JPH07261834A - プラント機器監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、微小な検出信号の変化分を捕らえて
監視機器の異常を検知することが可能なプラント機器監
視装置を提供することにある。 【構成】本発明は、複数のセンサを監視区域に分散配置
して監視機器の異常を検知するプラント機器監視装置に
おいて、センサを介して得た検出値から異常確信度を算
出する音響情報入力手段及び画像情報入力手段と、異常
確信度に基づき再度の異常検知の要否を判断する判断部
と、通常時の信号処理用パラメータ及び再度の検知処理
の要否を判断する検知条件記憶部と、通常時は記検知条
件記憶部に設定された検知順に沿って検知を行うように
信号処理部を動作させ，判断部から再検知を行うよう要
求された場合に、検知条件記憶部に設定してある再検知
処理用の検知処理用パラメータに基づいて信号処理を行
うよう制御する検知制御部を備えているので、従来外乱
成分に埋もれて見逃す可能性の高かった異常による検出
信号の微小な変化分を高い精度で捕らえることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラント機器の異常を
自動的に検知するプラント機器監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の発電プラントにおいては、運用条
件の過酷化や設備自体の老朽化に伴い、設備の異常に対
する監視強化が重要な課題となっている。特に、最近で
は配管等からの液体及び気体の漏洩や煤煙及び火災の発
生、さらには回転機の故障といった人間の聴覚若しくは
視覚で察知できる異常を音響処理技術ならびに画像処理
技術を用いて自動検知する手法が試みられている。

【０００３】一般に、発電プラント設備を構成する機器
の数は膨大であり、これらの機器を監視する従来のプラ
ント機器監視装置を図２を参照して説明する。同図に示
すように、多数のマイクロホン１またはカメラ２をプラ
ント内に分散して配置し、その検出信号は信号線３を介
して音響信号処理装置４または画像信号処理装置５に入
力され、検知制御装置６を経て通報表示装置７で表示さ
れる。この信号処理は予め定めた順番に順次切り換えて
時分割で監視する手法が試みられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、現在の音響
処理装置４や画像処理装置５の処理速度及びカメラ２の
解像度やマイクロホン１の感度といったハードウェアの
処理能力には自ずと限界がある。それにも拘らず各監視
箇所の検知頻度を向上させようとすると、画像検知処理
の場合はカメラの視野を広角化したり、音響検知処理の
場合はノイズ排除のための繰り返し処理の回数を減らす
といった方法を取ることにより可能ではあるが、結果的
に巨視的な荒い検知にならざるを得ない。

【０００５】そこで、カメラ視野を広くとると検知精度
の低下する理由を図４を参照して説明する。図中の挟視
野Ａ画像８及び挟視野Ｂ画像９に示したような通常２枚
の画像に分けて処理するような大きな検知対象を、図中
の広視野画像１０に示すような広視野で捕らえると、１
回の信号処理で広範囲の監視ができるため高速な検知が
可能となる。しかし、異常が発生した場合、挟視野Ａ画
像８で捕らえた異常部分１１の画像面積に比べ、広視野
画像１０で捕らえた異常部分１２の画像面積は小さくな
る。つまり、検知処理を巨視化することによって、異常
に伴う検出信号の変化分が相対的に微弱化する。その結
果、異常に伴う検出信号の変化分は外乱成分にうずもれ
易くなるので、検知精度の低下、ひいては異常を見逃す
可能性が高くなるという問題が生ずる。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、従来技術では見逃す可能性が高い微小
な検出信号の変化分を捕らえて監視機器の異常を検知す
ることが可能なプラント機器監視装置を提供することに
ある。また他の目的は、マイクロホンとカメラの検知処
理を有機的に結合して確度の高い異常検知処理を可能と
するプラント機器監視装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、複数のセンサを監視区域に分
散配置し、前記センサの検出信号に基づき監視機器の異
常を検知するプラント機器監視装置において、前記セン
サを介して得た検出値を信号処理して異常検知の可能性
を示す異常確信度を算出する音響情報入力手段及び画像
情報入力手段と、前記異常確信度に基づき再度の異常検
知の要否を判断する判断部と、通常時各センサについて
順番に検知処理を行うための検知順番の設定値と通常時
の信号処理用パラメータ及び再度の検知処理の要否を判
断するための基準値と再検知時の信号処理用パラメータ
を保持する検知条件記憶部と、通常時は前記検知条件記
憶部に設定された検知順に沿って検知を行うように前記
信号処理部を動作させ，前記判断部から再検知を行うよ
う要求された場合に、前記検知条件記憶部に設定してあ
る再検知処理用の検知処理用パラメータに基づいて前記
音響信号処理部及び前記画像信号処理部に信号処理を行
うよう制御する検知制御部を備えたことを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項２は、請求項１記載のプラ
ント機器監視装置において、前記画像情報入力手段の視
野を設定するための横方向と縦方向の前記画像情報入力
手段の首振り角度ならびにズーム倍率を設定値として前
記検知条件記憶部に有し、前記設定値を前記検知制御部
から画像情報制御部を介して首振りズームの駆動装置に
伝送することにより通常の検知時ならびに再検知時に前
記画像情報入力手段の視野の調整制御を行うことを特徴
とする。

【０００９】本発明の請求項３は、請求項１記載のプラ
ント機器監視装置において、前記音響情報入力手段での
異常検知時に、前記検知条件記憶部内に設定した再検知
処理用の信号処理用パラメータに基づいて音源を同定す
る音響信号処理を行うことを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項４は、請求項１ないし請求
項３記載のプラント機器監視装置において、前記音響情
報入力手段での異常検知時に、前記検知条件記憶部内に
設定した再検知処理用の信号処理用パラメータに基づ
き、まず音源を同定する音響信号処理を行い、次に音源
同定結果を用いて前記画像情報入力手段の視野が音源方
向に向くように駆動装置を制御した後に画像信号処理に
よる再検知を行うことを特徴とする。

【００１１】

【作用】このような構成のプラント機器監視装置によれ
ば、音響情報入力手段もしくは画像情報入力手段より入
力した信号を信号処理部で信号処理し，その結果として
算出された異常確信度について、検知条件記憶部に予め
設定した再検知処理の要否を決定する基準値と対比する
ことにより、確実に異常もしくは正常と判断できない場
合、もしくは正常と判断されてしまいがちである微小な
検出信号の変化であった場合には、再検知処理用の信号
処理用パラメータを設定し直し、かつ画像情報入力手段
の場合にはセンサ制御部で画像情報入力手段を制御して
再度の検知処理を行う。また、音響情報入力手段の場
合、検知処理において異常であると判断すると、検知条
件記憶部に再検知処理用の信号処理用パラメータとし
て、音源同定有り及び画像情報入力手段による検知有り
の情報を予め設定しておくことにより、まず音源同定を
行い、その結果得られた音源の方向にセンサ制御部にて
画像情報入力手段を制御して画像情報入力手段による検
知処理を行うことが可能となる。このような検知処理に
より各監視箇所の検知頻度を損なわずに異常確信度高い
異常検知処理が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は、本発明の一実施例のプラント機器監視装置
の構成図である。同図において、プラント機器監視装置
本体１３は、複数のマイクロホン１ないしカメラ２及び
カメラの首振りを可能とする支持台１４上に設けた駆動
装置１５上に設置したカメラ１６と、支持台１４上に設
置した検知処理用マイクロホン１７及び音源同定用付設
マイク１８よりなるセンサ群を介して捕らえた検知信号
を信号処理する音響信号処理部１９及び画像信号処理部
２０と、音響信号処理部１９及び画像信号処理部２０に
おいて算出された異常確信度に基づいて再検知の要否を
判断する判断部２１と、通常検知処理時及び再検知処理
時の信号処理用パラメータと再検知処理の要否を判断す
るための基準値等を記憶しておく検知条件記憶部２２
と、信号処理用パラメータに基づいて音響信号処理部１
９及び画像信号処理部２０並にカメラ制御部２３を動作
させる機能を持つ検知制御部２４とから構成されてい
る。また通報表示装置７は、プラント機器監視装置１３
の検知制御部２４に接続され、判断部２１の判断結果で
ある異常の有無を通報するものである。

【００１３】表１は本発明の検知条件記憶部２２の設定
値テーブル２５について、設定値相互の関連を説明する
ためのものである。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１において、設定値テーブル２５に設置
する項目として、検知種別２６は音響検知（マイクロホ
ンによる検知処理）または画像検知（カメラによる検知
処理）のいづれの検知処理であるかを定める情報であ
る。検知処理順設定情報２７は、通常時に各センサに応
じて順番に検知動作を行うための検知の処理順番を定め
る情報である。センサ識別情報２８は、複数のセンサの
中から各センサを特定するためのタグ情報である。通常
処理用信号処理パラメータ２９は、センサ識別情報２８
に対応させて設定し、各センサに応じて通常時の信号処
理に用いるパラメータ群を設定する。再検知判断基準値
３０はセンサ識別情報２８に対応して設定し、各センサ
での信号処理結果に応じて再検知の要否を判断するため
の基準値（上下限値）を設定する。再検知処理用設定情
報３１は、再検知処理の上限回数、音源同定の実行の有
無フラグ及び他のセンサでの検知処理を行う場合のセン
サ識別情報等の設定情報である。再検知処理用信号処理
パラメータ３２は、再検知判断基準値３０または再検知
処理用設定情報３１に対応して設定し、異常確信度が再
検知判断基準値３０の基準値（上下限値）の範囲内であ
った場合の再検知として、信号処理に用いるパラメータ
群を保持する。

【００１６】次に、本実施例の作用について説明する。
発電プラントの現場には、設備として多数の機器が設置
され、プラントの運転状態に伴って、これらの機器類の
使用条件は常に変動する。例えば、配管のフランジ部か
らの蒸気漏れの音響信号を制御用弁のしぼり音や、回転
機器からの外乱音のレベルが比較的高い時点において捕
らえた場合には、蒸気漏れにより音響信号の特徴が外乱
音に埋もれてしまうことにより確実に異常であるとは判
断できないことが予想される。

【００１７】そこで、本実施例では、音響信号処理部１
９の処理結果としての異常確信度が再検知判断基準値３
０の上下限値の範囲内であった場合には、再検知処理と
して一定時間間隔で複数回音響信号を取り込んだ後、信
号処理の過程で平均化し、この平均化データを用いて異
常確信度を算出することにより、同期的な外乱音の上昇
による影響を低減して確実に異常検知を行うものであ
る。以下、音響信号処理についてさらに詳細に説明す
る。

【００１８】プラント機器監視装置本体１３の検知制御
部２４は、表１に示した設定値テーブル２５の検知処理
順設定情報２７に従い、一定の順序に沿ってセンサ識別
情報２８と通常処理用信号処理パラメータ２９を音響信
号処理部１９に伝送し、信号処理を行わせる。音響信号
処理部１９では、センサ識別情報２８で特定されるマイ
クロホンの入力信号を、一定の時間間隔で通常処理用信
号処理パラメータ２９として設定されたデータ平均化数
ＰＳ11回数を取り込み、信号処理の時点で平均化する。
そして最終的に異常確信度として算出し、判断部２１に
通知する。

【００１９】次に、判断部２１において、異常確信度を
表１中に示した設定値テーブル２５の再検知判断基準値
３０の下限値ＳＬ1 及び上限値ＳＨ1 と対比させる。そ
の際異常確信度が基準値の下限値ＳＬ1 以上あれば正
常、また、基準値の上限値ＳＨ1 以上であれば異常と判
断し、検知制御部２４を介して通報表示装置７に判断結
果を出力すると共に検知制御部２４に再検知が不要であ
る旨を通知する。これに対し、異常確信度が基準値の上
下限値の範囲内であれば、判断部２１は検知制御部２４
に対し同一検知対象に対して再検知処理を行うように指
示する。検知制御部２４は判断部２１からの指示に従っ
て検知処理を続行する。すなわち、再検知処理が不要の
場合は、設定テーブル２５の検知処理順設定情報２７を
もとに、次の検知順番に該当するマイクロホンに関する
センサ識別情報２８と通常処理用信号処理パラメータ２
９を音響信号処理部１９に伝送することで、検知順番に
沿った検知処理を行う。また、再検知処理の実行を指示
された場合、検知制御部２４は設定値テーブル２５の再
検知処理用信号処理パラメータ３２の設定情報を音響信
号処理部１９に伝送し、同一検知対象に対して再検知処
理用信号処理パラメータ３２に設定されている入力デー
タの平均化数ＰＳr11 により再検知処理を行う。

【００２０】この再検知処理は、判断部２１において異
常確信度が再検知判断基準値３０の上下限値の範囲外と
なるか、若しくは再検知処理用設定情報３１の一つとし
て予め設定してある再検知処理の上限回数である再検知
処理回数ＳC1の上限に達するまで繰り返し行い、最終的
な検知結果が判断部２１及び検知制御部２４を介して通
報表示装置７に出力される。

【００２１】本実施例では、上記再検知処理を実行する
にあたり通常処理用信号処理パラメータ２９及び再検知
処理用信号処理パラメータ３２には、パラメータの一つ
として入力信号データの平均化数を設定しているが、通
常処理においては速い検知速度を確保するためのデータ
の平均化数を比較的小さく設定し、再検知処理用として
は大きく設定しておく。ただ、この設定値は監視箇所の
重要外乱成分のレベルによってセンサ毎に適度な値を定
めるべきである。

【００２２】一方、従来より巡視員が定期的に行ってい
る現場パトロールでは、人間の五感のうち特に視覚と聴
覚を用いて異常を認識することが多い。従って、マイク
ロホンとカメラの双方を用いたプラント機器監視装置で
は、両者の検知結果を有機的に連結させて判断すること
で、より確度の高い異常検知が可能となる。

【００２３】図１中の検知処理用マイクロホン１７ない
し音響同定用付設マイクロホン１８は、図２のマイクロ
ホン１と同じマイクロホンであるが、通常の検知処理に
は検知処理用マイクロホン１７のみを用いて行い、音響
方向の同定処理時には音響同定用付設マイクロホン１８
と合わせて複数のマイクロホンを用いる。また、カメラ
１６はカメラの駆動装置１５に取り付けられ、旋回方向
と上下方向の首振り角度及びカメラズーム倍率がカメラ
制御部２３から制御できる構造となっている。検知処理
用マイクロホン１７、音響同定用付設マイクロホン１８
とカメラ１６は互いに近接した位置において検知処理が
行われるように検知処理用マイクロホン１７と音響同定
用付設マイクロホン１８及びカメラ１６は支持台１４上
に支持設置されている。

【００２４】本実施例においては、音響信号処理部１９
と画像信号処理部２０で並列処理させることから、設定
テーブル２５の設定情報は音響と画像で別個に付してい
る。しかして、音響信号で異常を検知した場合に一連の
再検知処理として音響同定処理を行った後、音響方向に
カメラの視野を向けて画像処理を行えるようにしたもの
である。このため、設定テーブル２５の再検知判断基準
値３０には、音響処理用の再検知判断基準値の上下限値
と画像処理用の再検知判断基準値の上下限値を設定して
いる。以下、音響信号処理と画像信号処理の並列処理に
ついてさらに詳細に説明する。

【００２５】プラント機器監視装置本体１３の検知制御
部２４は、表１に示した設定テーブル２５の検知処理順
設定情報２７に設定した順序に従ってセンサ識別情報２
８と通常処理用信号処理パラメータ２９を音響信号処理
部１９および画像信号処理部２０に伝送し、並列に信号
処理を行わせる。画像検知処理において通常処理用信号
処理パラメータ２９に首振り角度、もしくはズーム倍率
のカメラ制御用の情報が設定されている場合、つまり固
定されているカメラ１ではなく駆動装置１５を有したカ
メラ１６の場合、検知制御部２４は画像信号処理部２０
への伝送に先立って、カメラ制御部２３にカメラ１６の
制御情報を伝送し、カメラ制御部２３より駆動装置１５
を動作させカメラ視野が定まったことを確認した後に、
画像信号処理を開始させるようにする。

【００２６】さらに、音響信号処理部１９並びに画像信
号処理部２０では、各々信号処理が終了した時点で異常
確信度を判断部２１に送信する。判断部２１では音響信
号処理ないしは画像信号処理による異常確信度を、表１
中に示した設定テーブル２５において該当するセンサの
再検知判断基準値３０と対比する。そして基準値との対
比に従い、正常、異常若しくは再検知処理用の判断を行
う。

【００２７】ここで、設定テーブル２５のセンサ識別情
報２８に設定されているセンサＳ2が検知処理用マイク
ロホン１７であるものとし、このマイクロホンで異常を
捕らえた場合の一連の再検知処理について以下に説明す
る。

【００２８】音響信号処理を行って得られた異常の確信
度をＸとした時、設定テーブル２５の再検知判断基準値
３０と対比した結果、異常と判断される場合の上限値Ｓ
Ｈ2を確信度Ｘが超えていた場合で、かつ再検知処理用
設定情報３１に設定されている音響同定実行フラグＳＦ
2 がＯＮ（音響同定処理有り）と設定されている場合、
判断部２１は検知制御部２４に対し音響同定処理を行う
ように指示する。検知制御部２４は音響信号処理部１９
に対し、検知処理用マイクロホン１７及び音響同定用付
設マイクロホン１８を用いて音響同定処理を行う指令を
出す。この結果、得られた音響方向の数値は判断部２１
に送られ、判断部２１は検知制御部２４に対し、再検知
として画像信号処理を行うよう指示する。検知制御部２
４では、この指示を受けて、まず画像信号処理部２０に
対し、現時点で行っている通常の検知としての信号処理
を中止するように指令する。次に、音源方向をカメラ制
御部２３に通知しカメラ制御部２３は駆動装置１５に対
し駆動指令を出すと同時に設定テーブル２５の再検知処
理用信号処理パラメータ３２にパラメータの一つとして
設定してあるズーム倍率ＰＳr22 に従ってカメラ１６を
制御するようカメラ制御部２３に制御指令を出す。

【００２９】そして、駆動装置１５の動作が終わりカメ
ラ視野が定まった段階で、検知制御部２４は画像信号処
理部２０に対し画像信号処理を行うように指示する。画
像信号処理部２０で算出された異常確信度は、再び判断
部２１に送られ設定テーブル２５の再検知判断基準値３
０に設定されている画像処理用の上下限値（ＧＬr2及び
ＧＨr2）と対比し、この上下限値の範囲外若しくは再検
知処理用設定情報３１に設定されている再検知処理回数
上限ＳC2となるまで再検知処理用パラメータ３２に設定
されているカメラズーム倍率補正値ＰＳr23 によりカメ
ラ１６のズーム率を補正して画像信号処理による再検知
処理が繰り返される。

【００３０】以上のように一連の再検知処理を行うこと
によって、監視対象に対して音響信号処理と画像信号処
理の双方の検知手法が適用されることになり、視覚と聴
覚を連動させる巡視員の監視行動に近い異常検知動作が
実現する。

【００３１】上述したように、本実施例によると、再検
知処理として一定時間間隔で複数回音響信号を取り込
み、信号処理の過程でこれらを平均化した上で、この平
均化データを用いて異常確信度を導出することによりプ
ラント運転状態に伴う周期的な外乱音の上昇による影響
を低減することが可能となり、通常時の各監視対象に対
する監視頻度を高く保ちつつ異常検知の精度が向上する
という効果がある。

【００３２】また、本実施例によると、音響信号処理と
画像信号処理を追検知として相互に連動させることによ
り、音響信号または画像信号のどちらか一方のみでは、
異常検知の判断が難しい現象に対しても精度の高い異常
検知が可能となる。特に音響同定処理後、音響方向にカ
メラ視野を向けて行う画像信号処理による再検知は、異
常が発生した任意の方向に対し、直接画像信号処理を適
用できる点で大きな効果がある。

【００３３】なお、上記実施例では音響情報入力手段と
してマイクロホンを例として説明しているが、他の音響
情報入力手段であれば本発明が適用できることは明白で
あり、また画像情報入力手段としてカメラを例として説
明しているが、他の画像情報入力手段であれば本発明が
適用できることも明白である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号処理の結果として異常の確信度を導出し、この確信
度に基づいて再検知を行うことにより、各監視対象の監
視頻度を損なうことなく、従来外乱成分に埋もれて見逃
す可能性の高かった異常による検出信号の微小な変化分
を高い精度で捕らえることができることで実用的に非常
にすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のプラント機器監視装置の構
成図。

【図２】従来のプラント機器監視装置の構成図。

【図３】カメラ視野を広角に設定することによる検知精
度の低下を説明するための図。

【符号の説明】

１…マイクロホン、２…カメラ、３…信号線、４…音響
信号処理装置、５…画像信号処理装置、６…検知制御装
置、７…通報表示装置、８…挟視野Ａ画像、９…挟視野
Ｂ画像、１０…広視野画像、１１…異常Ａ部分、１２…
異常Ｂ部分、１３…プラント機器監視装置本体、１４…
支持台、１５…駆動装置、１６…カメラ、１７…検知処
理用マイクロホン、１８…音響同定用付設マイクロホ
ン、１９…音響信号処理部、２０…画像信号処理部、２
１…判断部、２２…検知条件記憶部、２３…カメラ制御
部、２４…検知制御部、２５…設定テーブル、２６…検
知種別、２７…検知処理順設定情報、２８…センサ識別
情報、２９…通常処理用信号処理パラメータ、３０…再
検知判断基準値、３１…再検知処理用設定情報、３２…
再検知処理用信号処理パラメータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のセンサを監視区域に分散配置し、
   前記センサの検出信号に基づき監視機器の異常を検知す
   るプラント機器監視装置において、前記センサを介して
   得た検出値を信号処理して異常検知の可能性を示す異常
   確信度を算出する音響情報入力手段及び画像情報入力手
   段と、前記異常確信度に基づき再度の異常検知の要否を
   判断する判断部と、通常時各センサについて順番に検知
   処理を行うための検知順番の設定値と通常時の信号処理
   用パラメータ及び再度の検知処理の要否を判断するため
   の基準値と再検知時の信号処理用パラメータを保持する
   検知条件記憶部と、通常時は前記検知条件記憶部に設定
   された検知順に沿って検知を行うように前記信号処理部
   を動作させ，前記判断部から再検知を行うよう要求され
   た場合に、前記検知条件記憶部に設定してある再検知処
   理用の検知処理用パラメータに基づいて前記音響信号処
   理部及び前記画像信号処理部に信号処理を行うよう制御
   する検知制御部を備えたことを特徴とするプラント機器
   監視装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプラント機器監視装置に
   おいて、画像情報入力手段の視野を設定するための横方
   向と縦方向の前記画像情報入力手段の首振り角度ならび
   にズーム倍率を設定値として前記検知条件記憶部に有
   し、前記設定値を前記検知制御部から画像情報制御部を
   介して首振りズームの駆動装置に伝送することにより通
   常の検知時ならびに再検知時に前記画像情報入力手段の
   視野の調整制御を行うことを特徴とするプラント機器監
   視装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のプラント機器監視装置に
   おいて、前記音響情報入力手段での異常検知時に、前記
   検知条件記憶部内に設定した再検知処理用の信号処理用
   パラメータに基づいて音源を同定する音響信号処理を行
   うことを特徴とするプラント機器監視装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３記載のプラント
   機器監視装置において、前記音響情報入力手段での異常
   検知時に、前記検知条件記憶部内に設定した再検知処理
   用の信号処理用パラメータに基づき、まず音源を同定す
   る音響信号処理を行い、次に音源同定結果を用いて前記
   画像情報入力手段の視野が音源方向に向くように駆動装
   置を制御した後に画像信号処理による再検知を行うこと
   を特徴とするプラント機器監視装置。