(57)【要約】【課題】機械設備の振動に基づいて機械設備の動作が正常か否かを判定する技術の有用性を向上させる機械設備判定システム、検出装置、及び情報処理方法を提供する。【解決手段】機械設備判定システムは、検出装置と、情報処理装置とを含む。検出装置は、船舶に設置された機械設備の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得する。検出装置は、時系列情報から、複数の周波数帯域ごとに算出値を算出する。検出装置は、算出値を無線により送信する。情報処理装置は、検出装置から算出値を受信する。情報処理装置は、算出値に基づいて、機械設備が正常であるか否かを判定する。【選択図】図１
2020153785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に設置された機械設備の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得し、前記時系列情報から、複数の周波数帯域ごとに算出値を算出し、前記算出値を無線により送信する、検出装置と、
前記検出装置から前記算出値を受信し、前記算出値に基づいて、前記機械設備が正常であるか否かを判定する、情報処理装置と、
を含む、機械設備判定システム。
【請求項２】
前記検出装置は、所定の条件に基づいて、前記時系列情報の取得、前記算出値の算出、及び、前記算出値の無線による送信の少なくとも１つを実行する、請求項１に記載の機械設備判定システム。
【請求項３】
前記所定の条件には、無線により送信する時間間隔の条件が含まれる、請求項２に記載の機械設備判定システム。
【請求項４】
前記所定の条件には、前記機械設備の振動の条件が含まれる、請求項２に記載の機械設備判定システム。
【請求項５】
前記複数の周波数帯域のうち、少なくとも一部の周波数帯域の帯域幅は、他の周波数帯域の帯域幅に比べて狭い、請求項１から４のいずれか一項に記載の機械設備判定システム。
【請求項６】
前記情報処理装置は、前記機械設備に設置された複数の前記検出装置から受信した前記算出値に基づいて、前記機械設備が正常であるか否かを判定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の機械設備判定システム。
【請求項７】
複数の前記検出装置のうち少なくとも２つの前記検出装置は、前記機械設備の所定方向における中央部を挟んで対となる位置に位置する、請求項６に記載の機械設備判定システム。
【請求項８】
複数の前記検出装置のうち少なくとも２つの前記検出装置は、前記機械設備の底面に対して垂直方向に並んで位置する、請求項６に記載の機械設備判定システム。
【請求項９】
複数の前記検出装置のうち少なくとも２つの前記検出装置は、前記機械設備の底面に対して平行方向に並んで位置する、請求項６に記載の機械設備判定システム。
【請求項１０】
前記検出装置は、前記時系列情報から前記複数の周波数帯域ごとの前記算出値を算出することでデータ密度を低減したのち、前記算出値を無線により送信する、請求項１から９のいずれか一項に記載の機械設備判定システム。
【請求項１１】
前記検出装置は、前記時系列情報から前記複数の周波数帯域ごとに、時間軸方向のデータ密度を低減する前記算出値を算出する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の機械設備判定システム。
【請求項１２】
前記検出装置は、
前記時系列情報を取得する検出部と、
前記算出値を算出する第１制御部と、
前記算出値を無線により送信する第１通信部と、を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の機械設備判定システム。
【請求項１３】
前記情報処理装置は、
前記算出値を受信する第２通信部と、
前記算出値に基づいて判定する第２制御部と、を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の機械設備判定システム。
【請求項１４】
前記情報処理装置は、前記機械設備が正常でないと判定した場合に、メンテナンスが必要である旨、点検が必要である旨、設備が異常兆候にある旨、設備異常である旨、及び正常状態から逸脱した旨、の少なくともいずれかを報知する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の機械設備判定システム。
【請求項１５】
船舶に設置された機械設備の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得し、前記時系列情報から、複数の周波数帯域ごとに算出値を算出し、前記算出値を無線により送信する、検出装置。
【請求項１６】
前記時系列情報を取得する検出部と、
前記算出値を算出する第１制御部と、
前記算出値を無線により送信する第１通信部と、を含む、請求項１５に記載の検出装置。
【請求項１７】
検出装置と、情報処理装置とを含む、機械設備判定システムが実行する情報処理方法であって、
前記検出装置が、船舶に設置された機械設備の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得するステップと、
前記検出装置が、前記時系列情報から複数の周波数帯域ごとに算出値を算出するステップと、
前記検出装置が、前記算出値を無線により送信するステップと、
前記情報処理装置が、前記検出装置から前記算出値を受信するステップと、
前記情報処理装置が、前記算出値に基づいて、前記機械設備が正常であるか否かを判定するステップと、
を含む、情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、機械設備判定システム、検出装置、及び情報処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械設備の振動を検出して、当該振動に基づいて機械設備の動作が正常か否かを判定する技術が知られている。例えば、特許文献１には、機械設備が発生する信号を検出する検出部と、検出部の出力した電気信号を周波数分析して機械設備の異常診断を行う制御部とを含む、機械設備の異常診断装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３４７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、機械設備の近傍に設置される、加速度センサ等を備えた検出装置は有線接続である。発明者等は、機械設備の振動に基づいて機械設備の動作が正常か否かを判定する技術の更なる有用性向上を図った。
【０００５】
かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、機械設備の振動に基づいて機械設備の動作が正常か否かを判定する技術の有用性を向上させる機械設備判定システム、検出装置、及び情報処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態に係る機械設備判定システムは、
船舶に設置された機械設備の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得し、前記時系列情報から、複数の周波数帯域ごとに算出値を算出し、前記算出値を無線により送信する、検出装置と、
前記検出装置から前記算出値を受信し、前記算出値に基づいて、前記機械設備が正常であるか否かを判定する、情報処理装置と、
を含む。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る検出装置は、船舶に設置された機械設備の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得し、前記時系列情報から、複数の周波数帯域ごとに算出値を算出し、前記算出値を無線により送信する。
【０００８】
本開示の一実施形態に係る情報処理方法は、
検出装置と、情報処理装置とを含む、機械設備判定システムが実行する情報処理方法であって、
前記検出装置が、船舶に設置された機械設備の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得するステップと、
前記検出装置が、前記時系列情報から複数の周波数帯域ごとに算出値を算出するステップと、
前記検出装置が、前記算出値を無線により送信するステップと、
前記情報処理装置が、前記検出装置から前記算出値を受信するステップと、
前記情報処理装置が、前記算出値に基づいて、前記機械設備が正常であるか否かを判定するステップと、
を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の実施形態に係る機械設備判定システム、検出装置、及び情報処理方法によれば、機械設備の振動に基づいて機械設備の動作が正常か否かを判定する技術の有用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る機械設備判定システムの構成を示す概略図である。
【図２】一実施形態に係る検出装置の機械設備における位置の一例を示す図である。
【図３】一実施形態に係る検出装置の構成を示す概略図である。
【図４】一実施形態に係る情報処理装置の構成を示す概略図である。
【図５】一実施形態に係る機械設備に発生し得る異常の種類の一例を示す図である。
【図６】一実施形態に係る検出装置が実施する処理の流れを示すフロー図である。
【図７】一実施形態に係る情報処理装置が実施する処理の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の一実施形態に係る機械設備判定システム、検出装置、及び情報処理方法について、図面を参照して詳細に説明する。各図面の記載において、同一又は類似の機能又は部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１２】
図１は、本開示の一実施形態に係る機械設備判定システム１の構成を示す概略図である。図１において、機械設備判定システム１は、２つの検出装置１０−１及び１０−２と、情報処理装置２０と、を含む。検出装置１０−１及び１０−２と情報処理装置２０とは、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク３０を介して、無線により通信可能に接続されている。検出装置１０−１及び１０−２の各々は、機械設備４０の振動を検出可能な位置に位置している。
【００１３】
図１では説明の簡便のため、２つの検出装置１０−１及び１０−２と情報処理装置２０が示されているが、機械設備判定システム１には任意の数の検出装置１０及び情報処理装置２０が含まれてよい。また、図１では説明の簡便のため、１つの機械設備４０が示されているが、機械設備判定システム１は、任意の数の機械設備４０を機械設備判定の対象としてよい。以下、検出装置１０−１及び１０−２を特に区別しない場合、単に、検出装置１０と総称する。
【００１４】
機械設備４０は、例えば、船舶等に設置されたディーゼルエンジン等の内燃機関、発電機、並びに過給機等であるが、これらに限られない。機械設備４０は、動力源から供給されるエネルギーを機械的なエネルギーに変換して動作する、任意の機械であってよい。機械設備４０は動作に伴い振動するため、検出装置１０による振動検出の対象となり得る。ただし、動力源は機械設備４０自身が備えてよく、或いは機械設備４０の外部にあってよい。
【００１５】
図２は、本開示の一実施形態に係る検出装置１０の機械設備４０における位置の一例を示す図である。図２に示すように、機械設備４０は、例えば、エンジン４１、発電機４２、及び過給機４３と、それらを船舶に設置するための共通台板４４とを含んでよい。本実施形態において、エンジン４１は、例えば、６つのシリンダ４１Ａを備える６気筒のディーゼルエンジンである。
【００１６】
図２において、機械設備４０の底面と平行な方向の１つをｘ軸方向という。機械設備４０の底面と平行な平面においてｘ軸方向と垂直な方向をｙ軸方向という。機械設備４０の底面に対して垂直な方向をｚ軸方向という。本開示において、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向をそれぞれ、機械設備４０の幅方向、奥行き方向、及び高さ方向ともいう。
【００１７】
図２に示すように、機械設備４０の異なる位置に、８つの検出装置１０Ａ〜１０Ｈが位置している。検出装置１０Ａ及び１０Ｂは、それぞれがエンジン４１に並んで配置された６つのシリンダ４１Ａのうち両端のシリンダ４１Ａの近傍に、機械設備４０の底面と平行方向に並んで位置している。検出装置１０Ｃ及び１０Ｄは、それぞれがエンジン４１のクランクシャフト４１Ｂの両端の近傍に、機械設備４０の底面と平行方向に並んで位置している。検出装置１０Ａ及び１０Ｃと、検出装置１０Ｂ及び１０Ｄとは、それぞれ互いに機械設備４０の底面に対して垂直方向に並んで位置している。検出装置１０Ｅは、機械設備４０の奥行き方向における中央部を挟んで、検出装置１０Ｃの位置と対向する位置に位置している。検出装置１０Ｆは、発電機４２の回転中心の近傍の位置に位置している。検出装置１０Ｇは、過給機４３の近傍に位置している。検出装置１０Ｈは、共通台板４４の近傍の、検出装置１０Ａ及び１０Ｃと、機械設備４０の底面に対して垂直方向に並んで位置している。８つの検出装置１０Ａ〜１０Ｈは、機械設備４０のエンジン４１等の近傍に位置するように機械設備４０のフレーム等に設置されるが、エンジン４１等に直接設置されてよい。本開示において、「平行」、「垂直」、及び「高さが等しい」という記載は、それぞれ実質的に平行、垂直、及び高さが等しい状態を含み得る。
【００１８】
検出装置１０は、例えば、加速度センサ等によって、機械設備４０の動作に伴って発生する振動を検出する。検出装置１０は、検出した振動に基づく算出値を情報処理装置２０に送信する。情報処理装置２０は、検出装置１０から機械設備４０の振動情報を受信し、当該振動情報に基づいて、機械設備４０の動作が正常か否かを判定する。以下、機械設備判定システム１において実施される、機械設備４０の動作が正常か否かの判定を、機械設備４０の動作判定ともいう。
【００１９】
本開示の一実施形態に係る機械設備判定システム１の各構成について、詳細に説明する。
【００２０】
（検出装置の構成）
図３を参照して、検出装置１０の構成について、詳細に説明する。図３は、本開示の一実施形態に係る検出装置１０の構成を示す概略図である。図３に示すように、検出装置１０は、第１制御部１１と、第１記憶部１２と、第１通信部１３と、検出部１４と、電源部１５と、を備える。第１制御部１１、第１記憶部１２、第１通信部１３、検出部１４、及び電源部１５は、有線又は無線で通信可能に接続されている。
【００２１】
第１制御部１１は、少なくとも１つのプロセッサを含む。プロセッサには、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用のプロセッサ又は特定の処理に特化した専用のプロセッサが含まれてよい。第１制御部１１は、後述する第１記憶部１２、第１通信部１３、検出部１４、及び電源部１５の機能を実現させるために、それぞれを制御してよい。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。第１制御部１１の処理は、さらに後述される。
【００２２】
第１記憶部１２は、検出装置１０の各機能を制御するための処理に用いられる情報及びプログラム等を記憶する。第１記憶部１２は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等であってよい。第１記憶部１２は、例えば主記憶装置又は補助記憶装置として機能してよい。第１記憶部１２は、第１制御部１１に含まれるキャッシュメモリ等であってよい。第１記憶部１２は、揮発性の記憶装置であってよく、不揮発性の記憶装置であってよい。第１記憶部１２に記憶された情報は、例えば第１通信部１３を介してネットワーク３０から取得される情報で更新可能であってよい。
【００２３】
本実施形態では、第１記憶部１２は、例えば、算出値を無線により送信する際に用いられる、所定の条件を記憶してよい。また例えば、第１記憶部１２は、検出装置１０を一意に識別する装置ＩＤ（識別情報、Identifier）を記憶してよい。装置ＩＤは、例えば、情報処理装置２０によって付与されるが、これに限られず、検出装置１０の製造番号等の任意の情報であってよい。
【００２４】
第１通信部１３は、ネットワーク３０に接続される無線通信モジュールを含む。無線通信モジュールは、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮの通信規格、或いはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信規格等に対応するが、これに限られず、無線による任意の通信規格に対応してよい。第１通信部１３は、例えば、４Ｇ（4th Generation）及び５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する無線通信モジュールを含んでよい。また、第１通信部１３は、無線通信モジュールに加え、有線ＬＡＮ通信モジュール等の任意の有線通信モジュールを含んでよい。
【００２５】
検出部１４は、検出対象である機械設備４０の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得する。検出部１４は、例えば、加速度センサであってよい。検出部１４は、機械設備４０の振動の時系列情報として加速度の時系列情報を取得する。具体的には、検出部１４は、機械設備４０の振動を検出すると、機械設備４０の振動に応じて連続的に変化する検出装置１０に加わる加速度を表すアナログ信号を発生させる。
【００２６】
検出部１４は、フィルタ処理、Ａ／Ｄ変換処理（Analog / Digital）を実行する集積回路を備えてよい。検出部１４は、フィルタ処理として、例えば、アンチエイリアスフィルタ（ＡＡＦ）及びハイパスフィルタの少なくとも一方を実行してよい。検出部１４は、フィルタ処理によって、発生させたアナログ信号の所定の周波数帯域以外の周波数帯域を減衰させる。検出部１４は、例えば、フィルタ処理によって、３ｄＢカットオフ周波数以上の周波数帯域を減衰させてよい。このようにして、検出部１４は、発生させたアナログ信号の所定の周波数帯域を抽出する。
【００２７】
検出部１４は、Ａ／Ｄ変換処理によって、抽出したアナログ信号を所定のサンプリングレートでデジタル信号に変換する。検出部１４は、所定のサンプリングレートで連続的に取得した加速度を、振動の時系列情報として取得する。
【００２８】
電源部１５は、検出装置１０の動作に用いられる電力を供給する。電源部１５は、例えば、蓄電池又は乾電池等であってよい。これによって、検出装置１０は、外部電源からの電力供給経路を考慮することなく、機械設備４０の任意の位置に位置してよい。しかしながら、電源部１５は、外部電源より電力供給を受けるためのアダプタ等を備え、外部電源から電力供給される構成であってよい。
【００２９】
以下に、第１制御部１１により検出装置１０の各機能を制御して実現される、検出装置１０の処理について、説明する。
【００３０】
第１制御部１１は、検出部１４によって、機械設備４０の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得する。例えば、機械設備４０に含まれるエンジン４１の回転数が７２０〜９００回転（ｒｐｍ）である場合、エンジン４１の一次振動の周波数は、１２〜１５Ｈｚである。従って、１２〜１５Ｈｚの近傍で、機械設備４０の振動が発生しやすいと考えられる。そのため、第１制御部１１は、検出部１４のフィルタ処理によって、エンジン４１の一次振動の周波数から比較的離れた周波数帯域、例えば１０００Ｈｚ程度以上或いは２０００Ｈｚ程度以上の周波数帯域を減衰させて、振動の時系列情報を取得してよい。また、第１制御部１１は、検出部１４のフィルタ処理によって、エンジン４１の一次振動の周波数より低い周波数帯域、例えば１０Ｈｚ程度未満の周波数帯域を減衰させて、振動の時系列情報を取得してよい。
【００３１】
第１制御部１１は、時系列情報から複数の周波数帯域ごとに算出値を算出する。
【００３２】
例えば、最初に、第１制御部１１は、取得された振動の時系列情報の周波数分析を実施して、複数の周波数帯域ごとの振動の時系列情報を算出してよい。第１制御部１１は、振動の時系列情報に対して、デジタルフィルタ処理を実施して、周波数帯域ごとの振動の時系列情報を算出してよい。デジタルフィルタ処理は、例えば、オクターブバンド分析、１／３オクターブバンド分析、又はそれらの組み合わせであってよい。本開示では、複数の周波数帯域ごとの時系列情報を、周波数スペクトルともいう。
【００３３】
次に、第１制御部１１は、算出した周波数帯域ごとの振動の時系列情報から、時間軸方向のデータ密度を低減する算出値を算出してよい。算出値は、複数の周波数帯域ごとの特性を表す数値であってよい。具体的には、第１制御部１１は、算出した周波数帯域ごとの振動の時系列情報から、所定のサンプル数又は所定の期間ごとの二乗和平方根、最大値、最小値、平均値、及び標準偏差等の少なくとも１つの種類を算出値として算出してよい。
【００３４】
例えば、周波数帯域ごとの振動の時系列情報のサンプリングレートが８０００Ｈｚである場合、第１制御部１１は、２秒間の算出期間ごとに振動の時系列情報から３種類の算出値を算出してよい。かかる場合、２秒間の算出期間における周波数帯域ごとの振動の時系列情報には、１６０００個の数値が含まれる。これに対して、１６０００個の数値から３種類の算出値を算出することで、検出装置１０から情報処理装置２０に送信される情報のデータ密度は３／１６０００に低減される。上述したサンプリングレート、算出値の種類の数、算出期間等は一例であって、これらの値は機械設備判定システム１の用途に応じて任意に設定されてよい。例えば、周波数帯域ごとの振動の時系列情報のサンプリングレートは、２０００Ｈｚ×２．５６に設定される。
【００３５】
第１制御部１１は、上述した算出値の算出において、複数の周波数帯域のうち、少なくとも一部の周波数帯域の帯域幅を、他の周波数帯域の帯域幅に比べて狭くしてよい。第１制御部１１は、例えば、デジタルフィルタ処理において、特定の周波数帯域では１／３オクターブバンド分析を実施し、それ以外の周波数帯域ではオクターブバンド分析を実施してよい。特定の周波数帯域は、例えば、検出対象の機械設備４０に含まれるエンジン４１の一次振動の周波数の近傍であってよい。特定の周波数帯域には、エンジンの一次振動〜三次振動の周波数が含まれてよい。これによって、機械設備４０ごとに振動が発生しやすい特定の周波数帯域では、算出値を算出する周波数帯域を狭くして異常検出の感度を上昇させ、それ以外の周波数帯域では、周波数帯域を広げて、検出装置１０から送信される情報量を削減してよい。
【００３６】
第１制御部１１は、第１通信部１３によって、算出値を無線により送信する。第１制御部１１は、上述のとおり、時系列情報から複数の周波数帯域ごとの算出値を算出することでデータ密度を低減したのち、算出値を無線により送信する。第１制御部１１は、算出値の送信元が自装置であることが受信先に分かるように、算出値と共に、上述した装置ＩＤを送信してよい。
【００３７】
第１制御部１１は、所定の条件に基づいて、上述した時系列情報の取得、算出値の算出、及び、算出値の無線による送信の少なくとも１つを実行してよい。所定の条件には、無線により送信する時間間隔の条件が含まれてよい。第１制御部１１は、時間間隔の条件に基づいて、例えば３０分ごと、或いは１時間ごと等、所定の時間間隔を開けて断続的に時系列情報の取得、算出値の算出、及び、算出値の無線による送信を繰返し実行してよい。第１制御部１１は、時間間隔の条件に基づいて算出値を送信するために、タイマ等の計時機能を備えてよい。第１制御部１１は、例えば、情報処理装置２０において動作判定が実行される頻度に応じて、算出値の送信頻度を変更してよい。これによって、第１制御部１１は、動作判定の頻度が少ない場合には、検出装置１０による送信頻度を落とすことで、検出装置１０の消費電力を低減させ得る。
【００３８】
所定の条件には、検出対象である機械設備４０の振動の条件が含まれてよい。機械設備４０の振動の条件は、例えば、機械設備４０が動作している場合に特定の周波数帯域で検出される振動の条件であってよい。第１制御部１１は、機械設備４０の振動の条件に基づいて、機械設備４０が動作中であると判定した場合に、算出値を無線により送信してよい。具体的には、検出対象の機械設備４０がエンジン等の場合、第１制御部１１は、エンジンの一次振動の周波数が含まれる周波数帯域における振動の時系列情報が所定値以上である場合には、機械設備４０が動作中であると判定してよい。第１制御部１１は、エンジンの一次振動の周波数が含まれる周波数帯域における振動の時系列情報が所定値未満である場合には、機械設備４０が停止中であると判定してよい。
【００３９】
所定の条件には、時間間隔の条件と機械設備４０の振動の条件とが含まれてよい。第１制御部１１は、これらの条件に基づいて、機械設備４０が動作中であると判定した場合には、第１の時間間隔で算出値を送信し、機械設備４０が停止中であると判定した場合には、第２の時間間隔で算出値を送信してよい。ここで、第１の時間間隔は、第２の時間間隔よりも狭くてよい。かかる構成によれば、検出装置１０は、振動によって機械設備４０が動作中か否かを判定することで、異常が検出されやすい機械設備４０の動作中における送信頻度を落とさずに、検出装置１０の電力消費を低減させ得る。
【００４０】
所定の条件には、上述した時系列情報の取得、算出値の算出、及び、算出値の無線による送信の少なくとも１つの処理の実行の時間間隔の条件が含まれてよい。第１制御部１１は、時間間隔の条件に基づいて、これらの処理を、例えば１０秒間実行した後、例えば1時間の時間間隔を開けて、再び１０秒間実行する、ことを繰返してよい。第１制御部１１は、時間間隔の条件に基づいて、これらの処理を繰り返し実行するために、タイマ等の計時機能を備えてよい。第１制御部１１は、例えば、情報処理装置２０において動作判定が実行される頻度に応じて、これらの処理の時間間隔を変更してよい。これによって、第１制御部１１は、動作判定の頻度が少ない場合には、検出装置１０の行う処理の実行の時間間隔を増加することで、検出装置１０の消費電力を低減させ得る。
【００４１】
（情報処理装置の構成）
図４を参照して、情報処理装置２０の構成について、詳細に説明する。図４は、本開示の一実施形態に係る情報処理装置２０の構成を示す概略図である。情報処理装置２０は、例えば、サーバ装置であるが、これに限られず、ＰＣ（Personal Computer）、タブレット端末又はスマートフォン等、任意の情報処理装置であってよい。
【００４２】
図４に示すように、情報処理装置２０は、第２制御部２１と、第２記憶部２２と、第２通信部２３と、報知部２４と、入力部２５とを備える。第２制御部２１、第２記憶部２２、第２通信部２３、報知部２４、及び入力部２５は、有線又は無線で通信可能に接続されている。
【００４３】
第２制御部２１は、少なくとも１つのプロセッサを含む。プロセッサには、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の汎用のプロセッサ又は特定の処理に特化した専用のプロセッサが含まれてよい。第２制御部２１は、後述する第２記憶部２２、第２通信部２３、報知部２４、及び入力部２５の機能を実現させるために、それぞれを制御してよい。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。第２制御部２１の処理は、さらに後述される。
【００４４】
第２記憶部２２は、情報処理装置２０の各機能を制御するための処理に用いられる情報及びプログラム等を記憶する。第２記憶部２２は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等であってよい。第２記憶部２２は、例えば主記憶装置又は補助記憶装置として機能してよい。第２記憶部２２は、第２制御部２１に含まれるキャッシュメモリ等であってよい。第２記憶部２２は、揮発性の記憶装置であってよく、不揮発性の記憶装置であってよい。第２記憶部２２に記憶された情報は、例えば第２通信部２３を介してネットワーク３０から取得される情報で更新可能であってよい。
【００４５】
第２記憶部２２は、例えば、検出装置１０を一意に識別する装置ＩＤ及び検出対象とする機械設備を一意に識別する設備ＩＤ等を記憶してよい。また例えば、第２記憶部２２は、機械設備が正常であるか否かの判定に用いられる、所定の基準を記憶してよい。また例えば、第２記憶部２２は、機械設備４０に発生し得る異常の種類を記憶してよい。
【００４６】
図５は、本開示の一実施形態に係る機械設備４０に発生し得る異常の種類の一例を示す図である。図５に示される例は、上述した、一次振動の周波数が１２〜１５Ｈｚであるエンジン４１を含む機械設備４０を対象としている。第２記憶部２２は、エンジン４１の一次振動の周波数を含む１０〜２００Ｈｚを第１周波数帯域、それ以上の２００Ｈｚ〜５００Ｈｚを第２周波数帯域、更に高い５００Ｈｚ〜２ｋＨｚを第３周波数帯域として記憶してよい。第２記憶部２２は、これらの周波数帯域の各々に対して、機械設備４０に発生したと判定され得る異常の種類を対応付けて記憶してよい。
【００４７】
例えば、第１周波数帯域に対しては、アンバランス、ミスアライメント、回転体異常、接触、がたつき、燃焼異常及び軸受け異常等の異常が対応付けて記憶されている。第２周波数帯域に対しては、アンバランス、ミスアライメント、回転体異常、接触、がたつき、歯車かみ合い異常、軸受け異常、及び過給機異常等の異常が対応付けて記憶されている。第３周波数帯域に対しては、接触、がたつき、歯車かみ合い異常、及び過給機異常等の異常が対応付けて記憶されている。図５では説明の簡便のため、３つの周波数帯域の各々に異常の種類が対応付けられているが、任意の数の周波数帯域の各々に対して異常の種類が対応付けられていてよい。
【００４８】
第２通信部２３は、ネットワーク３０に接続される無線通信モジュールを含む。無線通信モジュールは、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮの通信規格、或いはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信規格等に対応するが、これに限られず、無線による任意の通信規格に対応してよい。第２通信部２３は、例えば、４Ｇ（4th Generation）及び５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する無線通信モジュールを含んでよい。また、第２通信部２３は、無線通信モジュールに加え、有線ＬＡＮ通信モジュール等の任意の有線通信モジュールを含んでよい。
【００４９】
報知部２４は、音、振動、光又は画像等で情報を報知する。報知部２４は、例えばスピーカ、振動子、ランプ及び表示デバイス等の少なくとも１つを含んでよい。本実施形態では、報知部２４は、例えば、機械設備４０が正常であるか否かの判定結果を表示デバイスに表示することにより報知してよい。
【００５０】
入力部２５は、ユーザ操作を受け付ける。入力部２５は、例えばマウス等のポインティングデバイス、物理キー、又は表示デバイスと一体的に設けられたタッチパネル等の少なくとも１つを含んでよい。入力部２５は、受け付けたユーザ操作を電気的な入力情報に変換する。本実施形態では、入力部２５は、例えば、機械設備が正常であるか否かの判定に用いられる所定の基準を設定する等のユーザ操作を受け付けてよい。
【００５１】
以下に、第２制御部２１により情報処理装置２０の各機能を制御して実現される、情報処理装置２０の処理について、説明する。
【００５２】
第２制御部２１は、第２通信部２３によって、検出装置１０から算出値を受信する。第２制御部２１は、受信した算出値を第２記憶部２２に記憶する。第２制御部２１は、受信した算出値を上述した装置ＩＤ及び設備ＩＤの少なくとも１つと関連付けて第２記憶部２２に記憶してよい。
【００５３】
第２制御部２１は、受信した算出値に基づいて、機械設備４０が正常であるか否かを判定する。第２制御部２１は、算出値に基づいて、所定の基準が満たされる否かを評価してよい。第２制御部２１は、評価において、複数の周波数帯域ごとの算出値をそのまま用いてよく、或いは算出値に対して演算処理を行った上で用いてよい。例えば、算出値が振動の加速度の情報である場合、第２制御部２１は、演算処理によって、振動の加速度の情報から振動の速度又は振幅等の情報を算出してよい。所定の基準は、例えば、機械設備４０が正常に動作している場合に検出装置１０によって算出される算出値の数値又は数値範囲であってよい。所定の基準は、検出装置１０によって過去に算出された算出値に基づいて統計的手法により設定されてよい。第２制御部２１は、所定の基準が満たされていると判定した場合、機械設備４０が正常に動作している、即ち機械設備４０に異常がないと判定してよい。第２制御部２１は、所定の基準が満たされていないと判定した場合、機械設備４０が正常でないと判定してよい。図５に示すように、第２制御部２１は、例えば、第１周波数帯域において所定の基準が満たされていないと判定した場合、機械設備４０にアンバランス、ミスアライメント、回転体異常、接触、がたつき、燃焼異常、及び軸受け異常等の異常があると判定してよい。
【００５４】
第２制御部２１は、機械設備４０に位置する複数の検出装置１０から受信した算出値に基づいて、機械設備４０が正常であるか否かを判定してよい。例えば、第２制御部２１は、複数の検出装置１０から受信した算出値のいずれか１つが所定の基準を満たしているか否かを評価してよい。かかる構成によれば、情報処理装置２０は、複数の検出装置１０のうちいずれかが取得した情報に基づいて機械設備４０の動作が正常か否かを判定することができる。これによって、異常を検出する感度が向上し得る。第２制御部２１は、複数の検出装置１０から受信した算出値の少なくとも２つが所定の基準を満たしているか否かを評価してよい。かかる構成によれば、情報処理装置２０は、複数の検出装置１０が取得した情報に基づいて機械設備４０の動作が正常か否かを判定することができる。これによって、異常を誤検出するおそれが低減し得る。
【００５５】
第２制御部２１は、機械設備４０に位置する複数の検出装置１０から受信した算出値の組み合わせに基づいて、機械設備４０に所定の種類の異常が発生しているか否かを判定してよい。
【００５６】
上述した組み合わせによる判定において用いられる、複数の検出装置１０のうち少なくとも２つの検出装置１０は、機械設備４０の所定方向における中央部を挟んで対となる位置に位置してよい。第２制御部２１は、機械設備４０の幅方向における中央部を挟んで対となる検出装置１０Ｃ及び１０Ｆから受信した算出値の組み合わせに基づいて、機械設備４０にクランクシャフト４１Ｂ軸が偏って回転している異常があるか否かを判定してよい。第２制御部２１は、機械設備４０の奥行き方向における中央部を挟んで対となる検出装置１０Ｃ及び１０Ｅから受信した算出値の組み合わせに基づいて、機械設備４０にクランクシャフト４１Ｂの軸が偏って回転している異常があるか否かを判定してよい。
【００５７】
上述した組み合わせによる判定において用いられる、複数の検出装置１０のうち少なくとも２つの検出装置１０は、機械設備４０の底面に対して垂直方向に並んで位置してよい。第２制御部２１は、機械設備４０の高さ方向に並んで位置している検出装置１０Ａ、１０Ｅ、及び１０Ｈのうち少なくとも２つの検出装置１０から受信した算出値の差又は比を算出してよい。第２制御部２１は、算出値の差又は比が基準となる閾値を超える場合には、機械設備４０の動作が正常ではないと判定してよい。第２制御部２１は、例えば、高さ方向に並ぶ上側の検出装置１０Ａの算出値と下側の検出装置１０Ｈの算出値とを比べることで、これらの算出値の比率が変わった場合に、エンジン４１の底面を起点とする揺動が大きくなったと推定してよい。
【００５８】
上述した組み合わせによる判定において用いられる、複数の検出装置１０のうち少なくとも２つの検出装置１０は、機械設備４０の底面に対して平行方向に並んで位置してよい。第２制御部２１は、機械設備４０の幅方向に並んで位置している検出装置１０Ａ及び１０Ｂから受信した算出値の組み合わせに基づいて、シリンダ４１Ａが正常であるか否かを判定してよい。また、情報処理装置２０は、これらの検出装置１０から受信した算出値の違いに基づいて、機械設備４０の長手方向に並んだ６つのシリンダ４１Ａのうち、正常でないシリンダ４１Ａの位置を推測してよい。
【００５９】
第２制御部２１は、機械設備４０が正常であるか否かの判定結果を出力してよい。例えば、第２制御部２１は、第２通信部２３によって、判定結果を利用者が携帯するスマートフォン等に送信してよい。また例えば、第２制御部２１は、報知部２４によって、判定結果を報知してよい。具体的には、第２制御部２１は、機械設備４０が正常でないと判定した場合に、メンテナンスが必要である旨、点検が必要である旨、設備が異常兆候にある旨、設備異常である旨、及び正常状態から逸脱した旨、の少なくともいずれかを報知してよい。これによって、利用者は、機械設備４０の部品の交換又は発注等を行い得る。
【００６０】
第２制御部２１は、検出装置１０の管理をしてよい。例えば、第２制御部２１は、入力部２５を介して、新たな検出装置１０の情報が入力された場合、当該検出装置１０と通信可能となるように自装置の設定変更を行ってよい。第２制御部２１は、管理対象の検出装置１０と通信を行うことで、検出装置１０の死活監視を行ってよい。
【００６１】
（機械設備判定システムにおける情報処理方法）
図６及び図７を参照して、機械設備判定システム１において実行される情報処理方法について説明する。図６は、本開示の一実施形態に係る機械設備判定システム１において検出装置１０が実施する処理の流れを示すフロー図である。本処理の説明では、検出装置１０は検出対象である機械設備４０の振動を検出可能な位置に設置されているものとする。
【００６２】
ステップＳ１０１：検出装置１０は、機械設備４０の振動の時系列情報を取得する。
【００６３】
ステップＳ１０２：検出装置１０は、時系列情報から、複数の周波数帯域ごとに算出値を算出する。
【００６４】
ステップＳ１０３：検出装置１０は、算出値を無線により送信する。
【００６５】
図７は、本開示の一実施形態に係る機械設備判定システム１において情報処理装置２０が実施する処理の流れを示すフロー図である。
【００６６】
ステップＳ２０１：情報処理装置２０は、検出装置１０から算出値を受信する。
【００６７】
ステップＳ２０２：情報処理装置２０は、算出値に基づいて、機械設備４０が正常であるか否かを判定する。情報処理装置２０は、複数の検出装置１０から受信した算出値に基づいて、機械設備４０が正常であるか否かを判定してよい。
【００６８】
ステップＳ２０３：情報処理装置２０は、機械設備４０が正常であるか否かの判定結果を出力する。
【００６９】
以上述べたように、本実施形態に係る機械設備判定システム１は、検出装置１０と、情報処理装置２０と、を含む。検出装置１０は、船舶に設置された機械設備４０の振動を検出して当該振動の時系列情報を取得する。検出装置１０は、時系列情報から、複数の周波数帯域ごとに算出値を算出する。検出装置１０と、算出値を無線により送信する。情報処理装置２０は、検出装置１０から算出値を受信する。情報処理装置２０は、算出値に基づいて、機械設備４０が正常であるか否かを判定する。かかる構成によれば、検出装置１０から情報処理装置２０に送信される情報量が削減され、検出装置１０と情報処理装置２０との間の通信を無線により実現可能となる。また、検出装置１０が送信する情報量を削減することで、検出装置１０が備える蓄電池等を長寿命化及び小型化することができる。したがって、機械設備４０の振動に基づいて機械設備４０の動作が正常か否かを判定する技術の更なる有用性が向上する。
【００７０】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、検出装置１０は、所定の条件に基づいて、時系列情報の取得、算出値の算出、及び、算出値の無線による送信の少なくとも１つを実行してよい。かかる構成によれば、所定の条件に基づいて検出装置１０を動作させることで、検出装置１０の消費電力を低減させ、ひいては、検出装置１０の電源部１５の長寿命化を図り得る。
【００７１】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、所定の条件には、無線により送信する時間間隔の条件が含まれてよい。かかる構成によれば、検出装置１０は、情報処理装置２０において動作判定が実行されるのに十分な頻度に応じて、算出値の送信頻度を変更し得る。これによって、動作判定の頻度が少ない場合には、検出装置１０による送信頻度を落とすことで、検出装置１０の消費電力を低減させ得る。また、検出装置１０に所定の時間間隔で定期的に算出値を送信させることで、情報処理装置２０は受信の有無によって検出装置１０の死活監視を行い得る。
【００７２】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、所定の条件には、機械設備４０の振動の条件が含まれてよい。かかる構成によれば、検出装置１０は、振動によって機械設備４０が動作中か否かを判定することで、異常が検出されやすい機械設備４０の動作中における送信頻度を落とさずに、検出装置１０の電力消費を低減させ得る。
【００７３】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、複数の周波数帯域のうち、少なくとも一部の周波数帯域の帯域幅は、他の周波数帯域の帯域幅に比べて狭くてよい。かかる構成によれば、機械設備４０ごとに振動が発生しやすい特定の周波数帯域では、周波数帯域を狭くして異常検出の感度を上昇させ、それ以外の周波数帯域では、周波数帯域を広げて検出装置１０から送信される情報量を低減させ得る。
【００７４】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、情報処理装置２０は、機械設備４０に設置された複数の検出装置１０から受信した算出値に基づいて、機械設備４０が正常であるか否かを判定してよい。かかる構成によれば、複数の検出装置１０から受信した算出値の扱いに応じて、異常検出感度及び誤検出許容度合い等を調整できるため、機械設備判定システム１に求められる要件に応じた動作判定を行い得る。
【００７５】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、検出装置１０は、時系列情報から複数の周波数帯域ごとに、時間軸方向のデータ密度を低減する算出値を算出してよい。かかる構成によれば、データ送信が可能な送信速度が、送信が必要なデータ量に比べて低い場合であっても、検出装置１０から情報処理装置２０への情報の送信にかかる時間が低減され得る。これによって、検出対象である機械設備４０に振動が発生してから、動作判定が行われるまでに要する時間を低減することができる。
【００７６】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、検出装置１０は、時系列情報から複数の周波数帯域ごとに、時間軸方向のデータ密度を低減する算出値を算出してよい。かかる構成によれば、検出装置１０から情報処理装置２０への情報の送信に用いる無線システムを低電力のシステムとすることができる。検出装置１０の電力消費の低減は、例えば検出装置が電池駆動の場合、同じ電池容量の電池を使うことで電池の寿命を長くでき、或いは電池寿命を維持するのに必要な電池容量を小さくすることができる。処理の順序の特徴として、時系列情報から複数の周波数待機ごとの周波数分析は、時間軸方向のデータ密度を低減する算出値の算出の前に行われてよい。これによって、前記の時間軸方向のデータ密度を低減する算出を、周波数分析と独立させて実施可能となる。
【００７７】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、検出装置１０は、時系列情報を取得する検出部１４と、算出値を算出する第１制御部１１と、算出値を無線により送信する第１通信部１３と、を含んでよい。本実施形態に係る機械設備判定システム１では、情報処理装置２０は、算出値を受信する第２通信部２３と、算出値に基づいて判定する第２制御部２１と、を含んでよい。かかる構成によれば、検出装置１０と情報処理装置２０との間の通信を無線により実現可能とすることができる。これによって、検出装置１０と情報処理装置２０を物理的に離れた位置に位置させることができ、機械設備４０の振動に基づいて機械設備４０の動作が正常か否かを判定する技術の更なる有用性が向上する。
【００７８】
本実施形態に係る機械設備判定システム１では、情報処理装置２０は、機械設備４０が正常でないと判定した場合に、メンテナンスが必要である旨、点検が必要である旨、設備が異常兆候にある旨、設備異常である旨、及び正常状態から逸脱した旨、の少なくともいずれかを報知してよい。これによって、利用者による、機械設備４０のメンテナンスが容易になる。
【００７９】
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。
【００８０】
例えば、上述した実施形態において、検出装置１０の機能又は処理として説明された機能又は処理の全部又は一部が、情報処理装置２０の機能又は処理として実現されてよい。具体的には、実施形態に係る検出装置１０の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、情報処理装置２０のメモリ等の第２記憶部２２に記憶し、情報処理装置２０のプロセッサ等の第２制御部２１によって当該プログラムを読み出して実行させる。
【００８１】
また例えば、上述した実施形態において、情報処理装置２０の機能又は処理として説明された機能又は処理の全部又は一部が、検出装置１０の機能又は処理として実現されてよい。具体的には、実施形態に係る情報処理装置２０の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、検出装置１０のメモリ等の第１記憶部１２に記憶し、検出装置１０のプロセッサ等の第１制御部１１によって当該プログラムを読み出して実行させる。
【００８２】
また例えば、上述した実施形態においては、検出装置１０の検出部１４は加速度センサであるものとして説明したが、この限りではない。検出部１４は、振動センサ、ジャイロセンサ、速度センサ、回転角センサ、又は角速度センサ等の、振動の時系列情報を検出可能な任意のセンサであってよい。かかる場合、検出部１４は、自身のセンサで検出可能な時系列情報を、機械設備４０の振動の時系列情報として取得する。
【００８３】
また例えば、本開示において、検出装置１０の第１制御部１１が実施する周波数分析が、オクターブバンド分析又は１／３オクターブバンド分析等であるものとして説明したが、この限りではない。検出装置１０の第１制御部１１は、例えば、周波数分析として、高速フーリエ変換（ＦＦＴ，Fast Fourier Transform）処理を行ってよい。
【００８４】
また例えば、本開示において、検出装置１０の検出部１４が、フィルタ処理及びＡ／Ｄ変換処理を実行する集積回路を備えているものとして説明したが、この限りではない。例えば、検出装置１０の第１制御部１１によって、上述した処理が実行されてよい。
【００８５】
また例えば、本開示において、上述のとおり、エンジン４１の回線数が７２０〜９００回転（ｒｐｍ）であるものとして説明したが、この限りではない。例えば、エンジン４１がプロペラ駆動用エンジンである場合、その回転数は１００回転（ｒｐｍ）程度と考えられる。かかる場合、エンジン４１の一次振動の周波数が２Ｈｚ程度となるため、検出装置１０は１０Ｈｚよりも低い周波数帯域の情報を検出してよい。
【００８６】
また例えば、本開示において、情報処理装置２０は、１つの機械設備４０に設置された複数の検出装置１０から受信した算出値に基づいて、機械設備４０が正常であるか否かを判定するものとして説明したが、この限りではない。例えば、１つの船舶には複数のエンジン、即ち複数の機械設備４０が設置され得る。情報処理装置２０は、複数の機械設備４０の各々に設置された検出装置１０から受信した算出値に基づいて、機械設備４０が正常であるか否かを判定してよい。例えば、情報処理装置２０は、２つのエンジンから互いに異なる振動が検出された場合には、どちらか一方が正常でないと判定してよい。
【００８７】
また例えば、本開示において、検出装置１０の検出部１４は、機械設備４０の振動を検出するものとして説明したが、この限りではない。検出装置１０の検出部１４は、例えば、温度を検出するセンサを更に備えてよい。かかる場合、検出装置１０は、機械設備４０の振動に基づく算出値に加え、機械設備４０の温度情報を送信することができる。これによって、情報処理装置２０による動作判定の精度を向上させ得る。
【００８８】
また例えば、本開示において、機械設備４０が船舶に設置されているものとして説明したが、この限りではない。車両又は飛行機等の移動体、或いは工場等に設置されていてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１  機械設備判定システム
１０（１０−１、１０−２、１０Ａ〜１０Ｈ）  検出装置
１１  第１制御部
１２  第１記憶部
１３  第１通信部
１４  検出部
１５  電源部
２０  情報処理装置
２１  第２制御部
２２  第２記憶部
２３  第２通信部
２４  報知部
２５  入力部
３０  ネットワーク
４０  機械設備
４１  エンジン
４１Ａ  シリンダ
４１Ｂ  クランクシャフト
４２  発電機
４３  過給機
４４  共通台板
【図１】
2020153785.tif 000003
【図２】
2020153785.tif 000004
【図３】
2020153785.tif 000005
【図４】
2020153785.tif 000006
【図５】
2020153785.tif 000007
【図６】
2020153785.tif 000008
【図７】
2020153785.tif 000009