JP6828280B2 - 監視制御システム - Google Patents

Description

本発明は、プラントの監視や制御を行う監視制御システムに係り、特に操作員の認証を行うとともに、複数の操作員の操作権限レベルに応じて柔軟に、かつ高い安全性をもって監視制御を行うことのできる監視制御システムに関する。

従来の監視制御システムは、監視制御操作の安全性を担保するため、操作員毎に経験や能力に応じた権限レベルを設け、その権限レベルに応じて操作可能な範囲を決定している。また、専用キーボード等の操作指令入力装置に指認証機能を備え、実際の操作員かどうかを正確に判定している。（例えば特許文献１を参照）。

ところで、この権限レベルや認証機能を用いた操作を厳格に運用すると、安全性は向上するものの融通性，柔軟性が低下するという問題がある。

例えば、操作可能な範囲としてプラントの監視グループ１の機器のみを許可された操作員が監視グループ１の操作を操作しているときに、プラント異常が発生すると、他の監視グループの機器の操作が突然に必要になる場合がある。このような場合、その監視グループの操作を許可された者に都度交代して操作を行わなければならないとすると、操作指令の入力に時間が掛かり、プラント全体の円滑な制御が困難になる。一方、緊急事態といえども権限レベルを超えた操作を無制限に許可すると監視制御の安全性（セキュリティ）が低下する。

また、通常は操作指令室など監視制御を行うエリアには、操作指令を入力する入力装置やプラント機器の状態を表示する表示装置が複数設けられており、複数の操作員は互いにコミュニケーションをとりながらプラント機器の監視制御を行っている。また、操作員の監督者や交代要員などプラント機器の操作に携わっていない者もそのエリア内に居る場合も多い。そのような監督者や交代要員は必要により操作員に指示をしながら当該操作員が操作指令を出すことも可能である。したがって、入力装置への操作入力を行う担当者である実操作員の権限レベルでのみ許される操作入力しか許可しないというような厳格な運用は実態に即さず、柔軟性の向上が望まれている。

特許第３８４２４９８号

本発明は、上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、操作の安全性を維持しつつ、実操作員の権限レベルに限定されることのない柔軟な運用の可能な監視制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る監視制御システムは、プラントを構成する外部機器の状態を表示する表示装置と、前記外部機器への操作指令を入力するための入力装置と、前記入力装置からの操作指令に基づいて前記外部機器の監視制御処理を実行する演算装置と、を具備する監視制御システムであって、
前記外部機器の操作を行うことのできる人員ごとに該人員の操作可能な項目を決定するための権限レベルを格納する権限レベル保存手段と、
前記入力装置の設置されるエリアに備え付けられ前記エリアに出入りする人員の認証を行う第一の認証手段と、
前記第一の認証手段の認証情報に基づいて、前記エリア内に存在する人員を特定するエリア内人員管理手段と、
前記入力装置あるいは前記入力装置近傍に設けられ、前記入力装置を介して操作指令を入力する操作員の認証を行う第二の認証手段と、
前記第二の認証手段の認証情報に基づいて、前記操作員を特定する操作員判定手段と、
前記エリア内人員管理手段によって特定された前記エリア内に存在する人員の権限レベルに基づいて、前記操作員判定手段によって特定された操作員の権限レベルを変更する権限レベル変更手段と、を備え、
前記権限レベル変更手段によって変更された権限レベルに基づいて操作員の操作指令を受け付けることを特徴とする。

第一の認証手段は、ＲＦタグなどの非接触型認証手段を用いるのが好ましい。また、第二の認証手段としては、指紋認証や指静脈認証（以下、「指認証」という。）などの接触型認証手段を用いることができる。

上記の入力装置は、監視画面ごとに操作指令に対応するキーが表示される所謂専用キーボードを用い、いずれかのキーが選択されることにより、選択されたキーに対応する操作指令を演算装置へ送るようにするのが好ましい。

また、本発明に係る監視制御システムは、権限レベルと操作可能なキーとを関連付けて格納する権限テーブルを備え、前記入力装置は、前記権限テーブルを参照して前記権限レベル変更手段によって変更された権限レベルに対応するキーを表示することを特徴とする。

好ましくは、前記入力装置は、前記権限レベル変更手段によって変更された権限レベルのみに対応するキーと、前記操作員判定手段によって特定された操作員の権限レベルのみに対応するキーとを識別表示するのが良い。このとき権限レベル変更手段によって変更された権限レベルのみに対応する人員情報を表示すると良い。

これにより、操作員は、自身の現時点での権限レベルで扱えるキーと次のレベルアップで自身単独で操作可能になるキーとを区別することができるので、意識して操作することができ、訓練効果も奏することができる。すなわち、本実施の形態による監視制御システムを実運用のみならず操作員の訓練システムとしても利用することができる。

また前記権限レベル変更手段によって変更された権限レベルに対応する操作指令が入力された場合は、当該操作指令を経験情報として蓄積し、当該経験情報に基づいて前記操作員の権限レベルを更新する手段を設けることにより、操作の安全性を維持しながら柔軟な運用が可能になり、また当該運用を通して操作員のレベルアップを図ることができる。

本発明によれば、監視制御システムにおいて、操作の安全性を維持しつつ、操作員の権限レベルに限定されることのない実態に即した柔軟な運用が可能になる。

本発明の実施の形態による監視制御システムの全体構成図である。 図１のオペレーターステーションの機能ブロック図である。 図２のユーザ管理テーブルデータ構成例である。 図２の権限テーブルのデータ構成例である。 図２のエリア内人員管理手段の処理手順を示すフローチャートである。 図２の権限レベル変更手段の処理手順を示すフローチャートである。 図２の専用キー表示手段の処理手順を示すフローチャートである。 図５のエリア内人員管理手段で生成されるエリア内人員情報のデータ例である。 図２の専用キーボードの外形図である。 本発明の第２の実施の形態による監視制御システムのオペレーターステーションの機能ブロック図である。

（第１の実施の形態）
以下に本発明に係る監視制御システムの第１の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施の形態の監視制御システム１は、図１に示すように制御装置３とオペレーターステーション７を備えている。制御装置３は、プラントを構成する外部機器２に繋がり外部機器２からのデータを収集し、また外部機器２へ制御指令を出力する。オペレーターステーション７は操作員とのユーザインタフェースであり、操作員によって後述する入力装置７１から入力された操作指令は制御装置３を介して制御指令として外部機器２へ送られ制御が実行される。またオペレーターステーション７は、制御装置３で収集した外部機器２の監視データをもとに監視画面を生成して後述する表示装置７０へ表示出力する。

なお、監視制御システム１には、外部機器２の状態や操作指令の履歴を蓄積するデータベースステーション６や、プリンタ等の出力装置８を設けるようにしても良い。

図１において、制御装置３とオペレーターステーション７、データベースステーション６との間はリアルタイム性が要求される制御系の通信ネットワークである制御ネットワーク４を介して繋がり、オペレーターステーション７、データベースステーション６、出力装置８との間は、比較的大容量の情報を送受信するための通信ネットワークである情報ネットワーク５を介して繋がっている。なお、上述した各装置６〜８は機能を統合して一体として構築しても良いし、機能別にさらに分割して実現してもよい。

オペレーターステーション７は、図２に示すようにプラントの状態等を表示する表示装置７０、操作指令等を入力するための入力装置７１、種々の演算処理を実行する演算装置７２、およびデータを記憶する記憶装置７３を備えている。

本実施の形態では、操作員が監視制御を行う表示装置７０や入力装置７１の設置される操作エリアの出入口に、非接触型認証手段（第一の認証手段）８０が備え付けられている。このエリアに出入りする人員は、ＲＦタグなどのＩＤカードを所有し、非接触型認証手段８０は、このＩＤカードの識別情報を受信して出入りする人員を認証する。

次に本実施の形態の入力装置７１と、演算装置７２の機能を中心に説明する。なお、本実施の形態では、入力装置７１に必要最小限のインテリジェンシ（演算機能）を持たせることを前提に説明するが、必要により演算装置７２との間で機能分割できることは言うまでもない。

図２に示すように、演算装置７２は、制御装置３との間でデータの受け渡しを行う制御処理手段７２ａ、入力装置７１や非接触型認証手段８０との間でデータの入出力処理を行う入出力処理手段７２ｂ、表示装置７０に対してデータの表示出力処理を実行する表示出力処理手段７２ｃ、エリア内にいる人員情報を集計し逐次記憶装置７３へ保存するエリア内人員管理手段７２ｄ、および諸条件に応じて操作員の権限レベルを変更する権限レベル変更手段７２ｅを備えている。

また、入力装置７１には、接触型認証手段（第二の認証手段）７１ａが備えられている。接触型認証手段としては、例えば指認証を用いることができる。入力装置７１には、この他、権限レベルと操作禁止キー（あるいは操作可能なキー）を関連付けた権限テーブル７１ｂ（図４参照）、演算装置７２から送られてきて入力装置７１の一時メモリに格納される操作員の権限レベル７１ｃ、および、操作員の権限レベルをもとに権限テーブル７１ｂを参照して、操作員の操作可能なキーを入力装置上のディスプレイに表示出力する専用キー表示手段７１ｅを備えている。

次に、上記の構成を有する監視制御システム１の動作を説明する。
監視制御システム１の演算装置７２は、入出力処理手段７２ｂを介して、非接触型認証手段（第一の認証手段）８０から送られてくる認証情報を取得すると、エリア内人員管理手段７２ｄに渡す。認証情報としては、人員が特定できるような例えばユーザＩＤを用いることができる。

図５に示すように、エリア内人員管理手段７２ｄは、非接触型認証手段８０から送られてくる認証情報を受け取ると（Ｓ１０１）、記憶装置７３の操作エリア内人員情報を更新する（Ｓ１０２）。

入退室の管理としては、たとえば、ユーザの携帯するＲＦタグ付きのＩＣカードの情報をもとに、その移動方向から誰が入室あるいは退室したかを識別することができる。この他、部屋の外側と内側でそれぞれＲＦタグ情報を感知して、その感知タイミングによって、移動方向を判定するようにしても良い。あるいは、操作エリア内で周期的にＲＦタグ情報を検知し、検知した情報から室内にいるユーザを特定するようにしても良い。

操作エリア内人員情報としては、図８に示すように操作エリアに出入りした人員のユーザＩＤと入時刻および出時刻が関連付けられて保存されると共に、現在操作エリア内に居る人員のユーザＩＤが保存される。

図６において、権限レベル変更手段７２ｅは、入力装置７１の接触型認証手段（第二の認証手段）７１ａから送られてきた認証情報を取得すると（Ｓ２０１）、図３に例示するユーザ管理テーブル７３ａを参照してその認証情報に基づいて該当すする操作員の権限レベルを抽出する。そして、抽出した権限レベルを一時バッファに格納する（Ｓ２０３）。そして、権限レベル変更手段７２ｅは、操作エリア内人員情報を参照して、その時点で操作エリア内にいる人員に対して以下の手順を実行する（Ｓ２０４ａ）。まず、ステップＳ２０１で取得した操作員（以下、「当該操作員」）と一致するかどうかを判定し（Ｓ２０５）、一致しない場合は、ユーザ管理テーブル７３ａを参照してその人員の権限レベルを抽出する（Ｓ２０６）。そして、抽出した権限レベルが、当該操作員の権限レベルより大きいか否かを判定し（Ｓ２０７）、大きい場合は、当該操作員の権限レベルの拡大範囲を決定する。この決定のしかたは、たとえば、一律に権限レベルを一定数上げるという方法がある。権限レベルの拡大のしかたはこれに限らずたとえば当該操作員の職歴や役職等によって拡大範囲に重み付けをするようにしても良い（Ｓ２０８））。

次に、ステップＳ２０８の処理で拡大された権限レベルと一時バッファに格納されている権限レベルとを比較して、一時バッファに格納されている権限レベルよりも拡大された権限レベルの方が大きい場合は一時バッファの権限レベルを拡大された権限レベルに置き換える（Ｓ２１０）。ステップＳ２０５〜ステップＳ２１０の処理を操作エリア内の全人員に対して繰り返す（Ｓ２０４ｂ）。そして、一時バッファに格納されている拡大された権限レベルと、当該操作員の本来の権限レベルを出力する（Ｓ２１１）。

権限レベル変更手段７２ｅの出力である当該操作員の拡大された権限レベル７１ｃと当該操作員本来の権限レベル７１ｄは、は、入出力処理手段７２ｂを介して入力装置７１に送られ、入力装置７１の記憶部（図示せず）に保存される。

図７において、入力装置７１の専用キー表示手段７１ｅは、演算装置７２から送られてくる権限レベル７１ｃ，７１ｄを受け取ると（Ｓ３０１）、まず図４に例示する権限テーブル７１ｂを参照して権限レベル７１ｃに対応する操作可能キーを入力装置７１のディスプレイに表示する（Ｓ３０２）。専用キー表示手段７１ｅは、次に権限テーブル７１ｂを参照して（Ｓ３０２）、当該操作員本来の権限レベル７１ｄに対応する操作可能キーをステップＳ３０２で表示したキーと識別可能に入力装置７１のディスプレイに表示する（Ｓ３０４）。

以上の処理によって、操作員の権限レベルは、エリア内にいる人員の権限レベルによって拡大される。そして、その拡大された権限レベルによって操作可能なキーが入力装置のディスプレイに当該操作員の操作可能なキーとして表示される。操作員は、操作可能なキーを選択することにより、当該キーに対応する操作指令が演算装置７２の制御処理手段７２ａを介して制御装置３へ送られ、外部機器２の制御が実行される。

入力装置７１としては、図９に例示するように監視制御対象のプラントあるいは類似のプラント群に特化してそのプラントの監視制御に最適なキー配列で形成される専用キーボード７１１が用いるのが好ましいが、市販のパーソナルコンピュータに接続可能な汎用的なキーボードを用いるようにしても良い。

プラントの監視制御を行う操作員は、このオペレーターステーション７の表示装置７０に表示される監視情報によって外部機器２の状態を把握し、入力装置７１を介して操作指令を入力して外部機器２を制御する。

（第二の認証手段について）
操作員は操作指令を入力するに際し、まず個人認証手段によって個人認証を行う。この個人認証手段としては既知の技術を用いることができるが、例えば、指認証や虹彩認証などの生体認証を用いることができる。個人認証手段は、非接触型であっても接触型であっても良いが、上述した操作エリア内のユーザを管理するための非接触型認証手段とは異なり、実際に入力装置から操作指令を入力する操作員（以下、「実操作員」という。）を特定する必要がある。このため、広範囲のユーザを認証する手段は不適であり、操作卓など操作指令を入力するための所定の位置に居る操作員のみの認証ができるような狭い範囲の認証手段が必要である。このため、入力装置に指認証などの接触型認証手段を備えるか、操作卓など所定の位置にフォーカスした顔認証や生体認証を用いるのが好ましい。

この個人認証手段は、操作開始のときに一回行うようにしても良いし、操作入力ごとに行うようにしても良い。指認証などの接触型認証手段を用いるような場合は、指認証入力手段を入力装置の一定の位置に設けても良いし、各キーごとに指認証可能に構成しても良い。非接触型の個人認証の場合は、操作指令が入力されたタイミングあるいは周期的に認証情報を取り込んで認証を行うのが好ましい。

以上、本実施の形態によれば、監視制御システムにおいて、操作の安全性を維持しつつ、操作員の権限レベルに限定されることのない実態に即した柔軟な運用が可能になる。また、自身の本来の権限レベルで操作可能なるキーと拡大された権限レベルで操作可能なキーとを識別表示することにより、実操作員は、自身の権限レベルがアップすることにより操作可能になるキーを意識して操作することが可能になり、実運用に支障をきたさずに操作員のレベルアップを図ることができる。

なお、所定エリア内にいるユーザで権限レベルの最大の者を抽出し、当該ユーザがさらに他のユーザの存在によって変更（拡大）された権限レベルで操作可能なキーを識別表示するようにしても良い。これにより、事故等の緊急事態が発生したときでも、権限レベルを無視した操作を禁止する一方、当該操作エリア内の人員で操作可能な最大の範囲の操作が可能になる。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では入力装置として、操作員の拡大された権限レベルに即した専用キーボードについて説明したが、本実施の形態では入力装置７１として汎用キーボードやキー配列が固定になっているキーボードを用いる場合について説明する。
図１０に本実施の形態による機能ブロック図を示す。図２との違いは、入力装置７１にはインテリジェンシを持たせず、専用キー表示手段７１ｅを削除し、権限テーブル７１ｂ，操作員の権限レベル７１ｃ、７１ｄは演算装置７２で管理し、記憶装置７３に保存するようにしたことである。

また、演算装置７２には、入力装置７１から操作指令が送られてきたとき、操作員の拡大された権限レベル７１ｃをもとに権限テーブル７１ｂを参照して、送られてきた操作指令が操作禁止に該当しないかどうかを判定する照合手段７２ｆを設けた。

以下、照合手段７２ｆの処理手順について説明する。
照合手段７２ｆは、入力装置７１から操作指令を受信すると、演算装置７２の一時バッファ、もしくは記憶装置７３に保存されている拡大された権限レベル７１ｃを抽出し、これを権限テーブル７１ｂを参照して、当該権限レベル７１ｃに対応する操作禁止キーを抽出する。そして、受信した操作指令が抽出した操作禁止キーと一致するか否かを判定し、一致する場合は、操作不許可の出力を行うと共に、受信した操作指令を破棄する。
一方、一致しない場合は、操作指令を制御処理手段７２ａを介して制御装置３へ送信する。

以上、本実施の形態によれば、入力装置がその操作員や監視グループに専用のキーボードでなくても、操作の安全性を維持し、拡大された権限レベルによって柔軟な操作運用が可能になる。

（第３の実施形態）
次の本発明の第３の実施の形態を説明する。
本実施の形態では、第１の実施の形態の構成に対して、プラント事故など緊急事態の場合は、その専用キーボードに対して、最大の権限レベルのキーを表示する一方、操作禁止されているキーを選択したときに、当該キーの操作が可能な人員の識別情報を表示するようにしたものである。また、非接触型認証手段８０のエリアを操作エリアに近いところから複数段階設けておく、たとえば、同じ階、同じ建屋、同じ敷地内かどうか、そして、操作エリアに近い位置に居る人員であり、操作指令の受付を可能にする権限レベルの人員から優先順位をつけて表示出力する。また、この機能と連動して、緊急自動電話その他の連絡手段によって、該当する人員を操作エリアへ呼び出す。

以上、本実施の形態によれば、緊急時の際に必要な権限レベルの人員を迅速，的確に呼び出すことができるので、緊急時にも操作の安全性維持しつつ、柔軟な運用が可能になる。

１ 監視制御システム
２ 外部機器
３ 制御装置
４ 制御ネットワーク
５ 情報ネットワーク
６ データベースステーション
７ オペレーターステーション
８ 出力装置
７０ 表示装置
７１ 入力装置
７１ｂ 権限テーブル
７１ｃ 拡大された権限レベル
７１ｄ 本来の権限レベル
７１ｅ 専用キー表示手段
７２ 演算装置
７２ａ 制御処理手段
７２ｂ 入出力処理手段
７２ｃ 表示出力処理手段
７２ｄ エリア内人員管理手段
７２ｅ 権限レベル変更手段
７２ｆ 照合手段
７３ 記憶装置
７３ａ ユーザ管理テーブル
８０ 非接触型認証手段
３０１ ワンタッチキー
３０２ ループ調整キー
７１１ 専用キーボード

Claims (5)

1. プラントを構成する外部機器の状態を表示する表示装置と、前記外部機器への操作指令を入力するための入力装置と、前記入力装置からの操作指令に基づいて前記外部機器の監視制御処理を実行する演算装置と、を具備し、
   前記外部機器の操作を行うことのできる人員ごとに該人員の操作可能な項目を決定するための権限レベルを格納する権限レベル保存手段と、
   前記入力装置の設置されるエリアに備え付けられ前記エリアに出入りする人員の認証を行う第一の認証手段と、
   前記第一の認証手段の認証情報に基づいて、前記エリア内に存在する人員を特定するエリア内人員管理手段と、
   前記入力装置あるいは前記入力装置近傍に設けられ、前記入力装置を介して操作指令を入力する操作員の認証を行う第二の認証手段と、
   前記第二の認証手段の認証情報に基づいて、前記操作員を特定する操作員判定手段と、
   前記エリア内人員管理手段によって特定された前記エリア内に存在する人員の権限レベルに基づいて、前記操作員判定手段によって特定された操作員の権限レベルを変更する権限レベル変更手段と、を備え、
   前記権限レベル変更手段によって変更された権限レベルに基づいて操作員の操作指令を受け付ける監視制御システムであって、
   前記入力装置は、
   操作指令に対応するキーが表示され、いずれかのキーが選択されることにより、選択されたキーに対応する操作指令が前記演算装置へ送られるものであり、
   権限レベルと操作可能なキーあるいは操作不可能なキーとを関連付けて格納する権限テーブルを参照して、前記権限レベル変更手段によって変更された権限レベルのみに対応するキーと、前記操作員判定手段によって特定された操作員の権限レベルのみに対応するキーとを識別表示することを特徴とする監視制御システム。
2. 前記入力装置は、前記権限レベル変更手段によって変更された権限レベルのみに対応する人員情報を表示することを特徴とする請求項１に記載の監視制御システム。
3. 前記第一の認証手段は、非接触型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の監視制御システム。
4. 前記第二の認証手段は、接触型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の監視制御システム。
5. 前記権限レベル変更手段によって変更された権限レベルに対応する操作指令が入力された場合は、当該操作指令を経験情報として蓄積し、当該経験情報に基づいて前記操作員の権限レベルを更新する手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の監視制御システム。