(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象設備固有の運転音を第１の感音センサにより予め定められた期間、収集して第１の運転音信号を出力するステップと、
前記第１の運転音信号を周波数解析処理して音量出力値に対する周波数の関係を示す第１の音響スペクトル信号を出力するステップと、
前記第１の音響スペクトル信号から前記音量出力値がピークを示すピーク周波数およびこのピーク周波数の第１の音量出力値を正常運転状態の監視情報として抽出し、予め記憶装置に記憶するステップと、
前記第１の感音センサより前記監視対象設備から離れた監視用位置に第２の感音センサを設けて前記監視対象設備の運転音を前記予め定められた期間、収集して第２の運転音信号を出力するステップと、
前記第２の運転音信号を周波数解析処理して音量出力値に対する周波数の関係を示す第２の音響スペクトル信号を出力するステップと、
前記記憶装置より読み出された前記ピーク周波数の第２の音量出力値を前記第２の音響スペクトル信号から抽出するステップと、
前記記憶装置より読み出された前記第１の音量出力値および第２の音量出力値の相関を求めて前記第２の感音センサによる前記監視対象設備の運転状態を監視する監視位置情報を出力し、この監視位置情報を前記記憶装置に記憶するステップと、
監視に際し、前記監視対象設備の前記監視位置情報の位置に前記第２の感音センサを設けて監視するステップと、
前記第２の感音センサによる監視出力と前記記憶装置に記憶された前記正常運転状態の監視情報と比較することにより前記監視対象設備の異常の有無を監視するステップと
を具備してなることを特徴とする設備の運転状態音響監視方法。
【請求項２】
前記第１の感音センサの設置位置は、監視対象設備の容器壁面に接触させて設けることを特徴とする請求項１記載の設備の運転状態音響監視方法。
【請求項３】
前記監視位置情報は、第１の音響スペクトル信号と第２の音響スペクトル信号から前記ピーク周波数における第１の音量出力値と第２の音量出力値の偏差処理およびコヒーレンス解析処理の少なくとも一方の処理により求めた情報であることを特徴とする請求項１又は２記載の設備の運転状態音響監視方法。
【請求項４】
前記監視位置情報は、第１の音量出力値と第２の音量出力値の偏差処理およびコヒーレンス解析処理の少なくとも一方の処理により求めた情報が予め定められた範囲になったときに前記監視対象設備から前記第２の感音センサまでの距離情報であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の設備の運転状態音響監視方法。
【請求項５】
前記監視位置情報は、監視対象設備から前記第２の感音センサまでの距離情報であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の設備の運転状態音響監視方法。
【請求項６】
前記正常運転状態の監視情報および前記第２の感音センサの前記監視位置情報を表示装置に表示するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の設備の運転状態音響監視方法。
【請求項７】
前記監視対象設備の前記第２の感音センサによる監視は、前記第２の感音センサによる監視出力から求めた前記ピーク周波数の音量出力値と、前記記憶装置に記憶された前記正常運転状態の監視情報とを比較し、異なる信号を出力したとき異常情報を出力し、前記表示装置に表示するとともに前記記憶装置に記憶することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の設備の運転状態音響監視方法。
【請求項８】
運転音から運転状態が監視される監視対象設備固有の運転音を第１の感音センサにより収集し、この第１の感音センサより前記監視対象設備から離れた監視用位置に設けた第２の感音センサにより収集した第１の音量信号および第２の音量信号を周波数解析処理して音量出力値に対する周波数の関係を示す第１の音響スペクトルおよび第２の音響スペクトル情報、前記第１の音響スペクトルにおけるピーク周波数情報および前記第１の音響スペクトルにおける前記ピーク周波数での第１の音量出力値が抽出され正常運転状態を示す情報が記憶される記憶装置と、
前記第２の音響スペクトル情報から前記ピーク周波数の第２の音量出力値が抽出され、前記第１の音量出力値および第２の音量出力値を比較して相関があれば第２の感音センサの位置を前記監視対象設備の監視位置として前記記憶装置に記憶する手段と、
前記記憶装置に記憶された前記監視位置情報を読出し、この監視位置に設けられた前記第２の感音センサにより前記監視対象設備の運転音を監視し、前記第２の感音センサが監視した監視音量信号と前記記憶装置に記憶された前記正常運転状態を示すデータと比較して異常の有無を判定する手段と
を具備してなることを特徴とする設備の運転状態音響監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は設備の運転音を収集して監視する設備の運転状態音響監視方法および設備の運転状態音響監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電プラント、化学プラント、機器など設備の運転状態の監視は、監視員が巡廻し、各設備特有の運転音を聞くことにより行われている。即ち、巡視、点検等日常のパトロールで行われている設備の運転状態の確認法は、その扱いやすさから人の聴覚を活用した音響診断が広く使われている。
【０００３】
しかしながら、聴覚を活用した音響診断は、設備機器から発生する正常運転時の音の大きさや音色を十分に記憶しておく必要があり、設備を恒常的に監視している熟練した監視員でなければ行えない作業であった。また、熟練した監視員が判断した音響診断状態、情感や結果を別の監視員に伝えることが難しく、異常の発生を検出する診断法としては扱いやすい反面で技術伝承し難い一面もあった。このため、これまでの音響診断の課題を解決するために、熟練技術者以外でも容易に扱えるような音響診断の取り組みが試行され始めている。
【０００４】
人によらない音響診断法としては、監視員の聴覚判断に置き換えて、各設備から発生する特有の音を収録して周波数解析を行い、設備機器から発生する正常音の大きさや音色を定量的に表して、予め設定された異常音と思われる状態の信号と比較することにより設備機器の異常発生の有無を判断する方法がある。
【０００５】
しかしながら、大型のプラントでは、依然として監視員により定期的に設備の巡視点検も行われており、この巡視点検の際に、周波数解析を活用した音響診断を行うためには、マイクロホンと小型録音装置からなる音響診断器を携帯して監視対象設備の音を収集する必要がある。その際に、マイクロホンは、監視対象設備に対して一定の距離を持った位置で収録しているために、上記音響診断器は、監視対象設備からの距離が長くなるにつれて検出した運転音が減衰し、逆に環境音等のノイズが大きくなるため、Ｓ／Ｎ比が悪くなり監視対象設備の運転音を正確に捕捉しているのか、周囲からの雑音により監視対象設備の運転状態を判別しているのか、正確な監視を行うことが困難であった。
【０００６】
周囲のノイズ対策として、設備の異常音のピーク周波数を監視周波数とし、この監視周波数での外来音を除去して監視する監視方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、マイクロホンなどにより収集した情報について、音の大きさを音響信号のレベルとして、あるいは音色を周波数成分として監視し、異常検知する装置が記載されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２２９７６２号公報（［００２３］〜［００２８］図４，図５）。
【特許文献２】
特開平１１−１１８５９３号公報（［０００４］，［０００５］）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、設備を管理している監視員からは、各種プラントや多種機器などの設備においては、当該監視対象設備の近隣に他の設備が多数運転されており、これら設備と正確に区別し、監視対象設備の異常の有無を正確に判定できる監視技術が望まれている。
【０００９】
本発明は、係る従来の問題を解決すべくなされたもので、監視対象設備からの運転音を正確に収集でき、他の周囲設備からの運転音などの雑音と正確に区別して監視することができる設備の運転状態監視方法および設備の運転状態音響監視装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次の構成からなる設備の運転状態音響監視方法および設備の運転状態音響監視装置を提供するものである。
【００１１】
本発明の設備の運転状態音響監視方法は、監視対象設備固有の運転音を第１の感音センサにより予め定められた期間、収集して第１の運転音信号を出力するステップと、前記第１の運転音信号を周波数解析処理して音量出力値に対する周波数の関係を示す第１の音響スペクトル信号を出力するステップと、前記第１の音響スペクトル信号から前記音量出力値がピークを示すピーク周波数およびこのピーク周波数の第１の音量出力値を正常運転状態の監視情報として抽出し、予め記憶装置に記憶するステップと、前記第１の感音センサより前記監視対象設備から離れた監視用位置に第２の感音センサを設けて前記監視対象設備の運転音を前記予め定められた期間、収集して第２の運転音信号を出力するステップと、前記第２の運転音信号を周波数解析処理して音量出力値に対する周波数の関係を示す第２の音響スペクトル信号を出力するステップと、前記記憶装置より読み出された前記ピーク周波数の第２の音量出力値を前記第２の音響スペクトル信号から抽出するステップと、前記記憶装置より読み出された前記第１の音量出力値および第２の音量出力値の相関を求めて前記第２の感音センサによる前記監視対象設備の運転状態を監視する監視位置情報を出力し、この監視位置情報を前記記憶装置に記憶するステップと、監視に際し、前記監視対象設備の前記監視位置情報の位置に前記第２の感音センサを設けて監視するステップと、前記第２の感音センサによる監視出力と前記記憶装置に記憶された前記正常運転状態の監視情報と比較することにより前記監視対象設備の異常の有無を監視するステップとを具備してなることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、監視対象設備近傍に設けた感音センサからの運転音情報から得たピーク周波数を監視周波数として第２の感音センサ出力信号により監視するので、監視対象設備からの運転音を正確に収集でき、他の周囲設備からの運転音と正確に区別して監視することができる。さらに、監視位置情報が出力されるので、設備を監視する監視員が巡廻して監視する際、第２の感音センサを持参することにより、当該監視対象設備において、監視位置に第２の感音センサを設けることができ、固定の場合も、監視員が持参する場合も、監視員が変更されても同一条件で監視することができる。
【００１３】
前記第１の感音センサの設置位置は、監視対象設備の容器壁面に接触させて設けるので、監視対象設備からの運転音を正確に収集でき、他の周囲設備からの運転音などの環境音と正確に区別して監視することができる。
【００１４】
前記監視位置情報は、第１の音響スペクトル信号と第２の音響スペクトル信号から前記ピーク周波数における第１の音量出力値と第２の音量出力値の偏差処理およびコヒーレンス解析処理の少なくとも一方の処理により求めた情報であるので、監視の都度、第２の感音センサの設置位置を自動的に確認することができる。
【００１５】
前記監視位置情報は、第１の音量出力値と第２の音量出力値の偏差処理およびコヒーレンス解析処理の少なくとも一方の処理により求めた情報が予め定められた範囲になったときに前記監視対象設備から前記第２の感音センサまでの距離情報であるので、監視の都度、記憶装置から監視位置情報を読出し、読み出された監視位置に第２の感音センサを設置でき、監視者が変更されても同一条件で監視することができる。
【００１６】
前記監視対象設備の前記第２の感音センサによる監視は、前記第２の感音センサによる監視出力から求めた前記ピーク周波数の音量出力値と、前記記憶装置に記憶された前記正常運転状態の監視情報とを比較し、異なる信号を出力したとき異常情報を出力し、前記表示装置に表示するとともに前記記憶装置に記憶するので、前記監視対象設備から離れた位置の第２の感音センサでも、監視対象設備に至近の第１の感音センサから抽出したピーク周波数に基づく音量出力値から判定するため、雑音に影響されず安定して監視対象設備の運転音を、監視することができる。
【００１７】
前記ピーク周波数の抽出は、前記第１の感音センサ出力信号を周波数解析処理することにより求められた音量出力値に対する周波数の曲線図から前記音量出力値がピークを示す周波数を出力することであるので、監視対象設備の運転音を直接又は近傍位置からのピーク周波数であり、監視対象設備からの運転音を正確に収集でき、他の周囲設備からの運転音などの環境音と正確に区別して監視することができる。
【００１８】
前記監視位置情報の出力は、前記第１および第２の感音センサ出力信号をそれぞれ周波数解析処理することにより作成された各音量信号に対する周波数特性曲線図情報から前記ピーク周波数における各音量信号値のコヒーレンス解析処理することにより、前記第２の感音センサの監視位置情報を出力するので、第２の感音センサをいつでも前記監視位置に設置して同一条件での監視対象設備の運転状態を監視することができる。
【００１９】
前記監視位置情報は、監視対象設備から前記第２の感音センサまでの距離情報であるので、この距離情報を記憶しておくことにより監視者が交代しても常に同一状態に近い状態で監視対象設備の運転状態を、監視をすることができる。
【００２０】
前記正常運転状態の監視情報および前記第２の感音センサの前記監視位置情報を表示装置に表示するようにしたので、前記記憶装置から前記監視位置情報を読出し、表示装置に表示し、この監視位置に第２の感音センサを既定位置に設置することができる。従って、監視員が誰であっても、監視対象設備に第１の感音センサを接触させたときと同様に同一条件で監視対象設備の運転状態を第２の感音センサにより監視することができる。
【００２１】
前記監視対象設備の前記第２の感音センサによる監視は、前記第２の感音センサによる監視出力から求めた前記ピーク周波数の音量出力値と、前記記憶装置に記憶された前記正常運転状態の監視情報とを比較し、異なる信号を出力したとき異常情報を出力し、前記表示装置に表示するとともに前記記憶装置に記憶するので、監視対象設備に第１の感音センサを接触させたときと同様に運転状態異常の発生を第２の感音センサにより正確に監視することができる。
【００２２】
本発明の設備の運転状態音響監視装置は、運転音から運転状態が監視される監視対象設備固有の運転音を第１の感音センサにより収集し、この第１の感音センサより前記監視対象設備から離れた監視用位置に設けた第２の感音センサにより収集した第１の音量信号および第２の音量信号を周波数解析処理して音量出力値に対する周波数の関係を示す第１の音響スペクトルおよび第２の音響スペクトル情報、前記第１の音響スペクトルにおけるピーク周波数情報および前記第１の音響スペクトルにおける前記ピーク周波数での第１の音量出力値が抽出され正常運転状態を示す情報が記憶される記憶装置と、前記第２の音響スペクトル情報から前記ピーク周波数の第２の音量出力値が抽出され、前記第１の音量出力値および第２の音量出力値を比較して相関があれば第２の感音センサの位置を前記監視対象設備の監視位置として前記記憶装置に記憶する手段と、前記記憶装置に記憶された前記監視位置情報を読出し、この監視位置に設けられた前記第２の感音センサにより前記監視対象設備の運転音を監視し、前記第２の感音センサが監視した監視音量信号と前記記憶装置に記憶された前記正常運転状態を示すデータと比較して異常の有無を判定する手段とを具備してなることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、周囲に運転中の他の設備があっても監視対象設備からの運転音を正確に収集でき、他の周囲設備からの運転音と正確に区別して監視することができる。
【００２４】
前記第１の音量信号におけるピーク周波数は、前記音量出力値に対する周波数の関係を示す曲線図において前記音量出力値がピークを示す周波数であるので、周囲雑音に比較してＳ／Ｎ比の大きな信号で、監視位置への第２の感音センサの設置や監視対象設備の監視を正確に行うことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る設備の運転状態監視方法の実施形態を、図１〜図１２を参照して具体的に説明する。先ず、設備の運転状態監視方法の全体を理解するために図１のフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
この設備の運転状態監視方法の特徴は、比較的周囲の雑音に影響されず監視対象設備固有の運転音を検出するために、監視対象設備に接触又は近接させて第１の感音センサを設けて第２の感音センサ用監視データを得ることである。さらに、設備の運転状態監視方法の特徴は、第１の感音センサにより監視する状態と実質的に同一条件で、第１の感音センサより監視対象設備から離れた監視用位置に第２の感音センサ４を設けて監視できるようにすることである。さらに、設備の運転状態監視方法の特徴は、第１の感音センサにより監視する状態と実質的に同一条件を出力するために第１の感音センサ出力の運転音信号からピーク周波数を求め、このピーク周波数を運転音信号と定め、監視用として使用する第２の感音センサの監視位置および監視対象設備の運転音監視のための判定用信号を出力することである。
【００２７】
このような設備の運転状態音響監視方法１は、図１に示すもので第１の感音センサ２を監視対象設備３に直接又は近接して設置し監視対象設備３固有の運転音を収集する状態と、実質的に同一条件で第１の感音センサより監視対象設備３から離れた監視用位置に設けた第２の感音センサ４により監視できるようにするための監視用データを収集する監視用データ収集工程５と、収集された監視用データを基に監視対象設備３の運転状態を監視する監視工程６とからなる。
【００２８】
監視用データ収集工程５は、監視対象設備３からの運転音を監視対象設備３の比較的近傍に設けた第１の感音センサ２および遠方に設けた第２の感音センサ４により収集して運転音信号を出力する運転音収集ステップ１１と、第１の感音センサ２の出力信号から第１の音量出力値のピークを示すピーク周波数を抽出するピーク周波数抽出ステップ１２と、第２の感音センサ４の出力信号から上記ピーク周波数の第２の音量出力値を抽出し、第１および第２の音量出力値から第２の感音センサ４による監視対象設備３の運転状態を監視する監視位置情報を監視用データとして出力する監視位置情報出力ステップ１３とからなる。
【００２９】
監視工程６は、上記監視用データを基に第２の感音センサ４のみにより監視対象設備３の運転状態を監視する方法で、第２の感音センサ４を監視位置情報の位置に設定する監視開始ステップ１５と、第２の感音センサ４の出力信号からピーク周波数の音量出力値を監視することにより監視対象設備３の運転状態を監視する監視ステップ１６とからなる。
【００３０】
監視対象設備３は、例えば発電プラント、化学プラント、機器などの設備であり、運転状態が監視される運転中の装置である。第１の感音センサ２は、監視対象設備３の監視対象部に直接又は近傍に設けられ、運転音を電気信号に変換する素子で、例えば、加速度センサ、圧電センサ、スピーカなどである。監視対象設備３の近傍とは、監視対象設備３において特に故障が予想される部分に直接又は容器壁面に直接接触又は僅かに離れた位置であり、周囲の他の設備からの運転音などの雑音に対してより大きなＳ／Ｎ比で監視対象設備３の運転音を検出できる位置である。
【００３１】
第２の感音センサ４は、日常の監視用として使用するセンサで監視対象設備３の運転音を電気信号に変換する素子で、例えばマイクロホンであり、監視員が監視のために巡廻する例えば安全通路、安全地帯などで監視対象設備３に近い位置に設けられる。第２の感音センサ４は、第１の感音センサ２に比較して監視対象設備３から遠方の位置に設けられ、その分、周囲の設備からの運転音や工事の作業音などが雑音として大きな音量で検出され、逆に、監視対象設備３からの運転音の検出音量は遠方の距離分減衰した音量を出力する。監視用データ収集工程５の第２の感音センサ４と監視工程６の第２の感音センサ４とを同一符号で説明されているが、同一感音センサでもよいし、他の感音センサでもよく、監視用データ収集工程５の第２の感音センサ４は、監視工程６での第２の感音センサ４の監視位置条件を出力するためのものである。
【００３２】
運転音収集ステップ１１は、監視対象設備３の運転音を周囲の他の設備からの運転音や作業音など環境音より大きい信号で出力する。従って、第１の感音センサ２および第２の感音センサ４には、監視対象設備３の運転音を良いＳ／Ｎ比で出力するための手段として例えば指向性を持たせるためのフードが設けられることが望ましい。
【００３３】
ピーク周波数抽出ステップ１２は、第１の感音センサ２の出力信号をデジタル信号に変換したのち、周波数解析処理をして音量出力値に対する周波数との関係を示す特性曲線図の第１の音響スペクトルを作成し、この第１の音響スペクトルから第１の音量出力値がピークとなるピーク周波数を抽出する。この第１の音響スペクトルのピーク周波数は、監視対象設備３に最も近い位置から収集した運転音信号から得た周波数であり、監視対象設備３の運転音の特徴を表した電気情報の特徴音である。
【００３４】
監視位置情報出力ステップ１３は、実質的に第１の感音センサ２により監視しているように第２の感音センサ４の監視位置情報を出力して記憶装置に記憶し、第２の感音センサ４による監視対象設備３の運転音の監視を可能にする工程である。監視開始ステップ１５は、記憶装置に記憶された監視位置情報からの監視位置又は監視位置情報出力ステップ１３に基づき得られた監視位置に、第２の感音センサ４のみを設置する。監視ステップ１６は、第２の感音センサ４により検出された運転音信号から上記ピーク周波数の音量出力値を抽出し、抽出した音量出力値を監視することにより監視対象設備３の運転状態を監視する。
【００３５】
即ち、設備の運転状態音響監視方法１は、周囲からの環境音など雑音による誤監視を防止するために、基礎データとして、監視対象設備３に直接接触させた第１の感音センサ２から監視対象設備３運転音の特徴をピーク周波数で出力し、比較的遠方に設けられた第２の感音センサ４が検出した音量出力値に対する周波数との関係を示す特性曲線図はＳ／Ｎ比が悪くなるが、この特性曲線図から上記ピーク周波数に相当する音量出力値を監視することにより雑音に強い監視対象設備３の運転状態を監視することができる。雑音に強い監視対象設備３の運転状態の監視とは、監視対象設備３の異常動作を見落とすことなく検出することができることである。
【００３６】
監視対象設備固有の運転音の収集手段としては、監視対象設備に接触、監視対象設備のハウジングに第１の感音センサを接触させたときと、監視位置において第２の感音センサにより運転音を収集したときの正常運転時のピーク周波数とが異なる場合、接触せず、監視対象設備の監視対象音発生部近傍が望ましい。
【００３７】
次に、図１の具体的実施形態を、図２〜図１２を参照して説明する。図１と同一部分には、同一符号を使用して説明する。図２は、監視用データ収集工程５を実施するための監視用データ収集装置２０を説明するための回路構成図である。この実施形態は、監視対象設備３の運転状態を監視するために日常監視用として使用する第２の感音センサ４の監視位置情報を出力するための監視用データ収集装置２０と、この監視用データ収集装置２０から得られた監視用データの基に監視対象設備３の運転状態を監視するための設備の運転状態音響監視装置２１とからなる。監視用データ収集装置２０の実施形態は、図２に示されており、設備の運転状態音響監視装置２１の実施形態は図１０に示されている。
【００３８】
先ず、監視用データ収集装置２０の実施形態を説明する。監視対象設備３の運転状態は、運転音により監視され、この運転音は第１の感音センサ２および第２の感音センサ４により検出される。第１の感音センサ２は、監視対象設備３固有の運転音を収集するために監視対象部近傍に設定されるもので、例えば接触式音響入力装置２５として加速度センサが監視対象部近傍の壁面に接触させて設けられる。第２の感音センサ４は、監視対象設備３の監視対象部から第１の感音センサ２より離れた監視用位置例えば安全地帯に設けられるもので非接触式音響入力装置２６として例えばマイクロホンが設けられる。第１の感音センサ２および第２の感音センサ４により運転音収集ステップ１１が行われる。第１の感音センサ２および第２の感音センサ４による監視対象設備３の運転音の収集期間は、予め定められた期間が望ましい。
【００３９】
接触式音響入力装置２５の出力端子には、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換処理部３４が接続され、Ａ／Ｄ変換処理部３４の出力端子にはデジタル信号に変換された運転音信号から音量出力値に対する周波数の関係を示す音響スペクトル信号例えば図３に示すような音圧レベルに対する周波数特性曲線図を作成するための周波数解析処理部３５に接続されている。周波数解析処理部３５の出力端子には、上記周波数特性曲線図において監視対象設備３の運転音の特徴を表しているピーク特性を示す波形のピーク周波数を抽出するための正ピーク周波数抽出部３６が接続されている。正ピーク周波数抽出部３６の出力端子には、非接触式音響入力装置２６の監視位置を出力するためのコヒーレンス解析処理部３７が接続されている。
【００４０】
他方、非接触式音響入力装置２６の出力端子には、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換処理部４１が接続され、Ａ／Ｄ変換処理部４１の出力端子にはデジタル信号に変換された運転音の信号から音量出力値に対する周波数の関係を示す音響スペクトル信号例えば図４に示すような音圧レベルに対する周波数特性曲線図を作成するための周波数解析処理部４２に接続されている。図４の周波数特性曲線図の音圧レベル値は、図３の周波数特性曲線図の音圧レベルのピーク値に比較して監視対象設備３から遠方の距離に相当する離間分、減衰した音圧レベルが検出されている。
【００４１】
周波数解析処理部４２の出力端子には、上記周波数特性曲線図において上記ピーク周波数に相当する音圧レベルを疑似ピーク周波数の音圧レベルとして出力するための疑似ピーク周波数抽出部４３が接続されている。疑似ピーク周波数抽出部４３の出力端子には、上記ピーク周波数と疑似ピーク周波数の音圧レベル値の差を出力するためのピーク周波数偏差処理部４４が接続されている。コヒーレンス解析処理部３７およびピーク周波数偏差処理部４４の出力から非接触式音響入力装置２６の測定位置情報を出力するための測定位置良否判定処理部４５が接続されている。
【００４２】
設備の運転状態音響監視装置２１には、監視対象設備３と非接触式音響入力装置２６間の距離を測定するために距離計測装置４７例えばレーザ測距装置が設けられている。測定された距離情報は、監視対象設備３を監視する際に非接触式音響入力装置２６を設置するための位置を示す。距離計測装置４７の出力端子には、測定された距離情報をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換処理部４８が接続され、Ａ／Ｄ変換処理部４８出力の距離情報は、測定位置良否判定処理部４５に出力されるように接続されている。各処理部、抽出部の出力は記憶するための記憶装置例えばデータ格納部４９および表示装置５０に接続されている。
【００４３】
さらに、設備の運転状態音響監視装置２１には、監視対象設備３の名称、設置場所（番地）、監視年月日時、監視者名などデータ格納部４９に記憶する情報そして表示装置５０に表示する内容の選択情報などを入力するために入力装置５１が設けられている。
【００４４】
監視対象設備３、接触式音響入力装置２５、非接触式音響入力装置２６、距離計測装置４７、入力装置５１、表示装置５０以外のブロック図は、点線で囲み、この点線で囲まれた部分は、コンピュータ例えばパソコン５２により構成することができる。パソコン５２で構成した場合、上記各動作手順は、メモリ５３に予め記憶されたプログラムで動作するＣＰＵ（制御装置）５４により制御される。このようにして監視用データ収集装置２０が構成されている。
【００４５】
接触式音響入力装置２５は、監視対象設備３から発せられる運転音の音響信号を運転音信号として電気信号に変換する第１の感音センサ２例えば加速度センサで、監視対象設備３の監視対象部分のカバーに着脱自在に取り付けるための手段として例えばマグネット、棒状治具などが一体に設けられたセンサ等である。非接触式音響入力装置２６は、監視対象設備３から発せられる運転音の音響信号を比較的離れた位置例えば監視員の巡廻位置で運転音信号として検出する第２の感音センサ４で携帯便利で操作が容易な例えばマイクロホン等である。
【００４６】
距離計測装置４７は、測定位置良否判定処理部４５が非接触式音響入力装置２６の監視位置を出力したときＣＰＵ５４は距離計測装置４７を制御して監視対象設備３から接触式音響入力装置２５あるいは非接触式音響入力装置２６までの距離を計測させ、デジタル信号に変換した現在の距離情報を、非接触式音響入力装置２６の監視位置を出力する測定位置良否判定処理部４５に送信する。距離計測装置４７は、レーザ測距装置に限らず、他の距離計でも巻尺などでもよく、この場合、測定した距離は、入力装置５１から入力して距離情報としてデータ格納部４９に登録する。距離情報は、非接触式音響入力装置２６の監視位置を示す情報であり、次回の監視に際し非接触式音響入力装置２６を設置できる情報であれば何れでもよく、例えば監視対象設備３の基準位置からの方向を示す情報、距離などである。
【００４７】
ＣＰＵ５４は、デジタル化された運転音信号や上記距離情報などを監視対象設備３に関連付けてデータ格納部４９に記憶し、要求されたとき読み出すと、同時に表示装置５０に表示する制御などをする。入力装置５１は、監視対象設備３の名称、監視対象設備の設置されている位置（番地）、測定年月日時、監視員名などの入力情報を監視員がパソコン５２に入力する端末で例えばパソコン用キーボードであり、ＣＰＵ５４はキーボードから入力された入力情報を、データ格納部４９に、監視対象設備３の運転音情報に関連付けて記憶すると同時に表示装置５０に表示する。
【００４８】
Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換処理部３４，４１は、接触式音響入力装置２５および非接触式音響入力装置２６が検出した、監視対象設備３の運転音情報であるアナログの音響信号をデジタル形式の音響情報に変換するものである。
【００４９】
周波数解析処理部３５，４２は、ＣＰＵ５４がデジタル化された運転音信号を高速フーリエ変換により周波数解析して音量出力値に対する周波数の関係を示す音響スペクトル信号を出力するもので、例えば図３および図４に示すような音圧レベルに対する周波数との関係を示す特性曲線図を出力する。音量出力値に対する周波数の関係は、図３および図４に示すようなグラフに限らず、表にしてもよい。
【００５０】
正ピーク周波数抽出部３６は、周波数解析処理部３５により算出した接触式音響入力装置の音響スペクトルを元に音圧レベルがピークを示すピーク周波数例えば複数のピーク周波数を抽出するものである。ＣＰＵ５４は、図３および図４に示すような音圧レベルに対する周波数特性曲線図において、音圧レベルが正方向に突出した波形（Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２，Ｐｍａｘ３…Ｐｍａｘｎ）を示す周波数情報を抽出して、コヒーレンス解析処理部３７、疑似ピーク周波数抽出部４３などに出力すると、同時にデータ格納部４９に記憶し、表示装置５０に表示する制御をする。
【００５１】
正ピーク周波数抽出部３６は、図５に示すように構成することもできる。図３において音圧レベルがピークを示すピーク周波数抽出手段３６ａと、図６において全周波数帯域での音圧レベル平均値より高い音圧レベルのピークを示す周波数抽出手段３６ｂと、図７において特定周波数帯域毎に音圧レベルの平均値より高い音圧レベルのピークを示す周波数抽出手段３６ｃなどの何れかを監視対象設備３の環境に応じて選択できるように構成することができる。例えば、正ピーク周波数抽出部３６は、隣接する監視対象設備３間の距離が離れており、非接触式音響入力装置２６によりＳ／Ｎ比のよい監視ができる場合、ピーク周波数抽出手段３６ａを選択する。正ピーク周波数抽出部３６は、隣接する監視対象設備３間の距離が近く非接触式音響入力装置２６によりＳ／Ｎ比が悪い場合、特定周波数帯域毎に音圧レベル平均値より高い音圧レベルの周波数抽出手段３６ｃを選択することが望ましい。中間のＳ／Ｎ比の場合、正ピーク周波数抽出部３６は、全周波数帯域での音圧レベル平均値より高い音圧レベルのピークを示す周波数抽出手段３６ｂを選択することが望ましい。上記正ピーク周波数抽出部３６は、周波数抽出手段３６ａ，３６ｂ，３６ｃのうち何れか一つの手段により構成してもよい。
【００５２】
接触式音響入力装置２５により収集処理した音響スペクトルを基にピーク周波数を抽出する手段としては、例えば図３に示すように全解析周波数帯域から周波数レベルの大きい順に任意数のピーク周波数を抽出する方法と、図６に示すように全解析周波数帯域の平均値を算出して、平均値より周波数レベルの大きい周波数をピーク周波数として抽出する方法と、図７に示すように任意の解析周波数帯域毎に平均値を算出して平均値より周波数レベルの大きい周波数をピーク周波数として抽出する方法などによりピーク周波数を抽出する。
【００５３】
この結果、接触式音響入力装置２５により収集処理した音響スペクトルからピーク周波数の抽出は、図３に示すように全解析周波数帯域の中から音圧レベルが大きいピークを示す周波数を任意の数だけ抽出することにより、監視対象設備３の正常運転音の特徴的な周波数成分を抽出できる。また、ピーク周波数の抽出は、図６に示すように全解析周波数帯域での音圧レベルの平均値を算出して、平均値より音圧レベルの大きい周波数をピーク周波数として抽出することができる。さらに、全解析周波数帯域で各周波数の高さの平均値を算出して、算出した平均値より高い周波数をピーク周波数とすることにより非接触式音響入力装置２６により検出可能な範囲を導き出す際の指標とするデータを抽出することができる。
【００５４】
ピーク周波数抽出手段３６ａは、ＣＰＵ５４が図３に示す音圧レベルに対する周波数特性曲線図において全解析周波数帯域の中から、周波数の高い順にピーク周波数Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２，Ｐｍａｘ３…Ｐｍａｘｎを抽出し、コヒーレンス解析処理部３７および疑似ピーク周波数抽出部４３に出力する。
【００５５】
全周波数帯域での音圧レベル平均値より高い音圧レベルのピークを示す周波数抽出手段３６ｂは、ＣＰＵ５４が図６に示す音圧レベルに対する周波数特性曲線図において、全解析周波数帯域の平均値を数式１により算出して、算出した平均値を示す直線Ｓより高いピーク周波数Ｐｍａｘ１，Ｐｍａｘ２，Ｐｍａｘ３…Ｐｍａｘｎを抽出し、コヒーレンス解析処理部３７および疑似ピーク周波数抽出部４３に出力する。特定周波数帯域毎に音圧レベルの周波数抽出手段とを実行する。
【００５６】
特定周波数帯域毎に求められた音圧レベルの平均値より高い音圧レベルのピークを示す周波数抽出手段３６ｃは、ＣＰＵ５４が図７に示す音圧レベルに対する周波数特性曲線図において任意の解析周波数帯域毎に複数に分割し、各解析周波数帯域毎に直線Ｓで示された平均値を数式２により算出して、各解析周波数帯域毎に算出した平均値Ｓより高いピーク値を示す音圧レベルＰｍａｘａ１，Ｐｍａｘｂ１，Ｐｍａｘｃ１…Ｐｍａｘｎ１の周波数をピーク周波数として抽出し、コヒーレンス解析処理部３７および疑似ピーク周波数抽出部４３に出力する。
【００５７】
［数式１］
全解析周波数帯域の平均値算出式
解析周波数帯域・・・ｆ１〜ｆｎ
周波数帯域数・・・・Ｎ
平均値・・・・・・・ｆａｖｅ
ピーク周波数での音圧レベル・・・・ｐｍａｘ１〜ｐｍａｘｎ
ｆ１＋ｆ２＋・・・・ｆｎ／Ｎ＝ｆａｖｅ
ｆａｖｅ＜ｐｍａｘ１〜ｐｍａｘｎ
【００５８】
［数式２］
任意の周波数帯域ｆａ間の平均値算出式
任意の解析周波数帯域・・・ｆａ１〜ｆａｎ
周波数帯域数・・・・Ｎａ
平均値・・・・・・・ｆａｖｅ
ピーク周波数での音圧レベル・・・・ｐｍａｘａ１〜ｐｍａｘａｎ
ｆａ１＋ｆａ１＋・・・・ｆａｎ／Ｎａ＝ｆａｖｅ１
ｆａｖｅ１＜ｐｍａｘａ１〜ｐｍａｘａｎ
以降、周波数帯域ｆａ〜ｆｎ各間の算出式は上記式と同じ。
【００５９】
疑似ピーク周波数抽出部４３は、ＣＰＵ５４が上記正ピーク周波数抽出部３６から入力された各ピーク周波数を元に、非接触式音響入力装置２６出力の音響スペクトルから、同じ各ピーク周波数の音圧レベルを抽出し、ピーク周波数偏差処理部４４、コヒーレンス解析処理部３７、データ格納部４９、表示装置５０などに出力する。非接触式音響入力装置２６出力の音響スペクトルは、例えば図４に示すような音圧レベルに対する周波数特性曲線図である。図４の音響スペクトルは、図３の音響スペクトルに比較して監視対象設備３からの離間距離分音圧レベルが大きく、Ｓ／Ｎ比も大きく出力されている。
【００６０】
コヒーレンス解析処理部３７は、ＣＰＵ５４が正ピーク周波数抽出部３６と疑似ピーク周波数抽出部４３にて抽出した各ピーク周波数の音圧レベルについて干渉性を求めるもので、コヒーレンス解析手段により位相の相関の強さを全周波数帯域で求める。コヒーレンス解析処理部３７は、相関があれば「１」、相関が無ければ「０」を出力する。相関有「１」は、接触式音響入力装置２５出力の音響スペクトルから抽出したピーク周波数の音圧レベル値と非接触式音響入力装置２６出力の音響スペクトルから抽出した上記ピーク周波数の音圧レベル値と相関があるとき、測定位置良否判定処理部４５は非接触式音響入力装置２６の現在位置を監視位置と判定する。この監視位置の情報は、監視対象設備３からの距離情報であり、データ格納部４９に当該監視対象設備名と関連付けて記憶される。
【００６１】
ピーク周波数偏差処理部４４は、ＣＰＵ５４が正ピーク周波数抽出部３６と疑似ピーク周波数抽出部４３にて抽出した上記ピーク周波数での、各音圧レベルの偏差を全周波数帯域で求める。ピーク周波数偏差処理部４４は、各音圧レベルの偏差が無く一致していれば「０」を出力し、接触式音響入力装置２５が検出した監視対象設備３の運転音と同一と測定位置良否判定処理部４５で判定する。また、各音圧レベルの偏差があれば「１」を出力し、接触式音響入力装置２５が検出した監視対象設備３の運転音と非同一と測定位置良否判定処理部４５は判定する。
【００６２】
即ち、コヒーレンス解析処理部３７が相関有りを出力し、ピーク周波数偏差処理部４４が音圧レベルの偏差が無く一致していれば測定位置良否判定処理部４５で、ＣＰＵ５４は接触式音響入力装置２５が検出した監視対象設備３の運転音と同一と判定し、運転音の監視位置と判定する。これらの関係は、図８に示されているように、コヒーレンス解析処理部３７の出力の音圧レベルに対する周波数特性曲線図における抽出されたピーク周波数の音圧レベル値が図８（ａ）に示す波形で、監視対象設備３の正常運転時の特徴音を示している。図８の波形は、例えば図６の波形において、平均値をクランプレベルとするクランプ回路で処理することにより出力することができる。
【００６３】
ピーク周波数偏差処理部４４の出力の音圧レベルに対する周波数特性曲線図において抽出されたピーク周波数の音圧レベル値は、図８（ｂ）に示す波形とする。音圧レベル値が図８（ｂ）に示す波形に非接触式音響入力装置２６の監視対象設備３との間の距離差に相当する減衰分（点線値）を加算して補償した波形は、図８（ｃ）波形であり、ＣＰＵ５４が図８（ａ）波形と図８（ｃ）波形とは、一致していると判定する。即ち、図８（ａ）波形と図８（ｃ）波形とが一致とは、非接触式音響入力装置２６が監視対象設備３の運転時の特徴音を検出できたことを示している。監視対象設備３の特徴音を検出できた非接触式音響入力装置２６の位置は、非接触式音響入力装置２６により監視対象設備３の運転音を測定できる非接触式音響入力装置２６の監視位置である。測定位置良否判定処理部４５が、図８（ａ）波形と図８（ｃ）波形と一致していると判定したとき、ＣＰＵ５４が距離計測装置４７に現在の非接触式音響入力装置２６の位置と監視対象設備３との距離を測定するための制御命令を出力し、距離計測装置４７は距離情報を出力する。この距離情報は、非接触式音響入力装置２６が監視対象設備３の運転音を監視できる監視位置情報である。即ち、コヒーレンス解析処理部３７が相関有りを出力し、ピーク周波数偏差処理部４４が図８（ａ）波形と図８（ｃ）波形の音圧レベルが一致を出力したとき、測定位置良否判定処理部４５は、非接触式音響入力装置２６の監視位置情報を出力する。
【００６４】
コヒーレンス解析処理部３７が相関無しを出力し、ピーク周波数偏差処理部４４が音圧レベルの偏差ありを出力し、不一致であれば測定位置良否判定処理部４５は、ＣＰＵ５４の制御により接触式音響入力装置２５が検出した監視対象設備３の運転音と異なる音と判定し、運転音の監視位置として不適であり、運転音の監視位置でないと判定する。これらの処理結果は、ＣＰＵ５４がデータ格納部４９に記憶すると、同時に表示装置５０に表示する。
【００６５】
監視位置情報を求める手段として、コヒーレンス解析処理部３７は、相関の有無、ピーク周波数偏差処理部４４は音圧レベルの偏差の有無により求めた例について説明したが、相関の有無や偏差の有無は予め許容される範囲を求め、この範囲に入ったとき監視位置と定めることが望ましい。即ち、監視位置情報は、第１の音量出力値および第２の音量出力値の偏差又はコヒーレンス解析処理して求めた情報が予め定められた範囲になったときに監視対象設備から第２の感音センサまでの距離情報とすることが望ましい。
【００６６】
上記実施形態では、コヒーレンス解析処理部３７およびピーク周波数偏差処理部４４の出力値から監視位置情報を求めたが、少なくとも一方でも監視位置情報を求めることができる。
【００６７】
測定位置良否判定処理部４５は、ＣＰＵ５４の制御により図９に示すようにコヒーレンス判定手段４５ａおよびピーク周波数偏差判定手段４５ｂを実行する。前者のコヒーレンス判定手段４５ａは、ＣＰＵ５４がコヒーレンス解析処理部３７から接触式音響入力装置２５のピーク周波数での音圧レベルと、このピーク周波数での非接触式音響入力装置２６出力の音圧レベルとの位相の相関をとり、相関があるとき「１」を、無いとき「０」の結果を出力し、これを元に相関が「１」のとき非接触式音響入力装置２６の位置を「監視位置」と判定し、相関が「０」のとき非接触式音響入力装置２６の位置を「監視不適位置」と判定する。
【００６８】
後者のピーク周波数偏差判定手段４５ｂは、ＣＰＵ５４がピーク周波数偏差処理部４４から接触式音響入力装置２５のピーク周波数での音圧レベルと、このピーク周波数での非接触式音響入力装置２６出力の音圧レベルとの距離補償した音圧レベルの差をとり、音圧レベル差が無しのとき「０」を出力し、接触式音響入力装置２５出力の音圧レベルと非接触式音響入力装置２６出力の音圧レベルとが同音で監視対象設備の運転音と評価し出力する。この判定結果についてＣＰＵ５４は、非接触式音響入力装置２６の現在位置は、監視位置として適当と評価し、データ格納部４９に記憶すると同時に表示装置５０に表示する。
【００６９】
また、音圧レベル差があるときＣＰＵ５４は、「１」を出力し、接触式音響入力装置２５出力の音圧レベルと非接触式音響入力装置２６出力の音圧レベルとが異音で監視対象設備３の運転音でない出力で例えば環境音と見なす判定をする。この判定結果についてＣＰＵ５４は、非接触式音響入力装置２６の現在位置について、監視位置として不適当と評価し、この評価をデータ格納部４９に記憶すると同時に表示装置５０に表示する。この場合、監視者は、非接触式音響入力装置２６の位置を移動させ、表示装置５０の表示面に監視位置として適当との評価が表示される位置を選択することができ、非接触式音響入力装置２６の位置を移動させて監視位置を選択する操作をこの明細書ではチュウニングと定義する。
【００７０】
距離補償は、接触式音響入力装置２５と非接触式音響入力装置２６とが音源である監視対象設備３に対して離間距離差があり、その分各ピーク周波数での音圧レベル差が発生するため、その分、非接触式音響入力装置２６出力波形について補償する。この補償分は、例えば図８（ｃ）において点線で示されている。
【００７１】
測定位置良否判定処理部４５は、このようにしてＣＰＵ５４がコヒーレンス判定手段４５ａにより相関があり「１」を出力して「監視位置」と判定し、ピーク周波数偏差判定手段４５ｂにより音圧レベル差が無く「０」を出力し、接触式音響入力装置２５出力の音圧レベルと非接触式音響入力装置２６出力の音圧レベルとが同音で監視対象設備の運転音と評価したとき、監視位置情報を出力し、データ格納部４９に記憶すると同時に表示装置５０に表示する。測定位置良否判定処理部４５は、ＣＰＵ５４がその他の評価をしたとき、監視不適を出力し、データ格納部４９に記憶すると同時に表示装置５０に表示する。
【００７２】
その他の評価とは、ＣＰＵ５４がコヒーレンス判定手段４５ａにより相関が「０」を出力し、ピーク周波数偏差判定手段４５ｂにより音圧レベル差が「１」を出力したとき、同様に相関が「０」を出力し、音圧レベル差が「０」を出力したとき、相関が「１」を出力し、音圧レベル差が「１」を出力したときなどである。
【００７３】
即ち、ピーク周波数偏差処理部４４の結果を元に判定するピーク周波数偏差判定手段４５ｂにて数式４により判定するものである。コヒーレンス判定手段４５ａでは、コヒーレンス解析処理部３７により算出したコヒーレンス結果を元に数式３により各ピーク周波数の相関関係を判断して、測定可否の判定を行う。
ピーク周波数偏差判定手段４５ｂでは、ピーク周波数偏差処理部４４により算出したピーク周波数の偏差を元に数式４により各ピーク周波数の偏差関係を判断して、非接触式音響入力装置２６の監視位置良否の判定を行う。測定位置良否判定処理部４５は、非接触式音響入力装置２６の監視位置を出力する。
【００７４】
［数式３］
ピーク周波数のコヒーレンス関数…ｃｐｍａｘ１〜ｃｐｍａｘｎ
０＜ｃｐｍａｘ１〜ｃｐｍａｘｎ≦１
【００７５】
［数式４］
接触式と非接触式のピーク周波数偏差での音圧レベルの偏差…Δｐｍａｘ１〜Δｐｍａｘｎ
接触式ピーク周波数での音圧レベル…ｐｍａｘ１〜ｐｍａｘｎ
０≦Δｐｍａｘ１〜Δｐｍａｘｎ＜ｐｍａｘ１〜ｐｍａｘｎ
【００７６】
測定位置良否判定処理部４５は、コヒーレンス解析処理部３７によるコヒーレンス解析結果あるいはピーク周波数偏差によるピーク周波数偏差結果についてしきい値を設定して測定位置の良否を判定する。測定位置良否判定処理部４５について、コヒーレンス判定手段４５ａ、ピーク周波数偏差判定手段４５ｂのアンド演算した例について説明したが、接触式音響入力装置２５、非接触式音響入力装置２６によりＳ／Ｎ比の良い検出ができる場合、コヒーレンス判定手段４５ａ、又はピーク周波数偏差判定手段４５ｂの何れか一方の手段でもよい。
【００７７】
表示装置５０は、Ａ／Ｄ変換処理部３４，４１のデジタル化された音響信号と、周波数解析処理部３５，４２出力の音響スペクトルと、正ピーク周波数抽出部３６で抽出したピーク周波数と、疑似ピーク周波数抽出部４３のピーク周波数の音圧レベルと、コヒーレンス解析処理部３７のコヒーレンス結果と、ピーク周波数偏差処理部４４の算出結果と、測定位置良否判定処理部４５の測定可否結果とその際の距離計測装置４７により計測された距離と、入力装置５１から入力された監視対象設備名、監視対象設備場所と測定年月日時などを表示するものである。
【００７８】
即ち、表示装置５０は監視する際に入力した情報を表示する入力情報表示と、しきい値設定表示と、データ格納部４９からデータを検索するために入力した条件の表示と、検索された結果のデータ表示と、測定位置良否判定処理部４５出力の測定結果の表示と、判定処理部６２の判定結果の表示と、データ格納部４９に格納されたデータベースの内容表示機能を有している。上記しきい値設定表示は、測定位置良否判定処理部４５に用いるコヒーレンス解析結果あるいはピーク周波数偏差結果にしきい値を設定する項目と正常音（又は異常音）正否判定に用いるピーク周波数比較結果のしきい値を入力する項目を表示し、コヒーレンス解析結果あるいはピーク周波数比較結果のしきい値を入力する項目を表示する。データ検索条件表示は、監視対象設備名と監視年月日時を入力する項目を表示し、データ検索結果表示は監視対象設備名と監視年月日時と測定可能距離などを表示する。
【００７９】
測定結果表示には、Ａ／Ｄ変換処理部により変換されたデジタル信号を時系列に表示する時系列表示と、複数の測定結果を重ねて表示する時系列経過表示と、周波数解析処理部により処理された結果を表示する周波数解析表示と、複数の測定結果を重ねて表示する周波数解析経過表示と、正ピーク周波数抽出処理部および疑似ピーク周波数抽出処理部により処理された結果を表示するピーク周波数表示と、コヒーレンス解析処理部により処理された結果を表示するコヒーレンス解析表示などがある。判定結果表示は距離判定処理部の結果を表示する測定可否表示と正常音正否判定処理部の結果を表示する正常音可否表示と、データベース表示はデータ格納部に格納されているデータを表示装置に表示させる。
【００８０】
データ格納部４９は、監視対象設備３から接触式音響入力装置２５および非接触式音響入力装置２６までの距離を監視者が測定し、この測定距離を監視者が入力装置５１から入力し、入力された距離情報と、入力装置５１により入力された監視対象設備名および測定日時と、Ａ／Ｄ変換処理部３４，４１でデジタル化された音響信号と、周波数解析処理部３５，４２の音響スペクトルと、正ピーク周波数抽出部３６のピーク周波数と、疑似ピーク周波数抽出部４３のピーク周波数と、ピーク周波数偏差処理部４４の算出結果と、測定位置良否判定処理部４５の測定可否結果などをそれぞれ関連付けて格納する。
【００８１】
このようにして測定位置良否判定処理部４５出力の監視は、監視対象設備３の運転時の特徴音を非接触式音響入力装置２６が監視する監視位置を求めることができる。この非接触式音響入力装置２６で監視対象設備３の特徴音を測定できる監視対象設備３と非接触式音響入力装置２６間の距離は、非接触式音響入力装置２６の監視位置を示している。
【００８２】
次に、監視対象設備３の運転音を非接触式音響入力装置２６で監視することにより、監視対象設備３の異常の有無などの診断をする設備の運転状態音響監視装置２１の実施形態を図１０および図１１を参照して説明する。図１乃至図９と同一部分には、同一符号を付与して説明し、その詳細な説明は重複するので省略する。この実施形態は、非接触式音響入力装置２６のみにより接触式音響入力装置２５により監視したのと同等の性能で監視対象設備３の運転音を監視するもので、上記監視用データ収集装置２０により出力された監視位置に非接触式音響入力装置２６を設置して監視対象設備３の運転音を監視する例である。接触式音響入力装置２５により監視したのと同等とは、非接触式音響入力装置２６による監視信号のＳ／Ｎ比が劣化するが、雑音に影響されず安定した監視をすることができることである。安定した監視は、接触式音響入力装置２５により監視した信号からピーク周波数を抽出し、このピーク周波数を基準として非接触式音響入力装置２６による監視信号の音圧レベルを監視信号とすることにより達成される。
【００８３】
このような設備の運転状態音響監視装置２１は、非接触式音響入力装置２６と、距離計測装置４７と、入力装置５１と、パソコン５２と、表示装置５０とからなる。パソコン５２は、例えばＡ／Ｄ変換処理部３４、周波数解析処理部３５、疑似ピーク周波数抽出部４３、ピーク周波数補正処理部６１、判定処理部６２、データ格納部４９、Ａ／Ｄ変換処理部４８、距離比較処理部６５、検索処理部６６、メモリ５３、ＣＰＵ５４などを備えている。
【００８４】
非接触式音響入力装置２６は、監視対象設備３が運転することにより発生する運転音を検出して電気信号を出力するもので、例えばマイクロホン等である。このマイクロホンの設置位置は、上記監視用データ収集装置２０により出力されデータ格納部４９に記憶された監視位置又は、設備の運転状態音響監視装置２１により表示装置５０の表示面を監視しながら非接触式音響入力装置２６の設置位置を移動させ、上記監視位置にチュウニングさせた位置である。即ち、データ格納部４９から読み出した監視位置への非接触式音響入力装置２６の設置は、データ格納部４９から読み出した監視位置を距離計測装置４７により監視対象設備３からの距離を測定して求め、監視位置に設置することができる。この結果、プラントの監視者は、設備の運転状態音響監視装置２１を携帯しながら多数の設備を順次パトロールし、各監視対象設備３位置で該当する監視位置をデータ格納部４９から読み出し、この監視位置に非接触式音響入力装置２６を設置して監視対象設備３の運転状態を運転音から監視することができる。
【００８５】
Ａ／Ｄ変換処理部３４は、監視対象設備３の運転音を非接触式音響入力装置２６により検出したアナログの音響信号をデジタル形式に変換して、周波数解析処理部３５に出力する。周波数解析処理部３５は、Ａ／Ｄ変換処理部３４によりデジタル化された音響信号を高速フーリエ変換により周波数解析して音響スペクトルを疑似ピーク周波数抽出部４３に出力する。
【００８６】
疑似ピーク周波数抽出部４３は、当該監視対象設備３の上記ピーク周波数データをデータ格納部４９から読出し、読み出した上記ピーク周波数の非接触式音響入力装置２６出力波形での音圧レベルをデータ格納部４９に記憶し、表示装置５０に表示すると、同時にピーク周波数補正処理部６１に出力する。疑似ピーク周波数抽出部４３出力波形は、図８（ｂ）に示すような波形である。ピーク周波数補正処理部６１は、図８（ｂ）に示すような波形に監視対象設備３と非接触音響入力装置２６までの距離に相当する減衰分の点線を加算した図８（ｃ）に示すような波形を出力し、この出力波形とデータ格納部４９に記憶されている当該監視対象設備３の接触式音響入力装置２５出力系の正ピーク周波数抽出部３６出力値の図８（ａ）に示すような波形から求めた音圧レベル値との偏差をとる。図８（ａ）と（ｃ）の偏差の結果、偏差が無ければピーク周波数補正処理部６１は、図８（ｃ）に示すような波形を出力する。偏差の結果、偏差があればピーク周波数補正処理部６１は、非接触式音響入力装置２６の位置を偏差が無くなるように移動させて位置調整し、監視位置を求める。
【００８７】
判定処理部６２は、ピーク周波数補正処理部６１からの図８（ｃ）に示すような波形とデータ格納部４９に記憶されている当該監視対象設備３の正常時（又は異常時）の波形と比較し、一致すれば正常運転状態であることを確認する（異常時と一致すれば異常状態を出力する）。このように判定処理部６２は、非接触式音響入力装置２６が検出したピーク周波数の音圧レベルと、データ格納部４９から読み出された上記ピーク周波数の音圧レベルとの相関の強さを判定する。即ち、判定処理部６２は、正常音（又は異常音）との相違有無を判断して正常運転状態か、異常運転状態かを判定する。
【００８８】
判定処理部６２は、ピーク周波数補正処理部６１により離間距離分を補正したピーク周波数の音圧レベルとデータ格納部４９から読み出した当該監視対象設備３のピーク周波数の音圧レベルと相関をとったときの偏差によるピーク周波数偏差結果についてしきい値を設定して正常音（又は異常音）の正否判定することができる。上記しきい値は、表示装置５０の表示面においてしきい値を設定できる機能を有する
【００８９】
距離計測装置４７は、例えばレーザ測距装置であり、非接触式音響入力装置２６に装着されており、監視対象設備３の監視対象部から非接触式音響入力装置２６までの距離を計測し、距離情報を出力する。この距離情報は、Ａ／Ｄ変換処理部４８でデジタル信号に変換されて、距離比較処理部６５に入力されると、同時にデータ格納部４９に入力され、記憶される。
【００９０】
検索処理部６６は、当該監視対象設備３の監視位置データをデータ格納部４９から検索して読出し、距離比較処理部６５に出力する。距離比較処理部６５は、距離計測装置４７により計測した距離情報とデータ格納部４９から読出した監視位置データと比較し、一致したとき、非接触式音響入力装置２６の現在位置が監視位置と認識して監視位置であることを判定処理部６２に出力する。判定処理部６２は、非接触式音響入力装置２６の現在位置が監視位置であることを表示装置５０の表示面に表示する。入力装置５１は、例えばキーボードであり、監視対象設備名と測定日時を入力するとともに、データ格納部４９に入力し、記憶する。
【００９１】
検索処理部６６は、入力装置５１から入力された監視対象設備名に関連付けてデータ格納部４９に格納されている過去のデータの中から、同一監視対象設備３の測定可能距離（監視位置データ）、接触式音響入力装置２５による検出出力波形の正ピーク周波数処理結果、ピーク周波数偏差処理結果などを検索するものである。過去のデータには、監視用データ収集装置２０により出力された各種データや設備の運転状態音響監視装置２１により出力されたデータなどである。
【００９２】
距離比較処理部６５は、検索処理部６６で監視対象設備名を入力することによりデータ格納部４９から当該監視対象設備名関連データを検索し抽出した監視位置データと、監視対象設備３および現在の非接触式音響入力装置２６間の距離を距離計測装置４７により計測し、入力された距離データを元に距離の偏差（数式５）を求める。非接触式音響入力装置２６の監視位置は、この偏差値が「０」になるように非接触式音響入力装置２６の位置を移動させ、位置調整するものである。上記偏差値が「０」になったときの判定は、判定処理部６２により行われ、表示装置５０に表示される。監視者は、表示装置５０の表示画面を見ながら非接触式音響入力装置２６を最適位置に設置することができる。
【００９３】
［数式５］
距離計測装置４７で収集した非接触音響入力装置２６の現在位置データ・・・・・・・・・Ｋ１
データ格納部４９から読み出した非接触式音響入力装置２６の測定位置・・・・・・・・・Ｋ
距離偏差・・・・・・・・・・・・ΔＫ
Ｋ−Ｋ１＝ΔＫ
【００９４】
ΔＫが「０」になるように非接触式音響入力装置２６の測定位置を移動させる。この結果、ΔＫが「０」になったとき、非接触式音響入力装置２６は、接触式音響入力装置２５による監視と実質的に同一監視状態となる。このようにして、非接触式音響入力装置２６の監視位置への位置決めは、終了する。
【００９５】
判定処理部６２は、ＣＰＵ５４が非接触式音響入力装置２６の設置位置を監視位置との判定結果を出力したとき、周波数解析処理部３５により算出した音響スペクトルを元に、検索処理部６６がデータ格納部４９から監視対象設備名を入力装置５１から入力することにより検索し、抽出した過去の正ピーク周波数処理結果と同じピーク周波数を抽出する。疑似ピーク周波数抽出部４３は、周波数解析処理部３５出力の音響スペクトルから上記抽出したピーク周波数に相当する音圧レベル値ｐｍａｘ１〜ｐｍａｘｎをピーク周波数補正処理部６１に出力する。
【００９６】
ピーク周波数補正処理部６１は、上記抽出したピーク周波数に相当する音圧レベル値ｐｍａｘ１〜ｐｍａｘｎに非接触式音響入力装置２６と接触式音響入力装置２５との間の距離に相当する音圧レベルの減衰分を加算して、実質的に接触式音響入力装置２５による監視感度に調整する。
【００９７】
即ち、ピーク周波数補正処理部６１は、この抽出したピーク周波数に、検索処理部６６でデータ格納部４９から検索して抽出したピーク周波数偏差処理結果を加算して（数式６）、疑似接触ピーク周波数の音圧レベルを求めるものである。
【００９８】
［数式６］
検索処理部６６によりデータ格納部４９から検索して抽出したピーク周波数偏差処理結果・・・・・・・・・・・・・Δｐｍａｘ１〜Δｐｍａｘｎ
今回非接触式音響入力装置２６が検出したピーク周波数での音圧レベル・・・・・・・・ｄｐｍａｘ１〜ｄｐｍａｘｎ
偏差を加算した疑似接触ピーク周波数・・・・・ａｐｍａｘ１〜ａｐｍａｘｎ
とすると
ｄｐｍａｘ１＋Δｐｍａｘ１・・・ｄｐｍａｘｎ＋Δｐｍａｘｎ
＝ａｐｍａｘ１〜ａｐｍａｘｎ
【００９９】
判定処理部６２は、図１１に示すように距離比較処理部６５の結果を元に測定した距離の監視位置としての可否の判定を行う距離判定手段６２ａと、ピーク周波数補正処理部６１出力を元に監視対象設備３の異常音の有無を設備運転状態診断手段６２ｂにより判定する。
【０１００】
距離判定手段６２ａは、距離比較処理部６５の結果を元に測定可能な距離を数式７により判定する。
［数式７］
距離偏差・・・・・ΔＫ
ΔＫ＝０
【０１０１】
設備運転状態診断手段６２ｂは、ＣＰＵ５４がピーク周波数補正処理部６１により算出された疑似接触式ピーク周波数での音圧レベルと、検索処理部６６によりデータ格納部４９から抽出された正ピーク周波数の音圧レベルと比較して、ピーク周波数の音圧レベルの差異を判定し、異常音の有無を判定させる。判定処理部６２は、ＣＰＵ５４が音圧レベルの差があれば、異常運転の可能性有り、音圧レベルの差が無ければ正常運転中を出力し、この結果を監視対象設備名、監視年月日時に関連付けてデータ格納部４９に格納すると、同時に表示装置５０に表示する。
【０１０２】
表示装置５０は、Ａ／Ｄ変換処理部３４によりデジタル処理された音響信号と、周波数解析処理部３５により演算処理された音響スペクトルと、疑似ピーク周波数抽出部４３のピーク周波数と、ピーク周波数補正処理部６１のピーク周波数と、データ格納部４９より抽出した過去の非接触式音響入力装置２６の監視位置情報と正ピーク周波数処理結果とピーク周波数偏差処理結果と、入力装置５１により入力した監視対象設備名と測定日時と、距離判定手段６５ａの監視位置可否結果と、設備運転状態診断手段６２ｂの結果などを表示するものである。
【０１０３】
データ格納部４９は、Ａ／Ｄ変換処理部３４によりデジタル処理された音響信号と、周波数解析処理部３５により演算処理された音響スペクトルと、疑似ピーク周波数抽出部４３のピーク周波数と、距離計測装置４７により入力した監視位置情報と、入力装置５１により入力した監視対象設備名と測定年月日時と、ピーク周波数補正処理部６１の結果を格納するものである。
【０１０４】
次に、この設備の運転状態音響監視装置２１による監視対象設備３の運転状態監視方法を、図１２のフローチャートを参照して説明する。図１乃至図１１と同一部分には同一符号を付与して説明し、その詳細な説明は省略する。監視者は、監視対象設備３が並ぶ例えば発電プラントを、図１０に示す設備の運転状態音響監視装置２１を携帯して巡廻する（Ｆ−１）。このとき監視者は、非接触式音響入力装置２６を監視位置へ設置するための位置決めモードに設備の運転状態音響監視装置２１を設定する（Ｆ−２）。予め定められた監視位置に到達したとき監視者は、非接触式音響入力装置２６を監視対象設備３の予想監視位置に設置し、位置調整する（Ｆ−３）。監視者は、表示装置５０の表示画面を見ながら予め定められた監視位置に移動できたとき、表示画面には監視最適位置として表示される（Ｆ−４）。
【０１０５】
次に、監視者は、設備の運転状態音響監視装置２１を監視対象設備３の運転状態監視モードに切換える（Ｆ−５）。非接触式音響入力装置２６により検出された監視対象設備３の運転音（Ｆ−６）は、Ａ／Ｄ変換処理部３４によりデジタル信号に変換され、このデジタル信号は、周波数解析処理部３５にてフーリエ変換されて音圧レベルに対する周波数特性曲線図の音響スペクトルが疑似ピーク周波数抽出部４３に入力される（Ｆ−７）。
【０１０６】
疑似ピーク周波数抽出部４３は、データ格納部４９から接触式音響入力装置２５出力の音響スペクトルから抽出された正のピーク周波数情報を読出し、この正のピーク周波数に相当する周波数解析処理部３５出力の音響スペクトルの音圧レベルを抽出して疑似ピーク周波数の音圧レベル情報としてピーク周波数補正処理部６１に出力する（Ｆ−８）。
【０１０７】
ピーク周波数補正処理部６１は、接触式音響入力装置２５に比較して非接触式音響入力装置２６が音源である監視対象設備３から遠方に位置するため、疑似ピーク周波数の音圧レベルに、その離間距離による減衰分を加算して、補正し判定処理部６２に出力する（Ｆ−９）。判定処理部６２は、データ格納部４９に格納されている当該監視対象設備３の正常運転時のピーク周波数に対する音圧レベル値を読出し（Ｆ−１０）、この音圧レベルと、上記疑似ピーク周波数の音圧レベルに減衰分を加算した音量レベルとを比較し（Ｆ−１１）、一致していれば正常運転中と判定して表示装置５０に表示し（Ｆ−１２）、不一致であれば異常運転の可能性のある情報をデータ格納部４９に記憶すると、同時に表示装置５０に表示する（Ｆ−１３）。異常時の表示は、赤色表示することが望ましい。このようにして監視対象設備の運転状態を監視することができる（Ｆ−１４）。
【０１０８】
以上説明したように上記実施形態によれば、監視対象設備に直接又は近接して設けた感音センサの出力から求めたピーク周波数を基準として監視対象設備の監視をするので、監視位置や周囲雑音に比較してＳ／Ｎ比の大きな信号で第２の感音センサの監視位置の設定や監視対象設備の監視をすることができる。この結果、監視対象設備の正常音と異常音の有無について高精度で監視できるとともに自動的に判定することができる。
【０１０９】
さらに、マイクロホン等第２の感音センサによる音響データ収集の際の課題であった監視対象設備の運転音とそれ以外周囲からのノイズとの判別方法を、接触状態で収集したデータと非接触状態で収集したデータとの関係を特徴化するので、環境音等のノイズをできるだけ受けない監視位置で測定できる。さらにまた、その際に収集したデータをデータ格納部に記憶して登録することにより、データ格納部から読み出すことにより、常に、監視者が変わっても定められた監視位置で監視対象設備の運転状態を監視することができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、監視対象設備からの運転音を正確に収集でき、他の周囲設備からの運転音などの雑音と正確に区別して監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明設備の運転状態音響監視方法の一実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図２】図１の監視用データ収集工程を具体的に説明するための回路構成図である。
【図３】図２の正ピーク周波数抽出手段を具体的に説明するための音圧レベルに対する周波数特性曲線図である。
【図４】図２の非接触式音響入力装置出力をデジタル信号に変換し周波数解析した出力信号音圧レベルに対する周波数特性曲線図である。
【図５】図２の正ピーク周波数抽出処理部を具体的に説明するための回路構成図である。
【図６】図３の全周波数帯域での音圧レベルの平均値より高い音圧レベルのピーク値を説明するための特性曲線図である。
【図７】図３の特定周波数帯域毎での音圧レベルの平均値より高い音圧レベルのピーク値を説明するための特性曲線図である。
【図８】図２の非接触式音響入力装置の監視位置情報を求める方法を説明するための音圧レベルに対する周波数の関係を説明するためのピーク波形図である。
【図９】図２の測定位置良否判定処理部の判定方法を説明するための構成図である。
【図１０】図１の音響監視工程を説明するための音響監視装置の構成図である。
【図１１】図１０の判定処理部を説明するための構成図である。
【図１２】図１０の音響監視装置により監視対象設備を音響監視する方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…設備の運転状態監視方法、２…第１の感音センサ、３…監視対象設備、４…第２の感音センサ、５…監視用データ収集工程、６…監視工程、１１…運転音収集ステップ、１２…ピーク周波数抽出ステップ、１３…監視位置情報出力ステップ、１５…監視開始ステップ、１６…監視ステップ、２０…監視用データ収集装置、２１…設備の運転状態音響監視装置、２５…接触式音響入力装置、２６…非接触式音響入力装置、３４，４１，４８…Ａ／Ｄ変換処理部、３５…周波数解析処理部、３６…正ピーク周波数抽出部、３７…コヒーレンス解析処理部、４２…周波数解析処理部、４３…疑似ピーク周波数抽出部、４４…ピーク周波数偏差処理部、４５…測定位置良否判定処理部、４７…距離計測装置、４９…データ格納部、５０…表示装置、５１…入力装置、５２…パソコン、６１…ピーク周波数補正処理部、６２…判定処理部、６５…距離比較処理部、６６…検索処理部。
【図１】
0003693644.tif 000002
【図２】
0003693644.tif 000003
【図３】
0003693644.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003693644.tif 000008
【図８】
0003693644.tif 000009
【図９】
0003693644.tif 000010
【図１０】
0003693644.tif 000011
【図１１】
0003693644.tif 000012
【図１２】
0003693644.tif 000013