WO2019176710A1 - 無人移動ユニットおよび巡回点検システム - Google Patents

無人移動ユニットおよび巡回点検システム Download PDF

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WO2019176710A1
WO2019176710A1 PCT/JP2019/009033 JP2019009033W WO2019176710A1 WO 2019176710 A1 WO2019176710 A1 WO 2019176710A1 JP 2019009033 W JP2019009033 W JP 2019009033W WO 2019176710 A1 WO2019176710 A1 WO 2019176710A1
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water treatment
unmanned
unit
inspection system
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PCT/JP2019/009033
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English (en)
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Inventor
義尚 岸根
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栗田工業株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a patrol inspection system for performing a patrol check in a water treatment site using an unmanned mobile unit such as a drone and an unmanned mobile unit used for the patrol check.
  • Water treatment plants are equipped with a large number of various devices (equipment), and management of these devices is required. Each device is provided with a sensor for detecting an operation state, and is controlled so that an appropriate operation is performed based on the measurement result of the sensor.
  • Water treatment facilities, incidental facilities of water treatment plants, and industrial plants and industrial facilities (including boilers and cooling towers) that use water treatment chemicals are also controlled based on the measurement results of sensors that detect operating conditions.
  • trouble prevention and early response have been made based on the five senses information of workers (discovery of water leaking towers by visual inspection, discovery of defects, discovery of processing defects by confirming a strange odor).
  • An online instrument is installed in each device, and the measurement results are collected by a monitoring control device such as SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).
  • SCADA Supervisory Control And Data Acquisition
  • online instruments are expensive, and it has been very expensive to install online instruments in many devices in the water treatment site.
  • the present invention has an object to provide a patrol inspection system and an unmanned mobile unit that can patrol and inspect equipment in a water treatment site at high frequency and low cost.
  • An unmanned mobile unit is an unmanned mobile unit that patrols and checks a water treatment site where a plurality of devices are installed, and includes autonomous mobile means that moves autonomously according to a patrol inspection plan, and detection data and / or observation data.
  • the autonomous moving means autonomously flies.
  • the data acquisition means is any two or more of the following (a1) to (a7).
  • (A1) Image data is obtained by photographing a display screen of a sensor attached to a device.
  • (A2) Image data is obtained by photographing the internal appearance of the device from the atmosphere open part.
  • (A3) Image data is obtained by photographing the auxiliary piping of the device.
  • (A4) An infrared image of the control panel is taken to obtain image data.
  • Sound data is obtained by collecting ambient sounds at a designated location.
  • Detection data is obtained by detecting the presence or absence of a specific type of gas at a designated location.
  • A7 A person around the moving route is identified and photographed to obtain image data.
  • the water treatment site is any one of a water treatment plant, a water treatment facility, an auxiliary facility of the water treatment plant, an industrial plant using a water treatment chemical, and an industrial facility.
  • a patrol inspection system is a patrol inspection system that allows an unmanned mobile unit to patrol a water treatment site where a plurality of devices are installed, and includes autonomous moving means that autonomously moves along a patrol inspection plan, detection data, and And / or an unmanned mobile unit comprising data acquisition means for acquiring observation data and a transmission means for wirelessly transmitting the acquired data, and receiving and analyzing the acquisition data wirelessly transmitted from the unattended mobile unit, and analyzing data And a data analysis device for obtaining
  • the unmanned movement unit is an unmanned flight unit in which the autonomous movement means performs autonomous flight.
  • the data acquisition means is any two or more of the following (a1) to (a7).
  • (A1) Image data is obtained by photographing a display screen of a sensor attached to a device.
  • (A2) Image data is obtained by photographing the internal appearance of the device from the atmosphere open part.
  • (A3) Image data is obtained by photographing the auxiliary piping of the device.
  • (A4) An infrared image of the control panel is taken to obtain image data.
  • Sound data is obtained by collecting ambient sounds at a designated location.
  • Detection data is obtained by detecting the presence or absence of a specific type of gas at a designated location.
  • A7 A person around the moving route is identified and photographed to obtain image data.
  • the data analysis device includes the following (b1) to (b7) corresponding to the (a1) to (a7) of the data acquisition unit, respectively. Inspection system.
  • B1 The display value of the sensor is acquired.
  • B2) One of the presence / absence of foaming on the water surface of the reaction tank, the presence / absence of scum, the height of the sludge interface, and the color of the water in the tank are determined.
  • B3) The presence or absence of water leakage from the piping is determined.
  • the presence or absence of heat generation in the control panel is determined.
  • B6 It is determined whether or not there is a strange odor from the designated device, whether or not a human toxic gas is generated, and whether or not a gas is generated that correlates with a processing failure.
  • B7 A person's physical trouble is determined.
  • the water treatment site is any one of a water treatment plant, a water treatment facility, an incidental facility of the water treatment plant, an industrial plant using a water treatment chemical, and an industrial facility.
  • the unmanned moving unit is an unmanned flying unit in which the autonomous moving means is autonomously flying, and the unmanned flying unit is a multicopter capable of being stationary in the air.
  • the traveling inspection plan includes a three-dimensional movement route and an execution position of the data acquisition means.
  • the traveling inspection plan further includes one or more of a traveling inspection start time and an execution time of the data acquisition means.
  • the patrol inspection system has an obstacle avoidance function for avoiding an obstacle when the autonomous moving means recognizes the obstacle on the moving route.
  • the equipment in the water treatment site can be inspected frequently and at low cost.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a patrol inspection system according to an embodiment of the present invention.
  • Patrol inspection systems include water treatment plants (desalination plants, sewage treatment plants, etc.), water treatment facilities, ancillary facilities for water treatment plants, industrial plants that use water treatment chemicals (paper manufacturing process plants, steel process plants, etc.), industrial A drone (unmanned mobile unit) 1 flies and circulates in a water treatment site P where a plurality of devices 4 such as equipment (boiler, cooling tower, etc.) are installed.
  • the drone 1 is a multicopter that can be stationary in the air, for example, a quadcopter that uses four rotor blades for takeoff and propulsion.
  • Drone 1 identifies itself by radio waves from GNSS (Global Navigation Satellite System) such as GPS (Global Positioning System), and autonomously flies (autonomous) three-dimensional flight route (movement route) R according to the patrol inspection plan.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • Autonomous moving means for moving). Sensors may be installed on the front, rear, left and right of the drone 1 together with the radio waves from the GNSS, and when an obstacle is recognized on the flight path (movement path), the obstacle may be avoided by itself.
  • the positioning accuracy may be improved by using a signal from a quasi-zenith satellite system composed of geostationary satellites.
  • the drone 1 is provided with a photographing device 10 (corresponding to data acquisition means (a1) to (a4), (a7)).
  • the drone 1 that departed from the base B circulates a plurality of devices 4 while flying on a predetermined route R, and photographs, for example, a sensor 40 (sensor display screen) installed in each device 4 (corresponding to (a1)). Data acquisition).
  • the drone 1 may be provided with a microphone that collects sound (corresponding to the data acquisition means (a5)).
  • the drone 1 may be provided with a gas detection sensor for detecting a specific gas (corresponding to the data acquisition means (a6)).
  • the drone 1 transmits acquired data such as image data captured by the imaging device 10 to the monitoring control device 5 installed in the monitoring room M via a wireless access point such as the on-site analyzer 2 or the repeater 3.
  • the drone 1 may transmit acquisition data (image data, audio data, detection data) each time data is acquired, or may transmit acquisition data at a predetermined timing.
  • the acquired data stored in the memory of the drone 1 may be transferred to the monitoring control device 5 after returning to the base B.
  • the central monitoring device 6 of the monitoring center C can collect and manage data from the monitoring control devices 5 of each water treatment site P. Good.
  • the monitoring control device 5 is a computer including a central processing unit (CPU) that controls the entire monitoring control device 5, a storage unit, a communication unit, and the like, and an operating system (OS) or application in which the CPU is stored in the storage unit
  • CPU central processing unit
  • OS operating system
  • FIG. 3 the image acquisition unit 51, the sound acquisition unit 52, the image analysis unit 53, the determination unit 54, the sound analysis unit 55, the gas detection information acquisition unit 56, the gas detection information
  • the functions of the analysis unit 57 (these 51 to 57 constitute the data analysis device), the flight route setting unit 58 and the drone control unit 59 are realized.
  • the flight route setting unit 58 sets a traveling inspection plan including a three-dimensional flight route R indicating the shooting position of the sensor 40 installed in each device 4 in the water treatment site P and the movement route between the sensors 40.
  • the drone control unit 59 controls the drone 1 so as to automatically fly along the flight route R in accordance with the set patrol inspection plan and perform photographing at the photographing position.
  • the patrol inspection plan may further include an execution time of data acquisition such as a patrol inspection start time and / or imaging processing.
  • the image acquisition unit 51 acquires image data obtained by the drone 1 using the imaging device 10 and captured by the sensor 40.
  • the voice acquisition unit 52 acquires voice data collected by the drone 1 using a microphone.
  • the image analysis unit 53 analyzes the image data acquired from the drone 1 by the image acquisition unit 51 and acquires the display value of the sensor 40.
  • the determination unit 54 determines whether or not the sensor display value acquired by the image analysis is within a predetermined range.
  • the voice analysis unit 55 analyzes the voice data acquired from the drone 1 by the voice acquisition unit 52 and detects an abnormality (an abnormality sign) of the device 4. For example, an abnormality of a rotating machine such as a motor is detected from audio data.
  • the voice analysis unit 55 inputs information indicating the operating state of the rotating machine from the learning machine by inputting the acquired voice data to a learned learning machine that has performed machine learning for detecting abnormality of the rotating machine. get.
  • the sensor display value acquired by the image analysis unit 53, the determination result by the determination unit 54, the detection result by the voice analysis unit 55, and the like are displayed on the display of the monitoring control device 5.
  • the monitor can confirm the operation status of the water treatment site P from the displayed information.
  • the drone 1 circulates in the water treatment site P and photographs the sensors 40 installed in the plurality of devices 4. Since there is no need for a person to patrol the water treatment site P, the water treatment site P can be patroled frequently for 24 hours. Further, even when the sensor 40 is installed at a place where it is difficult for a person to visually check, the drone 1 can easily photograph the sensor 40. Further, the sensor display value can be acquired without installing an expensive online instrument.
  • Drone 1 may be equipped with an infrared camera.
  • the monitoring control device 5 may detect an accident / disaster such as a water leak, a fire, or a fall of a person based on an image taken by the photographing device 10 and an image taken by an infrared camera.
  • the flight route setting unit 58 sets a flight route including the device 4 determined by the determination unit 54 that the sensor display value is not within the predetermined range, so that the drone control unit 59 flies along this flight route.
  • the drone 1 may be controlled.
  • the drone 1 photographs the sensor display screen of the device 4 and the appearance of the device 4.
  • the monitoring control device 5 performs monitoring of the operating state and abnormality detection has been described, but these processes may be performed by the central monitoring device 6 of the monitoring center C.
  • the image data and audio data acquired by the drone 1 may be transmitted to the central monitoring device 6 via a network such as the Internet.
  • the drone 1 captures the display screen of the sensor attached to the device to acquire image data, or collects ambient sounds at a specified location to acquire audio data. Other detection data and / or observation data may be acquired.
  • the drone 1 may acquire the image data by photographing the internal appearance from the atmosphere opening part of the device (for example, the reaction tank).
  • the monitoring control device 5 performs data analysis and determines any of foaming occurrence on the reaction tank water surface, scum occurrence presence, sludge interface height, and tank water color.
  • the drone 1 may acquire the image data by shooting the incidental piping of the device.
  • the monitoring control device 5 performs data analysis and determines the presence or absence of water leakage from the piping.
  • Drone 1 may acquire image data by taking an infrared image of the control panel.
  • the monitoring control device 5 performs data analysis and determines whether or not the control panel generates heat.
  • the drone 1 may acquire detection data by detecting the presence or absence of a specific type of gas at a specified location.
  • the gas detection information acquisition unit 56 and the gas detection information analysis unit 57 of the monitoring control device 5 acquire and analyze data, and indicate the presence or absence of a strange odor from the designated device, the presence or absence of human toxic gas, and a processing failure. Determine whether any gas is generated.
  • the influence degree can also be determined based on the type, concentration, location, etc. of the gas.
  • Drone 1 may acquire image data by identifying and photographing people around the flight path.
  • the monitoring control device 5 performs data analysis and determines the presence or absence of a human body trouble. That is, it is determined whether or not there is a person who has fallen due to sudden illness or an accident at work.
  • the drone 1 acquires two or more data among the above-described detection data and observation data.
  • the drone provided with autonomous moving means that autonomously fly as an unmanned moving unit has been described as an example.
  • an unmanned moving unit provided with other autonomous moving means can be used, and two or more types of unmanned moving can be used.
  • a combination of units can also be used. Examples of other unmanned mobile units include the following.
  • a ground traveling body 7 as shown in FIGS. 4A and 4B can be used as an unmanned mobile unit.
  • the ground traveling body 7 includes a main body 70, a tire 71 that supports the main body 70, and driving means (not shown) that rotates the tire 71, and autonomously travels.
  • the main body 70 includes a computer 72 that functions as a controller of the ground traveling body 7 and a photographing device 73.
  • the imaging device 73 is attached to the tip of the elastic member 74.
  • the telescopic member 74 extends in accordance with the height of the photographing target, and the photographing device 73 performs photographing. It is preferable that the elastic member 74 is contracted during traveling.
  • the computer 72 acquires the sensor display value from the image captured by the image capturing device 73, and transmits the acquired data to the monitoring control device 5 via the wireless access point such as the field analyzer 2 or the repeater 3.
  • a moving path is drawn with a special paint on the ground (floor surface).
  • the ground traveling body 7 detects the special paint and travels accurately along the movement path.
  • the ground traveling body 7 Since the ground traveling body 7 travels on the ground, it can travel at a low speed. Further, it is possible to make the loaded weight larger than that of the drone 1.
  • the rail traveling body 8 As the unmanned moving unit, a rail traveling body 8 as shown in FIGS. 5A and 5B can be used.
  • the rail traveling body 8 includes a main body 80, a tire 81 that supports the main body 80, and driving means (not shown) that rotates the tire 81, and autonomously travels.
  • the main body 80 includes a computer 82 that functions as a controller of the rail traveling body 8 and a photographing device 83.
  • the photographing device 83 is attached to the tip of the elastic member 84.
  • the telescopic member 84 extends according to the height of the subject to be photographed, and the photographing device 83 performs photographing. It is preferable that the telescopic member 84 is contracted during traveling.
  • the computer 82 acquires the sensor display value from the image captured by the image capturing device 83 and transmits the acquired data to the monitoring control device 5 via a wireless access point such as the on-site analyzer 2 or the repeater 3.
  • the rail 86 is suspended and fixed from a ceiling, a device frame, or the like, and the rail traveling body 8 travels on the rail 86.
  • the rail traveling body 8 travels on the rail 86.
  • the rail traveling body 8 may be a straddle type, but in consideration of the size and weight of the main body 80, a suspended type as illustrated is preferable.
  • a snake robot 9 as shown in FIG. 6 can be used as the unmanned moving unit.
  • the snake-shaped robot body 9 includes a bellows body portion in which a large number of joints 91 are connected in series, and a driving means for propelling the bellows body portion while spirally winding the bellows body portion around a pipe P, a device frame, etc. (Not shown) and autonomously travel.
  • each joint 91 can be operated with three degrees of freedom of bending and expansion / contraction.
  • the bellows body is provided with a computer, and a photographing device 93 is attached to the tip of the bellows body.
  • the computer acquires the display value of the sensor S from the image captured by the image capturing device 93 and transmits the acquired data to the monitoring control device 5 via a wireless access point such as the on-site analyzer 2 or the repeater 3.
  • the snake-like robot body 9 can be moved even in a narrow gap between apparatuses or in an installation site with a step. Since the snake-shaped robot body 9 moves directly on the apparatus, contact with the worker on the ground can be prevented. In addition, it is possible to easily photograph high-level instruments.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
  • the image in the present invention may be a still image or a moving image (including a still image moving image).
  • the present invention can be used not only for regular patrol inspection but also for investigating the cause when operation troubles such as processing failures occur, and for grasping the status of the water treatment site when a disaster such as a fire or earthquake occurs. it can.

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Abstract

巡回点検システムは、複数の機器が設置された水処理現場を無人移動ユニットに巡回点検させる巡回点検システムであって、巡回点検計画に沿って自律移動する自律移動手段と、検知データ及び／又は観測データを取得するデータ取得手段と、取得データを無線送信する送信手段と、を備えた無人移動ユニットと、前記無人移動ユニットから無線送信された取得データを受信して解析し、解析データを得るデータ解析装置と、を備える。

Description

無人移動ユニットおよび巡回点検システム
　本発明は、ドローン等の無人移動ユニットを用いて水処理現場内の巡回点検を行う巡回点検システム及び巡回点検に用いる無人移動ユニットに関する。
　水処理プラントには、多様な機器（設備）が多数備えられており、それら機器の管理が必要になる。各機器には運転状態を検知するセンサが設置されており、センサの測定結果に基づいて、適正な運転が行われるように制御される。水処理設備や、水処理プラントの付帯設備、あるいは水処理薬品を使用する産業プラントや産業設備（ボイラ、冷却塔も含む）についても運転状態を検知するセンサの測定結果に基づいて制御される。また、作業員の五感情報（視認による水漏れ塔の発見、不良の発見、異臭確認による処理不良の発見）によるトラブル防止や早期対応がなされてきた。
　従来、このような水処理現場内を人員が巡視し、センサの測定値を目視確認して保守点検作業等を行っていた。しかし、水処理現場内を巡回点検するには多大な人的コストがかかり、センサ測定値を高頻度に確認することができなかった。また、人員が確認し易い箇所にセンサ（センサの測定値を表示するモニタ）を設置することが困難な場合もあった。
　各機器にオンライン計器を設置し、測定結果をＳＣＡＤＡ（Supervisory　Control　And　Data　Acquisition）等の監視制御装置で収集することが行われている。しかし、オンライン計器は高価であり、水処理現場内の多数の機器にそれぞれオンライン計器を設置する場合、多大なコストがかかっていた。
特許第５６２７５５０号明細書
　本発明は、水処理現場内の機器を高頻度かつ低コストに巡回点検できる巡回点検システム及び無人移動ユニットを提供することを目的とする。
　本発明による無人移動ユニットは、複数の機器が設置された水処理現場を巡回点検する無人移動ユニットであって、巡回点検計画に沿って自律移動する自律移動手段と、検知データ及び／又は観測データを取得するデータ取得手段と、取得データをデータ解析装置へ無線送信する送信手段と、を備えるものである。
　本発明の一態様による無人移動ユニットにおいて、前記自律移動手段が自律飛行するものである。
　本発明の一態様による無人移動ユニットにおいて、前記データ取得手段が下記（ａ１）～（ａ７）のいずれか２つ以上である。
（ａ１）機器に取り付けられたセンサの表示画面を撮影して画像データを得るものである。
（ａ２）機器の大気開放部からの内部外観を撮影して画像データを得るものである。
（ａ３）機器の付帯配管を撮影して画像データを得るものである。
（ａ４）制御盤の赤外画像を撮影して画像データを得るものである。
（ａ５）指定場所における周囲音を集音して音声データを得るものである。
（ａ６）指定場所における特定種別のガスの有無を検知して検知データを得るものである。
（ａ７）移動経路の周辺の人を識別して撮影して画像データを得るものである。
　本発明の一態様による無人移動ユニットにおいて、前記水処理現場は、水処理プラント、水処理設備、水処理プラントの付帯設備、水処理薬剤を使用する産業プラント、及び産業設備のいずれかである。
　本発明による巡回点検システムは、複数の機器が設置された水処理現場を無人移動ユニットに巡回点検させる巡回点検システムであって、巡回点検計画に沿って自律移動する自律移動手段と、検知データ及び／又は観測データを取得するデータ取得手段と、取得データを無線送信する送信手段と、を備えた無人移動ユニットと、前記無人移動ユニットから無線送信された取得データを受信して解析し、解析データを得るデータ解析装置と、を備えるものである。
　本発明の一態様による巡回点検システムにおいて、前記無人移動ユニットは、前記自律移動手段が自律飛行するものである無人飛行ユニットである。
　本発明の一態様による巡回点検システムにおいて、前記データ取得手段が下記（ａ１）～（ａ７）のいずれか２つ以上であることを特徴とする巡回点検システム。
（ａ１）機器に取り付けられたセンサの表示画面を撮影して画像データを得るものである。
（ａ２）機器の大気開放部からの内部外観を撮影して画像データを得るものである。
（ａ３）機器の付帯配管を撮影して画像データを得るものである。
（ａ４）制御盤の赤外画像を撮影して画像データを得るものである。
（ａ５）指定場所における周囲音を集音して音声データを得るものである。
（ａ６）指定場所における特定種別のガスの有無を検知して検知データを得るものである。
（ａ７）移動経路の周辺の人を識別して撮影して画像データを得るものである。
　本発明の一態様による巡回点検システムにおいて、前記データ解析装置が、前記データ取得手段の前記（ａ１）～（ａ７）にそれぞれ対応する下記（ｂ１）～（ｂ７）であることを特徴とする巡回点検システム。
（ｂ１）センサの表示値を取得するものである。
（ｂ２）反応槽水面の発泡発生有無、スカム発生有無、汚泥界面の高さ、槽内水の色のいずれかを判定するものである。
（ｂ３）配管からの水漏れの有無を判定するものである。
（ｂ４）制御盤の発熱の有無を判定するものである。
（ｂ５）指定機器の異音発生有無を判定するものである。
（ｂ６）指定機器からの異臭有無、人体毒性ガスの発生有無、処理不良と相関あるガスの発生有無のいずれかを判定するものである。
（ｂ７）人の身体トラブル有無を判定するものである。
　本発明の一態様による巡回点検システムにおいて、前記水処理現場は、水処理プラント、水処理設備、水処理プラントの付帯設備、水処理薬剤を使用する産業プラント、及び産業設備のいずれかである。
　本発明の一態様による巡回点検システムにおいて、前記無人移動ユニットは、前記自律移動手段が自律飛行するものである無人飛行ユニットであり、該無人飛行ユニットが空中静止可能なマルチコプターである。
　本発明の一態様による巡回点検システムにおいて、前記巡回点検計画が、三次元移動経路、及びデータ取得手段の実行位置を含む。
　本発明の一態様による巡回点検システムにおいて、前記巡回点検計画が、巡回点検開始時刻、データ取得手段の実行時刻のいずれか１つ以上をさらに含む。
　本発明の一態様による巡回点検システムにおいて、前記自律移動手段が移動進路に障害物を認識した際に障害物を避ける障害物回避機能を有する。
　本発明によれば、水処理現場内の機器を高頻度かつ低コストに巡回点検できる。
本発明の実施形態に係る巡回点検システムの概略図である。 ドローンによる計器撮影を示す図である。 管理装置の機能ブロック図である。 無人移動ユニットの例を示す図である。 無人移動ユニットの例を示す図である。 無人移動ユニットの例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る巡回点検システムの概略図である。巡回点検システムは、水処理プラント（造水プラント、下水処理場など）、水処理設備、水処理プラントの付帯設備、水処理薬剤を使用する産業プラント（製紙プロセスプラント、鉄鋼プロセスプラントなど）、産業設備（ボイラ、冷却塔など）等、複数の機器４が設置された水処理現場Ｐ内をドローン（無人移動ユニット）１が飛行・巡回するものである。ドローン１は、空中静止可能なマルチコプターであり、例えば離陸、推進に４つの回転翼を用いるクワッドコプターである。
　ドローン１は、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）等のＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）からの電波によって自己位置を特定し、巡回点検計画に沿った三次元の飛行ルート（移動経路）Ｒを自律飛行（自律移動）する自律移動手段を備える。ＧＮＳＳからの電波と共に、ドローン１の前後左右にセンサを設置し、飛行進路（移動進路）に障害物を認識した際に、障害物を自ら避けて飛行するようにしてもよい。静止衛星で構成された準天頂衛星システムからの信号を併用して、測位精度を向上させてもよい。
　図２に示すように、ドローン１には、撮影装置１０（データ取得手段（ａ１）～（ａ４）、（ａ７）に対応）が取り付けられている。基地Ｂを出発したドローン１は、所定のルートＲを飛行しながら複数の機器４を巡回し、例えば各機器４に設置されたセンサ４０（センサ表示画面）を撮影する（（ａ１）に対応するデータ取得）。ドローン１に、音声を収集するマイクロフォンが設けられていてもよい（データ取得手段（ａ５）に対応）。
　また、ドローン１に特定ガスを検知するガス検知センサが設けられていてもよい（データ取得手段（ａ６）に対応）。
　ドローン１は、撮影装置１０で撮影した画像データ等の取得データを、現場解析機２や中継器３等の無線アクセスポイントを経由して監視室Ｍに設置された監視制御装置５へ送信する。ドローン１は、データ取得の都度、取得データ（画像データ、音声データ、検知データ）を送信してもよいし、所定のタイミングで取得データを送信してもよい。あるいはまた、基地Ｂに帰還した後に、ドローン１のメモリに格納されている取得データを監視制御装置５へ転送してもよい。
　このような巡回点検システムが複数の水処理現場Ｐに設置されている場合、監視センタＣの中央監視装置６で、各水処理現場Ｐの監視制御装置５からデータを収集し、管理してもよい。
　監視制御装置５は、監視制御装置５の全体を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶部、通信部等を備えるコンピュータであり、ＣＰＵが記憶部に記憶されているオペレーティングシステム（ＯＳ）やアプリケーションプログラムを読み出して実行することにより、図３に示すように、画像取得部５１、音声取得部５２、画像解析部５３、判定部５４、音声解析部５５、ガス検知情報取得部５６、ガス検知情報解析部５７（これら５１～５７がデータ解析装置を構成）、飛行ルート設定部５８及びドローン制御部５９の機能を実現する。
　飛行ルート設定部５８は、水処理現場Ｐ内の各機器４に設置されたセンサ４０の撮影位置、及びセンサ４０間の移動経路を示す三次元の飛行ルートＲを含む巡回点検計画を設定する。ドローン制御部５９は、設定された巡回点検計画に沿って自動的に飛行ルートＲを飛行し、撮影位置で撮影を行うように、ドローン１を制御する。巡回点検計画は、巡回点検開始時刻及び／又は撮影処理等データ取得の実行時刻をさらに含んでいてもよい。
　画像取得部５１は、ドローン１が撮影装置１０を用いてセンサ４０を撮影した画像データを取得する。
　音声取得部５２は、ドローン１がマイクロフォンを用いて集音した音声データを取得する。
　画像解析部５３は、画像取得部５１がドローン１から取得した画像データを解析し、センサ４０の表示値を取得する。
　判定部５４は、画像解析により取得されたセンサ表示値が、所定範囲内に収まっているか否かを判定する。
　音声解析部５５は、音声取得部５２がドローン１から取得した音声データを解析し、機器４の異常（異常予兆）を検知する。例えば、音声データから、モータ等の回転機の異常を検知する。音声解析部５５は、回転機の異常を検知するための機械学習を行った学習済みの学習器に、取得した音声データを入力することで、回転機の運転状態を示す情報を当該学習器から取得する。
　画像解析部５３により取得されたセンサ表示値、判定部５４による判定結果、音声解析部５５による検知結果等は、監視制御装置５のディスプレイに表示される。監視員は、表示された情報から水処理現場Ｐの運転状況を確認できる。
　このように、本実施形態によれば、ドローン１が水処理現場Ｐ内を巡回し、複数の機器４に設置されたセンサ４０を撮影する。水処理現場Ｐ内を巡視する人員が不要となるため、２４時間、高頻度に水処理現場Ｐ内を巡回できる。また、人員が目視し難い箇所にセンサ４０が設置されている場合でも、ドローン１により容易にセンサ４０を撮影することができる。また、高価なオンライン計器を設置することなく、センサ表示値を取得することができる。
　ドローン１は、赤外線カメラを搭載していてもよい。監視制御装置５は、撮影装置１０で撮影した画像と、赤外線カメラで撮影した画像とに基づいて、漏水、火災、人員の転倒等の事故・災害の検知を行ってもよい。
　上記実施形態では、ドローン１が所定のルートＲを飛行する例について説明したが、運転員の任意の指示による経路を飛行してもよい。飛行ルート設定部５８が、判定部５４によりセンサ表示値が所定範囲内に収まっていないと判定された機器４を含む飛行ルートを設定し、ドローン制御部５９が、この飛行ルートを飛行するようにドローン１を制御してもよい。ドローン１は、この機器４のセンサ表示画面や、機器４の外観等を撮影する。
　また、機器４にオンライン計器が設置されている場合、オンライン計器の異常値情報に基づいて、このオンライン計器が取り付けられている機器４を含む経路を飛行し、機器４の外観等を撮影してもよい。
　上記実施形態では、監視制御装置５で運転状態の監視や異常検知を行う例について説明したが、監視センタＣの中央監視装置６でこれらの処理を行ってもよい。ドローン１によって取得された画像データや音声データを、インターネット等のネットワークを介して中央監視装置６へ送信してもよい。
　上記実施形態では、ドローン１が機器に取り付けられたセンサの表示画面を撮影して画像データを取得したり、指定場所における周囲音を集音して音声データを取得したりする例について説明したが、他の検知データ及び／又は観測データを取得するものであってもよい。
　例えば、ドローン１は、機器（例えば反応槽）の大気開放部からの内部外観を撮影して画像データを取得してもよい。この場合、監視制御装置５は、データ解析を行い、反応槽水面の発泡発生有無、スカム発生有無、汚泥界面の高さ、槽内水の色のいずれかを判定する。
　ドローン１は、機器の付帯配管を撮影して画像データを取得してもよい。この場合、監視制御装置５は、データ解析を行い、配管からの水漏れの有無を判定する。
　ドローン１は、制御盤の赤外画像を撮影して画像データを取得してもよい。この場合、監視制御装置５は、データ解析を行い、制御盤の発熱の有無を判定する。
　ドローン１は、指定場所における特定種別のガスの有無を検知して検知データを取得してもよい。この場合、監視制御装置５のガス検知情報取得部５６及びガス検知情報解析部５７が、データの取得、解析を行い、指定機器からの異臭有無、人体毒性ガスの発生有無、処理不良を示唆するガス発生有無のいずれかを判定する。このとき、ガスの種類、濃度、発生場所等に基づいて、影響度を判定することもできる。
　ドローン１は、飛行経路の周辺の人を識別して撮影して画像データを取得してもよい。この場合、監視制御装置５は、データ解析を行い、人の身体トラブル有無を判定する。つまり、急病や作業上の事故等で倒れている人の有無を判定する。
　ドローン１は、上述の検知データ及び観測データのうち、２つ以上のデータを取得するものであることが好ましい。
　上記実施形態では無人移動ユニットとして自律飛行する自律移動手段を備えるドローンを例に挙げて説明したが、他の自律移動手段を備える無人移動ユニットを使用することもできるし、２種以上の無人移動ユニットを組み合わせて使用することもできる。他の無人移動ユニットとしては例えば以下のものが挙げられる。
　例えば、無人移動ユニットとして、図４（ａ）（ｂ）に示すような地上走行体７を使用することができる。地上走行体７は、本体部７０と、本体部７０を支持するタイヤ７１と、タイヤ７１を回転させる駆動手段（図示略）とを備え、自律走行する。
　本体部７０は、地上走行体７のコントローラとして機能するコンピュータ７２と、撮影装置７３とを有する。撮影装置７３は、伸縮部材７４の先端に取り付けられている。撮影対象の高さに応じて伸縮部材７４が伸びて撮影装置７３が撮影を行う。走行中は、伸縮部材７４を縮めておくことが好ましい。
　コンピュータ７２は、撮影装置７３が撮影した画像からセンサ表示値を取得し、取得したデータを、現場解析機２や中継器３等の無線アクセスポイントを経由して監視制御装置５へ送信する。
　例えば、水処理現場Ｐ内において、地面（床面）に特殊塗料で移動経路を描いておく。地上走行体７は、特殊塗料を検知し、移動経路に沿って正確に走行する。
　地上走行体７は、地上を走行するため、低速での走行が可能である。また、ドローン１よりも積載重量を大きくすることが可能である。
　無人移動ユニットとして、図５（ａ）（ｂ）に示すようなレール走行体８を使用することができる。レール走行体８は、本体部８０と、本体部８０を支持するタイヤ８１と、タイヤ８１を回転させる駆動手段（図示略）とを備え、自律走行する。
　本体部８０は、レール走行体８のコントローラとして機能するコンピュータ８２と、撮影装置８３とを有する。撮影装置８３は、伸縮部材８４の先端に取り付けられている。撮影対象の高さに応じて伸縮部材８４が伸びて撮影装置８３が撮影を行う。走行中は、伸縮部材８４を縮めておくことが好ましい。
　コンピュータ８２は、撮影装置８３が撮影した画像からセンサ表示値を取得し、取得したデータを、現場解析機２や中継器３等の無線アクセスポイントを経由して監視制御装置５へ送信する。
　例えば、水処理現場Ｐ内において、天井や装置フレームなどからレール８６が吊り下げて固定され、レール走行体８はレール８６上を走行する。レール８６を高所に設置することで、レール走行体８と地上にいる作業員との接触を防止できる。また、高所の計器を容易に撮影できる。
　レール走行体８は跨座式でもよいが、本体部８０の大きさや重量を考慮すると、図示するような懸垂式が好ましい。
　無人移動ユニットとして、図６に示すような蛇型ロボット体９を使用することができる。蛇型ロボット体９は、多数の関節９１が直列に連結された蛇腹体部と、蛇腹体部を配管Ｐや装置フレームなどに螺旋状に巻きつけて伸び縮みしてうねりながら推進させる駆動手段（図示略）とを備え、自律走行する。例えば、各関節９１は、屈曲及び伸縮の３自由度動作が可能である。
　蛇腹体部にはコンピュータが設けられており、蛇腹体部の先端には撮影装置９３が取り付けられている。コンピュータは、撮影装置９３が撮影した画像からセンサＳの表示値を取得し、取得したデータを、現場解析機２や中継器３等の無線アクセスポイントを経由して監視制御装置５へ送信する。
　蛇型ロボット体９は、装置間の狭い隙間や、段差のある設置現場においても移動可能である。蛇型ロボット体９は、装置上を直接移動するため、地上にいる作業員との接触を防止できる。また、高所の計器を容易に撮影できる。
　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　本発明における画像とは静止画であってもよいし、動画（静止画動画含む）であってもよい。
　本発明は、定例の巡回点検の他、処理不良などの運転トラブルの発生時に原因究明のために用いることや、火災や地震等の災害が発生した際の水処理現場の状況把握に用いることもできる。
　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１８年３月１４日付で出願された日本特許出願２０１８－０４６８３８及び２０１８年１１月８日付で出願された日本特許出願２０１８－２１０６４６に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　ドローン
　２　現場解析機
　３　中継器
　４　機器
　５　監視制御装置
　６　中央監視装置
　７　地上走行体
　８　レール走行体
　９　蛇型ロボット体
　１０　撮影装置
　４０　センサ

Claims (13)

  1. 　複数の機器が設置された水処理現場を巡回点検する無人移動ユニットであって、
    　巡回点検計画に沿って自律移動する自律移動手段と、
    　検知データ及び／又は観測データを取得するデータ取得手段と、
    　取得データをデータ解析装置へ無線送信する送信手段と、
    　を備えることを特徴とする無人移動ユニット。
  2. 　請求項１において、前記自律移動手段が自律飛行するものであることを特徴とする無人移動ユニット。
  3. 　請求項１または２において、前記データ取得手段が下記（ａ１）～（ａ７）のいずれか２つ以上であることを特徴とする無人移動ユニット。
    （ａ１）機器に取り付けられたセンサの表示画面を撮影して画像データを得るものである。
    （ａ２）機器の大気開放部からの内部外観を撮影して画像データを得るものである。
    （ａ３）機器の付帯配管を撮影して画像データを得るものである。
    （ａ４）制御盤の赤外画像を撮影して画像データを得るものである。
    （ａ５）指定場所における周囲音を集音して音声データを得るものである。
    （ａ６）指定場所における特定種別のガスの有無を検知して検知データを得るものである。
    （ａ７）移動経路の周辺の人を識別して撮影して画像データを得るものである。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項において、前記水処理現場は、水処理プラント、水処理設備、水処理プラントの付帯設備、水処理薬剤を使用する産業プラント、及び産業設備のいずれかであることを特徴とする無人移動ユニット。
  5. 　複数の機器が設置された水処理現場を無人移動ユニットに巡回点検させる巡回点検システムであって、
    　巡回点検計画に沿って自律移動する自律移動手段と、検知データ及び／又は観測データを取得するデータ取得手段と、取得データを無線送信する送信手段と、を備えた無人移動ユニットと、
    　前記無人移動ユニットから無線送信された取得データを受信して解析し、解析データを得るデータ解析装置と、
    　を備える巡回点検システム。
  6. 　請求項５において、前記無人移動ユニットは、前記自律移動手段が自律飛行するものである無人飛行ユニットであることを特徴とする巡回点検システム。
  7. 　請求項５または６において、前記データ取得手段が下記（ａ１）～（ａ７）のいずれか２つ以上であることを特徴とする巡回点検システム。
    （ａ１）機器に取り付けられたセンサの表示画面を撮影して画像データを得るものである。
    （ａ２）機器の大気開放部からの内部外観を撮影して画像データを得るものである。
    （ａ３）機器の付帯配管を撮影して画像データを得るものである。
    （ａ４）制御盤の赤外画像を撮影して画像データを得るものである。
    （ａ５）指定場所における周囲音を集音して音声データを得るものである。
    （ａ６）指定場所における特定種別のガスの有無を検知して検知データを得るものである。
    （ａ７）移動経路の周辺の人を識別して撮影して画像データを得るものである。
  8. 　請求項７において、前記データ解析装置が、前記データ取得手段の前記（ａ１）～（ａ７）にそれぞれ対応する下記（ｂ１）～（ｂ７）であることを特徴とする巡回点検システム。
    （ｂ１）センサの表示値を取得するものである。
    （ｂ２）反応槽水面の発泡発生有無、スカム発生有無、汚泥界面の高さ、槽内水の色のいずれかを判定するものである。
    （ｂ３）配管からの水漏れの有無を判定するものである。
    （ｂ４）制御盤の発熱の有無を判定するものである。
    （ｂ５）指定機器の異音発生有無を判定するものである。
    （ｂ６）指定機器からの異臭有無、人体毒性ガスの発生有無、処理不良と相関あるガスの発生有無のいずれかを判定するものである。
    （ｂ７）人の身体トラブル有無を判定するものである。
  9. 　請求項５～８のいずれか１項において、前記水処理現場は、水処理プラント、水処理設備、水処理プラントの付帯設備、水処理薬剤を使用する産業プラント、及び産業設備のいずれかであることを特徴とする巡回点検システム。
  10. 　請求項５～９のいずれか１項において、前記無人移動ユニットは、前記自律移動手段が自律飛行するものである無人飛行ユニットであり、該無人飛行ユニットが空中静止可能なマルチコプターであることを特徴とする巡回点検システム。
  11. 　請求項５～１０のいずれか１項において、前記巡回点検計画が、三次元移動経路、及びデータ取得手段の実行位置を含むことを特徴とする巡回点検システム。
  12. 　請求項１１において、前記巡回点検計画が、巡回点検開始時刻、データ取得手段の実行時刻のいずれか１つ以上をさらに含むことを特徴とする巡回点検システム。
  13. 　請求項５～１２のいずれか１項において、前記自律移動手段が移動進路に障害物を認識した際に障害物を避ける障害物回避機能を有することを特徴とする巡回点検システム。
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