JP6989566B2 - 自動点検システム - Google Patents

Description

本発明は、自動点検システムに関する。

発電プラント、化学プラント、鉄鋼プラントなどの現場では、モータ、コンプレッサ、タービン等の設備が設置されている。設備は経年使用により、軸受けや絶縁体が劣化すると異音が発生する。従来、作業員が、モータ、コンプレッサ、タービン等の設備の稼動音を聞いて正常かどうかを判断する運用が行われていた。しかし、作業員が異音を聞き分けるには、長年培った経験が必要である。さらに、作業員は、広い現場をあちこち歩き回って、自身の耳で異音の点検を行うため、作業員の負荷が大きい。近年では、異音を聞き分けることが可能な熟練作業員の高齢化が進んでおり、新たな作業員の確保も難しい。

そこで、監視対象物を監視する技術として特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１に開示された監視装置は、情報処理機により処理された音響データ及び画像データを送信し、マイクロフォン及びカメラの制御信号を受信するための無線機と、無線機に接続されたアンテナとを内蔵する。

特開２００９−２７３１１３号公報

特許文献１に記載された従来の監視装置は、監視対象物から離れた場所の監視処理装置へ監視対象物の音響データを無線送信する。そして、監視処理装置は、監視装置により収集された音響データから周波数スペクトルを算出し、ニューラルネットワークモデルにより監視対象設備の異常発生を検知することが可能である。測定対象が発生する音の周波数等によっても異なるが、監視装置から送信される音響データのデータサイズは大きい。このため、監視処理装置で行われる音響データの測定及び解析の処理が重くなり、監視処理装置での消費電力が増大しやすい。

また、プラントの現場設備に対して、いわゆる後付けでセンサ装置を設置する場合、設備の近くにコンセントがあるとは限らず、センサ装置に電力を供給可能な有線の電源を得ることが難しい。したがって、センサ装置は内蔵電池を動力源として作動させる必要がある。しかし、センサ装置が消費電力の大きい処理（例えば、データサイズが大きい音響データを送信する処理）を実行すると、すぐに内蔵電池が切れてしまい、電池交換の頻度が高くなって、センサ装置の使い勝手が悪くなる。加えて、コンプレッサや電動機の故障の兆候を示す周期の長いうなり音をセンサ装置が自動的に検知しようしても、音の情報量が長期間で膨大となる。このため、センサ装置の記憶容量、処理速度、消費電力を少なくするのは大変難しかった。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、点検対象物が発生する音を収音する無線子機の消費電力を低減することを目的とする。

本発明に係る自動点検システムは、無線子機と、無線親機と、監視端末と、を備える。無線子機は、点検対象物から発生する音を収音する収音部と、収音された音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値で表される音圧の変動により、音圧の平均値と、音圧の変動の幅と、音圧の変動の周期とを解析結果として得る解析部と、無線親機に解析結果を含むデータを無線送信する無線通信部と、収音部、解析部及び無線通信部に電力を供給する電源部と、を有する。無線親機は、無線子機からデータを受信して管理し、点検対象物の稼働負荷が低い時に得られる音圧の平均値に対する音圧が、点検対象物の稼働負荷が低い時に得られる音圧よりも大きく、かつ、点検対象物の稼働負荷が高い時に得られる音圧よりも大きい場合に、点検対象物の状態を異常と判定し、点検対象物の状態を監視する監視端末からの要求に基づいて、データから取り出した解析結果を監視端末に送信する。監視端末は、解析結果から点検対象物の状態を判定して公開する処理を行う。
また、本発明に係る自動点検システムは、無線子機と、無線親機と、監視端末と、を備える。無線子機は、点検対象物から発生する音を収音する収音部と、収音された音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値の周期的な時系列値を解析結果として得る解析部と、無線親機に解析結果を含むデータを無線送信する無線通信部と、収音部、解析部及び無線通信部に電力を供給する電源部と、を有し、無線親機は、無線子機からデータを受信して管理し、点検対象物の状態を監視する監視端末からの要求に基づいて、データから取り出した解析結果を監視端末に送信し、監視端末は、解析結果に基づいて、音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値で表される音圧の変動により、音圧の平均値と、音圧の変動の幅と、音圧の変動の周期とを求め、点検対象物の稼働負荷が低い時に得られる音圧の平均値に対する音圧が、点検対象物の稼働負荷が低い時に得られる音圧よりも大きく、かつ、点検対象物の稼働負荷が高い時に得られる音圧よりも大きい場合に、点検対象物の状態を異常と判定して公開する処理を行う

本発明によれば、無線子機は、点検対象物から収音した音の周波数帯域の全体のデータを解析結果として送信するのではなく、音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値を解析した解析結果を無線親機に送信する。このため、無線子機から無線親機に送信されるデータのデータサイズを低減し、無線子機の消費電力を低減することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態に係る自動点検システムの全体構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るうなり音の例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る解析部の内部処理〈手順１〉〜〈手順３〉の例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る解析結果を含むパケットの構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線子機を構成する計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線中継機、無線親機及び監視端末を構成する計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る無線子機で実行される処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る無線中継機で実行される処理の例と、無線親機で実行される処理の例とを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る音圧の時間変化とうなり音の周期の時間変化の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る無線子機の取り付け場所の例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る自動点検システムのマルチホップネットワークの第１の構成例（シングルマネージャ）を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る自動点検システムのマルチホップネットワークの第２の構成例（マルチマネージャ）を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る自動点検システムのマルチホップネットワークの第３の構成例（マルチマネージャ）を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る自動点検システムの全体構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る自動点検システムの全体構成例を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

以下に説明する各実施の形態に係る自動点検システムでは、プラントなどの現場設備で発生する周期の長いうなり音（稼働音）の音を収集し、収集した音を解析し、音圧の時系列値と、平均値と、変動の幅で表される「うなり音圧」と、うなり音圧の周期（以下、「うなりの周期」と呼ぶ）とを解析結果として、無線親機へ送信する。

［第１の実施の形態］
初めに、本実施の第１の実施の形態に係る自動点検システムの構成例及び動作例について、図１〜図１２を参照して説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る自動点検システム１の全体構成例を示すブロック図である。自動点検システム１は、例えば、発電プラント、化学プラント、鉄鋼プラント、変電所等のプラントやビル等の建物に適用される。そして、自動点検システム１は、無線子機１０,１０’、無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０を備える。無線子機１０,１０’と無線中継機２０の間、及び、無線中継機２０と無線親機３０の間は、無線通信経路Ｌ１により各種のデータを送受信可能である。また、無線親機３０と監視端末４０の間は、無線通信経路Ｌ２により各種のデータを送受信可能である。なお、無線親機３０と監視端末４０の間は、有線通信経路により各種のデータを送受信可能としてもよい。

プラントには、例えば、モータ、ポンプ、コンプレッサ、タービン、ボイラ等の音を発生させる設備が設けられている。設備で発生する音の周波数（数Ｈｚ〜１Ｈｚ以下）は、音の質を表す数十Ｈｚ〜数十ｋＨｚの周波数に比べはるかに低い。そして、設備で発生する音の大きさが変動する場合がある。このような音の成分を「うなり音」と呼ぶ。

ここで、うなり音について説明する。
図２は、うなり音の例を示す説明図である。
うなり音とは、音圧（音のエネルギの大きさ）が周期的に変動する音の成分のことである。うなり音は、変動の幅を示すうなり音圧と、変動の周期（うなり周期）とで表される。図２には、上述した音の質を表す数十Ｈｚ〜数十ｋＨｚの高い周波数と、設備で発生する音を表す数Ｈｚ〜１Ｈｚ以下の低い周波数（うなり周期）の例とが示される。また、図２には、うなり音圧の平均値が表される。うなり音圧の平均値は、変動するうなり音圧を単位時間で平均した値である。

再び図１の説明に戻る。
プラントに設けられ、うなり音を発生する設備の少なくとも一部は、自動点検システム１による監視対象（点検対象）となる。以下の説明では、監視対象となる設備を「点検対象物」と呼ぶ。点検対象物Ａ２の近傍には、無線子機１０（子機の一例）が設けられている。無線子機１０は、点検対象物Ａ２に接触して設けられてもよいし、点検対象物Ａ２から離れて設けられてもよい。また、異なる点検対象物Ａ２及び点検対象物Ｂ３に対して、それぞれ一つずつの異なる無線子機１０及び無線子機１０’が設けられ、それぞれの無線子機１０及び無線子機１０’により点検対象物Ａ２及び点検対象物Ｂ３を監視する構成としてもよい。また、一つの点検対象物Ａ２に対して無線子機１０及び無線子機１０’を設け、点検対象物Ａ２の異なる部位をそれぞれの無線子機１０及び無線子機１０’が監視する構成としてもよい。

無線子機１０は、点検対象物Ａ２から発生する音を収集し、音の特徴を検出する「音センサ装置」として用いられる。このため、無線子機１０は、点検対象物Ａ２から発生する音を収音し、収音した音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値を解析した解析結果を得て、無線親機３０に解析結果を含むデータを送信する。ここで、振幅は無音状態を基準とした変位である。解析結果を含むデータは、後述する図４に詳細な構成が示されるパケットＤ１であり、以下の説明では、解析結果を含むデータをパケットＤ１と呼ぶ。

この無線子機１０は、例えば、収音部１１、解析部１２、無線通信部１３、電源部１４を備える。無線子機１０が備える各部は、防水、防塵機能を有する筐体内に格納される。ここでは、無線子機１０を、センサ機能と無線通信機能とを一体化した装置として説明する。ただし、別々に構成されたセンサ機能部（収音部１１、解析部１２）と、無線通信機能部（無線通信部１３）とを信号線を通じて接続した装置を無線子機１０として扱ってもよい。

収音部１１は、点検対象物Ａ２の発する音を収音し、収音した音をアナログの電気信号（アナログ信号）として解析部１２に出力する。収音部１１が出力するアナログの電気信号は、解析部１２へ入力される。

解析部１２は、収音部１１により収音された音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値で表されるうなり音圧の平均値と、うなり音圧の変動の幅と、うなり音圧の変動の周期とを解析結果として得る。そして、解析部１２は、解析結果を無線通信部１３へ送る。この解析部１２は、高速タイマ１５、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換部１６、低速タイマ１７、時間積分部１８及び周波数解析部１９を備える。

ここで、解析部１２の内部構成例と共に、解析部１２の内部における機能ブロックで行われる処理について、図２と図３を参照して説明する。
図３は、解析部１２の内部処理〈手順１〉〜〈手順３〉の例を示す説明図である。

図３の〈手順１〉には、ＡＤ変換部１６が高速周期（周期Ｔ１）でＡＤ変換処理を行う様子が示される。点検対象物Ａ２から発生する音のアナログ信号の振幅は、サインカーブ状に変動している。そこで、高速タイマ１５は、ＡＤ変換部１６に対してアナログ信号のデジタル値への変換を指示する高速周期信号を出力する。この高速周期信号の周波数は、音質を示す周波数の２倍以上であり、例えば、図３に周期Ｔ１（第１周期の一例）として示される。

ＡＤ変換部１６は、高速タイマ１５から高速周期信号を受けて、アナログ信号の振幅に対して周期Ｔ１で標本化及び量子化を行い、アナログ信号をデジタル値に変換する。そして、ＡＤ変換部１６は、時間積分部１８にデジタル値を出力する。

図３の〈手順２〉には、時間積分部１８が低速周期（周期Ｔ２）で時間積分による音圧のサンプリングを行う様子が示される。低速タイマ１７は、時間積分部１８に対してデジタル値の時間積分の開始を指示する低速周期信号を出力する。この低速周期信号は、音圧が変動する周波数（うなり音の周波数）の２倍以上であり、例えば、周期Ｔ１より長い周期Ｔ２（第２周期の一例）であることが図３に示される。時間積分部１８は、低速周期信号を受けて、周期Ｔ２でデジタル値の絶対値を加算する時間積分を開始する。デジタル値を加算した結果は、音の大きさの時間積分なので音のエネルギに相当する音圧の値になる。この音圧の値は、うなり音圧の値として扱われる。そして、時間積分部１８は、時間積分により得た音圧の値を、周波数解析部１９に出力する。

図３の〈手順３〉には、周波数解析部１９が、時間積分部１８によって積分された音圧の変動と、周波数を解析する様子が示される。周波数解析部１９は、デジタル値を時間積分した値で表される音圧の変動により、うなり音圧の平均値と、うなり音圧の変動の幅と、うなり音圧の変動の周期とを求める。

そこで、周波数解析部１９は、時間積分部１８から入力された音圧の値を一時的に格納する。格納された音圧の値は、周期Ｔ２毎に音圧の値が変動する時系列データとして得られる。周波数解析部１９は、この時系列データをフーリエ変換などで周波数解析し、ピークを持つ周波数とその強度から、うなり周期とうなり音圧を算出する。また、周波数解析部１９は、平均的な音の大きさとして、うなり音圧の平均値も算出する。周波数解析部１９は、これらの値を解析結果として、無線通信部１３に出力する。

この周波数解析部１９は、無線中継機２０、又は、無線親機３０、さらには監視端末４０に実装されてもよい。周波数解析部１９が監視端末４０に実装された形態については、後述する図１５にて説明する。

無線通信部１３は、解析部１２が得た解析結果に無線親機３０の宛先情報を付したパケットＤ１を、無線中継機２０を介して無線親機３０に所定のタイミングで無線送信する。この処理は、無線通信部１３が、無線中継機２０の無線通信部２１と通信することで行われる。解析結果を含むパケットＤ１は、無線通信経路Ｌ１に示すように無線中継機２０に送信され、さらに無線中継機２０から無線親機３０へ送信される。

電源部１４は、無線子機１０が内蔵する内蔵電池５８（後述する図５を参照）に蓄電された電力を供給して、収音部１１、解析部１２及び無線通信部１３を動作させる。内蔵電池５８の種類は問わないものとする。

無線中継機２０は、プラントに張り巡らされたセンサネットワークの一部を構成しており、上述したように無線子機１０，１０’から送信されたパケットＤ１を無線親機３０に転送することが可能である。

センサネットワークの一部には、点検対象物Ａ２，Ｂ３から発生する異音を検出して点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態を診断することが可能な音センサネットワークが含まれてもよい。この場合は、センサネットワークは、音センサネットワークの他にも、温度、湿度、圧力、電圧値、電流値、周波数、抵抗値、流量、流速、色、画像等の少なくともいずれか一つ以上の情報を検出することが可能なセンサネットワークを含んでもよい。あるいは、プラント内に設けられたセンサネットワークの全てが音センサネットワークで構成されてもよい。

無線中継機２０は、一つの無線子機１０、又は複数の無線子機１０，１０’から無線送信されたパケットＤ１を受信した後、無線親機３０にパケットＤ１を無線送信することが可能である。また、無線中継機２０は、複数の無線子機１０，１０’から受信したそれぞれのパケットＤ１を無線親機３０に転送することが可能である。具体的には、無線中継機２０は、複数の無線子機１０，１０’と無線通信し、各無線子機１０，１０’から受信したパケットＤ１を無線親機３０へ送信することができる。ここで、無線親機３０は、複数の無線子機１０，１０’に対して、パケットＤ１の送信順を指示して、送信順に従って無線中継機２０が無線子機１０，１０’から受信したデータを、無線中継機２０を介して無線受信する。

例えば、無線親機３０は、ポーリング方式により順に選択した複数の無線子機１０，１０’に対して、パケットＤ１の送信を無線中継機２０を介して指示する。無線親機３０から指示を受信した無線子機１０，１０’は、無線中継機２０にパケットＤ１を順に送信する。その後、無線中継機２０は、各無線子機１０，１０’から受信したパケットＤ１を、指示された送信順に従って無線親機３０に向けて順に送信する。このため、無線親機３０は、複数の無線子機１０，１０’から無線中継機２０を介して送信されるパケットＤ１の衝突を避けてパケットＤ１を受信することができる。なお、近接する複数の無線子機１０，１０’間では、後述する図１１と図１２に示すように、いわゆるバケツリレー方式（マルチホップルーティング）で無線子機１０，１０’同士がパケットＤ１を無線親機３０まで転送することもできる。このとき、パケットＤ１をバケツリレーする無線子機１０（３）（図１１〜図１３を参照）はパケットＤ１を中継する無線中継機として機能する。

なお、図１には、１つの無線中継機２０だけが設けられた例が示されるが、複数の無線中継機２０が設けられてもよい。また、無線通信経路Ｌ１が無線中継機２０を含まなくてもよい。この場合、無線子機１０は無線親機３０と直接無線通信することもできる。

無線親機３０は、無線子機１０から無線中継機２０を介して受信したデータ（パケットＤ１）を管理する。このため、無線親機３０は、例えば、パケットＤ１の内容を解釈して（これを例えばデータパース機能と呼ぶ）、ファイルとして保存する機能を有する。このファイルに記載されるデータの内容は、無線子機１０から送信された解析結果がテキストに変換されたものでもよいし、パケットのビット、もしくは、バイト情報をそのままテキスト化したものでもよい。ファイルの形式もタブ区切り、スペース区切り、カンマ区切り等、様々なものが考えられ、作業者が任意に設計すればよい。この無線親機３０は、点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態を監視する監視端末４０からの要求に基づいて、データから取り出した解析結果を監視端末４０に送信する。このため、無線親機３０は、無線子機１０から受信した解析結果を保持する。そして、無線親機３０は、解析結果から求めた、点検対象物Ａ２，Ｂ３の稼働負荷とうなり音圧との関係に基づいて、点検対象物Ａ２，Ｂ３に異常が発生したことを監視端末４０に通知する。この無線親機３０は、無線通信部３１と、データ格納部３２と、データ公開部３３とを備える。

無線通信部３１は、無線中継機２０と通信する。
データ格納部３２は、無線子機１０から受信したパケットＤ１から解析結果を含むデータを取り出し、無線親機３０がパケットＤ１を収集した時刻と対応付けてデータを格納する。これにより、データ格納部３２は、データを時系列データ化する。データ格納部３２が全ての時系列データを保持可能なストレージ容量を具備していない場合には、外部の情報処理装置、もしくは、情報記憶装置に保存用データを転送してシステム全体としては全ての情報を保持するように構成してもよい。
データ公開部３３は、データ格納部３２が保持する時系列データや点検対象物Ａ２，Ｂ３の異常の可能性を、監視端末４０からの要求に応じて監視端末４０に提供する。

監視端末４０は、無線親機３０を通じて、作業者が点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態を監視するために用いられる。この監視端末４０は、無線親機３０から受信した解析結果から点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態を判定して公開する処理を行う。例えば、監視端末４０は、時系列データのグラフ表示等を監視結果として、ディスプレイ、プリンタ等へ出力する。監視端末４０は、データ格納部３２が保持する時系列データのクラスタリング処理などのデータ分析処理を行うことも可能である。

図４は、解析結果を含むパケットＤ１の構成例を示す。
パケットＤ１は、ヘッダとデータ部によって構成される。データ部には、音圧の平均値、うなり音圧の値、うなり周期の値を表すデータが解析結果として格納される。

ヘッダには、パケットＤ１が最終的に到達する無線親機３０を特定するネットワークアドレス（例えば、ＩＰアドレス）、又は無線親機３０の識別情報等で表される宛先情報が含まれている。
音圧の平均値は、図２に示した、うなり音圧を単位時間で平均した値である。
うなり音圧の値は、図３の手順３に示した、周期Ｔ２で取得される値である。
うなり周期の値は、図３の手順３に示した、うなり音圧の変動周期を表す値である。

次に、自動点検システム１の各装置を構成する計算機５０，６０のハードウェア構成例について、図５と図６を参照して説明する。
図５は、無線子機１０を構成する計算機５０のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、無線子機１０’を構成する計算機５０のハードウェア構成例は、無線子機１０と同様であるため、以下の説明では、無線子機１０に注目して無線子機１０を構成する計算機５０のハードウェア構成例を説明する。

計算機５０は、無線子機１０で使用されるコンピュータとして用いられるハードウェアである。計算機５０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）５１、主記憶装置５２、補助記憶装置５３及びバス５４を備える。さらに、計算機５０は、マイクロフォン５５、入出力回路５６、通信回路５７及び内蔵電池５８を備える。各ブロックは、バス５４を介して相互に通信可能に接続されている。

ＭＰＵ５１は、本実施の形態に係る無線子機１０の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを補助記憶装置５３から読み出して主記憶装置５２にロードし、実行する。このため、補助記憶装置５３には、ブートプログラム、各種のパラメーターの他に、計算機５０を機能させるためのプログラムが記録されている。補助記憶装置５３は、ＭＰＵ５１が動作するために必要なプログラムやデータ等を永続的に記録しており、計算機５０によって実行されるプログラムを格納したコンピュータ読取可能な非一過性の記録媒体の一例として用いられる。補助記憶装置５３としては、半導体メモリ等からなる不揮発性のメモリが用いられる。

主記憶装置５２には、ＭＰＵ５１の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がＭＰＵ５１によって適宜読み出される。無線子機１０では、ＭＰＵ５１がプログラムを実行することで無線子機１０内の各部の機能が実現される。また、無線子機１０では、収音部１１（マイクロフォン５５）から受け取ったアナログ信号を変換したデジタル値が補助記憶装置５３に一時的に記憶され、解析部１２の解析結果についても補助記憶装置５３に一時的に記憶される。

マイクロフォン５５は、点検対象物Ａ２が発生する音を収音する装置である。ここで、点検対象物Ａ２に異常が発生し始めた時には、可聴領域よりも高い超音波領域の音が発生することが知られている。このため、マイクロフォン５５としては、可聴音だけでなく、可聴領域外の音、例えば、点検対象物Ａ２が発生する超音波を収音可能な機能を有してもよい。無線子機１０は、点検対象物Ａ２から発する超音波を収音して解析することで、点検対象物Ａ２の異常を正確に、かつ、早期に検出しやすくなる。

入出力回路５６は、アナログ信号を入出力するためのインターフェースである。マイクロフォン５５から入力したアナログ信号を解析部１２のＡＤ変換部１６に出力する機能を有する。

通信回路５７には、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）やＩｏＴ（Internet of Things）向け低電力無線モジュールなどが用いられ、ＮＩＣに接続された無線ＬＡＮ（Local Area Network）やマルチホップ型低電力無線などからなる無線通信経路を介して各種のデータを装置間で送受信することが可能である。無線子機１０では、無線通信部１３が通信回路５７の動作を制御して、パケットＤ１を無線中継機２０に送信したり、他の無線子機１０から受信したパケットＤ１を無線中継機２０に転送したりすることができる。

内蔵電池５８は、無線子機１０に搭載され、図１に示した電源部１４の制御により計算機５０内の各部に電力を供給する。本実施形態に係る内蔵電池５８は、一次電池を想定したものであるが、後述する第２の実施の形態では内蔵電池５８を二次電池としてもよい。

図６は、無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０を構成する計算機６０のハードウェア構成例を示すブロック図である。

計算機６０は、無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０で使用されるコンピュータとして用いられるハードウェアである。計算機６０は、ＭＰＵ６１、主記憶装置６２、補助記憶装置６３、バス６４、通信回路６５及びユーザインターフェース装置６６を備える。各ブロックは、バス６４を介して相互に通信可能に接続されている。

ＭＰＵ６１は、本実施の形態に係る無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０の各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを補助記憶装置６３から読み出して主記憶装置６２にロードし、実行する。

主記憶装置６２には、ＭＰＵ６１の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がＭＰＵ６１によって適宜読み出される。無線中継機２０では、無線子機１０から受信したパケットＤ１を無線親機３０に転送するために無線通信部２１を制御する機能がＭＰＵ６１によって実現される。無線親機３０では、無線通信部３１が通信回路６５の動作を制御して、無線中継機２０から転送されたパケットＤ１を取り込み、ＭＰＵ６１がパケットＤ１のデータ部から取り出した各種のデータをデータ格納部３２に格納する。また、無線親機３０では、データ公開部３３がデータ格納部３２から取り出したデータを監視端末４０に公開する機能がＭＰＵ６１によって実現される。監視端末４０では、データ公開部３３によって公開処理が行われたデータを受信し、このデータを、ユーザインターフェース装置６６を通じて作業者に提示する機能がＭＰＵ６１によって実現される。

補助記憶装置６３としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリ等が用いられる。補助記憶装置６３には、ＯＳ、各種のパラメーターの他に、計算機６０を機能させるためのプログラムが記録されている。補助記憶装置６３は、ＭＰＵ６１が動作するために必要なプログラムやデータ等を永続的に記録しており、計算機６０によって実行されるプログラムを格納したコンピュータ読取可能な非一過性の記録媒体の一例として用いられる。無線親機３０では、データ格納部３２の機能が補助記憶装置６３によって実現される。また、監視端末４０では、無線親機３０から送信された解析結果を蓄積する機能が補助記憶装置６３によって実現される。

通信回路６５には、例えば、監視端末４０ではＮＩＣ等が用いられ、ＮＩＣに接続された無線ＬＡＮ等からなる無線通信経路、又は有線通信経路を介して各種のデータを装置間で送受信することが可能である。無線中継機２０及び無線親機３０では通信回路６５にＩｏＴ向け低電力無線モジュールなどが用いられる。無線中継機２０では、無線通信部２１が通信回路６５の動作を制御して、無線子機１０から受信したパケットＤ１を無線親機３０に転送することができる。無線親機３０では、無線通信部３１が通信回路６５の動作を制御して、無線中継機２０から送信されたパケットＤ１を受信する。また、無線親機３０は、通信回路６５を通じて監視端末４０にデータを送信することができる。監視端末４０では、不図示の無線通信部が通信回路６５の動作を制御して、無線親機３０から送信されたデータを受信する。

ユーザインターフェース装置６６には、例えば、液晶ディスプレイモニタ、タッチパネル装置、マウス、キーボード等が用いられる。作業者は、ユーザインターフェース装置６６に表示されたデータを確認し、ユーザインターフェース装置６６を通じて各種のコマンドを入力することが可能である。ユーザインターフェース装置６６は、主に監視端末４０に設けられる。無線中継機２０、無線親機３０には、ユーザインターフェース装置６６が設けられなくてもよい。

なお、無線中継機２０に対する外部電源からの電力供給がない場合に、無線中継機２０も内蔵電池を備えてもよい。

次に、無線子機１０、無線中継機２０及び無線親機３０で実行される処理の例について、図７と図８を参照して順に説明する。無線子機１０で実行される処理と同様である無線子機１０’で実行される処理の詳細な説明は省略する。
図７は、無線子機１０で実行される処理の例を示すフローチャートである。

無線子機１０は、所定のタイミングが到来したか監視している（Ｓ１１）。所定のタイミングが到来しなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、無線子機１０は、再びタイミングの到来を監視し続ける。

所定のタイミングが到来すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、無線子機１０は、電源部１４から収音部１１に電力を供給し、マイクロフォン５５を起動する（Ｓ１２）。所定のタイミングは、一定の周期でもよいし、あるいは不定でもよい。さらには、無線中継機２０を介して無線子機１０に伝えられる無線親機３０からの指示にしたがって、無線子機１０が所定のタイミングを設定してもよい。

収音部１１は、点検対象物Ａ２の稼働音を収集する（Ｓ１３）。収音部１１により収集されてアナログの電気信号（アナログ信号）に変換された稼働音は、解析部１２へ入力される（Ｓ１４）。

解析部１２は、収音部１１から入力したアナログ信号を解析し、うなり音の音圧の平均値、うなり音圧の値、うなり周期の値を表すデータを解析結果として抽出する（Ｓ１５）。そして、解析部１２は、解析結果を無線通信部１３へ送信する（Ｓ１６）。

無線通信部１３は、解析部１２から受信した解析結果に基づいてパケットＤ１を生成し、無線中継機２０へ送信する（Ｓ１７）。

図８は、無線中継機２０で実行される処理の例と、無線親機３０で実行される処理の例とを示すフローチャートである。

先に無線中継機２０の処理を説明する。
無線中継機２０は、無線子機１０から解析結果を含むパケットＤ１を受信すると（Ｓ２１）、その解析結果を含むパケットＤ１を無線親機３０へ転送する（Ｓ２２）。無線子機１０から送信されたパケットＤ１は、途中で他の装置を経由した場合でも、ヘッダに含まれるネットワークアドレス又は識別情報に従って無線親機３０へ到達する。

無線親機３０は、無線中継機２０を介して無線子機１０からの解析結果を含むパケットＤ１を受信すると（Ｓ３１）、そのパケットＤ１から解析結果を取り出して、データ化する（Ｓ３２）。データ化とは、パケットＤ１を収集した時刻の時刻情報と解析結果とを対応付けて格納することにより、時系列データとしてデータ格納部３２に登録することである。

その後、無線親機３０は、監視端末４０からの要求に応じて時系列データ（解析結果の一例）を送信し、監視端末４０が解析結果から点検対象物Ａ２の状態を判定して公開する（Ｓ３３）。監視端末４０には、要求に応じて公開された時系列データが、ユーザインターフェース装置６６にて所定のユーザインターフェースで表示される。

図９は、音圧の時間変化とうなり音の周期の時間変化の例を示すグラフである。図９の縦軸は音圧、及び、うなり周期を示し、図９の横軸は時間を示す。図９の上側に、うなり音の音圧と音圧の平均値の時間変化の様子が示され、図９の下側には、うなり音の周期の時間変化の様子が示される。

例えば、うなり音のうなり周期と稼動負荷に相関があることが知られている。うなりの周期が短く稼動負荷が低いにも関わらず、うなり音圧が大きい場合には、設備異常の可能性が高い、といった障害解析への応用も可能である。

図９のグラフの左側には、点検対象物Ａ２の稼働負荷が低い時に、うなり音圧が小さいことが示される。
図９のグラフの中央には、点検対象物Ａ２の稼働負荷が高くなると、うなり周期が長くなる。この時、うなり音圧が変動しやすいものの、うなり音圧は小さい。
図９のグラフの右側には、点検対象物Ａ２の稼働負荷は低くなったにも関わらず、うなり音圧が大きくなっている。このとき、うなり周期が短くなっている。

このように点検対象物Ａ２の稼働負荷が低いにも関わらず、うなり音圧が大きいと、点検対象物Ａ２に異常が発生している可能性が高いと考えられる。そこで、無線親機３０は、監視端末４０に対して、異常が発生している可能性が高い点検対象物Ａ２の情報を解析結果として送信する。監視端末４０を操作する作業者は、この通知を確認すると、点検対象物Ａ２の早期点検を行い、必要に応じて点検対象物Ａ２の修理、交換等の対応を行うことができる。

以上説明した第１の実施の形態に係る自動点検システム１では、無線子機１０に収音部１１を設けており、無線子機１０が一定時間ごと（例えば、１０分ごと、１時間ごと）に収音部１１を起動させ、収音部１１に点検対象物Ａ２の稼動音を収集させる。この自動点検システム１では、収音部１１が集音可能な周波数帯域の全体の音データを無線子機１０から無線親機３０へ送信するのではなく、そのごく一部であるうなり音の音圧と周期とその付随情報だけを解析結果として含むパケットＤ１を無線親機３０に送信する。このため、無線子機１０から無線親機３０へ送信する解析結果のパケットＤ１のデータサイズを、収音部１１が収集した音のデータそのままのデータサイズよりも低減できる。

また、無線子機１０は、間欠駆動し、無線親機３０が解析結果を取り出し可能な最低限のサイズのパケットＤ１を送信するため、無線子機１０の消費電力を低減することができる。したがって、無線子機１０は、解析結果を１回送信するのに要する電力エネルギを少なくし、内蔵電池５８の消費電力を抑制することができる。この結果、無線子機１０の内蔵電池５８の寿命が長くなるので、無線子機１０の電池交換頻度を少なくすることができる。

また、無線子機１０は、長期間にわたって点検対象物Ａ２から取得した音データから抽出した一部の情報を無線親機３０に向けて送信する。そして、無線親機３０は、無線子機１０が取得した音データの特徴を管理し、異音を検出した際には、監視端末４０に対して、点検対象物Ａ２に異常が発生したことを通知する。このため、監視端末４０を使用する作業者は、点検対象物Ａ２の状態を遠隔監視することができ、点検対象物Ａ２まで近づいて異音を点検する機会を減らすことができる。このため、点検対象物Ａ２の運用コストを低減できるばかりか、自動点検システム１の使い勝手を向上することも可能となる。

なお、無線子機１０の通信可能距離の範囲内に無線親機３０があれば、自動点検システム１に無線中継機２０を設けず、無線子機１０が無線親機３０と直接通信するように構成してもよい。

また、収音部１１がＡＤ変換部を備える構成としてもよい。この場合、収音部１１が収音した音のアナログ信号の振幅に対して周期Ｔ１で標本化及び量子化を行い、アナログ信号をデジタル値に変換して、解析部１２にデジタル値を出力する。このため、解析部１２は、高速タイマ１５及びＡＤ変換部１６を除く構成としてもよい。

［無線子機からマイクロフォンを離した構成例］
図１０は、無線子機１０の取り付け場所の例を示す図である。
図１に示した無線子機１０は収音部１１を内蔵しており、点検対象物Ａ２から離れた位置に無線子機１０が設置されていた。しかし、図１０に示すように無線子機１０が備える収音部１１は、無線子機１０の筐体から取り外し、無線子機１０から離して点検対象物Ａ２に取り付け可能となるように構成してもよい。

収音部１１（マイクロフォン５５）の大きさは、無線子機１０の筐体に比べて小さいため、点検対象物Ａ２に直接取り付けることが可能である。例えば、点検対象物Ａ２が電動機である場合に、電動機の軸受けや電動機カバーの外側に収音部１１を直接取り付けることが可能である。このように収音部１１が電動機の各部に直接取り付けられることにより、収音部１１が収音する音は、電動機が設置される周囲の環境音の影響を受けにくくなる。

収音部１１と無線子機１０とは、無線子機１０から引き延ばされた電力線及び信号線により接続される。電力線及び信号線は、収音部１１と無線子機１０を接続するケーブル５内に収納される。収音部１１は、電力線を通じて電源部１４（内蔵電池５８）から供給される電力により動作する。また、収音部１１は、点検対象物Ａ２から収音した音のアナログ信号を、無線子機１０の解析部１２に信号線を通じて出力する。解析部１２は、周囲の雑音を含まない、点検対象物Ａ２だけから発生した音のアナログ信号に基づいて、音の解析をすることができる。

［マルチホップネットワークの第１の構成例（シングルマネージャ）］
図１１は、第１の実施の形態に係る自動点検システム１のマルチホップネットワークの第１の構成例（シングルマネージャ）を示す図である。

図１に示したように、自動点検システム１は、複数の無線子機１０，１０’、無線中継機２０で構成される。通常、無線子機１０，１０’がパケットＤ１を最初に送信する宛先である無線中継機２０は予め決まっている。しかし、無線子機１０，１０’が設置される環境は、様々な形状の設備が配置されるプラント内であることが多い。このため、無線子機１０，１０’が設置された後に、新たに設備６が設置されると無線子機１０，１０’から無線中継機２０にパケットＤ１を送信できなくなってしまう。

ここで、自動点検システム１が構成する第１の構成例に係るマルチホップネットワークについて説明する。マルチホップネットワークでは、複数の無線子機１０，１０’がパケットＤ１を転送することが可能となる。複数の無線子機１０，１０’を識別するため、（１）〜（４）の符号を付した無線子機１０（１）〜１０（４）がマルチホップネットワークに設けられた例を示す。また、複数の無線中継機２０を識別するため、（１），（２）の符号を付した無線中継機２０（１），２０（２）がマルチホップネットワークに設けられた例を示す。

無線子機１０（１）は、点検対象物Ａ２から発生する音を収音し、無線子機１０（２）は、点検対象物Ｂ３から発生する音を収音する。そして、無線子機１０（３），１０（４）は、それぞれ点検対象物Ｃ４の異なる場所から発生する音を収音する。例えば、図１１の左側に示す無線中継機２０（１）には、２台の無線子機１０（１），１０（２）からパケットＤ１が送信される。また、図１１の右側に示す無線中継機２０（２）にも、２台の無線子機１０（３），１０（４）からパケットＤ１が送信されていたとする。

しかし、図１１の右側に示す無線中継機２０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）との間に設備６が設置されたことにより、無線中継機２０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）とが直接通信できなかったとする。このように、複数の無線子機１０（１）〜１０（４）のうち、無線子機１０（３），１０（４）は、無線中継機２０（２）に対してパケットＤ１を送信できないことを検出した場合に、他の無線中継機２０（１）にデータを送信可能である他の無線子機１０（２）に対して、パケットＤ１の転送を依頼する。

そこで、無線中継機２０（２）にパケットＤ１を送信できない無線子機１０（３），１０（４）は、他の無線中継機２０（１）にパケットＤ１を送信できる無線子機１０（１），１０（２）を探索する。そして、パケットＤ１を送信できない無線子機１０（３），１０（４）は、パケットＤ１を送信できる無線子機１０（２）までパケットＤ１を転送する。この時、無線子機１０（３）は、自身のパケットＤ１を無線子機１０（２）に送信し、さらに無線子機１０（４）から送信されたパケットＤ１を無線子機１０（２）に転送する。

そして、他の無線子機１０（２）は、無線子機１０（３），１０（４）から送信されたパケットＤ１を無線中継機２０（１）に転送する。つまり、無線子機１０（２）は、自身のパケットＤ１を無線中継機２０（１）に送信するとともに、無線子機１０（３）から送信又は転送されたパケットＤ１についても無線中継機２０（１）に送信する。このように自動点検システム１がマルチホップネットワークを構成することにより、全ての無線子機１０（１）〜１０（４）が無線中継機２０（１）を介して無線親機３０までパケットＤ１を送信することができる。

なお、無線子機１０（２），１０（３）が長期間にわたってパケットＤ１の転送を続けると、無線子機１０（２），１０（３）の内蔵電池５８の消費電力が他の無線子機１０（１），１０（４）よりも多くなってしまう。このため、他の無線子機１０（３），１０（４）から送信されたパケットＤ１の転送を開始した無線子機１０（２）の存在が無線親機３０（１）を通じて監視端末４０に通知されてもよい。この通知により、作業者は、無線子機１０（３），１０（４）と無線中継機２０（２）とが無線通信できていない状況を知ることができる。そして、作業者は、無線中継機２０（２）と通信可能な位置に無線子機１０（３），１０（４）を移動させたり、設備６を移動させたりする等の措置をとることができる。

監視端末４０は、外部のインターネットを介して、点検対象物Ａ２が設置されたプラントから離れた場所で点検対象物Ａ２の状態を監視することが可能である。

［マルチホップネットワークの第２の構成例（マルチマネージャ）］
図１２は、第１の実施の形態に係る自動点検システム１のマルチホップネットワークの第２の構成例（マルチマネージャ）を示す図である。

ここで、自動点検システム１が構成する第２の構成例に係るマルチホップネットワークについて説明する。自動点検システム１は、無線中継機２０を備えない形態でマルチホップネットワークを構成することができる。複数の無線親機３０を識別するため、（１），（２）の符号を付した無線親機３０（１），３０（２）がマルチホップネットワークに設けられた例を示す。つまり、このマルチホップネットワークでは、図１１に示した無線中継機２０（１），２０（２）が、２台の無線親機３０（１），３０（２）に置き換えて構成される。そして、無線親機３０（１），３０（２）は、インターネット等からなる通信網を経由して監視端末４０に接続される。

マルチホップネットワークでは、複数の無線子機１０，１０’がパケットＤ１を転送することが可能となる。例えば、図１２の左側に示す無線親機３０（１）には、２台の無線子機１０（１），１０（２）からパケットＤ１が送信される。また、図１２の右側に示す無線親機３０（２）にも、２台の無線子機１０（３），１０（４）からパケットＤ１が送信されていたとする。

しかし、図１２の右側に示す無線親機３０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）との間に設備６が設置されたことにより、無線親機３０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）とが直接通信できなかったとする。このように、複数の無線子機１０（１）〜１０（４）のうち、無線子機１０（３），１０（４）は、無線親機３０（２）に対してパケットＤ１を送信できないことを検出した場合に、他の無線親機３０（１）にデータを送信可能である他の無線子機１０（２）に対して、パケットＤ１の転送を依頼する。

そこで、無線親機３０（２）にパケットＤ１を送信できない無線子機１０（３），１０（４）は、他の無線親機３０（１）にパケットＤ１を送信できる無線子機１０（１），１０（２）を探索する。パケットＤ１を送信できない無線子機１０（３），１０（４）は、パケットＤ１を送信できる無線子機１０（２）までパケットＤ１を転送する。この時、無線子機１０（３）は、自身のパケットＤ１を無線子機１０（２）に送信し、さらに無線子機１０（４）から送信されたパケットＤ１を無線子機１０（２）に転送する。

そして、他の無線子機１０（２）は、無線子機１０（３），１０（４）から送信されたパケットＤ１を無線親機３０（１）に転送する。つまり、無線子機１０（２）は、自身のパケットＤ１を無線親機３０（１）に送信するとともに、無線子機１０（３）から送信又は転送されたパケットＤ１についても無線親機３０（１）に送信する。このように自動点検システム１がマルチホップネットワークを構成することにより、全ての無線子機１０（１）〜１０（４）が無線親機３０（１）を介して監視端末４０までパケットＤ１を送信することができる。

なお、無線子機１０（２），１０（３）が長期間にわたってパケットＤ１の転送を続けると、無線子機１０（２），１０（３）の内蔵電池５８の消費電力が他の無線子機１０（１），１０（４）よりも多くなってしまう。このため、他の無線子機１０（３），１０（４）から送信されたパケットＤ１の転送を開始した無線子機１０（２）の存在が無線親機３０（１）を通じて監視端末４０に通知されてもよい。この通知により、作業者は、無線子機１０（３），１０（４）と無線親機３０（２）とが無線通信できていない状況を知ることができる。そして、作業者は、無線親機３０（２）と通信可能な位置に無線子機１０（３），１０（４）を移動させたり、設備６を移動させたりする等の措置をとることができる。

［マルチホップネットワークの第３の構成例（マルチマネージャ）］
図１３は、第１の実施の形態に係る自動点検システム１のマルチホップネットワークの第３の構成例（マルチマネージャ）を示す図である。

ここで、自動点検システム１が構成する第３の構成例に係るマルチホップネットワークについて説明する。図１２に示した第２の構成例に係るマルチホップネットワークのマルチマネージャ構成には、図１３に示すように無線中継機２０が含まれてもよい。

図１３に示す自動点検システム１は、複数の無線中継機２０と、複数の無線親機３０とを備えた形態でマルチホップネットワークを構成することができる。このマルチホップネットワークでは、無線子機１０（１），１０（２）に無線中継機２０（１）が接続され、無線子機１０（３），１０（４）に無線中継機２０（２）が接続される。そして、無線中継機２０（１）と無線親機３０（１）が接続され、無線中継機２０（２）と無線親機３０（２）が接続される。そして、無線親機３０（１），３０（２）は、インターネット等からなる通信網を経由して監視端末４０に接続される。

第３の構成例に係るマルチホップネットワークにおいても、無線子機１０（３），１０（４）と無線中継機２０（２）との間に設備６が設置され、無線中継機２０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）とが直接通信できなくなったとする。この場合、無線子機１０（３），１０（４）が、他の無線子機１０（２）を探索する。そして、無線子機１０（４）は、無線子機１０（３）にパケットＤ１を送信する。無線子機１０（３）は、無線子機１０（３）自体が作成するパケットＤ１を無線子機１０（２）に送信すると共に、無線子機１０（４）から受信したパケットＤ１を無線子機１０（２）に転送する。その後、無線子機１０（２）が無線中継機２０（１）にパケットＤ１を転送することで、無線子機１０（３），１０（４）のパケットＤ１は、無線中継機２０（１）から無線親機３０（１）に送信され、無線親機３０（１）から通信網を経て監視端末４０に送信される。

このように自動点検システム１が第３の構成例に係るマルチホップネットワークを構成することにより、全ての無線子機１０（１）〜１０（４）が、無線中継機２０（１）、無線親機３０（１）を介して監視端末４０までパケットＤ１を送信することができる。なお、長期間にわたってパケットＤ１の転送が続くことを防ぐため、無線子機１０（２），（３）がパケットＤ１の転送を開始したことを監視端末４０に通知する処理は、第１の構成例に係るマルチホップネットワークと同様である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る自動点検システムの構成例及び動作例について、図１４を参照して説明する。
図１４は、第２の実施の形態に係る自動点検システム１Ａの構成例を示すブロック図である。本実施の形態では、無線子機１０に発電部１４Ａを設けることにより、電源部１４の内蔵電池５８の消耗を抑制することを可能とする。なお、無線子機１０Ａと同様の構成である無線子機１０Ａ’の詳細な説明、及び第１の実施の形態に係る無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０と同じ個所についての詳細な説明は省略する。

第２の実施の形態に係る無線子機１０Ａは、発電部１４Ａをさらに備えている。発電部１４Ａは、例えば、圧電振動子等を含んで構成されており、点検対象物Ａ２から発する音波による振動、又は点検対象物Ａ２から生じる振動を電気エネルギ（電力）に変換して発電する装置である。発電部１４Ａで発電された電力は、電源部１４に供給される。

電源部１４は、発電部１４Ａから供給された電力と、内蔵電池５８から取り出した電力の両方を、収音部１１、解析部１２及び無線通信部１３へ供給（給電）することができる。内蔵電池５８を充電可能な二次電池として構成することで、電源部１４は、発電部１４Ａで発電された電力で内蔵電池５８を充電してもよい。また、発電部１４Ａからの電力だけでは足りない場合に、電源部１４は、無線子機１０内の各部に内蔵電池５８からの電力を供給する構成でもよい。発電部１４Ａの発電方式は問わない。例えば、発電部１４Ａは、太陽光を電気エネルギ（電力）に変換する発電装置であってもよい。ただし、点検対象物Ａ２に由来する音や振動等のエネルギを利用する発電方式であることが好ましい。

第２の実施の形態に係る自動点検システム１Ａにおいても、第１の実施の形態に係る自動点検システム１と同様の作用効果を奏する。さらに第２の実施の形態に係る自動点検システム１Ａでは、無線子機１０が発電部１４Ａを備えているため、内蔵電池５８の交換頻度を、第１の実施の形態に係る無線子機１０の内蔵電池５８よりも低減することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る自動点検システムの構成例及び動作例について、図１５を参照して説明する。本実施の形態に係る自動点検システムは、監視端末が周波数解析を行う機能を有する。
図１５は、自動点検システム１Ｂの全体構成例を示すブロック図である。

自動点検システム１Ｂは、無線子機１０Ｂ，１０Ｂ’、無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０Ａを備える。なお、無線子機１０Ｂと同様の構成である無線子機１０Ｂ’の詳細な説明、及び第１の実施の形態に係る無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０と同じ個所についての詳細な説明は省略する。

無線子機１０Ｂは、収音部１１、解析部１２Ａ、無線通信部１３及び電源部１４を備える。解析部１２Ａは、第１の実施の形態に係る解析部１２と同様に、高速タイマ１５、ＡＤ変換部１６、低速タイマ１７及び時間積分部１８を有するが、周波数解析部１９を除いた構成である。このため、解析部１２Ａの解析結果は、収音部１１により収音された音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値の周期的な時系列値である。この解析結果を含むパケットＤ１が、無線通信部１３から無線中継機２０の無線通信部２１に送信される。

無線中継機２０の無線通信部２１は、無線子機１０Ｂから受信したパケットＤ１を無線親機３０の無線通信部３１に転送する。
無線親機３０の無線通信部３１は、受信したパケットＤ１から取り出した解析結果をデータ格納部３２に格納する。そして、データ公開部３３は、データ格納部３２から読み出した解析結果を監視端末４０Ａに送信する。

監視端末４０は、周波数解析部４１を備える。この周波数解析部４１は、第１の実施の形態に係る周波数解析部１９と同様に、解析結果の周波数解析を行う。このとき、周波数解析部４１は、解析部１２Ａがデジタル値を時間積分した値で表されるうなり音圧の変動により、うなり音圧の平均値と、うなり音圧の変動の幅と、うなり音圧の変動の周期とを求める。そして、データ公開部３３は、音圧の平均値と、音圧の変動の幅と、音圧の変動の周期とから判定する点検対象物Ａ２の状態を監視端末４０に公開する。このため、監視端末４０は、点検対象物Ａ２に異常が発生したことを作業者に知らせることができる。

以上説明した第３の実施の形態に係る自動点検システム１Ｂでは、監視端末４０Ａに設けられた周波数解析部４１が、音圧の変動により、音圧の平均値と、音圧の変動の幅と、音圧の変動の周期とを求める処理を行う。このため、無線子機１０Ｂにおける解析部１２Ａの消費電力量が、第１の実施の形態に係る解析部１２より少なくなる。この結果、無線子機１０Ｂが備える内蔵電池５８の寿命が長くなり、無線子機１０Ｂの電池交換頻度が、第１の実施の形態に係る無線子機１０よりもさらに少なくなる。

なお、本発明は上述した各実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限り、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができ、本発明の目的を達成する範囲内で、実施形態の構成や処理方法は適宜変更することが可能である。
また、図中の制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…自動点検システム、２…点検対象物、１０…無線子機、１１…マイク、１２…解析部、１３…無線通信部、１４…電源部、１５…高速タイマ、１６…ＡＤ変換部、１７…低速タイマ、１８…時間積分部、１９…周波数解析部、２０…無線中継機、２１…無線通信部、３０…無線親機、３１…無線通信部、３２…データ格納部、３３…データ公開部、４０…監視端末、５８…内蔵電池

Claims (11)

1. 無線子機と、無線親機と、監視端末と、を備え、
   前記無線子機は、
   点検対象物から発生する音を収音する収音部と、
   収音された前記音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値で表される音圧の変動により、音圧の平均値と、前記音圧の変動の幅と、前記音圧の変動の周期とを解析結果として得る解析部と、
   前記無線親機に前記解析結果を含むデータを無線送信する無線通信部と、
   前記収音部、前記解析部及び前記無線通信部に電力を供給する電源部と、を有し、
   前記無線親機は、前記無線子機から前記データを受信して管理し、前記点検対象物の稼働負荷が低い時に得られる前記音圧の平均値に対する前記音圧が、前記点検対象物の稼働負荷が低い時に得られる前記音圧よりも大きく、かつ、前記点検対象物の稼働負荷が高い時に得られる前記音圧よりも大きい場合に、前記点検対象物の状態を異常と判定し、前記点検対象物の状態を監視する前記監視端末からの要求に基づいて、前記データから取り出した前記解析結果を前記監視端末に送信し、
   前記監視端末は、前記解析結果から前記点検対象物の状態を判定して公開する処理を行う
   自動点検システム。
2. 前記解析部は、
   前記点検対象物から発生する音のアナログ信号の振幅に対して第１周期で標本化及び量子化を行い、前記アナログ信号をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、
   前記デジタル値を、前記第１周期より長い第２周期で時間積分する時間積分部と、
   前記デジタル値を時間積分した値で表される前記音圧の変動により、前記音圧の平均値と、前記音圧の変動の幅と、前記音圧の変動の周期とを求める周波数解析部と、を有する
   請求項１に記載の自動点検システム。
3. 無線子機と、無線親機と、監視端末と、を備え、
   前記無線子機は、
   点検対象物から発生する音を収音する収音部と、
   収音された前記音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値の周期的な時系列値を解析結果として得る解析部と、
   前記無線親機に前記解析結果を含むデータを無線送信する無線通信部と、
   前記収音部、前記解析部及び前記無線通信部に電力を供給する電源部と、を有し、
   前記無線親機は、前記無線子機から前記データを受信して管理し、前記点検対象物の状態を監視する前記監視端末からの要求に基づいて、前記データから取り出した前記解析結果を前記監視端末に送信し、
   前記監視端末は、前記解析結果に基づいて、前記音の振幅の離散値を所定の期間ずつ時間積分した値で表される音圧の変動により、音圧の平均値と、前記音圧の変動の幅と、前記音圧の変動の周期とを求め、前記点検対象物の稼働負荷が低い時に得られる前記音圧の平均値に対する前記音圧が、前記点検対象物の稼働負荷が低い時に得られる前記音圧よりも大きく、かつ、前記点検対象物の稼働負荷が高い時に得られる前記音圧よりも大きい場合に、前記点検対象物の状態を異常と判定して公開する処理を行う
   自動点検システム。
4. 前記解析部は、
   前記点検対象物から発生する音のアナログ信号の振幅に対して第１周期で標本化及び量子化を行い、前記アナログ信号をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、
   前記デジタル値を、前記第１周期より長い第２周期で時間積分する時間積分部と、を有し、
   前記監視端末は、
   前記デジタル値を時間積分した値で表される音圧の変動により、前記音圧の平均値と、前記音圧の変動の幅と、前記音圧の変動の周期とを求める周波数解析部と、を有する
   請求項３に記載の自動点検システム。
5. 前記収音部は、前記点検対象物から収音した音のアナログ信号を出力し、
   前記無線通信部は、前記解析部が得た前記解析結果に前記無線親機の宛先情報を付して、前記無線親機に向けて所定のタイミングで前記解析結果を無線送信する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動点検システム。
6. 前記収音部は、前記無線子機から離して前記点検対象物に取り付け可能であり、前記無線子機から引き延ばされた電力線を通じて前記電源部により供給される電力により動作し、前記無線子機から引き延ばされた信号線を通じて前記アナログ信号を出力する
   請求項５に記載の自動点検システム。
7. 前記無線子機は、前記点検対象物から発生する音波による振動、又は前記点検対象物から生じる振動を電力に変換して発電する発電部を備え、
   前記電源部は、前記発電部が発電した電力を前記収音部、前記解析部及び前記無線通信部に供給し、又は前記無線子機に内蔵される電池を充電する
   請求項６に記載の自動点検システム。
8. 前記無線親機は、前記解析結果から求めた、前記点検対象物の稼働負荷と前記音圧との関係に基づいて、前記点検対象物に異常が発生したことを前記監視端末に通知する
   請求項７に記載の自動点検システム。
9. 複数の前記無線子機に対して前記解析結果を含むデータの送信順を指示する前記無線親機と、前記無線子機との間に配置され、前記送信順に従って前記無線子機から受信した前記データを前記無線親機に無線送信する無線中継機を備える
   請求項８に記載の自動点検システム。
10. 複数の前記無線子機のうち、一の前記無線子機は、一の前記無線中継機に前記解析結果を含むデータを送信できないことを検出した場合に、他の前記無線中継機にデータを送信可能である他の前記無線子機に対して、前記解析結果を含むデータの転送を依頼し、
    他の前記無線子機は、一の前記無線子機から送信された前記解析結果を含むデータを一の前記無線中継機に転送する
    請求項９に記載の自動点検システム。
11. 複数の前記無線子機のうち、一の前記無線子機は、一の前記無線親機に前記解析結果を含むデータを送信できないことを検出した場合に、前記無線親機にデータを送信可能である他の前記無線子機に対して、前記解析結果を含むデータの転送を依頼し、
    他の前記無線子機は、一の前記無線子機から送信された前記解析結果を含むデータを前記無線親機に転送する
    請求項８に記載の自動点検システム。

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