(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐圧防爆構造を有する筐体と、
前記筐体内に内蔵され、監視対象設備における音響を検出するためのマイクロフォンと、
前記筐体内に内蔵され、前記監視対象設備における画像を撮像するためのカメラと、
前記筐体内に内蔵され、前記マイクロフォンからの音響データ及び前記カメラからの画像データを処理し、前記マイクロフォン及び前記カメラを制御するための情報処理機と、
前記情報処理機により処理された前記音響データ及び前記画像データを送信し、前記マイクロフォン及び前記カメラの制御信号を受信するための無線機と、
前記筐体内に内蔵され、前記無線機に接続されたアンテナとを有する監視装置であって、
前記筐体は、電波透過性を有する電波送受信窓を有し、前記電波送受信窓が設けられた部分が、前記監視装置の側方に下降傾斜して形成され、
前記アンテナは、前記電波送受信窓を通して電波を送受信する
ことを特徴とする監視装置。
【請求項２】
請求項１記載の監視装置において、
前記筐体は、通気性を有する通気性構造材により構成された音響検出窓を有し、
前記マイクロフォンは、前記音響検出窓を通して前記監視対象設備における音響を検出する
ことを特徴とする監視装置。
【請求項３】
請求項２記載の監視装置において、
前記通気性構造材は、金属多孔体よりなる
ことを特徴とする監視装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の監視装置において、
前記通気性構造材の前面又は後面に設けられ、前記音響検出窓に防水性を付与するためのメッシュ又は前記音響検出窓に防塵性及び防水性を付与するため薄板を更に有する
ことを特徴とする監視装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか1項に記載の監視装置において、
前記筐体内に設けられ、前記電波送受信窓を通して前記筐体内に入射する電波を反射し、前記アンテナから放射される電波を反射する電波反射板を更に有する
ことを特徴とする監視装置。
【請求項６】
請求項５記載の監視装置において、
前記アンテナは、ポール型アンテナであり、
前記電波反射板は、部分円筒形状を有し、前記アンテナに沿って前記アンテナを取り囲むように、その開放側を前記電波送受信窓側に向けて設けられている
ことを特徴とする監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントや工場等の監視対象設備を監視するための監視装置に係り、特に、危険場所を監視するための耐圧防爆型の監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントや工場等の設備が正常に稼動しているか否かを常時監視する異常監視システムには、監視対象設備内に設置した遠隔操作可能な工業用カメラが広く用いられている。また、監視対象設備における画像を撮像するカメラのほかに、監視対象設備における音響を検出するマイクロフォンを備えた監視装置も知られている（例えば特許文献１を参照）。このような異常監視システムにおける監視装置と本局との間での信号の送受信には、無線伝送が広く用いられている。
【０００３】
このような異常監視システムを消防法上の危険場所に設置するためには、爆発事故を未然に防止するために、危険場所に設置する機器を耐圧防爆構造とする必要がある。ここで、危険場所とは、可燃性ガスや可燃性の液体の蒸気が存在する虞のある場所であり、例えば石油プラントの防爆エリアが該当する。また、耐圧防爆構造とは、全閉構造の容器内部で可燃ガスの爆発が起こった場合に、容器がその圧力に耐えて、外部の爆発性ガスに引火する虞のない構造のことである。
【０００４】
危険場所に設置することが可能な耐圧防爆構造を有する機器として認定されるためには、所定の認定試験を受けて合格することが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の異常監視システムにおいては、危険場所に設置されるカメラ、マイクロフォン、無線機等の機器をそれぞれ防爆構造とする必要があり、これらの機器を備える監視装置の大型化及び大重量化を回避することが困難であった。このため、従来の監視装置は、可搬性に劣り、監視対象設備における監視場所の変更が容易ではなかった。
【０００７】
本発明の目的は、小型かつ軽量で可搬性に優れ、容易に監視場所を変更することができる耐圧防爆型の監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、耐圧防爆構造を有する筐体と、前記筐体内に内蔵され、監視対象設備における音響を検出するためのマイクロフォンと、前記筐体内に内蔵され、前記監視対象設備における画像を撮像するためのカメラと、前記筐体内に内蔵され、前記マイクロフォンからの音響データ及び前記カメラからの画像データを処理し、前記マイクロフォン及び前記カメラを制御するための情報処理機と、前記情報処理機により処理された前記音響データ及び前記画像データを送信し、前記マイクロフォン及び前記カメラの制御信号を受信するための無線機と、前記筐体内に内蔵され、前記無線機に接続されたアンテナとを有する監視装置であって、前記筐体は、電波透過性を有する電波送受信窓を有し、前記電波送受信窓が設けられた部分が、前記監視装置の側方に下降傾斜して形成され、前記アンテナは、前記電波送受信窓を通して電波を送受信することを特徴とする監視装置によって達成される。
【０００９】
上述した監視装置において、前記筐体は、通気性を有する通気性構造材により構成された音響検出窓を有し、前記マイクロフォンは、前記音響検出窓を通して前記監視対象設備における音響を検出するようにしてもよい。
【００１０】
上述した監視装置において、前記通気性構造材は、金属多孔体よりなるようにしてもよい。
【００１１】
上述した監視装置において、前記通気性構造材の前面又は後面に設けられ、前記音響検出窓に防水性を付与するためのメッシュ又は前記音響検出窓に防塵性及び防水性を付与するため薄板を更に有するようにしてもよい。
【００１３】
上述した監視装置において、前記筐体内に設けられ、前記電波送受信窓を通して前記筐体内に入射する電波を反射し、前記アンテナから放射される電波を反射する電波反射板を更に有するようにしてもよい。
【００１４】
上述した監視装置において、前記アンテナは、ポール型アンテナであり、前記電波反射板は、部分円筒形状を有し、前記アンテナに沿って前記アンテナを取り囲むように、その開放側を前記電波送受信窓側に向けて設けられているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐圧防爆構造を有する筐体内に、監視対象設備における音響を検出するためのマイクロフォンと、監視対象設備における画像を撮像するためのカメラと、マイクロフォンからの音響データ及びカメラからの画像データを処理し、マイクロフォン及び前記カメラを制御するための情報処理機と、情報処理機により処理された音響データ及び画像データを送信し、マイクロフォン及びカメラの制御信号を受信するための無線機と、無線機に接続されたアンテナとを内蔵し、筐体は、電波透過性を有する電波送受信窓を有し、電波送受信窓が設けられた部分が、監視装置の側方に下降傾斜して形成され、アンテナは、電波送受信窓を通して電波を送受信するようにしたので、小型かつ軽量で可搬性に優れ、容易に監視場所を変更することができ、広い角度範囲で電波を送受信することができる耐圧防爆型の監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態による異常監視システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による監視装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態による監視装置の耐圧防爆筐体を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による監視装置の具体的構造を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態による監視装置の音響検出窓及び画像撮像窓の具体的構造を示す概略図である。
【図６】本発明の第１実施形態による監視装置のアンテナ部の具体的構造を示す概略図である。
【図７】本発明の第１実施形態による監視装置のアンテナ部における電波の反射を示す概略図である。
【図８】本発明の第１実施形態による監視装置のマイクロフォンにより検出された音響データの周波数スペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態による監視装置の構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による監視装置の具体的構造を示す概略図である。
【図１１】多孔質板状構造材の前面に防滴用部材又は防水用部材を設けた監視装置のマイクロフォンにより周波数１０００Ｈｚの音を検出した結果得られた周波数スペクトルを示すグラフである。
【図１２】本発明の第３実施形態による監視装置の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による監視装置の具体的構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による監視装置及びこれを用いた異常監視システムについて図１乃至図８を用いて説明する。図１は本実施形態による異常監視システムの構成を示す概略図、図２は本実施形態による監視装置の構成を示す概略図、図３は本実施形態による監視装置の耐圧防爆筐体を示す斜視図、図４は本実施形態による監視装置の具体的構造を示す概略図、図５は本実施形態による監視装置の音響検出窓及び画像撮像窓の具体的構造を示す概略図、図６は本実施形態による監視装置のアンテナ部の具体的構造を示す概略図、図７は本実施形態による監視装置のアンテナ部における電波の反射を示す概略図、図８は本実施形態による監視装置のマイクロフォンにより検出された音響データの周波数スペクトルを示すグラフである。
【００１８】
まず、本実施形態による異常監視システムについて図１を用いて説明する。本実施形態による異常監視システムは、製油所等の監視対象設備における装置、配管等の漏洩や回転機の不具合などを監視して異常を報知するものである。
【００１９】
図１に示すように、製油所等の監視対象設備の防爆エリア内には、監視対象設備内を監視するための監視装置１０と、無線本局１２と、無線中継器１４とが設置されている。また、計測室等の非防爆エリアには、監視装置１０により収集される監視用データである音響データ及び画像データの管理及び処理を行い、また、監視装置１０の制御を行うための監視処理装置１６が設置されている。監視処理装置１６には、無線本局１２がケーブルを介して接続されている。
【００２０】
監視装置１０により収集された監視用データは、無線中継器１４を介して無線本局１２に無線伝送され、監視処理装置１６に伝送されるようになっている。また、監視処理装置１６から出力される監視装置１０の制御信号は、無線本局１２から送信され、無線中継器１４を介して監視装置１０に無線伝送されるようになっている。
【００２１】
次に、図１に示す異常監視システムに用いられる本実施形態による監視装置１０について図２乃至図７を用いて説明する。
【００２２】
本実施形態による監視装置１０は、耐圧防爆型のものであり、図２に示すように、耐圧防爆筐体１８と、監視対象設備における音響を検出するためのマイクロフォン２０と、監視対象設備における画像を撮像するためのカメラ２２と、マイクロフォン２０からの音響データ及びカメラ２２からの画像データに対する処理やマイクロフォン２０及びカメラ２２の制御を行うための情報処理機２４と、情報処理機２４からの音響データ及び画像データの送信やマイクロフォン２０及びカメラ２２の制御信号の受信のための無線機２６と、無線機２６のアンテナであるポール型アンテナ２８と、ポール型アンテナ２８に対して設けられた電波反射板３０とを有している。マイクロフォン２０、カメラ２２、情報処理機２４、無線機２６、ポール型アンテナ２８、及び電波反射板３０は、すべて耐圧防爆筐体１８内に内蔵されている。
【００２３】
耐圧防爆筐体１８は、耐圧防爆仕様を満足する、例えばアルミ合金材等の金属材により構成された耐圧防爆構造の筐体であり、筐体内で爆発性ガスが爆発して筐体内の圧力が上 昇しても破損することがないようになっている。耐圧防爆筐体１８には、図３に示すように、マイクロフォン２０等の機器が収納される上面が開口した本体部１８ａと、本体部１８ａにネジ止め等により固定され本体部１８ａの上面開口を閉塞する上蓋部１８ｂとから構成されている。本体部１８ａの正面壁部１８ｃには音響検出窓３２及び画像撮像窓３４が設けられ、上蓋部１８ｂには電波送受信窓３６が設けられている。
【００２４】
図４は、本実施形態による監視装置１０の具体的構造を示している。図４（ａ）は監視装置１０の正面図、図４（ｂ）は監視装置１０の側面断面図を示している。なお、図４では、カメラ２２を、図１に示す情報処理機２４として機能する回路部（図示せず）を含む市販のネットワークカメラにより構成した場合を示している。
【００２５】
図４に示すように、耐圧防爆筐体１８内のマイクロフォン２０及びカメラ２２は、耐圧防爆筐体１８の正面壁部１８ｃに対向するように配置されている。耐圧防爆筐体１８のマイクロフォン２０前方の正面壁部１８ｃには、監視対象設備における音響をマイクロフォン２０により検出するための音響検出窓３２が設けられている。また、耐圧防爆筐体１８のカメラ２２前方の正面壁部１８ｃには、監視対象設備における画像をカメラ２２により撮像するための画像撮像窓３４が設けられている。
【００２６】
音響検出窓３２は、耐圧防爆筐体１８の正面壁部１８ｃの開口部３８に取り付けられた多孔質板状構造材４０により構成されている。多孔質板状構造材４０は、例えば、骨格が海綿のように三次元網目構造を有し、内部に連通した多数の空孔が形成されている金属多孔体よりなるものである。金属多孔体は、例えば、ニッケル、ニッケル−クロム合金、ステンレス、コバルト合金、チタン合金等で形成されている。また、金属多孔体は、気孔率が例えば８８〜９８％、三次元網目構造の骨格により区画されるセル数が例えば１０〜５０個／インチであり、十分な機械的強度を有するのみならず、十分な通気性を有している。このような金属多孔体よりなる多孔質板状部材４０を用いて構成された音響検出窓３２は、耐圧防爆仕様を満足するとともに、監視対象設備における音響が耐圧防爆筐体１８内部に伝搬することができるようになっている。こうして、本実施形態による監視装置１０では、防爆性能を損なうことなく、音響検出窓３２を通して、監視対象設備における音響をマイクロフォン２０により検出することができるようになっている。
【００２７】
このように、本実施形態による監視装置１０は、金属多孔体よりなる多孔質板状構造材４０を用いて構成された音響検出窓３２を有することに主たる特徴の一つがある。
【００２８】
耐圧防爆筐体１８は、耐圧防爆仕様を満足するべく厚い金属材により構成されている。仮に、耐圧防爆筐体１８に開口部が設けられていないとすると、音響は空気の振動により伝搬するため、耐圧防爆筐体１８内部まで音響が伝搬することができない。この結果、耐圧防爆筐体１８内のマイクロフォン２０では、監視対象設備における音響を検出することができない。他方、仮に、耐圧防爆筐体１８に単に開口部だけを設けたのでは、耐圧防爆筐体１８が耐圧防爆仕様を満足することができなくなってしまう。
【００２９】
この点、本実施形態による監視装置１０では、金属多孔体よりなる多孔質板状構造材４０を用いて構成された音響検出窓３２が耐圧防爆筐体１８に設けられている。このため、防爆性能を損なうことなく、音響検出窓３２を通して、監視対象設備における音響をマイクロフォン２０により検出することができる。
【００３０】
画像撮像窓３４は、耐圧防爆筐体１８の正面壁部１８ｃの開口部４２に取り付けられた可視光を透過する耐圧ガラス板４４により構成されている。耐圧ガラス板４４により構成された画像撮像窓３４は、可視光透過性を有するとともに、耐圧防爆仕様を満足するものとなっている。こうして、本実施形態による監視装置１０では、防爆性能を損なうことなく、画像撮像窓３４を通して、監視対象設備における画像をカメラ２２により撮像することができるようになっている。
【００３１】
図５は、音響検出窓３２及び画像撮像窓３４の具体的な構造の一例を示している。図５（ａ）は監視装置１０の正面図、図５（ｂ）は監視装置１０の側面断面図を示している。
【００３２】
図５に示すように、音響検出窓３２は、耐圧防爆筐体１８の外側から、固定治具４６により多孔質板状構造材４０が正面壁部１８ｃに固定されて構成されている。正面壁部１８ｃの開口部３８は、固定治具４６により固定された多孔質板状構造材４０により塞がれて いる。
【００３３】
また、画像撮像窓３４は、耐圧防爆筐体１８の外側から、固定治具４８により耐圧ガラス板４４が正面壁部１８ｃに固定されて構成されている。正面壁部１８ｃの開口部４２は、固定治具４８により固定された耐圧ガラス板４４により塞がれている。
【００３４】
こうして、耐圧防爆筐体１８には、その防爆性能を損なうことなく、内蔵されたマイクロフォン２０及びカメラ２２に対して音響検出窓３２及び画像撮像窓３４がそれぞれ設けられている。
【００３５】
情報処理機２４は、監視処理装置１６から無線伝送される制御信号に基づき、マイクロフォン２０による音響の検出及びカメラ２２による画像の撮像を制御する。また、情報処理機２４は、マイクロフォン２０により検出された音響データ及びカメラ２２により撮像された画像データに対して、圧縮処理、プロトコル処理等の各種処理を行う。情報処理機２４は、例えばＬＡＮケーブルを介して無線機２６に接続されている。
【００３６】
なお、カメラ２２を市販のネットワークカメラにより構成した場合（図４参照）、ネットワークカメラには、情報処理機２４として機能する回路部（図示せず）が含まれている。カメラ２２を構成するネットワークカメラには、マイクロフォン２０が接続される。また、カメラ２２を構成するネットワークカメラとして、マイクロフォン２０を内蔵するタイプのものを用いてもよい。
【００３７】
無線機２６は、監視処理装置１６から無線伝送される監視装置１０の制御信号を受信して情報処理機２４へ伝達し、また、情報処理機２４により各種処理が行われた音響データ及び画像データを監視処理装置１６へ送信するためのものである。無線機２６には、ケーブルを介してポール型アンテナ２８が接続されている。無線機２６は、ポール型アンテナ２８を介して音響データ及び画像データの送信や制御信号の受信を行う。
【００３８】
なお、耐圧防爆筐体１８内には、図４に示すように、無線機２６や、ネットワークカメラにより構成されたカメラ２２等の耐圧防爆筐体１８内の機器に電源を供給するための電源ユニット２７が内蔵されている。
【００３９】
ポール型アンテナ２８としては、例えばペンシルアンテナが用いられており、その利得は例えば２ｄＢである。耐圧防爆筐体１０内のポール型アンテナ２８は、耐圧防爆筐体１８の上蓋部１８ｂ近傍に配置されている。耐圧防爆筐体１８の上蓋部１８ｂには、近傍に配置されたポール型アンテナ２８に沿って、ポール型アンテナ２８による電波の送受信のための電波送受信窓３６が設けられている。
【００４０】
ポール型アンテナ２８は、例えば、監視装置１０の前後方向に沿って並行に２本配置されており、それぞれに対して電波送受信窓３６が設けられている。この場合、耐圧防爆筐体１８の上蓋部１８ｂは、電波送受信窓３６が設けられた部分が、監視装置１０の側方に下降傾斜している（図３及び図４を参照）。これにより、耐圧防爆筐体１０内のポール型アンテナ２８が、広い角度範囲で電波を送受信することができるようになっている。
【００４１】
電波送受信窓３６は、耐圧防爆筐体１８の上蓋部１８ｂの開口部５０に取り付けられた電波を透過する耐圧ガラス板５２により構成されている。耐圧ガラス板５２により構成された電波送受信窓３６は、電波透過性を有するとともに、耐圧防爆仕様を満足するものとなっている。こうして、本実施形態による監視装置１０では、防爆性能を損なうことなく、電波送受信窓３６を通して、マイクロフォン２０からの音響データ及びカメラ２２からの画像データをポール型アンテナ２８から監視処理装置１６へ送信し、監視処理装置１６から無線伝送される制御信号をポール型アンテナ２８により受信することができるようになっている。
【００４２】
耐圧防爆筐体１８内には、ポール型アンテナ２８に対して、電波を反射する金属製の電波反射板３０が設けられている。図６（ａ）はポール型アンテナ２８及び電波反射板３０を示す断面図、図６（ｂ）はポール型アンテナ２８及び電波反射板３０を示す斜視図である。
【００４３】
図６に示すように、ポール型アンテナ２８の周囲には、ポール型アンテナ２８に沿ってポール型アンテナ２８を取り囲むように、部分円筒形状を有する金属製の電波反射板３０が設けられている。電波反射板３０は、その開放側を電波送受信窓３６側に向けた状態で 、電波送受信窓３６を含む上蓋部１８ｂの内側部分に取り付けられている。電波反射板３０の部分円筒形状の半径は、監視装置１０と監視処理装置１６との間の無線伝送に用いられる電波の１／４波長程度が望ましく、具体的には、ポール型アンテナ２８と電波反射板３０の距離は無線伝送に用いられる電波の１／６〜１／３波長であり、望ましくは１／６〜１／４波長である。
【００４４】
このように、本実施形態による監視装置１０は、耐圧防爆筐体１８内に内蔵されたポール型アンテナ２８に対して、部分円筒形状の電波反射板３０が設けられていることにも主たる特徴の一つがある。
【００４５】
ポール型アンテナ２８は、平面アンテナと比較して小型であるため、耐圧防爆筐体１８の大型化を招くことなく耐圧防爆筐体１８内に内蔵することができる。しかしながら、耐圧防爆筐体１８内に内蔵されたポール型アンテナ２８では、そのままでは高い効率での電波の送受信が困難である。
【００４６】
この点、本実施形態による監視装置１０では、耐圧防爆筐体１８内に内蔵されたポール型アンテナ２８に対して、部分円筒形状の電波反射板３０が設けられている。
【００４７】
電波送受信窓３６を通して耐圧防爆筐体１８内へ入射する電波のうちポール型アンテナ２８により直接受信されなかった電波は、電波反射板３０によりポール型アンテナ２８に向かう方向に反射され、ポール型アンテナ２８により受信される。こうして、電波送受信窓３６を通して耐圧防爆筐体１８内へ入射する電波を、ポール型アンテナ２８により高い効率で受信することができる。
【００４８】
また、ポール型アンテナ２８から放射される電波のうち電波送受信窓３６に向かう方向以外の方向に放射された電波は、図７に示すように、電波反射板３０により電波送受信窓３６に向かう方向に反射される。こうして、電波送受信窓３６を通して耐圧防爆筐体１８外へ、ポール型アンテナ２８から高い効率で電波を送信することができる。
【００４９】
このように本実施形態による監視装置１０では、ポール型アンテナ２８に対して電波反射板３０が設けられているため、高い効率での電波の送受信が可能であり、また、広い指向性での電波の送受信が可能となっている。しかも、電波反射板３０の部分円筒形状の半径が電波の１／４波長よりも小さく設定されているため、更に広い指向性での電波の送受信が可能となっている。
【００５０】
また、電波反射板３０は、パラボラアンテナのように放物面状の反射面を有するものではなく、工学的に加工が容易な部分円筒形状を有している。このため、電波反射板３０として、使用するポール型アンテナ２８の特性に応じて適切な反射面を有するものを容易に用意することができる。
【００５１】
上述のように、本実施形態による監視装置１０は、マイクロフォン２０、カメラ２２、情報処理機２４、無線機２６、ポール型アンテナ２８、及び電波反射板３０のすべてを耐圧防爆筐体１８内に内蔵していることに主たる特徴がある。
【００５２】
本実施形態による監視装置１０は、マイクロフォン２０等の機器のすべてを単一の耐圧防爆筐体１８内に内蔵しているため、従来の耐圧防爆構造の監視装置と比較して小型かつ軽量なものとなっている。このため、本実施形態による監視装置１０は、可搬性に優れ、手での持ち運びが可能であり、容易に設置場所を変更することができる。また、例えば監視対象設備における２階等の従来では設置が困難であった場所にも容易に設置することができる。
【００５３】
加えて、本実施形態による監視装置１０は、このように単一の耐圧防爆筐体１８を用いた簡便な構造で耐圧防爆構造を実現しているため、安価に構成することができる。
【００５４】
また、これまで、監視対象設備における異常は、監視対象設備内を巡回監視する現場巡回員の視覚及び聴覚により検知される場合が多かった。しかしながら、監視対象設備内を現場巡回員が常時巡回して監視することは実際上困難である。
【００５５】
これに対して、本実施形態による監視装置１０は、音響検出窓３２を通してマイクロフォン２０により検出される音響データ、及び画像撮像窓３２を通してカメラ２２により撮像される画像データの双方を用いて監視対象設備を常時監視することができる。したがって、本実施形態による監視装置１０は、監視対象設備における異常を確実に検知することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態による監視装置１０は、監視場所から離れた計測室等の非防爆エリアに設置された監視処理装置１６から無線伝送される制御信号により制御され、収集した監視用データを監視処理装置１６へ無線伝送する。したがって、本実施形態による監視装置１０に対して制御信号を伝送するためのケーブルや監視装置１０から監視処理装置１６へ監視用データを伝送するためのケーブルが不要である。このため、本実施形態による監視装置１０は、設置場所を容易に変更することができる。
【００５７】
次に、本実施形態による異常監視システムを用いた監視対象設備の異常監視方法について図１乃至図８を用いて説明する。
【００５８】
計器室等の非防爆エリアに設置された監視処理装置１６は、監視装置１０の制御信号を、無線本局１２及び無線中継器１４を介して監視装置１０に無線伝送する。制御信号には、監視装置１０のマイクロフォン２０及びカメラ２２の設定信号、カメラ２２を水平方向及び垂直方向に駆動するための制御信号、監視装置１０の監視モデル情報等が含まれている。
【００５９】
監視処理装置１６から無線伝送された制御信号は、監視対象設備の防爆エリア内に設置された監視装置１０において、無線機２６によりポール型アンテナ２８を介して受信される。無線機２６により受信された制御信号は、情報処理機２４に伝送される。
【００６０】
情報処理機２４は、無線機２６から伝送される制御信号の情報に基づき、マイクロフォン２０による音響の検出、及カメラ２２による画像の撮像を制御する。こうして、監視対象設備における音響をマイクロフォン２０により検出し、画像をカメラ２２により撮像することにより、監視対象設備の常時監視を行う。
【００６１】
監視対象設備の監視にあたっては、特定の場所に継続的に監視装置１０を設置するほか、必要に応じて、監視装置１０を設置する場所を定期又は不定期に変更してもよい。また、例えば、監視対象設備内の状況に応じて、特に監視の必要性が高いと考えられる場所に監視装置１０を設置する。上述のように、監視装置１０は小型かつ軽量で可搬性に優れており、また、監視装置１０と監視処理装置１６との間には監視用データや制御信号を伝送するためのケーブルが不要である。このため、本実施形態による異常監視システムにおいては、監視装置１０を設置する場所を必要に応じて容易に変更することができる。
【００６２】
監視装置１０のマイクロフォン２０により検出された音響データ及びカメラ２２により撮像された画像データは、情報処理機２４により圧縮処理、プロトコル処理等の各種処理が行われた後、無線機２６によりポール型アンテナ２８を介して送信される。
【００６３】
こうして監視装置１０から送信された音響データ及び画像データは、無線中継器１４を介して無線本局１２に無線伝送される。
【００６４】
無線本局１２に伝送された音響データ及び画像データは、ケーブルを介して監視処理装置１６に伝送される。
【００６５】
監視処理装置１６では、監視装置１０により収集された音響データ及び画像データの管理及び処理が行われる。すなわち、監視処理装置１６は、監視装置１０により収集された画像データを、予め保存しておいた比較画像と比較して画像中の変化を検知することにより、監視対象設備の異常監視を行う。また、監視処理装置１６は、監視装置１０により収集された音響データから周波数スペクトルを算出し、ニューラルネットワークモデルにより監視対象設備の異常発生を検知する。
【００６６】
図８は、本実施形態による監視装置１０により検出された音響データの周波数スペクトルを示している。グラフ中、実線のスペクトルは、正常音の周波数スペクトルを示している。また、破線のスペクトルは、監視対象設備における異常音の一つであるガス漏洩音の周波数スペクトルである。
【００６７】
これら図８に示すスペクトルから明らかなように、本実施形態による監視装置１０によれば、耐圧防爆筐体１８内のマイクロフォン２０により、ガス漏洩音を正常音から識別して検知することができることが分かる。
【００６８】
監視処理装置１６は、監視装置１０に収集された音響データ及び画像データに基づき異常を検知すると、異常の発生を示す表示や接点信号によるアラーム等によりオペレータに対して異常を報知する。
【００６９】
このように、本実施形態によれば、耐圧防爆筐体１８内にマイクロフォン２０等の機器が内蔵され、監視装置１０が小型かつ軽量で可搬性に優れており、また、監視装置１０に対して制御信号を伝送するためのケーブルや監視装置１０から監視処理装置１６へ監視用データを伝送するためのケーブルが不要であるため、監視装置１０を設置する場所を容易に変更することができる。
【００７０】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による監視装置について図９乃至図１１を用いて説明する。図９は本実施形態による監視装置の構成を示す概略図、図１０は本実施形態による監視装置の具体的構造を示す概略図、図１１は多孔質板状構造材の前面に防滴用部材又は防水用部材を設けた監視装置のマイクロフォンにより周波数１０００Ｈｚの音を検出した結果得られた周波数スペクトルを示すグラフである。なお、第１実施形態による監視装置及びこれを用いた異常監視システムと同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
【００７１】
本実施形態による監視装置５４は、第１実施形態による監視装置１０において、音響検出窓３２に防滴性を付与するための防滴用部材又は防水性を付与するための防水用部材としてメッシュ５６を更に有していることに主たる特徴がある。
【００７２】
本実施形態による監視装置５４における音響検出窓３２は、図９に示すように、多孔質板状構造材４０の前面に設けられたメッシュ５６を更に有している。
【００７３】
図１０は、本実施形態による監視装置５４の具体的構造を示している。図１０（ａ）は監視装置５４の正面図、図１０（ｂ）は監視装置５４の側面断面図を示している。なお、図１０では、図４と同様に、カメラ２２を、情報処理機２４として機能する回路部（図示せず）を含む市販のネットワークカメラにより構成した場合を示している。
【００７４】
図１０に示すように、本実施形態による監視装置５４における音響検出窓３２は、耐圧防爆筐体１８の正面壁部１８ｃの開口部３８に取り付けられた多孔質板状構造材４０と、多孔質板状構造材４０の前面に多孔質板状構造材４０を覆うように設けられたメッシュ５６とにより構成されている。
【００７５】
メッシュ５６は、耐圧防爆筐体１８内部への音響の伝搬を妨げることなく、音響検出窓３２に防滴性を付与するための防滴用部材又は防水性を付与するための防水用部材である。メッシュ５６は、例えば金属製のメッシュである。メッシュ５６のメッシュサイズは、例えば１００メッシュ以上であり、具体的には２００メッシュである。メッシュ５６により耐圧防爆筐体１８内部への音響の伝搬が妨げられることがないため、監視対象設備における音響を耐圧防爆筐体１８内のマイクロフォン２０により検出することができる。なお、メッシュサイズの１００メッシュとは、１インチ（２５．４ｍｍ）の間に区切られている数が１００であることを意味する。
【００７６】
ここで、いかなる方向からの水の飛沫によっても有害な影響をうけないものとして規定されるＪＩＳ防水保護等級４に相当するいわゆる生活防水では、メッシュサイズが１００メッシュのメッシュが使用されている。メッシュサイズが１００メッシュのメッシュと比較すると、メッシュサイズが２００メッシュのメッシュは網目が２倍細かい。したがって、メッシュサイズが２００メッシュのメッシュ５６を多孔質板状構造材４０の前面に設けることにより、音響検出窓３２を、生活防水よりも高い防水性を有するものとすることができる。
【００７７】
このように、本実施形態による監視装置５４では、多孔質板状構造材４０の前面にメッシュ５６が設けられているため、音響検出窓３２が防滴性又は防水性を有している。したがって、音響検出窓３２から水分等の液体が耐圧防爆筐体１８内へ浸入するのを防止することができる。これにより、本実施形態による監視装置５４は、耐圧防爆筐体１８内のマイクロフォン２０等の機器を水分等の液体から保護しつつ、監視対象設備の異常監視を行うことができる。本実施形態による監視装置５４によれば、例えば、液体の飛散が発生しうる監視対象設備の異常監視をも行うことができる。
【００７８】
なお、音響検出窓３２に防滴性を付与するための防滴用部材又は防水性を付与するための防水用部材として、メッシュ５６に代えて金属製又は樹脂製の薄板を多孔質板状構造材４０の前面に多孔質板状構造材４０を覆うように設けてもよい。多孔質板状構造材４０の前面に設けられた薄板により、音響検出窓３２には、防滴性又は防水性に加えて防塵性が付与される。なお、この場合、耐圧防爆筐体１８内部への音響の伝搬が妨げられずにマイクロフォン２０により監視対象設備における音響を検出することができるように、材質に応じて薄板の厚さを設定する。例えば、アルミニウム製の薄板については、例えば０．０５ｍｍに厚さを設定する。
【００７９】
図１１は、多孔質板状構造材４０の前面に防滴用部材又は防水用部材を設けた監視装置のマイクロフォン２０により周波数１０００Ｈｚの音を検出した結果得られた周波数スペクトルを示すグラフである。
【００８０】
図１１には、防滴用部材（防水用部材）を設けない場合の検出結果とともに、種々の防滴用部材（防水用部材）を設けた場合の検出結果を示している。●で示すスペクトルは、多孔質板状構造材４０の前面に防滴用部材を設けていない場合の結果を示している。□で示すスペクトルは、防滴用部材としてメッシュサイズが２００メッシュのメッシュを設けた場合の結果を示している。▲で示すスペクトルは、防滴用部材として厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム製の薄板を設けた場合の結果を示している。○で示すスペクトルは、防滴用部材として厚さ０．３ｍｍのＡＢＳ樹脂製の薄板を設けた場合の結果を示している。◆で示すスペクトルは、防滴用部材として厚さ０．５ｍｍのアルミニウム製の薄板を設けた場合の結果を示している。これらの場合について、得られたスペクトルにおける音圧のピーク値を求めた。
【００８１】
●で示す防滴用部材を設けていない場合、音圧のピーク値は４０．１ｄＢであった。
【００８２】
□で示すメッシュサイズが２００メッシュのメッシュを設けた場合、音圧のピーク値は３８．８ｄＢであり、防滴用部材を設けていない場合との差は−１．３ｄＢであった。
【００８３】
▲で示す厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム製の薄板を設けた場合、音圧のピーク値は３７．８ｄＢであり、防滴用部材を設けていない場合との差は−２．３ｄＢであった。
【００８４】
○で示す厚さ０．３ｍｍのＡＢＳ樹脂製の薄板を設けた場合、音圧のピーク値は３２．７ｄＢであり、防滴用部材を設けていない場合との差は−７．４ｄＢであった。
【００８５】
◆で示す厚さ０．５ｍｍのアルミニウム製の薄板を設けた場合、音圧のピーク値は３０．４ｄＢであり、防滴用部材を設けていない場合との差は−９．７ｄＢであった。
【００８６】
そのほか、図１１には示していないが、多孔質板状構造材４０の前面の防滴用部材として、銅製の薄板（銅箔）を設けた場合、塩化ビニル樹脂製の薄板を設けた場合、スチレン樹脂製の薄板を設けた場合についても、上記と同様に周波数１０００Ｈｚの音の検出し、得られた周波数スペクトルにおける音圧のピーク値を求めた。
【００８７】
厚さ０．０１ｍｍの銅製の薄板を設けた場合、音圧のピーク値は３４．５ｄＢであり、防滴用部材を設けていない場合との差は−５．６ｄＢであった。
【００８８】
厚さ０．２ｍｍの塩化ビニル樹脂製の薄板を設けた場合、音圧のピーク値は３１．３ｄＢであり、防滴用部材を設けていない場合との差は−８．８ｄＢであった。
【００８９】
厚さ０．３ｍｍのスチレン樹脂製の薄板を設けた場合、音圧のピーク値は３２．８ｄＢであり、防滴用部材を設けていない場合との差は−７．３ｄＢであった。
【００９０】
厚さ０．５ｍｍの塩化ビニル樹脂製の薄板を設けた場合、音圧のピーク値は３１．６ｄＢであり、防滴用部材を設けていない場合との差は−８．５ｄＢであった。
【００９１】
上述した音圧のピーク値の比較から分かるように、メッシュサイズが２００メッシュのメッシュを設けた場合には、防滴用部材を設けていない場合と比較して僅かに音圧レベルが低下するだけでマイクロフォン２０により音を検出することができている。
【００９２】
また、厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム製の薄板を設けた場合は、メッシュサイズが２００メッシュのメッシュを設けた場合とほぼ同等の音圧レベルでマイクロフォン２０により音を検出することができている。また、厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム製の薄板を設けた場合の音圧レベルの低下量は、これよりも薄い厚さ０．０１ｍｍの銅製の薄板を設けた場合と比較して小さくなっている。厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム製の薄板は、厚さ０．０１ｍｍの銅製の薄板と比較して厚いため、取り扱いが容易であり、多孔質板状構造材４０の前面に容易に設けることができる。
【００９３】
このように、多孔質板状構造材４０の前面に設ける防滴用部材又は防水用部材としてはメッシュや種々の材質の薄板を用いることができるが、上記の結果からは、特に、メッシュサイズが２００メッシュのメッシュ及び厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム製の薄板が好適であることが分かる。
【００９４】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による監視装置について図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は本実施形態による監視装置の構成を示す概略図、図１３は本実施形態による監視装置の具体的構造を示す概略図であり、図１３（ａ）は監視装置５４の正面図、図１３（ｂ）は監視装置５４の側面断面図である。なお、第１実施形態及び第２実施形態による監視装置及びこれを用いた異常監視システムと同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
【００９５】
本実施形態による監視装置５４は、第１の実施形態及び第２の実施形態による監視装置１０において、アンテナ部の構造が異なる点に特徴がある。
【００９６】
第１の実施形態及び第２の実施形態では、無線機２６のアンテナである２本のポール型アンテナ２８のそれぞれに対して電波反射板３０を設け、２本のポール型アンテナ２８周囲の空間を分離していたが、本実施形態ではそのような電波反射板を設けず、２本のポール型アンテナ２８周囲の空間を分離しないようにしている。
【００９７】
図１３（ａ）に示すように、２本のポール型アンテナ２８を収容した上蓋１８ｂ内に部分円筒状を有する金属製の電波反射板を設けることなく、２本のポール型アンテナ２８を含むひとつの空間を形成する。電波反射板６２は上蓋１８ｂ底部に設ける。部分円筒状を有する金属製の電波反射板を設ける場合には、ポール型アンテナとの距離を確保する必要があり、監視装置の小型化の制限となるが、第３の実施形態ではそのような制限を受けずに、監視装置を小型化することできる。
【００９８】
電波送受信窓３６を通して耐圧防爆筐体１８内へ入射する電波は、上蓋１８ｂ底部に設けた電波反射板６２により反射される。上蓋１８ｂ底部に設けた電波反射板６２は、ダイバーシティアンテナとして機能する２本のポール型アンテナ２８により効率よく電波を受信させると共に、本体部１８ａ内部の回路への電波の影響を防止する。
【００９９】
また、本実施形態による監視装置５４は、音響検出窓３２に防滴性を付与するための防滴用部材又は防水性を付与するための防水用部材として金属製薄板６０を多孔質板状構造材４０の後面に設けるようにした点に特徴がある。
【０１００】
図１２及び図１３（ｂ）に示すように、本実施形態による監視装置５４における音響検出窓３２には、多孔質板状構造材４０の後面に金属製薄板６０を更に設けている。
【０１０１】
金属製薄板６０は、耐圧防爆筐体１８内部への音響の伝搬を妨げることなく、音響検出窓３２に防滴性を付与するための防滴用部材又は防水性を付与するための防水用部材である。金属製薄板６０は、例えば約０．０５ｍｍ厚のアルミニウム薄板である。金属製薄板６０により耐圧防爆筐体１８内部への音響の伝搬が妨げられることがないため、監視対象設備における音響を耐圧防爆筐体１８内のマイクロフォン２０により検出することができる。
【０１０２】
金属製薄板６０の材料としては、アルミニウム薄板の他に、銅、ステンレス、チタン等でもよい。また、多孔質板状構造材４０の材料としては、ニッケルの他に、ニッケル―クロム合金、ステンレス、コバルト合金、チタン合金等でもよい。
【０１０３】
このように、本実施形態による監視装置５４では、多孔質板状構造材４０の後面に金属製薄板６０を設けるようにしたため、音響検出窓３２が防滴性又は防水性を有している。したがって、音響検出窓３２から水分等の液体が耐圧防爆筐体１８内へ浸入するのを防止することができる。これにより、本実施形態による監視装置５４は、耐圧防爆筐体１８内のマイクロフォン２０等の機器を水分等の液体から保護しつつ、監視対象設備の異常監視を行うことができる。本実施形態による監視装置５４によれば、例えば、液体の飛散が発生しうる監視対象設備の異常監視をも行うことができる。
【０１０４】
また、本実施形態による監視装置５４では、多孔質板状構造材４０の後面に金属製薄板６０が設けるようにしたため、監視装置５４内部で何らかの原因で火花が発生したとしても、金属製薄板６０の耐火性により、多孔質板状構造材４０が保護され、音響検出窓３２が破壊されることがない。これにより、監視装置５４内部で何らかの原因で火花が発生しても監視装置５４外部に拡がることがなく、安全性の高い防爆性能を実現できる。
【０１０５】
なお、音響検出窓３２に防滴性を付与するための防滴用部材又は防水性を付与するための防水用部材として、金属製薄板６０に代えて樹脂製の薄板や金属製又は樹脂製のメッシュを多孔質板状構造材４０の後面を覆うように設けてもよい。
【０１０６】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１０７】
例えば、上記実施形態では、金属多孔体よりなる多孔質板状構造材４０を用いて音響検出窓３２を構成する場合を例に説明したが、音響検出窓３２を構成する構造材はこれに限定されるものではない。音響検出窓３２を構成する構造材は、監視対象設備における音響が耐圧防爆筐体１８内部に伝搬することができるように通気性を有するとともに、耐圧防爆仕様を満足するものであればよい。例えば、積層構造を有する防爆型の金網等を用いて音響検出窓３２を構成してもよい。
【０１０８】
また、上記実施形態では、耐圧ガラス板４４を用いて画像撮像窓３４を構成する場合を例に説明したが、画像撮像窓３４を構成する構造材はこれに限定されるものではない。画像撮像窓３４を構成する構造材は、可視光透過性を有するとともに、耐圧防爆仕様を満足するものであればよい。
【０１０９】
また、上記実施形態では、耐圧ガラス板５２を用いて電波送受信窓３６を構成する場合を例に説明したが、電波送受信窓３６を構成する構造材はこれに限定されるものではない。電波送受信窓３６を構成する構造材は、電波透過性を有するとともに、耐圧防爆仕様を満足するものであればよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では、製油所等の異常監視に本発明を適用する場合について説明したが、製油所以外の、石油化学プラント等のプラントや、工場、発電所等の異常監視に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…監視装置
１２…無線本局
１４…無線中継器
１６…監視処理装置
１８…耐圧防爆筐体
１８ａ…本体部
１８ｂ…上蓋部
１８ｃ…正面壁部
２０…マイクロフォン
２２…カメラ
２４…情報処理機
２６…無線機
２７…電源ユニット
２８…ポール型アンテナ
３０…電波反射板
３２…音響検出窓
３４…画像撮像窓
３６…電波送受信窓
３８…開口部
４０…多孔質板状構造材
４２…開口部
４４…耐圧ガラス板
４６…固定治具
４８…固定治具
５０…開口部
５２…耐圧ガラス板
５４…監視装置
５６…メッシュ
６０…金属製薄板
６２…電波反射板
【図１】
0005322713.tif 000002
【図２】
0005322713.tif 000003
【図３】
0005322713.tif 000004
【図４】
0005322713.tif 000005
【図５】
0005322713.tif 000006
【図６】
0005322713.tif 000007
【図７】
0005322713.tif 000008
【図８】
0005322713.tif 000009
【図９】
0005322713.tif 000010
【図１０】
0005322713.tif 000011
【図１１】
0005322713.tif 000012
【図１２】
0005322713.tif 000013
【図１３】
0005322713.tif 000014