(57)【要約】      （修正有）【課題】データ容量を少なくして、長時間に渡る波形データの記録が可能となる設備監視システムを提供する。【解決手段】アナログ波形描写部２０１と、アナログ波形描写部２０１で描写された波形を記録する波形記録部３０１と、波形記録部３０１で記録されたデータを圧縮するデータ圧縮部４０１と、データ圧縮部４０１で圧縮されたデータを転送するデータ転送部５０１と、データ転送部５０１で転送されたデータを保存するデータ保存部６０１と、データ保存部６０１に保存されたデータからアナログ波形を復元するデータ復元部７０１と、データ復元部７０１からのデータを解析して装置の状態を判断するデータ解析部８０１と、データ解析部８０１からのデータに基づき装置状態を監視する装置状態監視部９０１と、装置状態を表示する装置状態表示部１００１を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ波形描写部と、
前記アナログ波形描写部で描写された波形を記録する波形記録部と、
前記波形記録部で記録されたデータを圧縮するデータ圧縮部と、
前記データ圧縮部で圧縮されたデータを転送するデータ転送部と、
前記データ転送部で転送されたデータを保存するデータ保存部と、
前記データ保存部に保存されたデータからアナログ波形を復元するデータ復元部と、
前記データ復元部からのデータを解析して装置の状態を判断するデータ解析部と、
前記データ解析部からのデータに基づき装置状態を監視する装置状態監視部と、
前記装置状態を表示する装置状態表示部を備えたことを特徴とする設備監視システム。
【請求項２】
請求項１に記載の設備監視システムにおいて、
前記波形記録部がペンレコーダと無限軌道からなる記録用紙であることを特徴とする設備監視システム。
【請求項３】
請求項２に記載の設備監視システムにおいて、
前記ペンレコーダのペンのインクが消去可能なインクであることを特徴とする設備監視システム。
【請求項４】
請求項２に記載の設備監視システムにおいて、
前記記録用紙が応力発光体であることを特徴とする設備監視システム。
【請求項５】
請求項１に記載の設備監視システムにおいて、
前記波形記録部が発光現象と残像現象を利用していることを特徴とする設備監視システム。
【請求項６】
請求項１に記載の設備監視システムにおいて、
前記波形の輝度分布と、前記波形記録部の波形が記録された画素の連続性を利用して、波形が画素のどの位置にあるかを判断する機能を備えたことを特徴とする設備監視システム。
【請求項７】
請求項１に記載の設備監視システムにおいて、
前記データ保存部で保存された波形データから、直接、設備の異常状態を解析することを特徴とする設備監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログセンサ信号を用いて設備の状態を監視するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アナログ波形を記録する機器として、デジタルオシロスコープがある。デジタルオシロスコープは、Ａ／Ｄ変換器を内蔵しており、このＡ／Ｄ変換器でアナログ波形の電気信号をデジタル信号に変換して、波形の表示や記録をするものである。しかしながら、デジタルオシロスコープは、アナログセンサの種類によっては、ノイズを拾ってしまう。また、表示部が信号の有無を主に１ビット表示する構造となっているので、目的の信号と突発的な信号との区別をつけずに、目的の波形以外の成分をも表示してしまう。このため、波形を観測するという用途には向いていない。さらに、長時間に渡る波形データの記録には向いていない。
【０００３】
波形を記録する機器として、データロガーがあるが、デジタルオシロスコープと同じ問題を抱えている。そのため、いつ発生するか分からない事象を捉えるために、長時間、細かいサンプリング間隔でデータを取り続けなくてはいけない設備監視においては、デジタルオシロスコープやデータロガーは、必ずしも、適していない場合も少なくない。
【０００４】
また、アナログセンサ自体は、非常に安価であるにも関わらず、波形データをデジタル化するデジタルオシロスコープやデータロガーが非常に高価であるという課題があった。
【０００５】
上記の課題に係る本技術分野の背景技術として、特開平９−２１１０３１号公報（特許文献１）がある。この文献では、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）画面に電気信号の波形を表示するアナログオシロスコープと、ＣＲＴ画面の波形を撮像する撮像部、および、この撮像部で撮影されたビデオ画像を記録媒体に記録、再生可能な記録再生部を有したビデオカメラと、上記アナログオシロスコープのＣＲＴ画面とビデオカメラの撮像部とを覆って遮光する暗箱と、上記ビデオカメラからのビデオ画像を表示するビデオ表示装置とを具備することを特徴とする波形観測装置について記載されている。これにより、高周波信号や不定期に発生する信号をも高精度で観測、解析することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２１１０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では下記の点については更なる改良の余地がある。例えば、カメラ画像の全ての画素に波形情報がある訳ではなく、多くの画素が波形データを持たないため、データ容量が大きい割に、必要なデータ量は必ずしも多くない。また、長時間に渡る波形データの記録は、画像データが膨大になるため、長時間に渡る波形データの記録には向いていない。
【０００８】
そこで本発明では、データ容量を少なくして、長時間に渡る波形データの記録が可能となる設備監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、アナログ波形描写部と、前記アナログ波形描写部で描写された波形を記録する波形記録部と、前記波形記録部で記録されたデータを圧縮するデータ圧縮部と、前記データ圧縮部で圧縮されたデータを転送するデータ転送部と、前記データ転送部で転送されたデータを保存するデータ保存部と、前記データ保存部に保存されたデータからアナログ波形を復元するデータ復元部と、前記データ復元部からのデータを解析して装置の状態を判断するデータ解析部と、前記データ解析部からのデータに基づき装置状態を監視する装置状態監視部と、前記装置状態を表示する装置状態表示部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、データの圧縮が可能であり、長時間に渡る波形データの記録が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】設備監視システムの全体フローを示す図である。
【図２】設備監視システムの全体構成を示す図である。
【図３】カメラの画素アレイと、画素アレイに結像されるアナログ波形を重ね合わせ、波形が記録される画素を強調表示した図である。
【図４】アナログ波形が記録された画素の情報をテキスト形式で記録する際のフォーマットの一例を示す表である。
【図５】図３の一部を拡大した図である。
【図６】波形がカメラの画素でサンプリングされた結果を示す図である。
【図７】アナログ波形の輝度分布を示す図である。
【図８】異常な状態を含むアナログセンサ波形の一例を示す図である。
【図９】解析により異常な状態を抽出した例である。
【図１０】放射熱により波形を消去可能なセンサ波形描画部を示す図である。
【図１１】摩擦熱により波形を消去可能なセンサ波形描画部を示す図である。
【図１２】応力発光体を用いた波形を消去可能なセンサ波形描画部を示す図である。
【図１３】装置状態表示部の画面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１から図１３を用いて、本発明の実施例を説明する。尚、下記はあくまでも実施例に過ぎず、発明の内容は下記態様に限定されるものでないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００１３】
実施例１を、図１から図９を用いて説明する。
【００１４】
図１に設備監視システムの全体フロー、図２に設備監視システムの全体構成を示す。図１、および、図２に示すように、まず、ホール素子、光電線センサ、ひずみゲージ、ロードセル、圧電素子、バリメタル、熱電対、抵抗測温体、サーミスタ、フォトダイオードなどアナログセンサ１０１〜１０４で、物理量を電気信号の時間の変化として、すなわち、波形として出力する（アナログセンサ出力ステップ１００）。
【００１５】
アナログセンサ１０１〜１０４から出力された波形は、センサ波形描画部２０１で、一旦、連続的なアナログ波形として描画する（センサ波形描画ステップ２００）。アナログ波形を描画する手段としては、アナログオシロスコープ、ペンレコーダなどを用いる。オシロスコープは、一定時間波形が描画された後に、波形は自動的に書き換えられるが、複数の波形を同時に描画すると、波形の区別が付かなくなる場合がある。通常のペンレコーダは、インクの色を変えることで複数の波形を識別することができる。しかしながら、ペンレコーダは、一旦、描画された波形が、消えずに残る。従って、記録用紙を連続的に送出し続ける必要がある。そこで、本実施例では、描画波形消去部４１０と、無限軌道の記録用紙４２０を備える。描画、および、消去が可能な記録方法としては、たとえば、熱を加えることで消去可能なインクを使用し、放射熱で波形を消去したり（図１０）、摩擦熱で波形を消去したり（図１１）、力が加わった時、および、その後しばらくの間だけ発光する応力発光体を記録用紙に用いたり（図１２）することで実現できる（描写波形消去ステップ１１００）。図１０では白熱ランプなどの波形消去用放射熱源７を用いて波形を消去する。図１１では、摩擦係数の高い波形消去用摩擦熱源８を無限軌道の記録用紙６に接触させて波形を消去する。図１２では、応力発光体励起用光源９で応力発光体１０を励起し、ペン４で応力発光体１０を擦ることで発光させ波形を描画する。
【００１６】
描画されたアナログ波形は、波形記録部３０１に記録される（波形記録ステップ３００）。具体的には、カメラで撮像される。このとき、記録用紙に投影された画素の大きさが、サンプリング間隔となる。従って、撮像素子のサイズを変えたり、撮像レンズの焦点距離（撮像倍率）を変えたりすることで、サンプリング間隔を変えることが可能となる。また、画素数や画素サイズ、撮像倍率を変えることで、一回に記録できるアナログ波形の量（視野５）を調整できる。視野を広げると、より多くの波形を撮像できるようになる、すなわち、より多くのセンサ波形を記録できるようになる。デジタルオシロスコープや、データロガーで、サンプリング間隔を変えるにはクロック回路を可変とする必要があり、また、多くのセンサ波形を記録するには、チャンネル数を増やす必要がある。多くの場合、チャンネル数の増加は、サンプリング間隔の増大となる。しかしながら、画像を用いることで、簡単な構成で、サンプリング間隔を変えたり、記録可能な波形数を増やしたりすることが可能となる。
【００１７】
図３に、波形記録部３０１の画素１に投影された波形２を示す。波形が投影された画素３は少なく、多くの画素には波形情報は存在しない。そこで、波形データ圧縮部４０１で、波形が投影された画素３だけ記録する（波形データ圧縮ステップ４００）。これにより、データ量が圧縮できる。波形が投影された画素３の選択方法としては、しきい値処理などを用いる。しきい値処理には、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いれば実現できる。
【００１８】
圧縮された波形データは、図４に示すようなデータフォーマットで、圧縮データ送信部５０１から、圧縮データ保存部６０１に送信される（圧縮データ送信ステップ５００及び圧縮データ保存ステップ６００）。
【００１９】
その後、データ復元部７０１で復元される（データ復元ステップ７００）。ここで、図５に、図３の一部を拡大した図を示す。センサ波形描画部２０１で描画された波形は、図３に示すように、波形記録部の画素に投影されるが、図６に示すように、一つの画素１で、一つの輝度値が記録されるため、画素のどの位置に波形が描画されたか分からなくなる。これを回避するには、画素３のサイズを小さくすれば良いが限界がある場合もある。ここで、図７に示すように描画された波形２はある幅を持ち、その輝度分布１３も決まっている。従って。画素の輝度値が分かれば、そこに含まれる波形の面積が分かる。隣接画素間の波形連続性の情報を用いると、各画素のどの部分に波形が投影されていたかを推定することが可能になる。画素３のサイズを小さくすことに限界がある場合には、このような手段で波形を再現することができる。
【００２０】
図８に、４個のアナログセンサを用いて記録した波形５ａ〜５ｄの例を示す。これらの波形には、異常信号１２が含まれる。この異常信号の識別には、例えば、Ｈｏｌｔ−Ｗｉｎｔｅｒｓ法などの波形予測アルゴリズムや、Ｋａｌｍａｎ−Ｈｏｆｆｄｉｎｇアルゴリズムなどの変化点検出アルゴリズムや、統計的データ分類手法であるＶＱＣ（Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ  Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ、ベクトル量子化手法）やＬＳＣ（Ｌｏｃａｌ  Ｓｕｂ−ｓｐａｃｅ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ、局所部分空間法）を用いれば良い。図９に統計的データ分類手法により、異常状態を抽出した例を示す（データ解析ステップ８００）。ここで、異常信号の識別する際に、波形を復元せずに、圧縮データ保存部６０１に保存されたテキストデータを、直接、データ解析部８０１に送り、設備状態を解析しても良い。
【００２１】
その後、装置状態監視部９０１により装置状態監視ステップ９００を継続する。装置状態監視部９０１では異常が発生した場合などに知らせる警報機能を設けてもよい。図１３に、装置状態表示部１００１の画面表示例を示す（設備状態表示ステップ１０００）。この例では、カメラで取得した波形、設備の構成要素とセンサ取付け位置、解析により判断した設備の各要素のステータス、異常分析状態、装置の正常／異常表示を含んでいる。
【００２２】
以上、本実施例によれば、データの圧縮が可能であり、長時間に渡る波形データの記録が可能となる。
【００２３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１、３  画素
２、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  波形
４  ペン
５  視野
６  記録用紙
７  波形消去用放射熱源
８  波形消去用摩擦熱源
９  応力発光体励起用光源
１０  応力発光体
１２  異常信号
１３  輝度分布
１０１、１０２、１０３、１０４  アナログセンサ
２０１  センサ波形描画部
３０１  波形記録部
４０１  波形データ圧縮部
４１０  描画波形消去部
４２０  記録用紙
５０１  圧縮データ送信部
６０１  圧縮データ保存部
７０１  データ復元部
８０１  データ解析部
９０１  装置状態監視部
１００１  装置状態表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020046176.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020046176.tif 000011
【図１０】
2020046176.tif 000012
【図１１】
2020046176.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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