JPH04316198A - プラント異常検出装置 - Google Patents

プラント異常検出装置

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JPH04316198A
JPH04316198A JP3108332A JP10833291A JPH04316198A JP H04316198 A JPH04316198 A JP H04316198A JP 3108332 A JP3108332 A JP 3108332A JP 10833291 A JP10833291 A JP 10833291A JP H04316198 A JPH04316198 A JP H04316198A
Authority
JP
Japan
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acoustic signal
signal information
plant
abnormality
sound source
Prior art date
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Pending
Application number
JP3108332A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Nakano
哲也 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
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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】
【0001】[発明の目的]
【産業上の利用分野】本発明は、発電プラント等の各種
プラントの機器や設備の異常を音響信号により検出する
プラント異常検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、発電プラントのような大規模プ
ラントでは、極めて多くの機器や設備が設置されている
。従来、こうした機器や設備の監視には各種センサによ
るプラントのプロセス量の監視の他に、巡視員による現
場巡視作業が実施されている。この場合、現場巡視は広
範囲にわたることが多く、巡視員に不快な環境で、しか
も、長時間作業を強いることとなっていた。近年、マイ
クロホンを用いた現場監視装置が開発され、この装置が
巡視作業を軽減する装置として試行されている。この装
置は、マイクロホンを監視する機器や設備の近辺に設置
したり、監視対象機器に向け無指向性マイクロホンを設
置する。そして、各機器や設備から発生する音響信号を
解析することにより、異常発生の有無を判定する。
【0003】ところで、多数の機器や設備が設置される
大規模プラントの全設備や機器の監視には極めて多数の
マイクロホンを配置しなければならない。また、経験上
、異常発生の可能性が高い監視対象とその異常発現形態
は予測できるが、全ての異常発現を予測することは困難
であるため監視対象を限定することも難しい。このため
実際の運用では、巡視員による巡視作業と併用されるこ
とが多い。
【0004】そこで、無指向性マイクロホンを設置し、
複数の機器や設備をその監視対象とする装置がある。こ
の装置は、一つのマイクロホンがある領域内の機器や設
備を監視するもので、広範囲の監視領域を少数本のマイ
クロホンで監視することができる。
【0005】この装置は、通常、無指向性マイクロホン
とマイクロホンから得られる音響信号を周波数変換し、
パワースペクトルあるいは音響インテンシティー等の音
響信号レベルを算出する音響信号処理装置と、その信号
レベルを正常音の信号レベルと比較することで異常の有
無を識別する異常診断装置から構成されている。
【0006】また、フィルタリングをして異常音特徴周
波数帯のみを抽出し、さらに音響信号レベルを算出して
、異常判定に用いる装置もある。これにより、異常音特
徴周波数帯以外の正常音信号のレベル変動を排除するこ
とができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の装置には次の問題がある。
【0008】まず、音響信号の異常音特徴周波数帯には
、正常音成分も少なからず含有するため、異常音の信号
レベルが正常音信号レベルを大きく上回らなければ、異
常の検出は難しい。従って、上記装置により、発生する
異常音信号レベルの低い機器の異常を検出するために、
対象機器に近接してマイクロホンを設置する必要があり
、複数の機器を監視対象に持つことが不可能となる。
【0009】逆に、広い範囲を監視する場合には、低い
異常音信号レベルは複数機器の正常音信号に埋もれてし
まうこととなり、異常検出が困難となる。また、機器お
よび異常の種類、形態により異常音の特徴周波数帯は異
なるため、複数機器を監視対象とした装置では、数kH
zに渡る広い周波数帯について音響信号レベルを算出し
、異常検出に用いている。従って、異常音信号レベルは
平均化や微弱化され、異常検出を益々困難にしている。
【0010】また、プラント運転状態により、機器や設
備の運転状態が変化するため、正常音の信号レベルもそ
れに従い変動する。従って、異常しきい値レベルを裕度
を持って設定する必要があるが、この場合には、異常音
を検出できないことがある。
【0011】そこで、本発明は、低い信号レベルの異常
音を検出でき、かつ、複数の機器や設備を監視対象とす
る広い範囲で高精度の監視をするプラント異常検出装置
を提供することを目的とする。
【0012】[発明の構成]
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の無指向
性マイクロホンの入力信号を処理しプラントの異常を検
出するプラント異常検出装置において、複数の無指向性
マイクロホンからの入力信号を周波数に変換する音響信
号処理装置と、この音響信号処理装置により変換された
周波数を周波数帯域毎に音響インテンシティーと音源方
向とを音響信号情報として算出する音源探査装置と、正
常時の周波数帯域毎に音響インテンシティーと音源方向
とを予め音響信号情報として保持する音響信号情報保持
装置と、この音響信号情報保持装置により保持された正
常時の音響信号情報と前記音源探査装置により算出され
た音響信号情報とを比較して異常の発生の有無を診断す
る異常診断装置と、この異常診断装置の診断結果を表示
する表示装置とを設けるようにしたものである。
【0013】
【作用】上記構成により、無指向性マイクロホンが検出
する音響信号を、信号処理装置でフーリエ変換を行う。 音源探査装置は、フーリエ変換された信号より、音響イ
ンテンシティーおよび音源方向を周波数帯毎に算出する
。異常診断装置は、算出した音響インテンシティーおよ
び音源方向と一致する情報が音響信号情報保持装置に保
持されていないか、各周波数帯毎に検索を行う。検索の
結果、正常時の音響信号情報に該当しない場合、異常発
生と診断する。この結果無指向性マイクロホンから入力
する音響信号に対し、信号レベルと音源方向の2情報か
ら異常を判定することとなり、信号レベルの低い異常音
に対しても音源方向を判定要素に加えることから、信号
レベルあるいは信号発生源の距離によらない精度の高い
異常検知が可能となる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0015】図1は、本発明の一実施例を示すプラント
異常検出装置のブロック構成図である。
【0016】図中、四本の無指向性マイクロホン1a〜
1dは、マイクロホン1aが原点位置、マイクロホン1
b〜1dが原点位置から各々x,y,z方向に設置され
、これらは音響信号処理装置2に接続されている。
【0017】音響信号処理装置2は、四本の無指向性マ
イクロホンから入力される音響信号をA/D変換後、周
波数領域に変換する。
【0018】音源探査装置3は、周波数領域に変換され
た音響信号のインテンシティーおよび音源方向を周波数
帯毎に算出する。
【0019】異常診断装置4は、音響インテンシティー
および音源方向情報と一致するパターンが音響信号情報
保持装置5に存在するか検索を行い、その結果を表示装
置6に表示する。
【0020】上記構成で、無指向性マイクロホン1a〜
1dから入力される音響信号は、音響信号処理装置2に
より、A/D変換され、さらに、フーリエ変換を施すこ
とにより周波数領域に変換する。音源探査装置3は、フ
ーリエ変換された無指向性マイクロホン1a〜1d入力
音響信号のクロススペクトルより、周波数帯毎にx,y
,z方向の音響インテンシティーを算出する。さらに、
ペクトル合成を行うことで、周波数帯毎の音響インテン
シティーおよび音源方向を算出する。異常診断装置4は
、音源探査装置3が算出する音響インテンシティーおよ
び音源方向と音響信号情報保持装置5が有する正常時の
音響インテンシティーおよび音源方向を比較し、異常の
有無を判定する。
【0021】ここで、信号レベルの低い異常音を検出す
る場合について図2を参照して説明する。
【0022】図示する如くの場合には、計測される音響
インテンシティーImは、次の(1)から求められる。
【0023】
【数1】
【0024】ここで、Ia:異常音インテンシティIn
:正常音インテンシティ θ1:正常音発生方向を基準とする異常音発生方向
【0
025】異常音信号レベル、即ち、異常音インテンシテ
ィーIaが、正常音インテンシティーInに比べ極めて
小さい場合、上記の式(1)は次の式(2)で近似され
る。
【0026】
【数2】
【0027】また、計測音発生方向θ2は、次の式(3
)で求められる。
【0028】
【数3】
【0029】このように上記の式(1)、(2)、(3
)から音響インテンシティーのみの監視では、検出が困
難な信号レベルが低い異常音に対しても、音響インテン
シティーと音響発生方向を同時監視する本実施例では、
音響発生方向の変化として捉えることができる。
【0030】次に、複数機器の監視に本発明の一実施例
を用いる場合について図3を参照して説明する。
【0031】例えば、図3(A)のように配置された異
常検出装置11が機器(A)12とと機器(B)13に
発生する異常音を検出するとする。この場合、信号レベ
ルが低いと、図3(B)に示す周波数−音響インテンシ
ティーのグラフの如く、音響インテンシティー14の監
視のみでは機器に発生した異常音が検出できない。
【0032】ところが、信号発生方向θを常に監視して
いる本実施例では、図3(B)に示す周波数−音響信号
発生方向のグラフから正常時音響信号発生方向15と、
例えば、機器(B)13に異常音が発生した場合の異常
発生時音響信号発生方向16で差異が見出せるため、異
常検出ができる。一方、機器(A)12に異常が発生し
た場合と機器(B)13に異常が発生した場合、音響信
号発生方向16、17が各々の異なる機器方向を示すた
め、異常音発生機器を固定して異常検出ができる。
【0033】このように、周波数帯毎に音響インテンシ
ティーおよび信号発生方向を検出するため、機器によっ
て異常音特徴周波数が異なる場合にも、異常音検出が可
能となる。さらに、低い信号レベルの検出が可能となり
、また、広い範囲に配置された複数機器の異常音検出が
可能となる。
【0034】次に、本発明をプラントに適用した他の実
施例を図4を参照して説明する。
【0035】図1と異なる点は、プロセスデータ用セン
サ18a、18b、プロセスデータ入力装置19、プラ
ント状態判定装置20および音響信号情報管理装置21
を新たに備えている点である。
【0036】図中、プロセスデータ用センサ18a、1
8b、・・・・は、プロセスデータ入力装置19に接続
されている。プラント状態判定装置20は、プロセスデ
ータ入力装置19よりプロセス値を入力し、プラント運
転状態を判別して、音響信号情報管理装置21に出力す
る。音響信号情報管理装置21は、音源探査装置3およ
び異常診断装置4とも接続されている。
【0037】上記構成で、この実施例を発電プラントに
適用した場合、まず、無指向性マイクロホン1a〜1c
から入力される音響信号は、音響信号処理装置2によっ
て周波数変換される。
【0038】音源探査装置3は、周波数変換された音響
信号から、音響インテンシティーおよび信号発生方向を
算出し、異常診断装置4並びに音響信号情報管理装置1
0に出力する。
【0039】一方、プラント運転状態として、プロセス
データ用センサ18a、18bから発電機出力をプロセ
スデータ入力装置19に取り込む。プロセスデータ入力
装置19のデータはプラント状態判定装置20で、図5
(A)に示すプラント運転状態I〜Vのいずれかを判定
し、その結果を音響信号情報管理装置21に出力する。 図示例では、発電機出力に応じてI〜Vの5つのプラン
ト運転状態が定められ、このいずれかをプラント状態判
定装置20が判定する。
【0040】音響信号情報管理装置21は、音源探査装
置3から入力する音響インテンシティーおよび信号発生
方向を音響信号情報保持装置5に履歴データとして保存
する。また、音響信号情報管理装置21は、音響信号情
報保持装置5から、異常しきい値となる音響インテンシ
ティー、音響信号発生方向の履歴データを検索し、プラ
ント運転状態毎に統計処理を行う。即ち、平均値、分散
等を算出し、図5(B)に示す如く、音響信号情報22
として異常診断装置4に出力する。この音響信号情報2
2は、プラント状態I〜IVに対応した周波数帯、イン
テンシティー、方向、を提供している。
【0041】異常診断装置4は、音響信号情報管理装置
21が算出する平均値、分散等から入力音響信号が異常
か否か診断する。
【0042】このようにプロセスデータ入力装置により
プラントプロセス値を計測し、プラント状態判定装置に
よってプラント運転状態を判別する。このプラント運転
状態毎に音響信号情報管理装置は、マイクロホンから入
力する音響信号のインテンシティーおよび音源方向を音
響信号情報保持装置に保存する。また、音響信号情報管
理装置は、音響信号情報保持装置に保持された音響信号
情報から、現在のプラント運転状態における異常しきい
値を算出し、異常診断装置に出力する。これにより信号
レベル、プラント状態に左右されない複数の異常検出が
高い精度で達成できる。
【0043】なお、この実施例では発電機出力をプラン
ト運転状態として取込み説明したが発電機出力以外の各
種プロセスデータを取込み、プラント運転状態の判別に
使用することもできる。また、上記したプラント運転状
態をさらに細分化して実施することもできる。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、無
指向性マイクロホンから入力する音響信号に対し、信号
レベルと音源方向の2情報から異常を判定する。このた
め信号レベルの低い異常音や複数の機器の異常を検出で
きる。また、信号発生源が距離に左右されず精度の高い
異常検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すプラント異常検出装置
のブロック構成図である。
【図2】同装置の信号レベルの低い異常音を検出する場
合についての説明図である。
【図3】同装置の複数機器の監視する場合についての説
明図である。
【図4】本発明の他の実施例を示すプラント異常検出装
置のブロック構成図である。
【図5】同装置のプラント運転状態に応じて異常検出を
する場合についての説明図である。
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d    無指向性マイクロホン
2    音響信号処理装置 3    音源探査装置 4    異常診断装置 5    音響信号情報保持装置 6    表示装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  複数の無指向性マイクロホンの入力信
    号を処理しプラントの異常を検出するプラント異常検出
    装置において、前記複数の無指向性マイクロホンからの
    入力信号を周波数に変換する音響信号処理装置と、この
    音響信号処理装置により変換された周波数を周波数帯域
    毎に音響インテンシティーと音源方向とを音響信号情報
    として算出する音源探査装置と、正常時の周波数帯域毎
    に音響インテンシティーと音源方向とを予め音響信号情
    報として保持する音響信号情報保持装置と、この音響信
    号情報保持装置により保持された正常時の音響信号情報
    と前記音源探査装置により算出された音響信号情報とを
    比較して異常の発生の有無を診断する異常診断装置と、
    この異常診断装置の診断結果を表示する表示装置とを備
    えたことを特徴とするプラント異常検出装置。
  2. 【請求項2】  複数の無指向性マイクロホンの入力信
    号を処理しプラントの異常を検出するプラント異常検出
    装置において、前記複数の無指向性マイクロホンからの
    入力信号を周波数に変換する音響信号処理装置と、この
    音響信号処理装置により変換された周波数を周波数帯域
    毎に音響インテンシティーと音源方向とを音響信号情報
    として算出する音源探査装置と、プラントプロセス値を
    入力するプロセスデータ入力装置と、このプロセスデー
    タ入力装置の入力プロセス値からプラント状態を判別す
    るプラント状態判定装置と、このプラント状態判定装置
    により判別されたプラント状態毎に対応した正常時の音
    響インテンシティーおよび音源方向とを予め音響信号情
    報として音響信号情報保持装置に保持する一方、異常診
    断時に前記音響信号情報保持装置に保持された正常時の
    プラント状態に応じた前記音響信号情報を取り出す音響
    信号情報管理装置と、この音響信号情報管理装置により
    取り出された前記音響信号情報と前記音源探査装置によ
    り算出された前記音響信号情報とを比較して異常の発生
    の有無を診断する異常診断装置と、この異常診断装置の
    診断結果を表示する表示装置とを備えたことを特徴とす
    るプラント異常検出装置。
JP3108332A 1991-04-15 1991-04-15 プラント異常検出装置 Pending JPH04316198A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1063967A (ja) * 1996-08-23 1998-03-06 Meidensha Corp 監視システム
US6170333B1 (en) 1997-03-14 2001-01-09 Entropy Software Laboratory, Inc. Apparatus for detecting abnormal sound and method for judging wrong in machine
JP2017060333A (ja) * 2015-09-17 2017-03-23 一般財団法人電力中央研究所 半導体電力変換装置の異常診断方法、異常診断装置、及び異常診断プログラム、並びに、異常診断機能を備える半導体電力変換装置
US10620169B2 (en) 2017-07-11 2020-04-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Acoustic inspection apparatus, audio signal acquisition apparatus, acoustic inspection system, and acoustic inspection method
US10732606B2 (en) 2016-05-13 2020-08-04 Ricoh Company, Ltd. Information processing apparatus, information processing method, and information processing system

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