WO2021255783A1 - 自動点検システム及び無線子機 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様に係る自動点検システムは、無線子機と、無線親機と、を備える。無線子機は、点検対象物から発生する音を収音する収音部と、収音された音を解析して、収音された音と予め学習した通常時の音との相違の度合い、及び収音された音の音状態情報を解析結果として得る解析部と、無線親機に解析結果を含むデータを無線送信する無線通信部と、収音部、解析部、及び無線通信部に電力を供給する電源部と、を有する。無線親機は、無線子機から上記データを受信して管理し、点検対象物の状態を監視する監視端末に対し、当該データから取り出した解析結果を送信する処理を行うように構成されている。

Description

自動点検システム及び無線子機

　本発明は、プラント等の設備を点検する自動点検システム及び無線子機に関する。

　発電プラント、化学プラント、鉄鋼プラントなどの現場では、モータ、コンプレッサ、タービン等の設備が設置されている。設備は経年使用により、軸受けや絶縁体などの部品が劣化すると異音が発生する。従来、作業員が、設備の稼動音を聞いて正常かどうかを判断する運用が行われていた。しかし、作業員が異音を聞き分けるには、長年培った経験が必要である。さらに、作業員は、広い現場をあちこち歩き回って、自身の耳で設備の点検を行うため、作業員の負荷が大きい。近年では、異音を聞き分けることが可能な熟練作業員の高齢化が進んでおり、新たな作業員の確保も難しい。

　そこで、監視対象物を監視する技術として特許文献１に開示された技術が知られている。特許文献１に開示された監視装置は、情報処理機により処理された音響データ及び画像データを送信し、マイクロフォン及びカメラの制御信号を受信するための無線機と、無線機に接続されたアンテナとを内蔵する。

特開２００９－２７３１１３号公報

　特許文献１に記載された従来の監視装置は、監視対象物から離れた場所の監視処理装置へ監視対象物の音響データを無線送信する。そして、監視処理装置は、監視装置により収集された音響データから周波数スペクトルを算出し、ニューラルネットワークモデルにより監視対象設備の異常発生を検知することが可能である。測定対象が発生する音の周波数等によっても異なるが、監視装置から送信される音響データのデータサイズは大きい。このため、監視処理装置で行われる音響データの測定及び解析の処理が重くなり、監視処理装置での消費電力が増大しやすい。

　また、プラントの現場設備に対して、いわゆる後付けでセンサ装置を設置する場合、設備の近くにコンセントがあるとは限らず、センサ装置に電力を供給可能な有線の電源を得ることが難しい。したがって、センサ装置は内蔵電池を動力源として作動させる必要がある。しかし、センサ装置が消費電力の大きい処理（例えば、データサイズが大きい音響データを送信する処理）を実行すると、すぐに内蔵電池が切れてしまい、電池交換の頻度が高くなって、センサ装置の使い勝手が悪くなる。

　本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、点検対象物が発生する音を収音するセンサ装置の消費電力を低減することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の一態様の自動点検システムは、無線子機と、無線親機と、を備える。
　上記無線子機は、点検対象物から発生する音を収音する収音部と、収音された音を解析して、収音された音と予め学習した通常時の音との相違の度合い、及び収音された音の音状態情報を解析結果として得る解析部と、無線親機にその解析結果を含むデータを無線送信する無線通信部と、収音部、解析部、及び無線通信部に電力を供給する電源部と、を有して構成される。
　上記無線親機は、無線子機から上記データを受信して管理し、点検対象物の状態を監視する監視端末に対し、上記データから取り出した前記解析結果を送信する処理を行うように構成されている。

　本発明の少なくとも一態様によれば、無線子機は、点検対象物から収音した音の周波数帯域の全体のデータを解析結果として送信するのではなく、通常時の音との相違の度合いと、収音された音の音状態情報を解析結果として無線親機に送信する。このため、無線子機から無線親機に送信されるデータのデータサイズを低減し、無線子機の消費電力を低減することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態に係る自動点検システムの全体構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る解析結果を含むパケットの構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線親機と監視端末の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線子機を構成する計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線中継機、無線親機及び監視端末を構成する計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線子機で実行される処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る無線中継機で実行される処理の例と、無線親機で実行される処理の例とを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る異常度の時間変化を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る無線子機に接続される学習結果設定端末の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る学習結果設定端末の処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る無線子機の取り付け場所の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動点検システムのマルチホップネットワークの第１の構成例（シングルマネージャ）を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動点検システムのマルチホップネットワークの第２の構成例（マルチマネージャ）を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動点検システムのマルチホップネットワークの第３の構成例（マルチマネージャ）を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る自動点検システムの全体構成例を示すブロック図である。

　以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

　以下に説明する各実施形態に係る自動点検システムでは、プラントなどの現場設備で発生する音（稼働音）を収集して得られるデータを解析し、音データについて通常時の音との相違の度合いと、収音された音の音状態情報を解析結果として無線親機へ送信する。

＜第１の実施形態＞
　初めに、第１の実施形態に係る自動点検システムの構成例及び動作例について、図１～図１４を参照して説明する。

［自動点検システムの全体構成］
　図１は、第１の実施形態に係る自動点検システム１の全体構成例を示すブロック図である。自動点検システム１は、例えば、発電プラント、化学プラント、鉄鋼プラント、変電所等のプラントやビル等の建物に適用される。そして、自動点検システム１は、無線子機１０,１０’、無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０を備える。無線子機１０,１０’と無線中継機２０の間、及び、無線中継機２０と無線親機３０の間は、無線通信経路Ｌ１により各種のデータを送受信可能である。また、無線親機３０と監視端末４０の間は、無線通信経路Ｌ２により各種のデータを送受信可能である。なお、無線親機３０と監視端末４０の間は、有線通信経路により各種のデータを送受信可能としてもよい。

　プラントには、例えば、モータ、ポンプ、コンプレッサ、タービン、ボイラ等の音を発生させる設備が設けられている。プラントに設けられ、音を発生する設備の少なくとも一部は、自動点検システム１による監視対象（点検対象）となる。以下の説明では、監視対象となる設備を「点検対象物」と呼ぶ。点検対象物Ａ２の近傍には、無線子機１０（子機の一例）が設けられている。無線子機１０は、点検対象物Ａ２に接触して設けられてもよいし、点検対象物Ａ２から離れて設けられてもよい。また、異なる点検対象物Ａ２及び点検対象物Ｂ３に対して、それぞれ一つずつの異なる無線子機１０及び無線子機１０’が設けられ、それぞれの無線子機１０及び無線子機１０’により点検対象物Ａ２及び点検対象物Ｂ３を監視する構成としてもよい。また、一つの点検対象物Ａ２に対して無線子機１０及び無線子機１０’を設け、点検対象物Ａ２の異なる部位をそれぞれの無線子機１０及び無線子機１０’が監視する構成としてもよい。以下、無線子機１０について説明する。

［無線子機］
　無線子機１０は、点検対象物Ａ２から発生する音を収集し、音の特徴を検出する「音センサ装置」として用いられる。このため、無線子機１０は、点検対象物Ａ２から発生する音を収音し、収音した音を解析して音データについて通常時の音との相違の度合いを解析結果として得て、無線親機３０に解析結果を含むデータを送信する。ここで、音の振幅は無音状態を基準とした変位である。解析結果を含むデータは、後述する図２に詳細な構成が示されるパケットＤ１であり、以下の説明では、解析結果を含むデータをパケットＤ１と呼ぶ。

　この無線子機１０は、例えば、収音部１１、解析部１２、無線通信部１３、及び電源部１４を備える。無線子機１０が備える各部は、防水、防塵機能を有する筐体内に格納される。ここでは、無線子機１０を、センサ機能と無線通信機能とを一体化した装置として説明する。ただし、別々に構成されたセンサ機能部（収音部１１、解析部１２）と、無線通信機能部（無線通信部１３）とを信号線を通じて接続した装置を無線子機１０として扱ってもよい。

　収音部１１は、内部に不図示のＡＤ（Analog-to-Digital）変換部を有する。そして、収音部１１のＡＤ変換部は、点検対象物Ａ２から収音した音のアナログ信号の振幅に対して所定の周期（例えば１０分ごと、１時間ごと）で標本化及び量子化を行い、アナログ信号をデジタル値に変換して解析部１２に出力する。

　解析部１２は、収音部１１から入力した音のデジタル値を解析して、収音した音と予め学習した通常時の音との相違の度合いと、収音された音の音状態情報を解析結果として得る。そして、解析部１２は、解析結果を無線通信部１３へ送る。この解析部１２は、学習結果１５、特徴量抽出部１６、及び異常度及び音状態情報算出部１７を備える。

　学習結果１５は、後述する図９に示す学習結果設定端末７によって事前に学習された通常の音のデータであり、正常に動作する点検対象物Ａ２の音が学習された情報である。この学習結果１５は、収音部１１が通常の音を変換した電気信号を、学習結果設定端末７が事前に記録した録音情報に基づいて、周波数毎の強度を算出し、所定の時間ごとに自己相関を求めて得た特徴量などである。学習結果１５は、例えば、無線子機１０の設置時に、学習結果設定端末７によって予め無線子機１０に登録される。

　特徴量抽出部１６は、収音部１１から入力した電気信号に基づいて、電気信号の特徴量を抽出する。すなわち、特徴量抽出部１６は、収音部１１が収音した音により、点検対象物Ａ２が発生する音の特徴量を抽出することが可能である。学習結果１５に含まれ、又は特徴量抽出部１６が抽出する音の特徴量とは、点検対象物Ａ２毎に発生する音を特徴づけるパラメーターである。例えば、所定期間において、可聴領域に含まれる音の周波数（高低）が特徴量として例示できる。

　異常度及び音状態情報算出部１７は、収音部１１が収音した音から特徴量抽出部１６が抽出した特徴量と、通常時の音の学習結果１５との相違の度合いを算出する。相違の度合いの算出方法の例について説明する。まず、異常度及び音状態情報算出部１７は、学習結果１５により示される音の特徴量と、収音部１１が収音した音の特徴量とをそれぞれランダムに複数サンプリングする。次に、異常度及び音状態情報算出部１７は、サンプリングした特徴量の組をそれぞれ個別に混合ガウスモデルなどに入力して、組ごとにスコアを算出する。そして、異常度及び音状態情報算出部１７は、算出したスコアの差分を求めることで、特徴量抽出部１６が抽出した特徴量と、通常時の音の学習結果１５との相違の度合い（以下「異常度」とも表記する）を得る。このときに相違の度合いに影響を与える情報（音の状態に関する情報）が「音状態情報」である。例えば音状態情報は、少なくとも収音された音の周波数帯域、及び周波数ごとの出力の大きさ（強度）のいずれかである。

　異常度及び音状態情報算出部１７は、これらの処理を複数回にわたって繰り返すことで、異常度の平均や、異常度の標準偏差などの統計情報（後述する図８参照）を算出することができる。また、異常度及び音状態情報算出部１７は、これらの処理を繰り返すことで、収音部１１が収音した音から特徴量抽出部１６が抽出した特徴量に基づいて、収音した音の音状態情報を算出する。

　無線通信部１３は、解析部１２が得た解析結果に無線親機３０の宛先情報を付したパケットＤ１を、無線中継機２０を介して無線親機３０に所定のタイミングで無線送信する。この処理は、無線通信部１３が、無線中継機２０の無線通信部２１と通信することで行われる。解析結果を含むパケットＤ１は、無線通信経路Ｌ１に示すように無線中継機２０に送信され、さらに無線中継機２０から無線親機３０へ送信される。

　電源部１４は、無線子機１０が内蔵する内蔵電池５８（後述する図４を参照）に蓄電された電力を供給して、収音部１１、解析部１２、及び無線通信部１３を動作させる。内蔵電池５８の種類は問わないものとする。なお、無線子機１０に、発電した電力を電源部１４に給電する発電部（図示略）を設けてもよい。

［無線中継機］
　無線中継機２０は、プラントに張り巡らされたセンサネットワークの一部を構成しており、上述したように無線子機１０，１０’から送信されたパケットＤ１を無線親機３０に転送することが可能である。

　センサネットワークの一部には、点検対象物Ａ２，Ｂ３から発生する異音を検出して点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態を診断することが可能な音センサネットワークが含まれてもよい。この場合は、センサネットワークは、音センサネットワークの他にも、温度、湿度、圧力、電圧値、電流値、周波数、抵抗値、流量、流速、色、画像等の少なくともいずれか一つ以上の情報を検出することが可能なセンサネットワークを含んでもよい。あるいは、プラント内に設けられたセンサネットワークの全てが音センサネットワークで構成されてもよい。

　無線中継機２０は、一つの無線子機１０、又は複数の無線子機１０，１０’から無線送信されたパケットＤ１を受信した後、無線親機３０にパケットＤ１を無線送信することが可能である。また、無線中継機２０は、複数の無線子機１０，１０’から受信したそれぞれのパケットＤ１を無線親機３０に転送することが可能である。具体的には、無線中継機２０は、複数の無線子機１０，１０’と無線通信し、各無線子機１０，１０’から受信したパケットＤ１を無線親機３０へ送信することができる。ここで、無線親機３０は、複数の無線子機１０，１０’に対して、パケットＤ１の送信順を指示して、送信順に従って無線中継機２０が無線子機１０，１０’から受信したデータを、無線中継機２０を介して無線受信する。

　例えば、無線親機３０は、ポーリング方式により順に選択した複数の無線子機１０，１０’に対して、パケットＤ１の送信を無線中継機２０を介して指示する。無線親機３０から指示を受信した無線子機１０，１０’は、無線中継機２０にパケットＤ１を順に送信する。その後、無線中継機２０は、各無線子機１０，１０’から受信したパケットＤ１を、指示された送信順に従って無線親機３０に向けて順に送信する。このため、無線親機３０は、複数の無線子機１０，１０’から無線中継機２０を介して送信されるパケットＤ１の衝突を避けてパケットＤ１を受信することができる。

　なお、近接する複数の無線子機１０，１０’間では、後述する図１２～図１４に示すように、いわゆるバケツリレー方式（マルチホップルーティング）で無線子機１０，１０’同士がパケットＤ１を無線中継機２０まで転送することもできる。このとき、パケットＤ１をバケツリレーする無線子機１０（３）（図１２～図１４を参照）はパケットＤ１を中継する無線中継機として機能する。

　また、図１には、１つの無線中継機２０だけが設けられた例が示されるが、複数の無線中継機２０が設けられてもよい。また、無線通信経路Ｌ１が無線中継機２０を含まなくてもよい。この場合、無線子機１０は無線親機３０と直接無線通信することもできる。

［無線親機］
　無線親機３０は、無線子機１０から無線中継機２０を介して受信したデータ（パケットＤ１）を管理する。このため、無線親機３０は、例えば、パケットＤ１の内容を解釈して（これを例えばデータパース機能と呼ぶ）、ファイルとして保存する機能を有する。このファイルに記載されるデータの内容は、無線子機１０から送信された解析結果がテキストに変換されたものでもよいし、パケットのビット、もしくは、バイト情報をそのままテキスト化したものでもよい。ファイルの形式もタブ区切り、スペース区切り、カンマ区切り等、様々なものが考えられ、作業者が任意に設計すればよい。

　この無線親機３０は、点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態を監視する監視端末４０からの要求に基づいて、データから取り出した解析結果（異常があれば異常原因を含む）を監視端末４０に送信する。このため、無線親機３０は、無線子機１０から受信した解析結果を保持する。そして、無線親機３０は、解析結果から求めた、点検対象物Ａ２，Ｂ３の異常度の平均値と、異常度の標準偏差とで表される収音部１１が収音した音の特徴量と、通常時の音の学習結果１５との相違の度合いに基づいて、例えば、経年劣化した点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態変化を検知する。その後、無線親機３０は、検知した点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態変化に基づいて、点検対象物Ａ２，Ｂ３の異常の可能性（異常があれば異常原因を含む）を監視端末４０に通知する。この無線親機３０は、無線通信部３１と、データ格納部３２と、データ公開部３３とを備える。

　無線通信部３１は、無線中継機２０と通信する。
　データ格納部３２は、無線子機１０から受信したパケットＤ１から解析結果を含むデータを取り出し、無線親機３０がパケットＤ１を収集した時刻と対応付けてデータを格納する。これにより、データ格納部３２は、パケットＤ１から取り出したデータを時系列データ化する。データ格納部３２が全ての時系列データを保持可能なストレージ容量を具備していない場合には、外部の情報処理装置、もしくは、情報記憶装置に保存用データを転送してシステム全体としては全ての情報を保持するように構成してもよい。
　データ公開部３３は、データ格納部３２が保持する時系列データや点検対象物Ａ２，Ｂ３の異常の可能性（異常があれば異常原因を含む）を、監視端末４０からの要求に応じて監視端末４０に提供する。

［監視端末］
　監視端末４０は、無線親機３０を通じて、作業者が点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態を監視するために用いられる。この監視端末４０は、無線親機３０から受信した解析結果（異常があれば異常原因を含む）を用いて点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態を判定して公開する処理を行う。

［パケットの構成］
　図２は、解析結果を含むパケットＤ１の構成例を示す。
　パケットＤ１は、ヘッダとデータ部によって構成される。データ部には、異常度を表すデータと、音状態情報を表すデータが解析結果として格納される。異常度を表すデータには、異常度の平均値、異常度の標準偏差の値が含まれる。

　ヘッダには、パケットＤ１が最終的に到達する無線親機３０を特定するネットワークアドレス（例えば、ＩＰアドレス）、又は無線親機３０の識別情報等で表される宛先情報が含まれている。
　異常度の平均値は、異常度及び音状態情報算出部１７が所定タイミングごとに算出した異常度を単位時間で平均した値である。
　異常度の標準偏差は、異常度及び音状態情報算出部１７が異常度の平均値に基づいて算出した標準偏差の値である。

［無線親機と監視端末のシステム］
　次に、無線親機３０と監視端末４０のシステムについて図３を参照して説明する。
　図３は、無線親機３０と監視端末４０のシステムを説明する図である。無線親機３０のデータ格納部３２には、異常度３２１、異常原因３２２、音状態情報３２３、及びその他情報３２４が格納される。

　無線親機３０は、無線通信部３１で受信した異常度３２１と音状態情報３２３を含む時系列データをデータ格納部３２に格納する。データ格納部３２は、音状態情報３２３と異常原因３２２を紐づけし、異常発生時に作業員が早急に異常原因を特定できるように構成される。紐づけ方法としては、例えば、モータのベアリング劣化のように特定の周波数帯域に通常時との差異が現れるような事象は、事前に音状態情報３２３として特定の周波数帯域をベアリング劣化（異常原因３２２）と紐づけする。また、事前に異常が不明なものに関しては、異常発生時に得られた音の音状態情報３２３とその時の異常原因３２２を紐づけしてデータ格納部３２に格納し、同様の異常発生時に即対応できるようにする。一例として、音状態情報３２３と異常原因３２２との紐づけは、無線親機３０又は監視端末４０の計算機６０が備えるマウスやキーボード等の入力装置（図示略）を用いて手入力により行われる。

　その他情報３２４は、異常時又は異常が疑われる時のより詳細な音状態情報である。その他情報３２４は、例えば無線子機１０で収音された音データについてもっとも強度の高い周波数、又は、どの周波数の強度がどの程度変化したかといったような、音データの周波数ごとの情報である。一具体例を挙げるならば、その他情報３２４は、音データのうち異常が検出された周波数バンドの周辺のパワースペクトル情報である。無線親機３０では、例えばデータ公開部３３が、異常原因を判定するのに必要である（異常度が閾値以上である等）と判断した場合、又は、監視端末４０を介した作業員からの指示により、該当部分のより詳細な情報（異常度が高い周波数帯域又はその周辺についての情報（パワースペクトルなど））を無線子機１０へ要求する。そして、無線親機３０は、無線子機１０から取得した情報をその他情報３２４としてデータ格納部３２に格納する。

　監視端末４０は、点検対象物Ａ２，Ｂ３の状態についての監視結果として時系列データのグラフ表示等をディスプレイ、プリンタ等へ出力する。監視端末４０は、無線親機３０のデータ格納部３２が保持する時系列データに対し、クラスタリング処理などのデータ分析処理を実施する機能を有してもよい。これにより、監視端末４０は、点検対象物ごとに異常度３２１の異常度トレンド４１（変動パターン）と、異常が検出されたときの異常原因４２（異常原因３２２）を分析することも可能である。

［各装置のハードウェア構成］
　次に、自動点検システム１の各装置を構成する計算機５０，６０のハードウェア構成例について、図４と図５を参照して説明する。
　図４は、無線子機１０を構成する計算機５０のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、無線子機１０’を構成する計算機５０のハードウェア構成例は、無線子機１０と同様であるため、以下の説明では、無線子機１０に注目して無線子機１０を構成する計算機５０のハードウェア構成例を説明する。

　計算機５０は、無線子機１０で使用されるコンピュータとして用いられるハードウェアである。計算機５０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）５１、主記憶装置５２、補助記憶装置５３及びバス５４を備える。さらに、計算機５０は、マイクロフォン５５、入出力回路５６、通信回路５７及び内蔵電池５８を備える。各ブロックは、バス５４を介して相互に通信可能に接続されている。

　ＭＰＵ５１は、本実施形態に係る無線子機１０の各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを補助記憶装置５３から読み出して主記憶装置５２にロードし、実行する。このため、補助記憶装置５３には、ブートプログラム、各種のパラメーターの他に、計算機５０を機能させるためのプログラムが記録されている。補助記憶装置５３は、ＭＰＵ５１が動作するために必要なプログラムやデータ等を永続的に記録しており、計算機５０によって実行されるプログラムを格納したコンピュータ読取可能な非一過性の記録媒体の一例として用いられる。補助記憶装置５３としては、半導体メモリ等からなる不揮発性のメモリが用いられる。

　主記憶装置５２には、ＭＰＵ５１の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がＭＰＵ５１によって適宜読み出される。無線子機１０では、ＭＰＵ５１がプログラムを実行することで無線子機１０内の各部の機能が実現される。また、無線子機１０では、収音部１１（マイクロフォン５５）から受け取ったデジタル値が補助記憶装置５３に一時的に記憶され、解析部１２の解析結果についても補助記憶装置５３に一時的に記憶される。

　マイクロフォン５５は、点検対象物Ａ２が発生する音を収音し、音のデジタル値を出力する装置である。ここで、点検対象物Ａ２に異常が発生し始めた時には、可聴領域よりも高い超音波領域の音が発生することが知られている。このため、マイクロフォン５５としては、可聴音だけでなく、可聴領域外の音、例えば、点検対象物Ａ２が発生する超音波を収音可能な機能を有してもよい。無線子機１０は、点検対象物Ａ２から発する超音波を収音して解析することで、点検対象物Ａ２の異常を正確に、かつ、早期に検出しやすくなる。

　入出力回路５６は、デジタル信号を入出力するためのインターフェースである。マイクロフォン５５から入力したデジタル信号を解析部１２の特徴量抽出部１６に出力する機能を有する。

　通信回路５７には、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）やＩｏＴ（Internet of Things）向け低電力無線モジュールなどが用いられ、ＮＩＣに接続された無線ＬＡＮ（Local Area Network）やマルチホップ型低電力無線などからなる無線通信経路を介して各種のデータを装置間で送受信することが可能である。無線子機１０では、無線通信部１３が通信回路５７の動作を制御して、パケットＤ１を無線中継機２０に送信したり、他の無線子機１０から受信したパケットＤ１を無線中継機２０に転送したりすることができる。

　内蔵電池５８は、無線子機１０に搭載され、図１に示した電源部１４の制御により計算機５０内の各部に電力を供給する。本実施形態に係る内蔵電池５８は、一次電池を想定したものである。ただし、内蔵電池５８が二次電池であることを排除しない。

　図５は、無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０を構成する計算機６０のハードウェア構成例を示すブロック図である。

　計算機６０は、無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０で使用されるコンピュータとして用いられるハードウェアである。計算機６０は、ＭＰＵ６１、主記憶装置６２、補助記憶装置６３、バス６４、通信回路６５及びユーザインターフェース装置６６を備える。各ブロックは、バス６４を介して相互に通信可能に接続されている。

　ＭＰＵ６１は、本実施形態に係る無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０の各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを補助記憶装置６３から読み出して主記憶装置６２にロードし、実行する。

　主記憶装置６２には、ＭＰＵ６１の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がＭＰＵ６１によって適宜読み出される。無線中継機２０では、無線子機１０，１０’から受信したパケットＤ１を無線親機３０に転送するために無線通信部２１を制御する機能がＭＰＵ６１によって実現される。無線親機３０では、無線通信部３１が通信回路６５の動作を制御して、無線中継機２０から転送されたパケットＤ１を取り込み、ＭＰＵ６１がパケットＤ１のデータ部から取り出した各種のデータをデータ格納部３２に格納する。また、無線親機３０では、データ公開部３３がデータ格納部３２から取り出したデータを監視端末４０に公開する機能がＭＰＵ６１によって実現される。監視端末４０では、データ公開部３３によって公開処理が行われたデータを受信し、このデータを、ユーザインターフェース装置６６を通じて作業者に提示する機能がＭＰＵ６１によって実現される。

　補助記憶装置６３としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリ等が用いられる。補助記憶装置６３には、ＯＳ、各種のパラメーターの他に、計算機６０を機能させるためのプログラムが記録されている。補助記憶装置６３は、ＭＰＵ６１が動作するために必要なプログラムやデータ等を永続的に記録しており、計算機６０によって実行されるプログラムを格納したコンピュータ読取可能な非一過性の記録媒体の一例として用いられる。無線親機３０では、データ格納部３２の機能が補助記憶装置６３によって実現される。また、監視端末４０では、無線親機３０から送信された解析結果を蓄積する機能が補助記憶装置６３によって実現される。

　通信回路６５には、例えば、監視端末４０ではＮＩＣ等が用いられ、ＮＩＣに接続された無線ＬＡＮ等からなる無線通信経路、又は有線通信経路を介して各種のデータを装置間で送受信することが可能である。無線中継機２０及び無線親機３０では通信回路６５にＩｏＴ向け低電力無線モジュールなどが用いられる。無線中継機２０では、無線通信部２１が通信回路６５の動作を制御して、無線子機１０から受信したパケットＤ１を無線親機３０に転送することができる。無線親機３０では、無線通信部３１が通信回路６５の動作を制御して、無線中継機２０から送信されたパケットＤ１を受信する。また、無線親機３０は、通信回路６５を通じて監視端末４０にデータを送信することができる。監視端末４０では、不図示の無線通信部が通信回路６５の動作を制御して、無線親機３０から送信されたデータを受信する。

　ユーザインターフェース装置６６には、例えば、液晶ディスプレイモニタ、タッチパネル装置、マウス、キーボード等が用いられる。作業者は、ユーザインターフェース装置６６に表示されたデータを確認し、ユーザインターフェース装置６６を通じて各種のコマンドを入力することが可能である。ユーザインターフェース装置６６は、主に監視端末４０に設けられる。無線中継機２０、無線親機３０には、ユーザインターフェース装置６６が設けられなくてもよい。

　なお、計算機６０が無線親機３０及び監視端末４０に実装される場合には、各部に対し有線の電源から電力を供給することが可能であるが、その電源の記載は省略する。また、無線中継機２０に対する外部電源からの電力供給がない場合に、無線中継機２０も内蔵電池を備えてもよい。

［無線子機の処理］
　次に、無線子機１０で実行される処理の例について、図６を参照して説明する。
　図６は、無線子機１０で実行される処理の例を示すフローチャートである。無線子機１０で実行される処理と同様である無線子機１０’により実行される処理の詳細な説明は省略する。

　無線子機１０は、所定のタイミングが到来したか監視している（Ｓ１１）。所定のタイミングが到来しなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、無線子機１０は、再びタイミングの到来を監視し続ける。

　所定のタイミングが到来すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、無線子機１０は、電源部１４から収音部１１に電力を供給し、マイクロフォン５５を起動する（Ｓ１２）。所定のタイミングは、一定の周期でもよいし、あるいは不定でもよい。さらには、無線中継機２０を介して無線子機１０に伝えられる無線親機３０からの指示に従って、無線子機１０が所定のタイミングを設定してもよい。

　収音部１１は、点検対象物Ａ２の稼働音を収集する（Ｓ１３）。収音部１１により収集された稼働音は、解析部１２へ入力される（Ｓ１４）。

　解析部１２は、収音部１１から入力した稼働音を解析し、予め学習した通常時の音の学習結果１５と、稼働音から抽出した特徴量とに基づいて、通常時の音と稼働音との相違の度合いを解析結果として検出する（Ｓ１５）。ここでは、解析部１２は、異常度及び音状態情報を算出し、それらを解析結果として得る。そして、解析部１２は、解析結果を無線通信部１３へ送信する（Ｓ１６）。

　無線通信部１３は、解析部１２から受信した解析結果に基づいてパケットＤ１を生成し、無線中継機２０へ送信する（Ｓ１７）。

［無線中継機及び無線親機の処理］
　次に、無線中継機２０及び無線親機３０で実行される処理の例について、図７を参照して説明する。
　図７は、無線中継機２０で実行される処理の例と、無線親機３０で実行される処理の例とを示すフローチャートである。

　先に無線中継機２０の処理を説明する。
　無線中継機２０は、無線子機１０から解析結果（異常度及び音状態情報）を含むパケットＤ１を受信すると（Ｓ２１）、その解析結果を含むパケットＤ１を無線親機３０へ転送する（Ｓ２２）。無線子機１０から送信されたパケットＤ１は、途中で他の装置を経由した場合でも、ヘッダに含まれるネットワークアドレス又は識別情報に従って無線親機３０へ到達する。

　無線親機３０は、無線中継機２０を介して無線子機１０からの解析結果（異常度及び音状態情報）を含むパケットＤ１を受信すると（Ｓ３１）、そのパケットＤ１から解析結果を取り出して、データ化する（Ｓ３２）。データ化とは、パケットＤ１を収集した時刻の時刻情報と解析結果とを対応付けて格納することにより、時系列データとしてデータ格納部３２に登録することである。データ公開部３３は、解析結果から未知の異常（閾値よりよりも高い異常度であって異常原因が紐づけられていない場合）があると判定した場合、収音された音の音状態情報と異常原因を紐づけして記憶する（Ｓ３３）。この処理は、データ格納部３２が実施してもよい。

　その後、無線親機３０は、監視端末４０からの要求に応じて時系列データ（解析結果の一例）を送信し、監視端末４０が解析結果から点検対象物Ａ２の状態を判定して公開する（Ｓ３４）。監視端末４０には、要求に応じて公開された時系列データが、ユーザインターフェース装置６６にて所定のユーザインターフェースで表示される。

［異常度の平均値と標準偏差］
　図８は、異常度の時間変化を示すグラフである。図８の縦軸は異常度を示し、横軸は時間を示す。また、横軸にプロットした縦線は、無線子機１０が異常度の平均値と、異常度の標準偏差を解析結果として送信するタイミングを表す。

　図８には、異常度及び音状態情報算出部１７により算出された異常度の平均値と、異常度の標準偏差とが共に示される。異常度及び音状態情報算出部１７は、点検対象物Ａ２の異常度の平均値と、異常度の平均値に対するプラス及びマイナスの標準偏差とを算出することが可能である。図８では、異常度の平均値の上側にある破線をプラスの標準偏差として表し、異常度の平均値の下側にある破線をマイナスの標準偏差として表す。

　点検対象物Ａ２に発生する異常の可能性は、異常度の平均値と、異常度の標準偏差とが所定期間以上にわたって共に高くなっていくことで表される。そして、異常度及び音状態情報算出部１７は、異常度が所定の閾値よりも高くなった場合に、点検対象物Ａ２の異常を検出することが可能である。無線親機３０は、異常度及び音状態情報算出部１７が点検対象物Ａ２の異常を検出した場合、すなわち、データ公開部３３が解析結果から求めた、異常度の平均値と、異常度の標準偏差とが所定期間以上にわたって共に高くなる場合に、監視端末４０にアラーム等を発報することで点検対象物Ａ２に異常が発生したことを通知することができる。

　しかし、異常度の平均値が高くても異常度の標準偏差が所定値以上の大きさである場合、異常度及び音状態情報算出部１７が点検対象物Ａ２の異常を誤って検出した可能性が高い。一方、所定期間以上にわたって異常度の平均値が高くなり、かつ異常度の標準偏差が所定値未満の大きさで継続している場合には、異常度及び音状態情報算出部１７が点検対象物Ａ２の異常を正しく検出した可能性が高い。

　そこで、無線親機３０のデータ公開部３３は、例えば、異常度の平均値が閾値以上でありかつ異常度の標準偏差が所定値ＳＤ１以上である場合に、異常度及び音状態情報算出部１７が点検対象物の異常を誤検出したと判定する。逆に、データ公開部３３は、異常度の平均値が閾値以上でありかつ異常度の標準偏差が所定値ＳＤ１未満である場合に、異常度及び音状態情報算出部１７が点検対象物の異常を正しく検出したと判定する。

　そして、データ公開部３３は、異常が検出された音の音状態情報３２３から異常原因３２２を特定する。その後、データ公開部３３は、監視端末４０に対して、異常が発生している可能性が高い点検対象物Ａ２の情報（例えば識別情報）と異常原因を通知する。監視端末４０を操作する作業者は、この通知（点検対象物Ａ２の識別情報、異常原因）を確認すると、点検対象物Ａ２の早期点検を行い、必要に応じて点検対象物Ａ２の修理、交換等の対応を行うことができる。

　なお、異常度及び音状態情報算出部１７が異常を誤って検出した可能性が高い場合、無線親機３０は、監視端末４０に対してアラームを発報しない。一方、異常度及び音状態情報算出部１７が異常を正しく検出した可能性が高い場合、無線親機３０は、監視端末４０に対してアラームを発報し、作業者に注意を促す。このように無線親機３０は、異常度の平均値と、異常度の標準偏差とを用いて異常度の正確性を判断できるため、瞬間的に異常度が高くなっても、アラームを頻発しなくてすむ。なお、所定値ＳＤ１は、点検対象物Ａ２の種類、点検対象物Ａ２の経年劣化の状態に応じて適宜変更してもよい。また、所定値ＳＤ１を、プラスとマイナスの標準偏差に合わせて異なる値としてもよい。

　従来の異常検出方法では、作業者が自身の耳で点検対象物Ａ２の音を聴いて異常の有無を判断していたため、時間ｔ１に示すように、点検対象物Ａ２の音が十分に大きくならなければ異常を検出できなかった。一方、本実施形態に係る異常検出方法では、異常度の平均値と、異常度の標準偏差とが共に高くなっていくことに基づいて、時間ｔ１より早い時間ｔ２で異常の検出が作業者に通知される。このため、本実施形態に係る異常検出方法を用いることで、従来の異常検出方法よりも早いタイミングで作業者が点検対象物Ａ２の異常に対処することが可能となる。また、異常が検出されると、そのときの音状態情報に基づいて異常原因を特定して作業員に通知するため、作業員は早急に異常原因を把握することができる。

［学習結果の設定］
　ところで、通常の音を学習する処理の負荷は高いため、使用可能な電力、記憶領域が限られる無線子機１０に学習処理を行わせるのは妥当でない。そこで、無線子機１０を据え付ける際に、作業者が学習結果設定端末７を用意して、学習結果１５を無線子機１０に設定する操作を行う。そこで、学習結果１５を設定する学習結果設定端末７の構成及び処理の例について、図９と図１０を参照して説明する。

　図９は、無線子機１０に接続される学習結果設定端末７の内部構成例を示すブロック図である。
　図１０は、学習結果設定端末７の処理の例を示すフローチャートである。

　学習結果設定端末７は、作業者が持ち運び可能なノート型又はタブレット型のコンピュータ装置等が用いられる。学習結果設定端末７のハードウェア構成は、図５に示した計算機６０を適用すればよい。この学習結果設定端末７は、信号処理部７１、特徴量抽出部７２及び学習モデル生成部７３を備える。

　初めに、作業者は、無線子機１０の据え付け時に学習結果設定端末７を無線子機１０に接続する（Ｓ４１）。次に、信号処理部７１は、無線子機１０の収音部１１から出力された音のデジタル信号の入力処理、ノイズ除去、増幅処理等の各種の信号処理を行う（Ｓ４２）。

　次に、特徴量抽出部７２は、信号処理部７１によって処理されたデジタル信号に基づいて、点検対象物Ａ２が発生する音の特徴量を抽出する（Ｓ４３）。なお、学習結果設定端末７を用いて学習結果１５を設定する操作は、点検対象物Ａ２の動作が正常であると予め作業者が分かっている時に行われることが多い。このため、特徴量抽出部７２によって抽出される音の特徴量は、通常の音の特徴量として扱われる。

　次に、学習モデル生成部７３は、抽出された特徴量を入力として、学習モデルを生成する（Ｓ４４）。学習モデル生成部７３は、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence）を用いて実現される。ここで、同じ型式の点検対象物Ａ２であれば、設置場所が異なっていても、音の特徴量は似通っていることが多い。そこで、学習モデル生成部７３は、多くの点検対象物Ａ２が発生する音について抽出された特徴量に基づいて、学習モデルを生成する処理を繰り返すことで、学習モデルの精度を高めることができる。

　そして、学習モデル生成部７３は、学習モデルを用いて生成した学習結果１５を無線子機１０に設定する（Ｓ４５）。学習結果１５の設定完了後、本処理が終了する。このように無線子機１０自体は、学習処理を行わなくても、学習結果設定端末７が設定した適切な学習結果１５を用いることで、収音部１１により収音された音と、予め学習した通常時の音との相違の度合いを解析結果として得る処理を行える。

　なお、図９と図１０には、学習結果設定端末７が学習処理を行う例を示したが、例えば、インターネットを介して学習結果設定端末７がアクセス可能なクラウドサーバが学習処理を行ってもよい。この場合、学習結果設定端末７は学習モデルを生成せず、収音部１１が収音した音のデジタルデータをクラウドサーバに送信し、クラウドサーバに学習処理を依頼する。そして、学習結果設定端末７は、クラウドサーバにて算出された学習結果１５をクラウドサーバから受信して、無線子機１０に学習結果１５を設定する処理を行う。

　以上説明した第１の実施形態に係る自動点検システム１では、無線子機１０に収音部１１を設けており、無線子機１０が所定のタイミング（例えば周期的）に収音部１１を起動させ、収音部１１に点検対象物Ａ２の稼動音を収集させる。この自動点検システム１では、収音部１１が集音可能な周波数帯域の全体の音データを無線子機１０から無線親機３０へ送信するのではなく、そのごく一部である予め学習した通常時の音との相違の度合い、及び収音された音の音状態情報を解析結果として含むパケットＤ１を無線親機３０に送信する。このため、無線子機１０から無線親機３０へ送信する解析結果のパケットＤ１のデータサイズを、収音部１１が収集した音のデータそのままのデータサイズよりも低減できる。

　また、無線子機１０は、間欠駆動し、無線親機３０が解析結果を取り出し可能な最低限のサイズのパケットＤ１を送信するため、無線子機１０の消費電力を低減することができる。したがって、無線子機１０は、解析結果を１回送信するのに要する電力エネルギを少なくし、内蔵電池５８の消費電力を抑制することができる。この結果、無線子機１０の内蔵電池５８の寿命が長くなるので、無線子機１０の電池交換頻度を少なくすることができる。

　また、無線親機３０において音状態情報を異常原因と紐づけしておくことで、収集された音に異常が検出されたとき、音状態情報に基づいて、作業員は早急に異常原因を特定（把握）することができる。そして、異常原因が早急に特定されることにより、作業員は計画的かつ効率的な保守をすることが可能となる。例えば、モータのベアリングが劣化している場合、作業員は在庫を確認し、必要に応じて交換部品を購入し、交換作業時期と作業員の確保を計画することができる。

　また、無線子機１０は、長期間にわたって点検対象物Ａ２から取得した音データから抽出した一部の情報を無線親機３０に向けて送信する。そして、無線親機３０は、無線子機１０が取得した音データの特徴を管理し、異音を検出した際には、監視端末４０に対して、点検対象物Ａ２に発生した異常の可能性及び異常原因を通知する。このため、監視端末４０を使用する作業者は、点検対象物Ａ２の状態を遠隔監視することができ、点検対象物Ａ２まで近づいて異音を点検する機会を減らすことができる。このため、点検対象物Ａ２の運用コストを低減できるばかりか、自動点検システム１の使い勝手を向上することも可能となる。

　なお、無線子機１０の通信可能距離の範囲内に無線親機３０があれば、自動点検システム１に無線中継機２０を設けず、無線子機１０が無線親機３０と直接通信するように構成してもよい。

　また、収音部１１がＡＤ変換部を有さず、点検対象物Ａ２の発生した音のアナログ信号を出力する構成としてもよい。この場合、解析部１２は、特徴量抽出部１６の前段にＡＤ変換部を設ける構成とする。解析部１２のＡＤ変換部は、収音部１１から入力する音のアナログ信号の振幅に対して所定の周期で標本化及び量子化を行い、アナログ信号をデジタル値に変換して、特徴量抽出部１６にデジタル値を出力する。以降の処理は、第１の実施形態に係る各部の処理と同様に行われる。

［無線子機からマイクロフォンを離した構成例］
　図１１は、無線子機１０の取り付け場所の例を示す図である。
　図１に示した無線子機１０は収音部１１を内蔵しており、点検対象物Ａ２から離れた位置に無線子機１０が設置されていた。しかし、図１１に示すように無線子機１０が備える収音部１１は、無線子機１０の筐体から取り外し、無線子機１０から離して点検対象物Ａ２に取り付け可能となるように構成してもよい。

　収音部１１（マイクロフォン５５）の大きさは、無線子機１０の筐体に比べて小さいため、点検対象物Ａ２に直接取り付けることが可能である。例えば、点検対象物Ａ２が電動機である場合に、電動機の軸受けや電動機カバーの外側に収音部１１を直接取り付けることが可能である。このように収音部１１が電動機の各部に直接取り付けられることにより、収音部１１が収音する音は、電動機が設置される周囲の環境音の影響を受けにくくなる。

　収音部１１と無線子機１０とは、無線子機１０から引き延ばされた電力線及び信号線により接続される。電力線及び信号線は、収音部１１と無線子機１０を接続するケーブル５内に収納される。収音部１１は、電力線を通じて電源部１４（内蔵電池５８）から供給される電力により動作する。また、収音部１１は、点検対象物Ａ２から収音した音のデジタル信号を、無線子機１０の解析部１２に信号線を通じて出力する。解析部１２は、周囲の雑音を含まない、点検対象物Ａ２だけから発生した音のデジタル信号に基づいて、音の解析をすることができる。

［マルチホップネットワークの第１の構成例（シングルマネージャ）］
　図１２は、第１の実施形態に係る自動点検システム１のマルチホップネットワークの第１の構成例（シングルマネージャ）を示す図である。

　図１に示したように、自動点検システム１は、複数の無線子機１０，１０’、無線中継機２０で構成される。通常、無線子機１０，１０’がパケットＤ１を最初に送信する宛先である無線中継機２０は予め決まっている。しかし、無線子機１０，１０’が設置される環境は、様々な形状の設備が配置されるプラント内であることが多い。このため、無線子機１０，１０’が設置された後に、新たに設備６が設置されると無線子機１０，１０’から無線中継機２０にパケットＤ１を送信できなくなってしまう。

　ここで、自動点検システム１が構成する第１の構成例に係るマルチホップネットワークについて説明する。マルチホップネットワークでは、複数の無線子機１０，１０’がパケットＤ１を転送することが可能となる。複数の無線子機１０，１０’を識別するため、（１）～（４）の符号を付した無線子機１０（１）～１０（４）がマルチホップネットワークに設けられた例を示す。また、複数の無線中継機２０を識別するため、（１），（２）の符号を付した無線中継機２０（１），２０（２）がマルチホップネットワークに設けられた例を示す。

　無線子機１０（１）は、点検対象物Ａ２から発生する音を収音し、無線子機１０（２）は、点検対象物Ｂ３から発生する音を収音する。そして、無線子機１０（３），１０（４）は、それぞれ点検対象物Ｃ４の異なる場所から発生する音を収音する。例えば、図１２の左側に示す無線中継機２０（１）には、２台の無線子機１０（１），１０（２）からパケットＤ１が送信される。また、図１２の右側に示す無線中継機２０（２）にも、２台の無線子機１０（３），１０（４）からパケットＤ１が送信されていたとする。

　しかし、図１２の右側に示す無線中継機２０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）との間に設備６が設置されたことにより、無線中継機２０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）とが直接通信できなかったとする。このように、複数の無線子機１０（１）～１０（４）のうち、無線子機１０（３），１０（４）は、無線中継機２０（２）に対してパケットＤ１を送信できないことを検出した場合に、他の無線中継機２０（１）にデータを送信可能である他の無線子機１０（２）に対して、パケットＤ１の転送を依頼する。

　そこで、無線中継機２０（２）にパケットＤ１を送信できない無線子機１０（３），１０（４）は、他の無線中継機２０（１）にパケットＤ１を送信できる無線子機１０（１），１０（２）を探索する。そして、パケットＤ１を送信できない無線子機１０（３），１０（４）は、パケットＤ１を送信できる無線子機１０（２）までパケットＤ１を転送する。この時、無線子機１０（３）は、自身のパケットＤ１を無線子機１０（２）に送信し、さらに無線子機１０（４）から送信されたパケットＤ１を無線子機１０（２）に転送する。

　そして、他の無線子機１０（２）は、無線子機１０（３），１０（４）から送信されたパケットＤ１を無線中継機２０（１）に転送する。つまり、無線子機１０（２）は、自身のパケットＤ１を無線中継機２０（１）に送信するとともに、無線子機１０（３）から送信又は転送されたパケットＤ１についても無線中継機２０（１）に送信する。このように自動点検システム１がマルチホップネットワークを構成することにより、全ての無線子機１０（１）～１０（４）が無線中継機２０（１）を介して無線親機３０までパケットＤ１を送信することができる。

　なお、無線子機１０（２），１０（３）が長期間にわたってパケットＤ１の転送を続けると、無線子機１０（２），１０（３）の内蔵電池５８の消費電力が他の無線子機１０（１），１０（４）よりも多くなってしまう。このため、他の無線子機１０（３），１０（４）から送信されたパケットＤ１の転送を開始した無線子機１０（２）の存在が無線親機３０（１）を通じて監視端末４０に通知されてもよい。この通知により、作業者は、無線子機１０（３），１０（４）と無線中継機２０（２）とが無線通信できていない状況を知ることができる。そして、作業者は、無線中継機２０（２）と通信可能な位置に無線子機１０（３），１０（４）を移動させたり、設備６を移動させたりする等の措置をとることができる。

　監視端末４０は、外部のインターネットを介して、点検対象物Ａ２が設置されたプラントから離れた場所で点検対象物Ａ２の状態を監視することが可能である。

［マルチホップネットワークの第２の構成例（マルチマネージャ）］
　図１３は、第１の実施形態に係る自動点検システム１のマルチホップネットワークの第２の構成例（マルチマネージャ）を示す図である。

　ここで、自動点検システム１が構成する第２の構成例に係るマルチホップネットワークについて説明する。自動点検システム１は、無線中継機２０を備えない形態でマルチホップネットワークを構成することができる。複数の無線親機３０を識別するため、（１），（２）の符号を付した無線親機３０（１），３０（２）がマルチホップネットワークに設けられた例を示す。つまり、このマルチホップネットワークでは、図１２に示した無線中継機２０（１），２０（２）が、２台の無線親機３０（１），３０（２）に置き換えて構成される。そして、無線親機３０（１），３０（２）は、インターネット等からなる通信網を経由して監視端末４０に接続される。

　マルチホップネットワークでは、複数の無線子機１０，１０’がパケットＤ１を転送することが可能となる。例えば、図１３の左側に示す無線親機３０（１）には、２台の無線子機１０（１），１０（２）からパケットＤ１が送信される。また、図１３の右側に示す無線親機３０（２）にも、２台の無線子機１０（３），１０（４）からパケットＤ１が送信されていたとする。

　しかし、図１３の右側に示す無線親機３０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）との間に設備６が設置されたことにより、無線親機３０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）とが直接通信できなかったとする。このように、複数の無線子機１０（１）～１０（４）のうち、無線子機１０（３），１０（４）は、無線親機３０（２）に対してパケットＤ１を送信できないことを検出した場合に、他の無線親機３０（１）にデータを送信可能である他の無線子機１０（２）に対して、パケットＤ１の転送を依頼する。

　そこで、無線親機３０（２）にパケットＤ１を送信できない無線子機１０（３），１０（４）は、他の無線親機３０（１）にパケットＤ１を送信できる無線子機１０（１），１０（２）を探索する。パケットＤ１を送信できない無線子機１０（３），１０（４）は、パケットＤ１を送信できる無線子機１０（２）までパケットＤ１を転送する。この時、無線子機１０（３）は、自身のパケットＤ１を無線子機１０（２）に送信し、さらに無線子機１０（４）から送信されたパケットＤ１を無線子機１０（２）に転送する。

　そして、他の無線子機１０（２）は、無線子機１０（３），１０（４）から送信されたパケットＤ１を無線親機３０（１）に転送する。つまり、無線子機１０（２）は、自身のパケットＤ１を無線親機３０（１）に送信するとともに、無線子機１０（３）から送信又は転送されたパケットＤ１についても無線親機３０（１）に送信する。このように自動点検システム１がマルチホップネットワークを構成することにより、全ての無線子機１０（１）～１０（４）が無線親機３０（１）を介して監視端末４０までパケットＤ１を送信することができる。

　なお、無線子機１０（２），１０（３）が長期間にわたってパケットＤ１の転送を続けると、無線子機１０（２），１０（３）の内蔵電池５８の消費電力が他の無線子機１０（１），１０（４）よりも多くなってしまう。このため、他の無線子機１０（３），１０（４）から送信されたパケットＤ１の転送を開始した無線子機１０（２）の存在が無線親機３０（１）を通じて監視端末４０に通知されてもよい。この通知により、作業者は、無線子機１０（３），１０（４）と無線親機３０（２）とが無線通信できていない状況を知ることができる。そして、作業者は、無線親機３０（２）と通信可能な位置に無線子機１０（３），１０（４）を移動させたり、設備６を移動させたりする等の措置をとることができる。

［マルチホップネットワークの第３の構成例（マルチマネージャ）］
　図１４は、第１の実施形態に係る自動点検システム１のマルチホップネットワークの第３の構成例（マルチマネージャ）を示す図である。

　ここで、自動点検システム１が構成する第３の構成例に係るマルチホップネットワークについて説明する。図１３に示した第２の構成例に係るマルチホップネットワークのマルチマネージャ構成には、図１４に示すように無線中継機２０が含まれてもよい。

　図１４に示す自動点検システム１は、複数の無線中継機２０と、複数の無線親機３０とを備えた形態でマルチホップネットワークを構成することができる。このマルチホップネットワークでは、無線子機１０（１），１０（２）に無線中継機２０（１）が接続され、無線子機１０（３），１０（４）に無線中継機２０（２）が接続される。そして、無線中継機２０（１）と無線親機３０（１）が接続され、無線中継機２０（２）と無線親機３０（２）が接続される。そして、無線親機３０（１），３０（２）は、インターネット等からなる通信網を経由して監視端末４０に接続される。

　第３の構成例に係るマルチホップネットワークにおいても、無線子機１０（３），１０（４）と無線中継機２０（２）との間に設備６が設置され、無線中継機２０（２）と、２台の無線子機１０（３），１０（４）とが直接通信できなくなったとする。この場合、無線子機１０（３），１０（４）が、他の無線子機１０（２）を探索する。そして、無線子機１０（４）は、無線子機１０（３）にパケットＤ１を送信する。無線子機１０（３）は、無線子機１０（３）自体が作成するパケットＤ１を無線子機１０（２）に送信すると共に、無線子機１０（４）から受信したパケットＤ１を無線子機１０（２）に転送する。その後、無線子機１０（２）が無線中継機２０（１）にパケットＤ１を転送することで、無線子機１０（３），１０（４）のパケットＤ１は、無線中継機２０（１）から無線親機３０（１）に送信され、無線親機３０（１）から通信網を経て監視端末４０に送信される。

　このように自動点検システム１が第３の構成例に係るマルチホップネットワークを構成することにより、全ての無線子機１０（１）～１０（４）が、無線中継機２０（１）、無線親機３０（１）を介して監視端末４０までパケットＤ１を送信することができる。なお、長期間にわたってパケットＤ１の転送が続くことを防ぐため、無線子機１０（２），（３）がパケットＤ１の転送を開始したことを監視端末４０に通知する処理は、第１の構成例に係るマルチホップネットワークと同様である。

＜第２の実施形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態に係る自動点検システムの構成例及び動作例について、図１５を参照して説明する。点検対象物は、その状態に応じて温度が変化するものが多い。そこで、第２の実施形態は、第１の実施形態に対して、無線子機１０に温度センサ１８を設けることにより、異常時の設備の状態情報として温度の要素を持たせた構成とする。

　図１５は、第２の実施形態に係る自動点検システム１Ａの全体構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る無線子機１０Ａは、温度センサ１８をさらに備えている。なお、無線子機１０Ａと同様の構成である無線子機１０Ａ’の詳細な説明、及び第１の実施形態に係る無線中継機２０、無線親機３０及び監視端末４０と同じ個所についての詳細な説明は省略する。

　温度センサ１８は、点検対象物Ａ２（設備）から一定距離離れた位置に設置され、所定のタイミング（例えば一定周期）で点検対象物Ａ２の表面の温度を測定する装置である。温度センサ１８は、点検対象物Ａ２のうち発熱が予想される部分の温度を測定できるように配置することが望ましい。本実施形態では、温度センサ１８として、非接触で温度を測定できる赤外線センサ（放射温度計）等を用いるが、サーミスタなど接触式の温度センサを排除するものではない。温度センサ１８は、収音部１１と同様に、内部にＡＤ変換部を備えることが望ましい。温度センサ１８がＡＤ変換部を有さない場合、無線子機１０Ａに図示しないＡＤ変換部を設け、当該ＡＤ変換部で温度センサ１８の出力信号をデジタル値に変換する。

　無線通信部１３は、温度センサ１８で測定された温度を点検対象物Ａ２の状態情報として、解析部１２が得た解析結果（点検対象物Ａ２の音データの異常度及び音状態情報）とともに、パケットデータ化（パケットＤ１を生成）する。そして、無線通信部１３は、無線親機３０の宛先情報を付したパケットＤ１を、無線中継機２０を介して無線親機３０に所定のタイミングで無線送信する。

　無線親機３０は、無線通信部３１で受信した音データの異常度及び音状態情報とともに、収音時の状態情報として点検対象物Ａ２の温度を含むデータを、受信した時刻と対応付けてデータ格納部３２に格納する。すなわち、無線親機３０は、パケットＤ１からこれらのデータを取り出し、当該データを時系列データ化する。

　データ公開部３３は、点検対象物Ａ２の温度を、異常判定する際や異常原因を特定する際の判断を補強する材料として利用する。例えば、データ公開部３３は、図８において異常度３２１に基づいて点検対象物Ａ２の異常を検出したとき、温度センサ１８の測定温度が所定値以上であれば、点検対象物Ａ２の異常を確定する。

　なお、データ公開部３３は、図８において音データの異常度３２１が閾値（例えば平均値）よりも数パーセント低いが、温度センサ１８の測定温度が所定値以上であれば、点検対象物Ａ２が異常であると判断するようにしてもよい。これにより、異常度３２１から異常が疑われる場合、又は異常度３２１だけでは異常を判断できない場合に、温度センサ１８の測定温度を用いて、点検対象物Ａ２の異常を確実に判断できる。

　また、データ公開部３３は、図８において音データの異常度が閾値（例えば平均値）よりも所定値分又は数パーセント分低いものの、温度センサ１８の測定温度が所定値以上である場合には、点検対象物Ａ２の異常を判定及び異常原因を特定するために、無線子機１０Ａに対してより詳細な情報（その他情報３２４）の送信を要求するようにしてもよい。このように、異常度３２１と温度センサ１８の測定温度から、点検対象物Ａ２の異常が疑われる場合に、無線子機１０Ａから収音した音についてより詳細な情報（その他情報３２４）を取得することで、より詳細な情報も加味して異常判定及び異常原因の特定を行える。

　また、データ公開部３３は、図８において異常度に基づいて点検対象物Ａ２の異常を検出したとき、音状態情報と温度センサ１８の測定温度とに基づいて、点検対象物Ａ２の異常原因を特定するようにしてもよい。予め音状態情報３２３と温度センサ１８の測定温度を、異常原因３２２と紐づけてデータ格納部３２に保存しておくことで、データ公開部３３は、音状態情報３２３及び温度センサ１８の測定温度に基づいて、より正確な異常原因３２２を特定することができる。

　上述した第２の実施形態に係る自動点検システム１Ａにおいて、第１の実施形態に係る自動点検システム１と同様の効果に加え、以下の効果を奏する。本実施形態では、異常判定する際や異常原因を特定する際に、異常度及び収音された音の音状態情報に加えて、温度センサ１８で測定された点検対象物の温度を加味することにより、より正確な異常判定及び異常原因の特定が可能になる。

　なお、本発明は上述した各実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限り、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができ、本発明の目的を達成する範囲内で、実施形態の構成や処理方法は適宜変更することが可能である。
　また、図中の制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

　１…自動点検システム、　２…点検対象物、　１０…無線子機、　１１…収音部、　１２…解析部、　１３…無線通信部、　１４…電源部、　１５…学習結果、　１６…特徴量抽出部、　１７…異常度及び音状態情報算出部、　２０…無線中継機、　２１…無線通信部、　３０…無線親機、　３１…無線通信部、　３２…データ格納部、　３３…データ公開部、　３２１…異常度、　３２２…異常原因、　３２３…音状態情報、　３２４…その他情報、　４０…監視端末、　４１…異常度トレンド、　４２…異常原因、　５８…内蔵電池

Claims (14)

1. 　無線子機と、無線親機と、を備え、
   　前記無線子機は、
   　点検対象物から発生する音を収音する収音部と、
   　収音された前記音を解析して、収音された前記音と予め学習した通常時の音との相違の度合い、及び収音された前記音の音状態情報を解析結果として得る解析部と、
   　前記無線親機に前記解析結果を含むデータを無線送信する無線通信部と、
   　前記収音部、前記解析部、及び前記無線通信部に電力を供給する電源部と、を有し、
   　前記無線親機は、前記無線子機から前記データを受信して管理し、前記点検対象物の状態を監視する監視端末に対し、前記データから取り出した前記解析結果を送信する処理を行うように構成されている
   　自動点検システム。
2. 　前記音状態情報は、少なくとも前記音の周波数帯域及び強度のいずれかである
   　請求項１に記載の自動点検システム。
3. 　前記解析部は、
   　前記点検対象物から発生する音の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
   　通常動作する前記点検対象物の音の学習結果と、
   　前記収音部が収音した音から抽出された前記特徴量と、前記学習結果との相違の度合い、及び収音された前記音の前記音状態情報を算出する異常度及び音状態情報算出部と、を備える
   　請求項２に記載の自動点検システム。
4. 　前記無線親機は、前記データから取り出した前記解析結果に基づいて収音された前記音に異常があると判定した場合には、前記音状態情報から異常原因を特定し、当該異常原因を前記監視端末へ送信する
   　請求項３に記載の自動点検システム。
5. 　前記異常度及び音状態情報算出部は、前記点検対象物の異常度の平均値と、前記異常度の平均値に対するプラス及びマイナスの標準偏差とを算出する
   　請求項４に記載の自動点検システム。
6. 　前記無線親機は、前記解析結果から求めた、前記異常度の平均値と、異常度の標準偏差とが所定期間以上にわたって共に高くなる場合に、前記点検対象物に異常が発生したことを前記監視端末に通知する
   　請求項５に記載の自動点検システム。
7. 　前記無線親機は、前記異常度の平均値と前記標準偏差とが所定値以上である場合に、前記解析部が前記点検対象物の異常を誤検出したと判定し、前記異常度の平均値が所定値以上かつ前記標準偏差が所定値未満である場合に、前記解析部が前記点検対象物の異常を正しく検出したと判定し、前記解析部が前記点検対象物の異常を正しく検出したと判定した場合に、前記点検対象物に異常が発生したことを前記監視端末に通知する
   　請求項６に記載の自動点検システム。
8. 　前記収音部は、前記点検対象物から収音した音のデジタル信号を出力し、
   　前記無線通信部は、前記解析部が得た前記解析結果に前記無線親機の宛先情報を付して、前記無線親機に向けて所定のタイミングで前記解析結果を無線送信する
   　請求項１～７のいずれか一項に記載の自動点検システム。
9. 　前記無線子機は、内蔵電池を有し、
   　前記電源部は、前記内蔵電池の電力を前記収音部、前記解析部、及び前記無線通信部へ供給するように制御する
   　請求項１に記載の自動点検システム。
10. 　前記無線子機は、前記点検対象物の温度を測定する温度センサを備え、
    　前記無線通信部は、前記解析結果を含むデータと、前記温度センサで測定された温度とを前記無線親機へ無線送信する
    　請求項１に記載の自動点検システム。
11. 　複数の前記無線子機に対して前記解析結果を含むデータの送信順を指示する前記無線親機と、前記無線子機との間に配置され、前記送信順に従って前記無線子機から受信した前記データを前記無線親機に無線送信する無線中継機を備える
    　請求項１に記載の自動点検システム。
12. 　複数の前記無線子機のうち、一の前記無線子機は、一の前記無線中継機に前記解析結果を含むデータを送信できないことを検出した場合に、他の前記無線中継機にデータを送信可能である他の前記無線子機に対して、前記解析結果を含むデータの転送を依頼し、
    　他の前記無線子機は、一の前記無線子機から送信された前記解析結果を含むデータを一の前記無線中継機に転送する
    　請求項１１に記載の自動点検システム。
13. 　複数の前記無線子機のうち、一の前記無線子機は、一の前記無線親機に前記解析結果を含むデータを送信できないことを検出した場合に、前記無線親機にデータを送信可能である他の前記無線子機に対して、前記解析結果を含むデータの転送を依頼し、
    　他の前記無線子機は、一の前記無線子機から送信された前記解析結果を含むデータを前記無線親機に転送する
    　請求項１に記載の自動点検システム。
14. 　点検対象物から発生する音を収音する収音部と、
    　収音された前記音を解析して、収音された前記音と予め学習した通常時の音との相違の度合い、及び収音された前記音の音状態情報を解析結果として得る解析部と、
    　前記解析結果を含むデータを管理する無線親機に対して、前記データを無線送信する無線通信部と、
    　前記収音部、前記解析部、及び前記無線通信部に電力を供給する電源部と、を備える
    　無線子機。

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