(57)【要約】【課題】急激に詰まりが進行した時の詰まり発生から詰まり検知までのタイムラグを小さくする。【解決手段】差圧発信器（圧力検出部）からの差圧データ（圧力データ）を受信部６で受信する。特徴量演算部７において、受信された差圧データの時系列を複数の区間に区切り、その区間毎の圧力の揺動の状態を示す特徴量を求める。指標値演算部８において、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の特徴量から導圧管の詰まりの状態を示す指標値を求める。変化率演算部９において、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の指標値を平滑化処理し、この平滑化処理された指標値から各区間の指標値の変化率を求める。判定部１０において、変化率演算部９で求められた指標値の変化率に基づいて導圧管の詰まり状態を判定する。変化率演算部９での平滑化処理としては、移動平均処理、最小二乗法などを用いる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力に揺動を有する測定対象の圧力を圧力検出部に導く導圧管の詰まりを診断する導圧管の詰まり診断装置において、
前記圧力検出部からの圧力データを受信する受信部と、
前記受信部によって受信された圧力データの時系列を複数の区間に区切り、その区間毎の前記圧力の揺動の状態を示す特徴量を求める特徴量演算部と、
前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の前記特徴量から前記導圧管の詰まりの状態を示す指標値を求める指標値演算部と、
前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の前記指標値を平滑化処理し、この平滑化処理された指標値から各区間の指標値の変化率を求める変化率演算部と、
前記変化率演算部によって求められた指標値の変化率に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定部と
を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載された導圧管の詰まり診断装置において、
前記変化率演算部は、
前記平滑化処理として移動平均処理を用いて前記指標値の変化率を求める
ことを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載された導圧管の詰まり診断装置において、
前記変化率演算部は、
前記平滑化処理として最小二乗法を用いて前記指標値の変化率を求める
ことを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項４】
請求項１に記載された導圧管の詰まり診断装置において、
前記判定部は、
前記変化率演算部によって求められた指標値の変化率と前記指標値演算部によって求められた指標値とに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する
ことを特徴とする導圧管の詰まり診断装置。
【請求項５】
圧力に揺動を有する測定対象の圧力を圧力検出部に導く導圧管の詰まりを診断する導圧管の詰まり診断方法において、
前記圧力検出部からの圧力データを受信する受信ステップと、
前記受信ステップによって受信された圧力データの時系列を複数の区間に区切り、その区間毎の前記圧力の揺動の状態を示す特徴量を求める特徴量演算ステップと、
前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の前記特徴量から前記導圧管の詰まりの状態を示す指標値を求める指標値演算ステップと、
前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の前記指標値を平滑化処理し、この平滑化処理された指標値から各区間の指標値の変化率を求める変化率演算ステップと、
前記変化率演算ステップによって求められた指標値の変化率に基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する判定ステップと
を備えることを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【請求項６】
請求項５に記載された導圧管の詰まり診断方法において、
前記変化率演算ステップは、
前記平滑化処理として移動平均処理を用いて前記指標値の変化率を求める
ことを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【請求項７】
請求項５に記載された導圧管の詰まり診断方法において、
前記変化率演算ステップは、
前記平滑化処理として最小二乗法を用いて前記指標値の変化率を求める
ことを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【請求項８】
請求項５に記載された導圧管の詰まり診断方法において、
前記判定ステップは、
前記変化率演算ステップによって求められた指標値の変化率と前記指標値演算ステップによって求められた指標値とに基づいて前記導圧管の詰まり状態を判定する
ことを特徴とする導圧管の詰まり診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧力に揺動を有する測定対象の圧力を圧力検出部に導く導圧管の詰まりを診断する導圧管の詰まり診断装置および詰まり診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プロセス工業分野では、例えばプロセス変量を検出してプロセスを制御するために、圧力発信器や差圧発信器が使用されている。圧力発信器は圧力伝送器とも、差圧発信器は差圧伝送器とも呼ばれる。圧力発信器は絶対圧やゲージ圧を、差圧発信器は２点間の差圧を測定するものであり、圧力、流量、液位、比重などのプロセス変量測定のために用いられている。一般に、圧力・差圧発信器（以下、総称する時は単に発信器と呼ぶ）を用いてプロセス変量を測定する場合、測定対象の流体が流れるプロセス配管から導圧管と呼ばれる細い管路を介して、測定対象の圧力を発信器（圧力検出部）に導く。
【０００３】
このような装置構成では、測定対象によっては固形物などが導圧管の内部に付着し、導圧管が詰まることがある。導圧管が完全に詰まると、プロセス変量を正確に測定できなくなるため、プラントへの影響は甚大である。しかし、導圧管が完全に詰まるまでは発信器に圧力が伝わるため、詰まりの影響はプロセス変量の測定値には現れ難い。
【０００４】
このような問題に対して、導圧管が不要なリモートシール型の圧力発信器も実用化されている。しかしながら、導圧管を用いてプロセス変量を測定しているプラントは非常に多く、導圧管の詰まり診断機能をオンラインで実現することが求められている。
【０００５】
この課題に対して、流体の圧力揺動を利用して導圧管の詰まりを診断する手法や装置が既に提案されている。
【０００６】
例えば特許文献１には、圧力信号の最大変動幅（最大値と最小値の差）の減少から導圧管の詰まりが検知できることが示されている。
【０００７】
特許文献２，３には、圧力や差圧の揺動の大きさ、及び、それらから計算されるパラメータを用いて導圧管の詰まりを検知・診断する装置・方法が開示されている。
【０００８】
特許文献４には、差圧から抽出した揺動の標準偏差やパワースペクトル密度といった、揺動の大きさを反映した統計量や関数から導圧管の状態を診断する装置・手法が開示されている。
【０００９】
特許文献５には、圧力揺動の上下動回数など、揺動の速さから詰まりを診断する装置・手法が示されている。なお、この特許文献５に記載された発明は、圧力や差圧の揺動の振幅ではなく、揺動の速さ（周波数）に基づいているという点で他の特許文献１〜４に記載された発明と異なっているが、圧力や差圧の揺動を利用しているという点では共通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平７−１１４７３号公報
【特許文献２】特許第３１３９５９７号公報
【特許文献３】特許第３１２９１２１号公報
【特許文献４】特表２００２−５３８４２０号公報
【特許文献５】特開２０１０−１２７８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の圧力揺動から導圧管の詰まりを検知する装置・方法の多くには、詰まりが発生してから検知されるまでに一定のタイムラグが生じるという問題点がある。このタイムラグは、以下のような理由から生じる。
【００１２】
導圧管の詰まりを診断する装置・方法の多くは、流体の圧力揺動を利用している。不規則信号である流体の特性（圧力や差圧）を診断元のデータとして扱っているため、圧力揺動から得られた「特徴量（圧力の揺動の状態を示す特徴量）」（例えば、差圧の揺動の上下動回数、１階差揺動（前回測定値Dp(i-1)・今回測定値Dp(i)から求めた揺動。Dp(i)-Dp(i-1)）、２階差揺動（１階差揺動の後退差分。前々回測定値Dp(i-2)・前回測定値Dp(i-1)・今回測定値Dp(i)から求めた揺動。Dp(i)-2Dp(i-1)+Dp(i-2)）など）には詰まり以外の要因によるばらつきも含まれている。このため、特徴量をそのまま診断に利用することは難しい。
【００１３】
そこで、診断には、ある一定の時間区間の特徴量から求めた「指標値（導圧管の詰まりの状態を示す指標値）」（例えば、上下動回数の一定区間の移動平均、１階差揺動の一定区間の二乗和平均、２階差揺動の一定区間の二乗和平均など）が利用される。
【００１４】
このとき、指標値を求める時間区間を長くすれば、指標値のばらつきを抑えることができるので、診断の確度はあがる。その一方で、指標値を求める時間区間を長くすれば、詰まりの影響が指標値に反映されるまでにかかる時間は長くなる。結果として、ある程度の診断の確度を確保しようとすると、詰まりの影響が指標値に反映されるまでにある程度の時間が必要となる。よって、詰まり発生から詰まり検知までの間に一定のタイムラグが生じることになる。
【００１５】
このとき、詰まりの進行が十分に緩やかな場合には、詰まり発生から詰まり検知までのタイムラグは無視できる大きさとなり、問題にはならない。しかし、詰まりの進行が早い場合には、詰まり発生から詰まり検知までのタイムラグが無視できない大きさになる。
【００１６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、急激に詰まりが進行した時の詰まり発生から詰まり検知までのタイムラグを小さくすることが可能な導圧管の詰まり診断装置および詰まり診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような目的を達成するために本発明は、圧力に揺動を有する測定対象の圧力を圧力検出部に導く導圧管の詰まりを診断する導圧管の詰まり診断装置において、圧力検出部からの圧力データを受信する受信部と、受信部によって受信された圧力データの時系列を複数の区間に区切り、その区間毎の圧力の揺動の状態を示す特徴量を求める特徴量演算部と、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の特徴量から導圧管の詰まりの状態を示す指標値を求める指標値演算部と、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の指標値を平滑化処理し、この平滑化処理された指標値から各区間の指標値の変化率を求める変化率演算部と、変化率演算部によって求められた指標値の変化率に基づいて導圧管の詰まり状態を判定する判定部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、詰まりが急激に進行したときに生じる、詰まり発生から詰まり検知までのタイムラグを小さくするために、導圧管の詰まりの状態を示す指標値の変化率に着目している。指標値の変化率に着目するに至った経緯は、以下の通りである。詰まりが進行すると、指標値は正常な範囲から異常な範囲に向かって変化していく。このとき、詰まりの進行の度合いが急激な場合は、上述のタイムラグが生じるものの、指標値は比較的短時間の間に変化する。短時間で変化するということは、指標値で見たときは小さな差の変化でも、変化率は通常時には見られないような大きな値になる。さらに、変化率が大きくなる時点は、指標値が異常な範囲に達するよりもある程度前の時点になる場合が多い。結果として、急激な詰まりの進行は、指標値が範囲外になったことで検知するよりも、指標値の変化率が通常よりも大きな値になることを検知することで、より早く検知できることが分かった。
【００１９】
さらに、発明者らは、指標値の変化率を単純に求めるのではなく、移動平均処理や最小二乗法などの平滑化処理を利用して、指標値を一定の時間幅で平滑化した上で変化率を求めることが有効であることをつきとめた。平滑化した上で変化率を求めなければならない理由は、以下のような理由からである。変化率を求める際に、単純に差分（前進差分、後退差分）をとっただけでは、詰まりによって生じた変化率だけをうまく求められないという問題がある。その理由は、流体（不規則信号）を扱っていることに起因するデータのばらつきが指標値に含まれているためである。指標値のばらつきが小さかったとしても、その指標値から単純に差分（前進差分、後退差分）を求めると、差分のばらつきは指標値のばらつきよりも大きくなって現れる場合が多い。
【００２０】
差分を取るとばらつきが大きくなることを説明するための例として、図１６（ａ）に示すような−０．５から０．５の範囲の値をランダムに取ったデータを考える。図１６（ａ）に示したデータの後退差分は図１６（ｂ）のようになり、その範囲は−１から１で、標準偏差も元のデータよりも大きくなる。このような問題があるため、変化率を詰まりの検知に利用するためには、指標値の中のばらつきを取り除いた上で、詰まりによって生じた変化率だけを取り出す必要がある。
【００２１】
平滑化した上で変化率を求めるようにしたことで、ばらつきのある指標値から、ばらつきを取り除きながら、本来注目したい導圧管の詰まりの影響による指標値の変化だけを取り出すことができるようになった。指標値の変化率に着目したことに加え、指標値の変化率から導圧管の詰まりの影響による変化だけをうまく取り出すことができるようになったことで、詰まりが急激に進行した場合の詰まり発生から詰まり発見までのタイムラグを小さくすることが可能になった。
【００２２】
なお、本発明では、指標値の変化率に基づいて導圧管の詰まり状態を判定するが、この指標値の変化率に基づく判定と指標値に基づく判定とを組み合わせるようにしてもよい。このようにすると、詰まりの進行の遅い／速いに関わらず、より広い範囲の詰まりをより速く検知することが可能となる。
【００２３】
また、本発明では、差圧発信器や圧力発信器のような圧力や差圧を検出する装置や手段を総称して圧力検出部と呼び、圧力検出部からの圧力データは差圧データを含むものとする。すなわち、圧力検出部が差圧を検出するものであれば圧力データは２点間の差圧を意味し、圧力検出部が圧力を検出するものであれば圧力データは絶対圧やゲージ圧を意味するものである。本発明では、絶対圧やゲージ圧だけではなく、差圧も含めて圧力データと呼ぶ。
【００２４】
また、本発明は、導圧管の詰まり診断装置としてではなく、導圧管の詰まり診断方法としても実現することが可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、受信部によって受信された圧力データの時系列を複数の区間に区切り、その区間毎の圧力の揺動の状態を示す特徴量を求め、各区間毎にその区間までの一定の時間区間の特徴量から導圧管の詰まりの状態を示す指標値を求め、各区間毎にその区間までの一定の時間区間の指標値を平滑化処理し、この平滑化処理された指標値から各区間の指標値の変化率を求め、この求めた指標値の変化率に基づいて導圧管の詰まり状態を判定するようにしたので、本来注目したい導圧管の詰まりの影響による指標値の変化だけを取り出すようにして、急激に詰まりが進行した時の詰まり発生から詰まり検知までのタイムラグを小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る導圧管の詰まり診断装置を用いる差圧測定システムの一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る導圧管の詰まり診断装置の第１の実施の形態（実施の形態１）の要部を示すブロック図である。
【図３】図１に示した差圧測定システムの導圧管に擬似的な詰まりを起こして測定した実際の差圧データを示す図である。
【図４】実施の形態１における特徴量演算部での特徴量の演算の様子を示す図である。
【図５】実施の形態１における指標値演算部での指標値の演算の様子を示す図である。
【図６】実施の形態１における変化率演算部での指標値変化率の演算の様子を示す図である。
【図７】実施の形態１における変化率演算部で平滑化処理（移動平均処理）を行って求められた指標値変化率の変化を示す図である。
【図８】平滑化処理を行わず単純な後退差分として求めた指標値変化率の変化を示す図である。
【図９】参考として指標値の後退差分の計算方法を示す図である。
【図１０】実施の形態１における指標値演算部で得られる指標値の変化を示す図である。
【図１１】変化率演算部において平滑化処理として最小二乗法を適用して指標値変化率を求めるようにした場合（実施の形態２）の例を説明する図である。
【図１２】実施の形態２における変化率演算部での指標値変化率の演算の様子を示す図である。
【図１３】実施の形態２における変化率演算部で平滑化処理（最小二乗法）を行って求められた指標値変化率の変化を示す図である。
【図１４】実施の形態３の導圧管の詰まり診断装置の要部を示すブロック図である。
【図１５】指標値／指標値変化率による詰まり検知方法と詰まりの進行速度との関係を示す図である。
【図１６】差分を取るとばらつきが大きくなることを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に本発明に係る導圧管の詰まり診断装置を用いるシステムの一例として差圧測定システムの概略図を示す。この差圧測定システムにおいて、差圧発信器５は、プロセス配管１から分岐された導圧管３，４を通して導かれる流体の圧力差を検出する。なお、このシステムにおいて、プロセス配管１にはオリフィス２が設けられており、このオリフィス２を挟む前後の位置から導圧管３，４が分岐されている。
【００２８】
〔実施の形態１〕
図２に本発明に係る導圧管の詰まり診断装置の第１の実施の形態（実施の形態１）の要部のブロック図を示す。この導圧管の詰まり診断装置１００は、受信部６と、特徴量演算部７と、指標値演算部８と、変化率演算部９と、判定部１０と、基準特性記憶部１１と、警報出力部１２とを備えている。
【００２９】
受信部６は、差圧発信器５からの差圧データを受信する。この差圧発信器５からの差圧データが本発明でいう圧力検出部からの圧力データに相当する。特徴量演算部７は、受信部６によって受信された差圧データの時系列を複数の区間に区切り、その区間毎の圧力の揺動の状態を示す特徴量を求める。この実施の形態では、特徴量として揺動の上下動回数を求めるものとする。なお、揺動の上下動回数を求める方法については、本出願人が先に提案した特許文献５にその具体的な手法が記載されているので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３０】
指標値演算部８は、特徴量演算部７によって求められた特徴量を取得し、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の特徴量から導圧管の詰まりの状態を示す指標値を求める。この実施の形態では、指標値として、一定の時間区間の特徴量の平均（移動平均）を指標値として求める。
【００３１】
変化率演算部９は、指標値演算部８によって求められた指標値を取得し、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の指標値を平滑化処理し、この平滑化処理された指標値から各区間の指標値の変化率（指標値変化率）を求める。
【００３２】
変化率演算部９で求められる「指標値変化率」は、指標値の差分（前進差分・後退差分など）から得られる単なる変化率ではなく、一定の時間区間（一定サンプル数または一定期間）の「指標値」に平滑化処理を行って求められる変化率である。本実施の形態において、変化率演算部９は、次のようにして指標値変化率を求める。
【００３３】
(１)指標値演算部８から取得した指標値に対して、平滑化処理として移動平均処理を行う。
ｉ番目の指標値をｘ［ｉ］（ｉ＝１，２，３，……）、移動平均数をＮ  、ｊ番目の移動平均値をｙ［ｊ］（ｊ＝Ｎ，Ｎ＋１，Ｎ＋２，……）とすると、ｙ［ｊ］＝（ｘ［ｊ］＋ｘ［ｊ−１］＋ｘ［ｊ−２］＋……＋ｘ［ｊ−Ｎ＋１］）／Ｎとする。
【００３４】
(２)(１)で得られた値から後退差分を求め、指標値変化率とする。
ｊ番目の移動平均値をｙ［ｊ］  （ｊ＝Ｎ，Ｎ＋１，Ｎ＋２，……）、ｋ番目の指標値変化率をｚ［ｋ］（ｋ＝Ｎ＋１，Ｎ＋２，Ｎ＋３，……）とすると、ｚ［ｋ］：＝ｙ［ｋ］−ｙ［ｋ−１］とする。
【００３５】
判定部１０は、基準特性演算時と判定時とでその機能が異なり、次のような動作を行う。
【００３６】
・基準特性演算時
(１)詰まりが起きていないときの差圧データから得られた指標値変化率から平均値μ，標準偏差σを求める。
(２)(１)で得られた平均値μ，標準偏差σから「μ−３σ」「μ＋３σ」を求める。
(３)(２)で得られた「μ±３σ」を基準特性として基準特性記憶部１１に出力する。
【００３７】
・判定時
詰まりの有無の判定を行いたい差圧データから得られた指標値変化率が基準特性記憶部１１から取得した基準特性「μ±３σ」の範囲内にあるか否かをチェックし、導圧管の詰まり状態の変化の有無を判定する。この場合、指標値変化率が「μ±３σ」の範囲内にある時には「導圧管の詰まり状態に変化がない」と判定し、指標値変化率が「μ±３σ」の範囲外にある時には「導圧管の詰まり状態に変化がある」と判定する。
【００３８】
基準特性記憶部１１は、基準特性演算時、判定部１０から取得した基準特性「μ±３σ」を記憶し、判定時、基準特性演算時に記憶した基準特性「μ±３σ」を判定部１０に出力する。
【００３９】
警報出力部１２は、判定部１０からの判定結果に基づき、「導圧管の詰まり状態に変化がある」と判定された場合に、詰まり警報の出力を開始し、それ以降に警報がリセットされるまでは、詰まり警報を出力し続ける。詰まり警報が出力されているときは、「異常（詰まり発生）」とみなすこととする。詰まり警報が出力されていないときは、「正常（詰まりなし）」とみなすこととする。
【００４０】
図３に導圧管に擬似的な詰まりを起こして測定した実際の差圧データを示す。この差圧データは、前半６００秒のデータが詰まりのないときのデータ（正常データ）で、後半６００秒のデータが詰まりのあるときのデータ（異常データ）である。したがって、この差圧データでは、データの６００秒目で詰まりが発生したと見ることができる。
【００４１】
導圧管の詰まり診断装置１００は、このような差圧データを受信部６で受けて、導圧管の詰まりを診断する。以下、導圧管の詰まりが診断されて行く様子について、導圧管の詰まり診断装置１００における各部での演算の流れに沿って説明する。
【００４２】
図４は特徴量演算部７での特徴量の演算の様子を示す図である。特徴量演算部７は、受信部６によって受信された差圧データの時系列を複数の区間に区切り、その区間毎の圧力の揺動の状態を示す特徴量として揺動の上下動回数を求める。この例では、４０データを１区間として差圧データを分割し、その区間毎の揺動の上下動回数を特徴量として求める。この特徴量演算部７で求められた特徴量は指標値演算部８へ送られる。
【００４３】
図５は指標値演算部８での指標値の演算の様子を示す図である。指標値演算部８は、特徴量演算部７によって求められた特徴量を取得し、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の特徴量から導圧管の詰まりの状態を示す指標値を求める。この例では、４０データを１区間として、その区間毎に複数個（図の例では４０データ分）の特徴量を平均（移動平均）し、その平均（移動平均）を指標値として求める。この指標値演算部８で求められた指標値は変化率演算部９へ送られる。
【００４４】
図６は変化率演算部９での指標値変化率の演算の様子を示す図である。変化率演算部９は、指標値演算部８によって求められた指標値を取得し、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の指標値を平滑化処理し、この平滑化処理された指標値から各区間の指標値の変化率を求める。この例では、４０データを１区間として、その区間毎に複数個（図の例では１０データ分）の指標値の平均（移動平均）を求め、同様にして求めた隣接する区間の指標値の平均（移動平均）との差をその区間の指標値変化率として求める。この例では、隣接する区間を後方の区間とし、後退差分を指標値変化率として求める。
【００４５】
変化率演算部９で求められた指標値変化率は判定部１０へ送られる。基準特性記憶部１１には基準特性演算時に得られた基準特性「μ±３σ」が記憶されている。判定部１０は、この基準特性記憶部１１に記憶されている基準特性「μ±３σ」、すなわち正常データの平均±３σを読み出し、変化率演算部９からの指標値変化率が基準特性「μ±３σ」の範囲内にあるか否かをチェックする。ここで、判定部１０は、指標値変化率が「μ±３σ」の範囲内にあれば「導圧管の詰まり状態に変化がない」と判定し、指標値変化率が「μ±３σ」の範囲外にあれば「導圧管の詰まり状態に変化がある」と判定する。
【００４６】
図７に変化率演算部９で平滑化処理（移動平均処理）を行って求められた指標値変化率の変化を示す。図８に平滑化処理を行わず単純な後退差分（図９参照）として求めた指標値変化率の変化を示す。平滑化処理を行わずに指標値変化率を求めた場合には、図８に示されるように、一定量の変化が常に起きていて、詰まりの発生による変化を捉えられていない。これに対して、平滑化処理（移動平均処理）を行って指標値変化率を求めるようにすると、図７に示されるように、急激な詰まり発生の直後の時間帯だけ、しきい値を越える大きな変化が起きる。この例では、詰まり発生から３０秒後（データの開始から６３０秒目）に、しきい値変化率が「μ±３σ」の範囲から外れ、詰まりが検知されている。この場合、詰まり発生から詰まり検知までには、３０秒のタイムラグが生じている。
【００４７】
図１０に指標値演算部８で得られる指標値の変化を示す。この指標値演算部８で得られる指標値は、約６００秒〜約８００秒まで低下傾向が続き、８００秒前後になってようやく低下傾向が落ち着いている。このことから、この指標値によって詰まりの検知を行うと、詰まりの影響が指標値に反映されるまでに時間がかかり、詰まり発生から詰まり検知までに、ある程度のタイムラグが生じることが分かる。
【００４８】
この指標値に対して、正常データの平均±３σを基準特性とし、正常データの平均±３σの範囲外になった場合に詰まりが発生したとする判定を行ったとする。この例では、詰まり発生から５０秒後（データの開始から６５０秒目）に、指標値演算部８で得られる指標値が正常データの平均±３σから外れ、詰まりが検知されている。この場合、詰まり発生から詰まり検知までには、５０秒のタイムラグが生じている。
【００４９】
図７に示した指標値変化率の変化と図１０に示した指標値の変化とを比較して分かるように、本実施の形態では、変化率演算部９で得られる指標値変化率を使うことにより、詰まり発生から詰まり検知までのタイムラグを５０秒から３０秒に短縮し、指標値を使った場合の約６０％にすることに成功している。
【００５０】
〔実施の形態２〕
実施の形態１では、変化率演算部９での平滑化処理として移動平均処理を用いて指標値変化率を求めるようにしたが、実施の形態２では、平滑化処理として最小二乗法を用いて指標値変化率を求めるようにする。なお、この実施の形態２では、変化率演算部９の内部の処理が異なるのみで、その構成は図２に示したものと同じである。このため、実施の形態２でも、図２に示した構成を用いて説明を進める。
【００５１】
実施の形態２において、変化率演算部９は指標値演算部８から取得した指標値に対して、前記区間毎にその区間までの一定の時間区間の指標値に平滑化処理として最小二乗法を適用し、得られた直線の傾きをその区間の指標値変化率とする。
【００５２】
最小二乗法を適用して指標値変化率を求める場合の例を図１１に示す。この例では、一定の時間区間を１０データ分とし、この１０データ分の指標値に平滑化処理として最小二乗法を適用する。
【００５３】
１番目〜１０番目の指標値に対して最小二乗法を適用したとすると、図１１（ａ）の実線で示したような直線が得られる。同様に、指標値を１データずつずらしながら最小二乗法を適用すると、図１１（ｂ）〜（ｄ）のような直線が得られる。
【００５４】
以降のデータについても、１データずつずらしながら同様の処理を繰り返す。このようにして得られた直線の傾きを指標値変化率とする。この実施の形態２における変化率演算部９での指標値変化率の演算の様子を図１２に示す。
【００５５】
この変化率演算部９で求められた指標値変化率は判定部１０へ送られる。基準特性記憶部１１には基準特性演算時に得られた基準特性「μ±３σ」が記憶されている。判定部１０は、この基準特性記憶部１１に記憶されている基準特性「μ±３σ」、すなわち正常データの平均±３σを読み出し、変化率演算部９からの指標値変化率が基準特性「μ±３σ」の範囲内にあるか否かをチェックする。ここで、判定部１０は、指標値変化率が「μ±３σ」の範囲内にあれば「導圧管の詰まり状態に変化がない」と判定し、指標値変化率が「μ±３σ」の範囲外にあれば「導圧管の詰まり状態に変化がある」と判定する。
【００５６】
図１３に実施の形態２における変化率演算部９で平滑化処理（最小二乗法）を行って求められた指標値変化率の変化を示す。実施の形態１でも説明したように、平滑化処理を行わずに指標値変化率を求めた場合には（図８参照）、一定量の変化が常に起きていて、詰まりの発生による変化を捉えられていない。これに対して、平滑化処理（最小二乗法）を行って指標値変化率を求めるようにすると、図１３に示されるように、急激な詰まり発生の直後の時間帯だけ、しきい値を越える大きな変化が起きる。この例では、詰まり発生から３０秒後（データの開始から６３０秒目）に、指標値変化率が「μ±３σ」の範囲から外れ、詰まりが検知されている。この場合、詰まり発生から詰まり検知までには、３０秒のタイムラグが生じている。
【００５７】
この実施の形態２においても、図１０に示した指標値の変化と比較して分かるように、変化率演算部９で得られる指標値変化率を使うことにより、詰まり発生から詰まり検知までのタイムラグを５０秒から３０秒に短縮し、指標値を使った場合の約６０％にすることに成功している。
【００５８】
〔実施の形態３〕
実施の形態１，２では、変化率演算部９で得られた指標値変化率のみを用いて導圧管の詰まりの有無を判定するようにしたが、実施の形態３では、変化率演算部９で得られた指標値変化率を用いての判定と指標値演算部８で得られた指標値を用いての判定とを組み合わせるようにする。
【００５９】
図１４に実施の形態３の導圧管の詰まり診断装置１００の要部のブロック図を示す。実施の形態３では、変化率演算部９で得られた指標値変化率だけではなく、指標値演算部８で得られた指標値を判定部１０へ送るようにする。
【００６０】
判定部１０は、基準特性演算時と判定時とでその機能が異なり、次のような動作を行う。
【００６１】
・基準特性演算時
(１)詰まりが起きていないときの差圧データから得られた指標値変化率から平均値μ，標準偏差σを求める。
(２)(１)で得られた平均値μ，標準偏差σから「μ−３σ」「μ＋３σ」を求める。
(３)詰まりが起きていないときの差圧データから得られた指標値から平均値μ’，標準偏差σ’を求める。
(４)(３)で得られた平均値μ’，標準偏差σ’から「μ’−３σ’」「μ’＋３σ’」を求める。
(５)（２）と（４）で得られた「μ±３σ」、「μ’±３σ’」を基準特性として基準特性記憶部１１に出力する。
【００６２】
・判定時
詰まりの有無の判定を行いたい差圧データから得られた指標値変化率が基準特性記憶部１１から取得した基準特性「μ±３σ」の範囲内にあるか否かをチェックし、また詰まりの有無の判定を行いたい差圧データから得られた指標値が基準特性「μ’±３σ’」の範囲内にあるか否かをチェックし、詰まりの有無を判定する。
この場合、指標値変化率が「μ±３σ」の範囲内にあり、かつ指標値が「μ’±３σ’」の範囲内にある時には「正常（導圧管の詰まり状態に変化がなく、詰まりも発生していない）」と判定し、それ以外の場合、すなわち指標値変化率が「μ±３σ」の範囲外にある時あるいは指標値が「μ’±３σ’」の範囲外にある時には「異常（導圧管の詰まり状態が変化しているか、詰まりが発生している）」と判定する。
【００６３】
この実施の形態３において、指標値変化率と指標値とを併用する理由は、緩やかな詰まりの進行は指標値変化率では検知できず、指標値によって判定する必要があるためである。指標値に加えて、指標値変化率を使うことにより、詰まりの進行の遅い／速いに関わらず、より広い範囲の詰まりを、より速く検知できるようになる。
【００６４】
図１５に指標値／指標値変化率による詰まり検知方法と詰まりの進行速度との関係を示す。指標値変化率による詰まり検知方法では、導圧管の詰まりの進行が速い場合はより早く検知することができるが、進行が遅い場合には検知できない。一方、指標値による詰まり検知方法では、導圧管の詰まりが遅い場合でも検知できるが、進行が速い場合は検知できるが遅くなる。２種類の詰まり検知方法を併用することで、短所を補い、長所を引き出すことができる。ただし、判定部１０が指標値も利用することは、あくまで本発明の実施の形態の１つであり、本発明の必須構成要素ではない。
【００６５】
なお、上述した実施の形態では、圧力検出部を差圧発信器とし、この差圧発信器からの差圧データを受信部で受信する例で説明したが、圧力検出部を圧力発信器とし、この圧力発信器からの圧力データを受信部で受信する場合も同様にして、導圧管の詰まりの診断を行うことが可能である。
【００６６】
また、上述した実施の形態では、圧力検出部として圧力発信器または差圧発信器を用い、これら発信器からのデータを発信器の外部にある導圧管の詰まり診断装置の受信部で受信する例で説明したが、圧力検出部を発信器内部の圧力センサまたは差圧センサとし、そのセンサの出力を発信器内部の受信部で受信して、演算の一部ないしは全部を発信器内部で行うようにすることも可能である。
【００６７】
また、上述した実施の形態では、特許文献５に記載された、圧力の上下動回数を特徴量とし、この特徴量を指標値化した方法を例にとって説明したが、本発明の実施はこの方法に限定されるものではない。本発明は、圧力揺動に基づいた導圧管詰まり指標値であれば適用可能であり、圧力・差圧の１階差揺動の二乗和平均、２階差揺動の二乗和平均、最大値と最小値の差といった、従来手法で使われている他の指標値も利用可能である。
【００６８】
例えば、「特徴量」、「指標値」、「指標値変化率」、「基準特性」としては、以下のような例があげられる。
【００６９】
・「特徴量」の例：揺動の上下動回数、１階差揺動、２階差揺動、揺動の振幅の大きさ。
・「指標値」の例：一定区間のサンプルに含まれた揺動の上下動回数の移動平均、１階差揺動の二乗和平均、２階差揺動の二乗和平均、揺動の分散、極大値と極小値の差、パワースペクトラムの高周波成分の大きさ。
【００７０】
・「指標値変化率」の例：単純移動平均処理を行ったデータの傾き、重み付き移動平均処理を行ったデータの傾き、最小二乗法で求めた直線の傾き、スプライン関数・ガウス関数によって平滑化したデータの傾き、極大値と極小値の差の傾き（変化量）、パワースペクトラムの高周波成分の大きさの傾き（変化量）。
・「基準特性」の例：「指標値変化率」の最大値、最小値、平均値±３×標準偏差。
【００７１】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１…配管、２…オリフィス、３，４…導圧管、５…差圧発信器、６…受信部、７…特徴量演算部、８…指標値演算部、９…変化率演算部、１０…判定部、１１…基準特性記憶部、１２…警報出力部、１００…導圧管の詰まり診断装置。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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