JPH01245122A - 異常検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、設備機器等の運転中における異常状態を音
や振動などのデータから検知する異常検知方法に関する
。

（従来の技術） 例えば、地域冷暖房設備等のプラントの運転をセンター
で集中管理する場合、各設備機器の異常状態等を検知す
る方法として、個々の設備機器から発生ずる音や振動な
どのデータに基づいて該設置［器の劣化や故障の異常を
検知する異常検知方法がある。

このような従来の異常検知方法を実現する装置としては
、例えば第４図及び第５図に示すようなものがある。す
なわち、設備ｔａＩｓの音や振動などを検出する検出手
段１０１と、この検出手段１０１によって検出された音
や振動などの周波数成分を分析する周波数分析手段１０
３と、この周波数分析手段１０３によって得られた周波
数成分及び予め測定され記憶されている設備機器の異常
時における周波数パターンの特徴とを比較して正常か異
常かを判定する正常・異常比較判定手段１０５とから構
成される装置 そして、設備機器の監視時には、第５図のフローチャー
トに示すように、まず、検出手段１０１が設備機器の騒
音又は振動を検出しくステップ５１０１）、この検出値
を周波数分析手段１０３によって周波数成分を分析しく
ステップ５１０２）、正常・異常比較判定手段１０５で
、前記周波数成分を予め記憶された異常時における周波
数パターンの特徴と比較して正常か異常かを判定する（
ステップ８１０３及びステップ３１０４）。例えば、第
６図に示すように、異常時における周波数パターンとし
である周波数帯域ｆ１〜ｆ２における周波数成分が大き
くなるという特徴があるとき、その帯域における周波数
成分の積分値を算出し、この積分値が予め設定されたし
きい値を越えるか否かにより正常か異常かを判定する。

しかしながら、このような従来の異常検知方法にあって
は、予め設備機器の異常時における周波数パターンの特
徴を調べて記憶させておき、この異常時の周波数パター
ンの特徴と、設備監視時に検出した周波数成分とを比較
して正常か異常かを判定プるようにしていたため、例え
ば設備機器を新設したときなどで、その設備機器にどの
ような異常が起こるかが不明な場合、従って異常時にお
ける周波数パターンの特徴がわかっていない場合ニ（よ
従来の異常検知方法では異常を検知することができない
という問題があった。

一方、作為的に異常状態を具現し、このときの周波数パ
ターンの特徴を測定して記憶させておく専の方法もある
。しかしながら、このような方法は、実験室では使用で
きるが、実際のプラント等にあっては、ある箇所を測定
したデータを異常時の周波数パターンとした場合にこれ
を他の測定箇所に当てはめることができないこともある
。

さらに、正常時における周波数パターンを記憶させてお
き、この周波数パターンと監視時における周波数成分と
を比較して正常か異常かを判定する方法も考えられるが
、この場合、正常時における周波数パターンを基準にし
て、どのようなしきい１直を設定すればよいかを決める
ことが困難であった。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来の方法では、予め記憶された異常時
の周波数パターンと検出値の周波数成分とを比較して異
常を検知していたので新設の設備機器等異常時の周波数
パターンが分っていない場合には用いることができない
。

そこでこの発明は、設備機器の正常運転時における音や
振動などの検出値を周波数分析し、各周波数成分の平均
値と標準偏差を求め、これに基づいてしきい値を設定し
ておくことにより、異常時における音や振動などの周波
数パターンが不明な設備機器について異常を検知するこ
とができる異常検知方法の提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するだめの手段） 上記目的を達成するために、この発明は、設備機器の劣
化や故障などの異常を該設備機器から発生する音や振動
などのデータから検知する異常検知方法において、前記
音や振動などのデータを順次周波数分析し、その結果か
ら各周波数成分のレベルの平均値と標準偏差とを演算し
、予め設定された係数を用いて各周波数成分のしきい値
を演算し、このしきい値と設備機器から検出された音や
振動などのデータの各周波数成分のレベルとを比較し、
検出された各周波数成分がしきい値を越えたとぎ異常と
判定する。

（作用） 上記の方法によれば、設備機器の正常運転時における音
や振動などの各周波数成分から統計的に該各局波数成分
のしきい値を設定することができる。設＠機器の監視時
には、検出された音や振動などのデータの各周波数成分
を萌記しきい値と比較して正常か異常かを判定すること
ができる。

従って、異常時における周波数パターンが不明な設備機
器についても異常を検知することができる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例に適用する装置のブロック図
、第２図は第１図のブロック図に基づくフローチャート
である。

第１図に示すように、設＠機器の音や振動などを検出す
る騒音計又は振動計等からなる検出手段１と、この検出
手段１によって検出された音や振動などの検出値を順次
周波数分析する周波数分析器からなる周波数分析手段３
とを有している。また、この周波数分析手段３の分析結
果から各周波数成分子ｊのレベルの平均値Ｌ１と標準偏
差σｉを演算するＬｉ、σｉ演算手段５と、平均値Ｌ１
と標準偏差σｉ及び予め設定された係数α、β（α。

〉０．β＞Ｏ）とから各周波数成分子ｉのしきい値ｙｉ
を演算するｙｉ演算手段７及び設備監視時に検出された
音や振動などの検出値の各周波数成分子のレベルと、前
記しきい１ｉｙｉとを比較し正常か異常かを判定するｒ
とｙｉとの比較判定手段９とから構成されている。

前記Ｌｉ、σ１０１手段５．ｙｉ演算手段７およびｆと
ｙｉとの比較判定手段９は、例えばマイクロコンピュー
タ１１で構成されている。

つぎに、上記実施例の異常検知方法について第２図に示
ずフローチャ−トに基づいて説明する。

まず、第２図（ａ　）に示すように、設備機器の正常運
転時に発生する音や振動などを検出手段１ぐ検出しくス
テップＳ１）、この検出値を周波数分析手段３により順
次周波数分析する（ステップＳ２）。周波数分析手段３
によって分析された各周波数成分［ｉのレベルの平均値
Ｌ１および標準偏差σｉをＬｉ、σｉ演算手段５によっ
て演算する（ステップ８３）。

今、周波数成分［ｉのデータをＮ個とすると、平つぎに
、しきい値ｙｉを演算する際の係数α、βを設定しくス
テップＳ４）、前記（１）及び〈２）式で演口された平
均値Ｌ１と標準偏差σｉとからしきいｌｕ’ｉ　ｙ　ｉ
をｙｉ演算手段７により演算する（ステップＳ５）。し
ぎい値ｙ１は次式によって与えられる。

ｙｉ　＝　Ｌ＜　十ｃＡＯ″；　十、ｇ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　・（３）ここで、しきい値ｙ
１は当然平均値１−ｉ以上の値となるから、ｙｉ≧ｌｉ
の関係が成立する。従って係数α、βはα≧０．β≧Ｏ
である。

前記係数αは、音や振動などの検出値の変動が激しい設
（１機器の場合は厳しく設定し、変動が激しくない設備
機器には、ゆるやかに設定する。係数αをゆるやかに設
定するとは、係数βがＯのとき、しきいｌ１ｉｙｉが平
均値に近ずくことを意味する。

また、係数βは、正常なデータを異常と判断しないよう
に安全側に余裕をもたせるものであり、例えばβ＝１と
すると第３図の点線で示したようにしきい値ｙ１の範囲
が拡がる。

例えば、音や振動などの検出値における撮幅のゆらぎが
確率的に正規分布になると仮定した場合、係数α、βの
設定値をα＝３．β＝Ｏとすると第３図に示すように、
正常なデータの９９．９％がしきい値ｙｉ＝ｌｉ＋３σ
１の範囲内に入る。

なお、実際には、正常時のデータを収納する過程におい
て、予期しない外乱などが混入していることも考えられ
るが、上記のように統計的にしきい値ｙｉを設定するこ
とにより、その影響を除去することができる。

つぎに、実際に設備機器を監視する時には、第２図（１
））に示すように、検出手段１によって設備機器が運転
中に発生する音や振動などが検出され（ステップＳ６）
、この検出値を周波数分析手段３によって周波数分析す
る（ステップ８７）、ここで、第２図（ａ　）のフロー
チャートに基づいて設定されたしきい値ｙｉが読み込ま
れ（ステップＳ８）、前記周波数分析手段３によって分
析きれた周波数成分子としきい値Ｖｉとを比較する（ス
テップＳ９）。比較結果がｆ＜ｙｉのときは正常である
からステップＳ６に戻り、ｆ＞ｙｉすなわち、周波数成
分「がしきい値ｙｉを越えたときは異常と判定する（ス
テップ５１０）。

なお、上記実施例では異常を検出Ｊるためのフ１７クタ
ーとして音と振動を示したが、これに限定されるもので
はなく種々の設備機器に応じて、ひづ゛み、熱、光、に
おい等の検出値のゆらぎを周波数変動としてとらえて上
記方法に基づいて異常を検知することができるため、本
発明は多様なニーズに適している。

し発明の効果］ 以上の説明より明らかなように、この発明によれば、正
常運転時におけるしきい値を合理的に設定し、異常時に
おける周波数パターンが不明な設備機器についても、適
切な感度で異常を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る異常検知方法を実施
する装置を示すブロック図、第２図は第１図のブロック
図に基づくフローチャート、第３図は作用説明図、第４
図は従来例に係る異常検知方法を実施する装置を示すブ
ロック図、第５図は第４図のブロック図に基づくフロー
チャート、第６図は異常時の周波数パターンの一例を示
す説明図である。 １・・・検出手段　３・・・周波数分析手段５・・・ｌ
ｉ　　・σｉ演算手段　７・・・ｙｉ演算手段９・・・
ｆとｙｌとの比較判断手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　設備機器の劣化や故障などの異常を該設備機器から発
   生する音や振動などのデータから検知する異常検知方法
   において、前記音や振動などのデータを順次周波数分析
   し、その結果から各周波数成分のレベルの平均値と標準
   偏差とを演算し、この平均値と標準偏差とから予め設定
   された係数を用いて各周波数成分のしきい値を演算し、
   この各しきい値と設備機器から検出された音や振動など
   のデータの各周波数成分のレベルとを比較し、検出され
   た各周波数成分が対応するしきい値を越えたとき異常と
   判定する異常検知方法。