器（モーター３）の異常予兆を検出するために実行する処理について説明するためのフローチャートである。

制御部５８は、モーター３の駆動側温度及び反駆動側温度を取得する。具体的には、制御部５８の温度取得部８２は、無線子機４ａの温度センサー２０により計測され無線親機６を介して送信されたモーター３の駆動側温度を、データサーバー７よりデータ通信部６８を介して取得する（ステップＳ１）。同様に、温度取得部８２は、無線子機４ｂの温度センサー２０により計測され無線親機６を介して送信されたモーター３の反駆動側温度を、データサーバー７よりデータ通信部６８を介して取得する（ステップＳ２）。

次に、制御部５８は、ステップＳ１において取得した駆動側温度及びステップＳ２において取得した反駆動側温度に基づいて、モーター３の正常時における駆動側温度及び反駆動側温度に基づく駆動側温度及び反駆動側温度の相関からの逸脱を検出する。具体的には、制御部５８の検出部８５は、相関記憶部８０の記憶されているモーター３の相関、例えば図８の点線で示す相関を読み込み（ステップＳ３）、例えば温度取得部８２が図７に示すＢの時期に駆動側温度及び反駆動側温度を取得した場合、図９に示すグラフを作成し、モーター３の相関と比較することによりモーター３の相関からの逸脱を検出する。

検出部８５によりモーター３の相関からの逸脱が検出されない場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、制御部５８は、ステップＳ１の処理に戻り、ステップＳ１からの処理を繰り返す。検出部８５によりモーター３の相関からの逸脱が検出された場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御部５８は、検出部８５による検出結果をモーター３の異常予兆に関する情報として警報データベース６２に記憶させ（ステップＳ５）、ステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返す。

なお、データ通信部６８を介して監視端末１２から対象機器の異常または異常予兆に関する情報取得要求を受けた際には、制御部５８の出力部８７は、検出部８５により検出され警報データベース６２に記憶されている相関からの逸脱をモーター３の異常予兆に関する情報としてデータ通信部６８に出力する。

また、上述の実施の形態においては、駆動側温度及び反駆動側温度のみに基づいて、モーター３の異常を予測しているが、駆動側温度及び反駆動側温度に加えて駆動側振動値及び反駆動側振動値の少なくとも一方に基づいて、モーター３の異常を予測してもよい。また、上述の実施の形態においては、モーター３の異常予兆を検出する場合を例に挙げて説明したが、ファン５の異常予兆を検出する場合においても同様の処理を行う。

次に、図面を参照して、この実施の形態に係る異常検出装置１０により、対象機器の相関を求めるための相関演算方法について説明する。図１３は、異常検出装置１０の制御部５８が対象機器（モーター３）の相関を求めるために実行する処理について説明するためのフローチャートである。

制御部５８は、データサーバー７の温度・振動値記憶部８１に記憶されている過去に取得した駆動側温度及び過去に取得した反駆動側温度に基づいて、モーター３の相関を求める。具体的には、制御部５８の温度取得部８２は、データサーバー７の温度・振動値記憶部８１に記憶されている過去に取得した駆動側温度及び過去に取得した反駆動側温度から、正常時（例えば図７に示すＡの時期）に測定された２つ以上の駆動側温度及び反駆動側温度を取得する（ステップＳ１１）。そして、演算部８４は、ステップＳ１１において取得した駆動側温度及び反駆動側温度の中に、判断部８６においてモーター３が運転停止したと判断されてから運転再開したと判断されるまでの間、及び判断部８６においてモーター３が運転再開したと判断されてから所定期間の間に測定された駆動側温度及び反駆動側温度が含まれているか否かを判別する。

なお、制御部５８は、振動値取得部８３において駆動側振動値及び反駆動側振動値を取得した際、判断部８６において駆動側振動値及び反駆動側振動値が所定値以上下降した場合にはモーター３が運転停止したと判断し、モーター３の運転停止中に駆動側振動値及び反駆動側振動値が所定値以上上昇した場合にはモーター３が運転再開したと判断し、例えばモーター３の運転停止期間を相関記憶部８０等に予め記憶させる。

演算部８４は、相関記憶部８０等に記憶されているモーター３の運転停止期間を読み込み、ステップＳ１１において取得した駆動側温度及び反駆動側温度の中に、モーター３の運転停止期間及び運転停止期間経過後所定期間の間に測定された駆動側温度及び反駆動側温度が含まれていない場合には、除外期間がないと判別し（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１４の処理に進む。一方、演算部８４は、ステップＳ１１において取得した駆動側温度及び反駆動側温度の中に、モーター３の運転停止期間及び運転停止期間経過後所定期間の間に測定された駆動側温度及び反駆動側温度が含まれている場合には、除外期間が有ると判別し（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、除外期間中に測定された駆動側温度及び反駆動側温度を、正常時における駆動側温度及び反駆動側温度から除外する（ステップＳ１３）。即ち、演算部８４は、モーター３が運転停止してから運転再開後所定期間経過する前の間に測定されたすべての駆動側温度及び反駆動側温度のデータをモーター３の相関を求めるためのデータから除外する。

演算部８４は、ステップＳ１１において取得した駆動側温度及び反駆動側温度に基づいて、モーター３の相関を求める（ステップＳ１４）。即ち、演算部８４は、モーター３の正常時（図７に示すＡの時期）に測定された２つ以上のデータ（但し、除外期間中に測定されたデータを除く）に基づいて、図８に示すような横軸をモーター３の反駆動側温度、縦軸をモーター３の駆動側温度とするグラフを作成することにより、モーター３の正常時において反駆動側温度と駆動側温度との間に単回帰の相関（図８の点線で示す）があることを求める。

制御部５８は、ステップＳ１４において演算部８４において求めたモーター３の相関を相関記憶部８０に記憶させる（ステップＳ１５）。なお、上述の実施の形態においては、モーター３の相関を求める場合を例に挙げて説明したが、ファン５の相関を求める場合においても同様の処理を行う。

この実施の形態に係る異常検出装置及び異常検出方法によれば、対象機器の駆動側温度及び反駆動側温度の相関からの逸脱を検出することにより、対象機器の異常または異常予兆を早期に発見することができる。従来では振動値が閾値を超えたことを告げる警報を受けてから作業員が対象機器を点検していたが（図７に示すＤの時点）、警報発令時が対象機器故障時（図７に示すＥの時点）の３０〜４０時間前であり、警報発令時において例えば回転機など既に軸受の損傷が酷く、給脂などによる延命措置は効果がうすく、手遅れのケースが多かった。しかしながら、この実施の形態に係る異常検出装置においては、対象機器の駆動側温度及び反駆動側温度の相関からの逸脱を検出するため、図７に示すＤの時点より前のＢまたはＣの時期に対象機器の異常、例えば軸受の損傷、グリス切れ、グリスの固着、錆の発生等を検出することができる。また、遠隔地等に設置される多数の対象機器を管理する場合においても、対象機器の駆動側温度及び反駆動側温度の相関からの逸脱を検出することで対象機器の異常を早期に発見することができるため、個々の対象機器のトレンドデータを常時監視する必要がない。

また、この実施の形態に係る異常検出装置及び異常検出方法によれば、対象機器の駆動側振動値及び反駆動側振動値の変動から対象機器の運転停止時及び運転再開時を判断することができる。したがって、対象機器の運転停止時及び運転再開時を管理する装置やシステムを別途設ける必要がなく、対象機器の運転停止時及び運転再開時を把握することができる。また、対象機器の運転停止によって、グリスの固着、劣化した軸受への水浸入による錆の発生等、対象機器の状態が急変するケースがあるが、対象機器の運転停止時から運転再開後所定期間経過後までの間に測定された駆動側温度及び反駆動側温度のデータを相関を求めるためのデータから除外するため、これら状態の急変の影響を受けることなく、対象機器の相関を求めることができる。

なお、上述の実施の形態においては、演算部８４が対象機器の相関を求め、検出部８５が温度取得部８２より取得した駆動側温度及び反駆動側温度に基づいて該相関からの逸脱を検出しているが、演算部８４が駆動側温度の単回帰分析による反駆動側温度の回帰値（以下、反駆動側回帰値という。）を求め、検出部８５が反駆動側回帰値と温度取得部８２より取得した反駆動側温度である反駆動側実測値との比較結果に基づいて、対象機器の相関からの逸脱を検出するようにしてもよい。また、演算部８４が反駆動側温度の単回帰分析による駆動側温度の回帰値（以下、駆動側回帰値という。）を求め、検出部８５が駆動側回帰値と温度取得部８２より取得した駆動側温度である駆動側実測値との比較結果に基づいて、対象機器の相関からの逸脱を検出するようにしてもよい。

具体的には、演算部８４は、対象機器の正常時（図７に示すＡの時期）におけるモーター３の駆動側温度及び反駆動側温度に基づいて、反駆動側回帰値及び駆動側回帰値の少なくとも一方を求める。演算部８４により求めた反駆動側回帰値及び駆動側回帰値は、相関記憶部８０に記憶される。検出部８５は、温度取得部８２より取得した反駆動側温度（反駆動側実測値）と、演算部８４により演算され相関記憶部８０に記憶されている反駆動側回帰値との差分を求める。

以下、モーター３が図１４に示すような回帰値と実測値との差分トレンドを示した場合を例に挙げて説明する。なお、図１４に示すグラフの横軸の時間は、図７に示すグラフの横軸の時間に対応している。図１４に示すグラフからも明らかであるが、図１４に示すＧの時期において回帰値と実測値との差分の乱れがあり、図１４に示すＧの時期は、図７に示すＢ及びＣの時期、即ちモーター３の駆動側振動値が徐々に増大している時期に相当する。検出部８５は、図１４に示すように、回帰値と実測値との差分が大きく乱れているため、図１４に示すＧの時期においてモーター３の異常発生の可能性が高いと判断する。

また、上述の実施の形態においては、判断部８６が対象機器の振動値のみの変動に基づいて対象機器の運転停止及び運転再開を判断しているが、対象機器の振動値に加えて対象機器の温度変化に基づいて対象機器の運転停止及び運転再開を判断するようにしてもよい。

２…異常検出システム、３…モーター、４ａ〜４ｄ…無線子機、５…ファン、６…無線親機、７…データサーバー、１０…異常検出装置、１２…監視端末、１４…センサー、１６…マイコン、１８…送受信部、１９…電源制御部、２０…温度センサー、２２…加速度センサー、３４…Ａ／Ｄ変換部、３６…メモリ、３８…演算処理部、４０…ＲＴＣ部、４２…演算プログラム、４４…制御部、４６…管理部、４８…ＲＦ通信部、５０…通信部、５２…時計部、５４…無線子機管理テーブル、５６…データベース、５７…サーバー制御部、５８…制御部、５９…無線親機管理テーブル、６１…無線子機管理テーブル、６２…警報データベース、６５…通信部、６６…データ通信部、６８…データ通信部、７０…監視端末制御部、７２…データ通信部、７４…入力部、７６…表示部、７８…ネットワーク、８０…相関記憶部、８１…温度・振動値記憶部、８２…温度取得部、８３…振動値取得部、８４…演算部、８５…検出部、８６…判断部、８７…出力部。

Claims (14)

1. 対象機器の異常を検出する異常検出装置であって、
   前記対象機器の駆動側軸受の駆動側軸受温度を取得する第１取得部と、
   前記対象機器の反駆動側軸受の反駆動側軸受温度を取得する第２取得部と、
   前記対象機器の正常時における前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度に基づく前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度の相関を記憶する相関記憶部と、
   前記第１取得部により取得した前記駆動側軸受温度及び前記第２取得部により取得した前記反駆動側軸受温度に基づいて前記相関記憶部に記憶されている前記相関からの逸脱を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された前記相関からの逸脱を前記対象機器の異常予兆として出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする異常検出装置。
2. 前記対象機器の正常時における２つ以上の前記駆動側軸受温度及び２つ以上の前記反駆動側軸受温度を取得する第３取得部と、
   前記第３取得部により取得した２つ以上の前記駆動側軸受温度及び２つ以上の前記反駆動側軸受温度に基づいて前記相関を求める演算部と、を更に備え、
   前記相関記憶部は、前記演算部により求めた前記相関を記憶することを特徴とする請求項１記載の異常検出装置。
3. 前記演算部は、前記駆動側軸受温度の単回帰分析による前記反駆動側軸受温度の反駆動側回帰値及び前記反駆動側軸受温度の単回帰分析による前記駆動側軸受温度の駆動側回帰値の少なくとも一方を求め、
   前記相関記憶部は、前記演算部により求めた前記反駆動側回帰値及び前記駆動側回帰値の少なくとも一方を記憶し、
   前記検出部は、前記相関記憶部に記憶されている前記反駆動側回帰値と前記第２取得部により取得した前記反駆動側軸受温度である反駆動側実測値との比較結果に基づく前記相関からの逸脱、及び前記相関記憶部に記憶されている前記駆動側回帰値と前記第１取得部により取得した前記駆動側軸受温度である駆動側実測値との比較結果に基づく前記相関からの逸脱の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項２記載の異常検出装置。
4. 前記駆動側軸受の駆動側振動値を取得する第４取得部と、
   前記反駆動側軸受の反駆動側振動値を取得する第５取得部と、を更に備え、
   前記検出部は、前記相関からの逸脱を検出した際、前記第４取得部により取得した前記駆動側振動値及び前記第５取得部により取得した前記反駆動側振動値の少なくとも一方に基づいて、前記相関からの逸脱が異常予兆に相当するか否かを判断することを特徴とする請求項２または請求項３記載の異常検出装置。
5. 前記第４取得部により取得した前記駆動側振動値及び前記第５取得部により取得した前記反駆動側振動値が所定値以上下降した場合には前記対象機器が運転停止したと判断し、前記対象機器の運転停止中において所定値以上上昇した場合には前記対象機器が運転再開したと判断する判断部を更に備え、
   前記演算部は、前記判断部において前記対象機器が運転停止したと判断されてから運転再開したと判断されるまでの間に取得した前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度を、正常時における前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度から除外することを特徴とする請求項４記載の異常検出装置。
6. 前記演算部は、前記判断部において前記対象機器が運転再開したと判断されてから所定期間の間に取得した前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度を、正常時における前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度から除外することを特徴とする請求項５記載の異常検出装置。
7. 前記判断部は、前記第１取得部により取得した前記駆動側軸受温度及び前記第２取得部により取得した前記反駆動側軸受温度に基づいて、前記対象機器の運転停止及び運転再開の少なくとも一方を判断することを特徴とする請求項５または請求項６記載の異常検出装置。
8. 対象機器の異常を検出する異常検出装置により、前記対象機器の異常を検出する異常検出方法であって、
   前記異常検出装置が前記対象機器の駆動側軸受の駆動側軸受温度を取得する第１取得工程と、
   前記異常検出装置が前記対象機器の反駆動側軸受の反駆動側軸受温度を取得する第２取得工程と、
   前記異常検出装置が前記第１取得工程において取得した前記駆動側軸受温度及び前記第２取得工程において取得した前記反駆動側軸受温度に基づいて、前記対象機器の正常時における前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度に基づく前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度の相関からの逸脱を検出する検出工程と、
   前記異常検出装置が前記相関からの逸脱を前記対象機器の異常予兆として出力する出力工程と、
   を含むことを特徴とする異常検出方法。
9. 前記対象機器の正常時における２つ以上の前記駆動側軸受温度及び２つ以上の前記反駆動側軸受温度を取得する第３取得工程と、
   前記第３取得工程において取得した２つ以上の前記駆動側軸受温度及び２つ以上の前記反駆動側軸受温度に基づいて、前記相関を求める演算工程と、
   前記演算工程において求めた前記相関を記憶する相関記憶工程と、
   を更に含むことを特徴とする請求項８記載の異常検出方法。
10. 前記演算工程は、前記駆動側軸受温度の単回帰分析による前記反駆動側軸受温度の反駆動側回帰値及び前記反駆動側軸受温度の単回帰分析による前記駆動側軸受温度の駆動側回帰値の少なくとも一方を求め、
    前記検出工程は、前記反駆動側回帰値と前記反駆動側軸受温度である反駆動側実測値との比較結果に基づく前記相関からの逸脱、及び前記駆動側回帰値と前記駆動側軸受温度である駆動側実測値との比較結果に基づく前記相関からの逸脱の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項９記載の異常検出方法。
11. 前記駆動側軸受の駆動側振動値を取得する第４取得工程と、
    前記反駆動側軸受の反駆動側振動値を取得する第５取得工程と、を更に含み、
    前記検出工程は、前記相関からの逸脱を検出した際、前記駆動側振動値及び前記反駆動側振動値の少なくとも一方に基づいて、前記相関からの逸脱が異常予兆に相当するか否かを判断することを特徴とする請求項９または請求項１０記載の異常検出方法。
12. 前記駆動側振動値及び前記反駆動側振動値が所定値以上下降した場合には前記対象機器が運転停止したと判断し、前記対象機器の運転停止中において前記所定値以上上昇した場合には前記対象機器が運転再開したと判断する判断工程を更に含み、
    前記演算工程は、前記判断工程において前記対象機器が運転停止したと判断されてから運転再開したと判断されるまでの間に取得した前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度を、正常時における前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度から除外することを特徴とする請求項１１記載の異常検出方法。
13. 前記演算工程は、前記判断工程において前記対象機器が運転再開したと判断されてから所定期間の間に取得した前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度を、正常時における前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度から除外することを特徴とする請求項１２記載の異常検出方法。
14. 前記判断工程は、前記駆動側軸受温度及び前記反駆動側軸受温度に基づいて、前記対象機器の運転停止及び運転再開の少なくとも一方を判断することを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の異常検出方法。