(57)【要約】【課題】危険ガスを扱う石油化学工場等の構内でも、非防爆の携帯機器の利用範囲を拡大することが可能になる防爆システムを提供する。【解決手段】所定の情報を用い、所定のアルゴリズムにより工場内の危険場所５１および非危険場所５２、５５を随時特定する。そして、非危険場所では非防爆機器３７の使用を許可し、危険場所では非防爆機器の使用を禁止する。所定の情報としては、非防爆機器の位置情報、プラント制御システムからの情報、工場内に配置されたセンサーからの情報などを用いる。所定のアルゴリズムとしては、例えば、非防爆機器の現在位置の危険度を算出し、予め定められた危険度の設定値と前記非防爆機器の現在位置の危険度とを比較するものが挙げられる。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の情報を用い、所定のアルゴリズムにより工場内の危険場所および非危険場所を随時特定するとともに、前記非危険場所では非防爆機器の使用を許可し、前記危険場所では非防爆機器の使用を禁止する使用制限手段を設けたことを特徴とする防爆システム。
【請求項２】
前記所定の情報は、工場内で使用されている非防爆機器の位置情報、工場内で使用されている非防爆機器の本体情報、工場のプラント制御システムからの情報、工場の製造工程管理システムからの情報、工場のリソース管理システムからの情報、および工場内に配置されたセンサーからの情報から選ばれる１つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の防爆システム。
【請求項３】
前記工場内に配置されたセンサーからの情報は、工場内のガス濃度情報、工場内の温度情報、工場内の湿度情報、工場内の風向情報、および工場内の風力情報から選ばれる１つ以上であることを特徴とする請求項２に記載の防爆システム。
【請求項４】
前記使用制限手段は、前記所定の情報に基づいて非防爆機器の現在位置の危険度を算出するとともに、予め定められた危険度の設定値と、前記非防爆機器の現在位置の危険度とを比較することにより、工場内の危険場所および非危険場所を随時特定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の防爆システム。
【請求項５】
前記使用制限手段は、非防爆機器の現在位置の危険度が前記設定値より低いときに、非防爆機器の現在位置は非危険場所であると判断し、前記現在位置における非防爆機器の使用を許可することを特徴とする請求項４に記載の防爆システム。
【請求項６】
前記使用制限手段は、非防爆機器の現在位置の危険度と前記設定値とがほぼ等しいときに、非防爆機器の現在位置は危険場所に接近していると判断し、非防爆機器に危険場所に接近している旨の通知または危険場所から離れる旨の通知を行うことを特徴とする請求項４に記載の防爆システム。
【請求項７】
前記使用制限手段は、非防爆機器の現在位置の危険度が前記設定値より高いときに、非防爆機器の現在位置は危険場所であると判断し、前記現在位置における非防爆機器の使用を禁止することを特徴とする請求項４に記載の防爆システム。
【請求項８】
前記非防爆機器の使用の禁止は、非防爆機器の電源を自動でオフにする手段、危険ガスの流量を低下させる手段、危険ガスの流出を停止させる手段、危険ガスが流出している旨の警報メッセージを非防爆機器に表示する手段、危険ガスが流出している旨の警報アラーム音を非防爆機器から出力する手段、危険ガスが流出している旨の警報を非防爆機器のバイブレーション機能により通知する手段、および危険ガス濃度の高い場所への侵入を禁止する手段から選ばれる１つ以上の手段により行うことを特徴とする請求項７に記載の防爆システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油化学工場等の爆発性の高いガスを使用する環境において、工場内の点検巡視などの現場作業の効率化を図るための防爆システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
爆発性の高い危険ガスを扱う石油化学工場等の構内の危険場所では、日本国内の場合、労働安全衛生法で定められた“電気機械器具防爆構造規格”の型式検定に合格した“検定合格証”が機器に貼付されていなければ、その機器を危険場所では使用できないという法律がある。この防爆規格の型式検定に合格していない“非防爆機器”を危険ガス雰囲気中で使用すると、機器の電気エネルギー、熱、静電気等により着火、爆発する恐れがある。そのため、防爆規格では、危険ガス中においても着火、爆発しないような機器の設計と適合性評価試験を要求している。
【０００３】
図３に従来の防爆システムの一例を示す。図中１１はＨＩＳ（ヒューマンインターフェースステーション）１２およびＦＣＳ（フィールドコントロールステーション）１３を備えたプラント制御システム（ＰＡＳ）、１４はプラント制御システム１１に接続された携帯端末サーバー、１５は非防爆携帯端末、１６は携帯端末サーバー１４と非防爆携帯端末１５との連絡を行う携帯端末通信制御装置、１７は防爆規格適合端末、１８は非危険場所２１から危険場所２２へ信号を伝達するための電気／光変換器、１９は光ファイバーケーブル、２０は制御用通信バスを示す。
【０００４】
本例の防爆システムでは、非防爆携帯端末１５は非危険場所２１で使用され、防爆規格適合端末１７は本質的な危険場所２２で使用される。また、非防爆携帯端末１５は、工場で指定した危険場所の境界２３と本質的な危険場所２２との間の領域２４では使用することができず、この領域２４では防爆規格適合端末１７が使用される。
【０００５】
防爆機器は、本質安全防爆構造、耐圧防爆構造、内圧防爆構造等の防爆規格に則り設計される。例えば、本質安全防爆の場合は、その機器が着火源にならないような電気エネルギー、熱、静電気の抑制や保護回路の追加を行う。耐圧防爆では、着火源が機器外部の雰囲気に引火しないように筐体を重厚化したり、機器内部の爆発の火炎が外部雰囲気に引火しない構造にする。内圧防爆では、筐体内部の気圧を外部雰囲気より高める構造にし、機器内部に危険ガスが侵入しないようにする。以上のような防爆規格対応機器は一般に堅牢で、重く、機能的も制限された製品である場合が多く、特に小型軽量な携帯端末機器への防爆規格の適用は重量、コスト、機能面等で大きな課題がある。
【０００６】
一方、“危険場所”の指定については、機器を設置する工場の安全管理者の判断に委ねられており、工場毎にその運用規定が異なる。そのため、工場毎に防爆に関する安全管理体制が統一されていない状況である。そして、実際の工場内の機器の設置、使用に関する運用規定については、安全性重視の観点から過剰な管理体制となっている場合が多く、屋外全域を危険場所に指定し、非防爆品の携帯電話やＰＤＡ等の携帯機器の運用を禁止している工場もある。
【０００７】
また近年、石油化学工場等においては、オペレータの少人化がすすみ、工場やプラントの計装オペレータが現場の点検巡視も行うことが増えてきた。こうした背景のなかで、軽くて、携帯性、操作性の優れた現場作業支援用の携帯機器の防爆対応の要求が高まっている。しかし、前述のような防爆規格対応上の課題があり、現状の技術ではその実現はコスト的に困難な状況である。そして法律上、操作性や携帯性に優れた非防爆品の汎用携帯端末等は危険場所では使用できないため、現場作業効率が悪いという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１３０３１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決するために、情報技術（ＩＴ）を利用し、安全管理責任者が指定する危険場所を高い精度で、かつ動的（ダイナミック）に制御することにより、本質的な危険場所を特定し、それ以外の場所を非危険場所とすることにより、非防爆機器である汎用携帯端末の利用範囲を拡大することにある。これにより、工場内のより広い範囲で操作性の優れた、携帯端末を利用した点検巡視作業が可能となり、業務効率の改善が期待できる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、所定の情報、アルゴリズムにもとづいて工場の危険場所・非危険場所のゾーニングをリアルタイムに計算し、非危険場所では非防爆機器を使用でき、危険場所では非防爆機器を使用できないようにすることにより、前述した目的を効果的に達成できることを見出した。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、下記（１）〜（８）に示す防爆システムを提供する。
【００１２】
（１）所定の情報を用い、所定のアルゴリズムにより工場内の危険場所および非危険場所を随時特定するとともに、前記非危険場所では非防爆機器の使用を許可し、前記危険場所では非防爆機器の使用を禁止する使用制限手段を設けたことを特徴とする防爆システム。
【００１３】
（２）前記所定の情報は、工場内で使用されている非防爆機器の位置情報、工場内で使用されている非防爆機器の本体情報、工場のプラント制御システムからの情報、工場の製造工程管理システムからの情報、工場のリソース管理システムからの情報、および工場内に配置されたセンサーからの情報から選ばれる１つ以上であることを特徴とする（１）の防爆システム。
【００１４】
（３）前記工場内に配置されたセンサーからの情報は、工場内のガス濃度情報、工場内の温度情報、工場内の湿度情報、工場内の風向情報、および工場内の風力情報から選ばれる１つ以上であることを特徴とする（２）の防爆システム。
【００１５】
（４）前記使用制限手段は、前記所定の情報に基づいて非防爆機器の現在位置の危険度を算出するとともに、予め定められた危険度の設定値と、前記非防爆機器の現在位置の危険度とを比較することにより、工場内の危険場所および非危険場所を随時特定することを特徴とする（１）〜（３）の防爆システム。
【００１６】
（５）前記使用制限手段は、非防爆機器の現在位置の危険度が前記設定値より低いときに、非防爆機器の現在位置は非危険場所であると判断し、前記現在位置における非防爆機器の使用を許可することを特徴とする（４）の防爆システム。
【００１７】
（６）前記使用制限手段は、非防爆機器の現在位置の危険度と前記設定値とがほぼ等しいときに、非防爆機器の現在位置は危険場所に接近していると判断し、非防爆機器に危険場所に接近している旨の通知または危険場所から離れる旨の通知を行うことを特徴とする（４）の防爆システム。
【００１８】
（７）前記使用制限手段は、非防爆機器の現在位置の危険度が前記設定値より高いときに、非防爆機器の現在位置は危険場所であると判断し、前記現在位置における非防爆機器の使用を禁止することを特徴とする（４）の防爆システム。
【００１９】
（８）前記非防爆機器の使用の禁止は、非防爆機器の電源を自動でオフにする手段、危険ガスの流量を低下させる手段、危険ガスの流出を停止させる手段、危険ガスが流出している旨の警報メッセージを非防爆機器に表示する手段、危険ガスが流出している旨の警報アラーム音を非防爆機器から出力する手段、危険ガスが流出している旨の警報を非防爆機器のバイブレーション機能により通知する手段、および危険ガス濃度の高い場所への侵入を禁止する手段から選ばれる１つ以上の手段により行うことを特徴とする（７）の防爆システム。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１に本発明に係る防爆システムの一構成例を示す。図中、３１は工場のリソースを管理するリソース管理システム（ＥＲＰ）、３２は工場の製造工程を管理する製造工程管理システム（ＭＥＳ）、３３はＨＩＳ３４およびＦＣＳ３５を備えたプラント制御システム（ＰＡＳ）、３６はプラント制御システム３３に接続された防爆システムサーバー、３７は防爆システムクライアント（非防爆携帯端末）、３８は防爆システムクライアント３７に実装された無線装置、３９は防爆システムクライアント３７に実装された位置情報取得用ＧＰＳシステム、４０は防爆システムサーバー３６と防爆システムクライアント３７との連絡を行う携帯端末通信制御装置、４１はＧＰＳシステム３９との通信を行うＧＰＳ衛星、４２は危険場所５１で使用される防爆規格適合端末、４３は非危険場所５２から危険場所５１へ信号を伝達するための電気／光変換器、４４は光ファイバーケーブル、４５は制御用通信バス、４６は工場内に設置された各種センサーを示す。
【００２１】
防爆システムクライアント３７は汎用携帯機器であり、本システムにおいては非防爆機器、またはＴｙｐｅ  Ｎ品（Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ＩＩに適合した製品で通常状態では爆発の危険性がない製品）を用いている。防爆システムクライアント３７には、防爆システムのクライアントソフトウェアが実装されている。また、防爆システムクライアント３７は、位置情報取得用ＧＰＳシステム３９により取得した位置情報を保有している。
【００２２】
防爆システムサーバー３６は、工場内で使用されている防爆システムクライアント３７の位置情報、工場内で使用されている防爆システムクライアント３７の本体情報、工場のプラント制御システム（ＰＡＳ）からの情報、工場の製造工程管理システム（ＭＥＳ）からの情報、工場のリソース管理システム（ＥＲＰ）からの情報、および工場内に配置されたセンサー４６からの情報などをもとに、工場の危険場所のゾーニングをリアルタイムに計算し、防爆システムクライアント３７に指示を送る防爆システムのサーバーコンピュータである。請求範囲でいう使用制限手段は防爆システムサーバー３６である。
【００２３】
工場内に設置されたセンサー４６は、危険ガスを検知するガスセンサー、温度センサー、湿度センサー、風向センサー、風力センサー等であり、これらセンサー４６からの情報は、工場内のガス濃度情報、工場内の温度情報（危険ガスの着火温度と比較）、工場内の湿度情報（静電気の発生状態）、工場内の風向情報（危険ガスの発散状態）、および工場内の風力情報（危険ガスの発散状態）などである。
【００２４】
非防爆携帯端末（防爆システムクライアント）３７は、ＧＰＳシステム３９により、工場内における位置情報を得る。そして、携帯端末３７に実装された防爆システムのクライアントソフトウェアは、防爆システムサーバー３６に、携帯端末３７の現在の位置情報と携帯端末３７自体の情報（防爆の観点からの安全性情報：Ｔｙｐｅ  Ｎ品等）を無線装置３８により携帯端末通信制御装置４０に伝送する。
【００２５】
防爆システムサーバー３６は、プラント制御システム３３からのＰＡＳ情報と、製造工程管理システム３２から得たＭＥＳ情報（例えば危険ガスの充填スケジュール等の情報）と、リソース管理システム３１から得たＥＲＰ情報（例えば巡回点検者の安全管理能力等のスキル情報）と、センサー群１６の情報とにより、危険場所のゾーニングをリアルタイムに演算処理する。そして、携帯端末３７の現在位置が危険場所のゾーン内であるか否かを判断する。
【００２６】
携帯端末３７が危険場所に接近している場合には、携帯端末３７に対し、アラーム音や警報画面を表示させ、危険場所からの回避を現場作業者に促す。危険場所のゾーン内に侵入した場合は、携帯端末３７の電源を強制的に切り、着火源となる回路の動作を停止させる。ここで、一旦電源を切られた携帯端末３７は、危険場所のゾーン内から出ない限り再び電源を入れることはできない。また、危険度に応じて、ＰＡＳによる危険ガス流量の抑制制御や、重度の危険区域への侵入を禁止するための施錠等の危険回避手段を実行する。
【００２７】
上述のような動作により、工場内の危険場所をリアルタイムにかつ動的（ダイナミック）に制御し、固定的な非危険場所区域を動的に変更することができる。すなわち、従来は、工場指定の危険場所境界５３の外では非防爆機器を使用することはできなかったが、本例の防爆システムでは危険場所境界５４を随時変更し、この防爆システムが管理する危険場所境界５４と工場指定の危険場所境界５３との間の領域５５で非防爆機器を使用できるようにする。その結果、非防爆の汎用携帯機器の利用範囲が広がり、操作性の優れた機器を用いることで、現場作業の負担を軽減することができる。
【００２８】
図２に本例の防爆システムの安全管理アルゴリズムを示す。安全管理者は、防爆システムに対し、危険度設定のパラメータとして、爆発性物質の生成確率（ＰＧ）と、年間の滞留時間（ＴＧ）を入力する。そして、防爆システムは、前述したＰＡＳ情報、ＭＥＳ情報、ＥＲＰ情報、携帯端末３７の位置情報、およびセンサー１６の情報を取得し、プラント運転状態、危険ガスの使用状況等の情報をもとに、防爆システムのクライアントである携帯端末３７の現在位置の危険度（ＰＧ、ＴＧ）を算出する。
【００２９】
そして、算出した携帯端末３７の現在位置の危険度と、設定した危険度とを比較し、現在位置の危険度が設定値に対し低い場合は、携帯端末３７の現在位置は非危険場所とし、携帯端末３７の利用を可能にする。現在位置の危険度が設定値とほぼ等しい場合には、携帯端末３７は危険場所に接近していると判断し、携帯端末３７に対し、危険場所から離れるように警告のアラームを発報する。現在位置の危険度が設定値より高い場合は、携帯端末３７は危険場所に侵入していると判断し、その危険度の数値に応じて携帯端末３７の電源をオフにしたり、更に危険場所に近づけないようにドアを閉める等の進入を禁止する手段を施したり、プラントの危険ガスの流量抑制や流出停止等の制限命令をＰＡＳ３４に送ったりする等の処理を実行し、爆発事故を防止する。
【００３０】
ここで、本例の防爆システムにおける危険場所の分類について述べる。防爆規格では、危険場所の分類を下記表１に示す危険度を基準にして行っている。
【００３１】
【表１】
2004199556.tif 000003
【００３２】
本例の防爆システムでは、危険度の初期値としては表１の危険度が設定されている。石油化学工場やプラント等では、自社の安全基準に則り、この危険度を設定することにより、安全管理を行うことになる。非防爆の携帯機器を利用する場合は、安全管理者が指定した危険場所と非危険場所の境界（ＩＥＣ規格を適用する場合は、前記のＺｏｎｅ２を基準にする）を動的にかつ高い精度で管理することにより、非防爆機器の使用管理（安全管理部門への利用申請手続き等）業務を効率化し、更に操作性の優れた汎用機器の利用範囲を拡大することが可能となり、効率的な現場作業が実現できる。
【００３３】
欧州や北米では、通常状態では危険ガスの発生しない場所としてＺｏｎｅ２を定義し、その場所で使用可能な機器の防爆機器規格としてＴｙｐｅ  Ｎというカテゴリーを適用している。この場合、本例の防爆システムを利用することにより、Ｚｏｎｅ２とＺｏｎｅ１の境界についても同様に精度よく管理することができ、Ｔｙｐｅ  Ｎの機器の利用範囲を拡大することも可能となり、本質安全防爆構造の機器Ｔｙｐｅ  ｉに比べ、携帯性、操作性の優れたＴｙｐｅ  Ｎの携帯機器での点検巡視が可能になる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の防爆システムにより、危険ガスを扱う石油化学工場等の構内でも、ある危険度の管理下において、非防爆の携帯機器の利用範囲を拡大することが可能になる。現場作業者は、広大な工場内の危険場所を記憶や経験に頼ることなく、安心して汎用携帯機器の操作が可能となり、現在における点検作業の効率を飛躍的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る防爆システムの一構成例を示す概略図である。
【図２】図１の防爆システムの安全管理アルゴリズムを示すフロー図である。
【図３】従来の防爆システムの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
３１  リソース管理システム（ＥＲＰ）
３２  製造工程管理システム（ＭＥＳ）
３３  プラント制御システム（ＰＡＳ）
３６  防爆システムサーバー
３７  防爆システムクライアント（非防爆携帯端末）
３９  ＧＰＳシステム
４０  携帯端末通信制御装置
４１  ＧＰＳ衛星
４２  防爆規格適合端末
４６  各種センサー
５１  危険場所
５２  非危険場所
５３  工場指定の危険場所境界
５４  防爆システムが管理する危険場所境界
５５  危険場所境界５３と５４との間の領域
【図１】
2004199556.tif 000004
【図２】
2004199556.tif 000005
【図３】
2004199556.tif 000006