JP7077610B2 - 監視装置、監視方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、監視装置、監視方法、プログラムに関する。

監視対象が発する振動、発熱、音などの状態変化に基づいて監視対象の異常の検出を行う場合、監視対象の位置に、振動、発熱、音などの状態変換を検知するセンサをそれぞれ設置していた。監視対象における状態変化を検出する技術として光ファイバセンシングの技術が特許文献１に開示されている。

特開２０１０－８４０９号公報

ところで、上述のような光ファイバセンシングの技術において、所定の監視対象の情報と、その監視対象の位置に這う光ファイバの基準点からの距離との対応関係を予め記録しておく作業に労力がかかっていた。

そこでこの発明は、上述の課題を解決する監視装置、監視方法、プログラムを提供することを目的としている。

本発明の第１の態様によれば、監視装置は、光ファイバに入射した光の散乱光の観測に基づいて前記光ファイバの基準点を基準とした距離点における状態強度を計測する計測器より、前記距離点と前記状態強度との組み合わせを示す計測データを取得する計測データ取得部と、前記光ファイバの監視対象位置において発生装置が発生した状態変化の発生タイミングを示す状態変化発生通知データを前記発生装置から取得し、当該状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングと、前記計測データに基づく前記距離点ごと所定時間間隔ごとの前記状態強度と、に基づいて、前記監視対象位置に関する前記距離点を特定する特定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様によれば、監視方法は、光ファイバに入射した光の散乱光の観測に基づいて前記光ファイバの基準点を基準とした距離点における状態強度を計測する計測器より、前記距離点と前記状態強度との組み合わせを示す計測データを取得し、前記光ファイバの監視対象位置において発生装置が発生した状態変化の発生タイミングを示す状態変化発生通知データを前記発生装置から取得し、当該状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングと、前記計測データに基づく前記距離点ごと所定時間間隔ごとの前記状態強度と、に基づいて、前記監視対象位置に関する前記距離点を特定することを特徴とする。

本発明の第３の態様によれば、プログラムは、監視装置のコンピュータを、光ファイバに入射した光の散乱光の観測に基づいて前記光ファイバの基準点を基準とした距離点における状態強度を計測する計測器より、前記距離点と前記状態強度との組み合わせを示す計測データを取得する計測データ取得手段、前記光ファイバの監視対象位置において発生装置が発生した状態変化の発生タイミングを示す状態変化発生通知データを前記発生装置から取得し、当該状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングと、前記計測データに基づく前記距離点ごと所定時間間隔ごとの前記状態強度と、に基づいて、前記監視対象位置に関する前記距離点を特定する特定手段、として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、所定の監視対象の情報と、その監視対象の位置に這う光ファイバの基準点からの距離との対応関係を予め記録しておく作業の労力を軽減することができる。

本実施形態による監視システムの構成を示す第一の図である。 本実施形態による監視装置のハードウェア構成図である。 本実施形態による監視装置の機能ブロック図である。 本実施形態による携帯端末の処理フローを示す図である。 本実施形態による監視装置の処理フローを示す図である。 本実施形態による監視装置を備えた監視システムの構成を示す第二の図である。 本実施形態による監視装置を備えた監視システムの構成を示す第三の図である。 本実施形態による監視装置の最小構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態による監視装置を図面を参照して説明する。
図１は監視装置を備えた監視システムの構成を示す第一の図である。
この図で示すように監視システム１００は、監視装置１、計測器２、表示装置３、通信装置５および通信装置５に通信接続する発信装置の一態様である携帯端末７により構成されている。
監視装置１は計測器２を介して光ファイバ２０と接続している。当該光ファイバ２０は１００００ｍ等の長さを有し、所定の複数の監視対象ＡＡ，ＡＢ・・を這うように設置さる。監視装置１は通信装置５を介して携帯端末７と通信接続する。
計測器２は光ファイバ２０に光を入射し、光ファイバ２０の各点において散乱する散乱光を観測する。計測器２はその散乱光に基づいて光ファイバの基準点を基準とした各距離点における状態強度を計測する。

監視装置１は計測器２に接続されており計測器２から各距離点における状態強度を取得し、所定の監視対象位置に対応する距離点において検出された状態強度を特定する。状態強度は光ファイバ２０の物性状態を振動、音、熱などによって変化させた際の強度である。表示装置３は監視装置１による出力情報の出力先の一例である。監視装置１は表示装置３に少なくとも監視対象の位置における状態強度を出力する。

表示装置３は監視装置１から受信した表示画像を表示する。表示画像は例えば、観測対象位置ＡＡ，ＡＢ，・・それぞれの光ファイバ２０の基準点からの距離と、その観測対象位置における状態強度を対応付けた情報である。なお光ファイバ２０の各距離点における状態強度の検出手法としては例えば、ＯＴＤＲ(Optical Time Domain Reflectometry)などがあるが、本実施形態による監視システムは、光ファイバ２０中に入射した光の散乱光の観測に基づいて光ファイバ２０の基準点を基準とした距離点における状態強度を計測する技術であれば、どのような光ファイバセンシングの技術を利用してもよい。

携帯端末７は監視対象を光ファイバ２０が這う位置において状態変化を発生させる。本実施形態において携帯端末７は振動を発する。または携帯端末７は音や熱を発するものであってよい。携帯端末７は状態変化を発生したタイミングを監視システム１００の通信装置５へ送信する。携帯端末７が監視システム１００の通信装置５へ送信する情報を状態変化発生通知データと呼ぶこととする。携帯端末７は無線または有線により通信装置５と通信接続されてよい。本実施形態において携帯端末７が発する振動の周波数は予め定められた周波数である。監視装置１は携帯端末７が発する振動の周波数を記憶しているものとする。

図２は監視装置のハードウェア構成図である。
この図が示すように監視装置１はＣＰＵ（Central Processing Unit）１０－１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０－２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０－３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０－４、通信モジュール１０－５等の各ハードウェアを備えたコンピュータである。計測器２、表示装置３、通信装置５、携帯端末７も同様の構成を備えてよい。

図３は監視装置の機能ブロック図である。
監視装置１は、電源が投入されると起動し、予め記憶する監視プログラムを実行する。これにより監視装置１には、制御部１０１、計測データ取得部１０２、特定部１０３、記録部１０４、出力部１０５等の機能が備わる。
制御部１０１は他の機能部を制御する。
計測データ取得部１０２は計測器２より、状態強度と距離点との対応関係を示す情報を含む計測データを取得する。
特定部１０３は、光ファイバ２０における監視対象の位置において携帯端末７が発生した状態変化の発生タイミングを特定し、その発生タイミングに基づいて、監視対象が位置する光ファイバ２０の距離点の基準点を基準とする距離を特定する。当該距離点は光ファイバの基準点からの距離である。
記録部１０４は特定部１０３の特定した監視対象の距離を記録する。
出力部１０５は少なくとも所定の監視対象の位置における状態強度を表示装置３に出力する。

図４は携帯端末の処理フローを示す図である。
ユーザは携帯端末７を携帯して監視対象へ赴く。監視対象は複数であってよく、監視対象には光ファイバ２０が這うように設置されている。ユーザは監視対象におい携帯端末７を動作させて振動を発生させる。携帯端末７の発生部７２は振動を発生する（ステップＳ４０１）。発生部７２は例えばバイブレータなどであってよい。当該振動の周波数は予め定められており、１秒に５回、１秒に１０回などの振動を与えるものであってよい。振動の周波数はさらに高周波な振動であってよい。発生部７２が振動を発すると通信部７１は通信装置５へ状態変化発生通知データを送信する（ステップＳ４０２）。通信装置５は監視装置１へ状態変化発生通知データを出力する。監視装置１は状態変化発生通知データに基づいて携帯端末７により振動が発生されたタイミングを検知し、その時の振動周波数に基づいて、携帯端末７が振動している距離点を特定する。

図５は監視装置の処理フローを示す第一の図である。
次に監視装置の処理フローについて順を追って説明する。
携帯端末７の振動に基づいて監視装置１の特定部１０３は通信モジュール１０－５を介して状態変化発生通知データを取得する（ステップＳ５０１）。状態変化発生通知データには監視対象のＩＤが含まれてよい。この監視対象のＩＤは携帯端末７においてユーザが入力等した監視対象を識別するための情報である。特定部１０３は状態変化発生通知データの取得によって、携帯端末７が振動を発しているタイミングであることを検知する（ステップＳ５０２）。特定部１０３は状態変化発生通知データを受信すると当該データから監視対象のＩＤを読み取る（ステップＳ５０３）。特定部１０３は計測データ取得部１０２に計測データの取得を指示する。

計測データ取得部１０２は計測器２に計測の開始を指示する。すると計測器２は光ファイバ２０に光を入射する。計測器２は光の散乱光を観測する。計測器２は光ファイバセンシング技術を用いて光ファイバ２０の各距離点における状態強度を検出する。状態強度は数値で表され、携帯端末７の発する振動、温度、音量などの状態が大きくなればなるほど、状態強度の高い数値となる。計測器２が状態強度を検出する各距離点は例えば、１ｍ（メートル）や２ｍなどの基準間隔である。光ファイバ２０が１００００ｍなどの長さを有する場合、計測器２が状態強度を検出できる距離点は１００００点などの大量のデータ量となる。

監視装置１の取得部１０２は光ファイバの各距離点の基準点を基準とする距離と状態強度とを関連付けた計測データを計測器２から取得する（ステップＳ５０４）。計測データ取得部１０２はこの計測データを１ｍｓなどの所定の間隔で順次、計測器２から取得する。当該計測データには各距離点の光ファイバ２０の基準点を基準とする距離と、その距離点における状態強度とを関連付けて保持している。計測データ取得部１０２は取得した計測データを順次、特定部１０３へ出力する。

特定部１０３は各計測データに含まれる状態強度と距離との組み合わせの情報を読み取る。特定部１０３は光ファイバ２０の基準点を基準とする距離毎、所定の時間間隔毎の状態強度を示す計測結果を生成する（ステップＳ５０５）。特定部１０３はその計測結果において、携帯端末７の振動発生の周波数と同じ周波数で、状態強度が閾値以上となっていることを示す距離を特定する（ステップＳ５０６）。記録部１０４は特定部１０３の特定した距離と観測対象のＩＤと特定部１３から取得する。記録部１０４は観測対象のＩＤと距離とを対応付けてＨＤＤ１０－５等の記憶部に記録する（ステップＳ５０７）。例えば図１で示すように携帯端末７により振動を発生させた位置の監視対象ＡＡのＩＤと、その監視対象ＡＡの位置に対応する光ファイバ２０の距離点の基準点を基準とする距離（７，０３４ｍ）の情報が対応付けて記録される。記録部１０４は記録の処理が終了すると制御部１０１に記録完了を通知する。制御部１０１は記録完了情報を、通信装置５を介して携帯端末７へ送信する（ステップＳ５０８）。携帯端末７の通信部７１は記録完了情報を受信する（ステップＳ４０３）。携帯端末７は記録完了情報の受信に基づいて振動の停止を制御し、発生部７２は振動を停止する（ステップＳ４０４）。

以上の処理により監視装置１は監視対象の識別情報（ＩＤ）と、その監視対象の位置に這うように設置された光ファイバ２０の基準点からの距離とを簡易に記録することができる。ユーザは複数の監視対象の位置において携帯端末７を用いて振動を発生させる操作を行う。これにより複数の監視対象についての識別情報と、その監視対象の位置に這うように設置された光ファイバ２０の基準点からの距離とを簡易に記録することができる。

各監視装置のＩＤとその監視装置の位置における光ファイバ２０の距離点の基準点からの距離が記録された後、監視システム１００は監視対象の異常を監視する。

例えば上述の処理と同様に、計測器２は光ファイバ２０に光を入射する。計測器２は光の散乱光を観測する。計測器２は光ファイバセンシング技術を用いて光ファイバ２０の各距離点における状態強度を検出する。監視装置１の計測データ取得部１０２は計測データを計測器２から取得する。計測データ取得部１０２は取得した計測データを特定部１０３へ出力する。特定部１０３は、所定の監視対象の光ファイバ２０の基準点を基準とする距離を、監視対象ＡＡのＩＤに基づいて記憶部から取得する。この距離は、上述のステップＳ５０１～５０７の処理によって記録された距離である。特定部１０３は監視対象ＡＡの光ファイバ２０の基準点を基準とする距離と、その距離に紐づいて計測データに保持される状態強度との組み合わせを、出力部１０５へ出力する。出力部１０５は各監視対象の光ファイバ２０の基準点を基準とする距離と、その距離における状態強度とを関連付けた表示画像を生成する。出力部１０５は表示画像を表示装置３へ出力する。表示装置３は表示画像をモニタに出力する。

図６は監視装置と携帯端末とを備えた監視システムの構成を示す第二の図である。
図６で示す監視システム１００においては携帯端末７が測位部７３を備える点で、図１で示す監視システム１００と異なる。
携帯端末７は測位部７３において自端末の緯度、経度等の座標を検出してよい。そして通信部７１は上述のステップＳ４０２において座標をさらに含む状態変化発生通知データを通信装置５へ送信する。これにより監視装置１の記録部１０４は、観測対象のＩＤと、その観測対象の位置に対応する光ファイバ２０の距離点の基準点を基準とする距離と、観測対象点の座標とを対応付けて、ＨＤＤ１０－５等の記憶部に記録することができる。

図７は監視装置と携帯端末とを備えた監視システムの構成を示す第三の図である。
図７で示す監視システム１００は監視装置１がデータベース４と接続されている。データベース４には平面図データが記録されている。平面図データは一例としては工場内のフロアに複数設置されている各監視対象の機器の配置図であってよい。監視対象の機器はモータ、ポンプなど様々であってよい。平面図データは平面図の監視対象のＩＤとその監視対象の平面図内の座標の情報を保持する。監視装置１は平面図を含む表示画像を表示装置３に出力してもよい。この場合の処理の例について以下説明する。

監視装置１の計測データ取得部１０２は光ファイバの各距離点と状態強度とを関連付けた計測データを計測器２から取得する。計測データ取得部１０２は取得した計測データを特定部１０３へ出力する。特定部１０３は、所定の監視対象ＡＡの光ファイバ２０の基準点を基準とする距離を記憶部から取得する。特定部１０３は、計測データに含まれる状態強度の中から、監視対象ＡＡの光ファイバ２０の基準点を基準とする距離に紐づいて保持されている状態強度を順番に取得する処理を繰り返す。特定部１０３は監視対象ＡＡのＩＤと、それら監視対象ＡＡの位置に対応する光ファイバ２０の基準点を基準とする距離に紐づいて計測データに保持される状態強度との組み合わせを、出力部１０５へ出力する。出力部１０５はデータベース４から平面図データを取得する。出力部１０５は監視対象ＡＡのＩＤに基づいて、監視対象ＡＡの座標を平面図データから取得する。出力部１０５は、平面図データと、監視対象ＡＡの座標に対応する状態強度を対応付けた状態強度情報を含む表示画像３２を生成する。出力部１０５は表示画像３２を表示装置３へ出力する。表示装置３は表示画像３２に基づく平面図をモニタに出力する。当該表示画像３２は、平面図に含まれる各監視対象の配置図と、監視対象の位置にその監視対象の状態強度の数値が表示される。

上述の処理では、携帯端末７が状態変化発生通知データを監視装置１に無線または有線により送信している。しかしながら状態変化発生通知データは監視装置１に通信手段を用いて送信されずに、記録媒体を介して監視装置１に読み取らせるようにしてもよい。この場合、監視装置１は状態変化発生通知データには、携帯端末７が振動を発生した発生日時情報が含まれる。計測データ取得部１０２は過去の計測データをＨＤＤ１０－４等の記憶部に記録しておく。監視装置１の特定部１０３は状態変化発生通知データに含まれる発生日時情報を読み取る。特定部１０３は発生日時情報を起点として所定の時間間隔の計測データをＨＤＤ１０－４等の記憶部から取得する。特定部１０３は取得した計測データと、状態変化発生通知データを生成した携帯端末７の発する振動周波数とに基づいて、上述のステップＳ５０３～ステップＳ５０７と同様の処理を行う。

図８は監視装置の最小構成を示す図である。
監視装置１は少なくとも計測データ取得部１０２と、特定部１０３とを備えればよい。
計測データ取得部１０２は計測データを取得する。
特定部１０３は、光ファイバ２０における監視対象の位置で携帯端末７等の発生装置が発生した状態変化の発生タイミングを検知し、そのタイミングに基づいて監視対象の位置に対応する光ファイバの距離点の基準点を基準とする距離を特定する。

上述の各装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１・・・監視装置
２・・・計測器
３・・・表示装置
４・・・データベース
５・・・通信装置
７・・・携帯端末（発生装置）
７１・・・通信部
７２・・・発生部
７３・・・測位部
１０１・・・制御部
１０２・・・取得部
１０３・・・特定部
１０４・・・記録部
１０５・・・出力部
１００・・・監視システム

Claims (7)

1. 光ファイバに入射した光の散乱光の観測に基づいて前記光ファイバの基準点を基準とした距離点における状態強度を計測する計測器より、前記距離点と前記状態強度との組み合わせを示す計測データを取得する計測データ取得部と、
   前記光ファイバの監視対象位置において発生装置が発生した状態変化の発生タイミングを示す状態変化発生通知データを前記発生装置から取得し、当該状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングと、前記計測データに基づく前記距離点ごと所定時間間隔ごとの前記状態強度と、に基づいて、前記監視対象位置に関する前記距離点を特定する特定部と、
   を備える監視装置。
2. 前記特定部は、前記状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングに基づく状態変化の周波数と、前記計測データに基づく前記距離点ごと所定時間間隔ごとの前記状態強度との関係に基づいて、前記監視対象位置に関する前記距離点を特定する
   請求項１に記載の監視装置。
3. 前記特定部は、前記状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングに基づく状態変化の周波数と、前記計測データに基づいて生成した計測結果であって前記距離点ごと所定時間間隔ごとの前記状態強度を示す前記計測結果との関係に基づいて、前記監視対象位置に関する前記距離点を特定する
   請求項２に記載の監視装置。
4. 前記特定部は、前記状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングに基づく状態変化の周波数と同じ周波数で、前記計測結果において前記状態強度が閾値以上となることを示す距離を、前記監視対象位置に関する前記距離点と特定する
   請求項３に記載の監視装置。
5. 前記特定部は、前記監視対象位置の座標情報を含む前記状態変化発生通知データを取得し、
   前記監視対象位置に関する前記距離点と、当該監視対象位置の位置情報とを対応付けて記録する記録部を備える
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の監視装置。
6. 光ファイバに入射した光の散乱光の観測に基づいて前記光ファイバの基準点を基準とした距離点における状態強度を計測する計測器より、前記距離点と前記状態強度との組み合わせを示す計測データを取得し、
   前記光ファイバの監視対象位置において発生装置が発生した状態変化の発生タイミングを示す状態変化発生通知データを前記発生装置から取得し、当該状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングと、前記計測データに基づく前記距離点ごと所定時間間隔ごとの前記状態強度と、に基づいて、前記監視対象位置に関する前記距離点を特定する
   監視方法。
7. 監視装置のコンピュータを、
   光ファイバに入射した光の散乱光の観測に基づいて前記光ファイバの基準点を基準とした距離点における状態強度を計測する計測器より、前記距離点と前記状態強度との組み合わせを示す計測データを取得する計測データ取得手段、
   前記光ファイバの監視対象位置において発生装置が発生した状態変化の発生タイミングを示す状態変化発生通知データを前記発生装置から取得し、当該状態変化発生通知データに含まれる前記状態変化の発生タイミングと、前記計測データに基づく前記距離点ごと所定時間間隔ごとの前記状態強度と、に基づいて、前記監視対象位置に関する前記距離点を特定する特定手段、
   として機能させるプログラム。

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