(57)【要約】音響騒音の監視に使用するワイヤレスフィールド装置（１００）は、音響騒音を感知するように設定された音響センサ（１０２）を含む。音響センサ（１０２）に結合された処理回路（１１４）は、感知された音響騒音および作業者騒音暴露基準に基づいて有害な騒音状態を識別するように設定される。出力回路（１０６）は、識別された騒音状態に応じて、警告出力を提供する。ワイヤレスフィールド取り付けモニタに具現化された一つまたは複数の音響センサを使用するシステム（７００）も提供される。
2017519981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響騒音の監視に使用するワイヤレスフィールド装置であって、：
音響騒音を感知するように設定された音響センサと；
感知された音響騒音および作業者騒音暴露基準に基づいて有害な騒音状態を識別するように設定された音響センサに結合された処理回路と；
識別された有害な騒音状態に応じて警告出力を提供するように設定された出力回路とを含み；
ワイヤレスフィールド装置が無線周波数信号を使用してワイヤレスで通信するように設定された、
ワイヤレスフィールド装置。
【請求項２】
出力回路がワイヤレス出力回路を含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項３】
ワイヤレス出力回路がＩＥＣ６２５９１（WirelessHART（登録商標））通信基準に従って作動するように設定される、請求項２記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項４】
装置の回路に電力を提供するように設定されたバッテリを含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項５】
識別された有害な騒音状態が選択可能である、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項６】
識別された有害な騒音状態が重み付け係数に基づいている、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項７】
重み付け係数がＡ、Ｂ、ＣおよびＤ騒音基準から選択される、請求項６記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項８】
重み付け係数がユーザ選択可能である、請求項６記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項９】
ユーザ選択可能な騒音継続時間に基づいて騒音有害状態が識別される、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１０】
感知された音響騒音が超音波の騒音を含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１１】
警告出力を受信し、傾向情報を提供するように設定されたアプリケーションソフトウェアを含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１２】
警告出力を受信し、警報情報を提供するように設定されたアプリケーションソフトウェアを含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１３】
警告出力を受信し、場所情報を提供するように設定されたアプリケーションソフトウェアを含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１４】
警告出力が感知された騒音情報を含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１５】
警告出力が、閾値を超えた感知された音響騒音に応じる、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１６】
閾値がユーザ設定可能である、請求項１５記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１７】
処理回路がオクターブバンドフィルタリングを採用する、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１８】
オクターブバンドフィルタリングが産業界で承認された職場騒音監視基準に準拠する、請求項１７記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項１９】
少なくとも第二の音響センサを含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項２０】
音響センサおよび少なくとも第二の音響センサが騒音場所情報を提供するために使用される、請求項１９記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項２１】
警告出力がローカル出力を含む、請求項１記載のワイヤレスフィールド装置。
【請求項２２】
音響騒音を監視する方法であって、：
音響騒音を音響センサで感知する工程と；
作業者騒音暴露基準に基づいて有害な騒音状態を識別するために、感知された音響騒音を処理する工程と；
ＩＥＣ６２５９１（WirelessHART（登録商標））通信基準に従って識別された騒音状態に応じてワイヤレス出力を提供する工程とを含む、
方法。
【請求項２３】
産業プロセスにおける騒音を監視するシステムであって、：
産業プロセスにおける音響騒音を感知するように設定されたフィールド取り付けモニタに具現化された音響センサと；
感知された音響騒音を処理し、設定可能なパラメータに基づいて有害な騒音状態を検出するように設定された処理回路と；
検出された有害な騒音に基づいてワイヤレスで通信するように設定されたワイヤレス通信回路とを含む、
システム。
【請求項２４】
設定可能なパラメータを設定するために使用されるインタフェースを含む、請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
傾向情報を提供するように設定されたインタフェースを含む、請求項２３記載のシステム。
【請求項２６】
場所情報を提供するように設定されたインタフェースを含む、請求項２３記載のシステム。
【請求項２７】
ソフトウェアアプリケーションに具現化されたインタフェースを含む、請求項２３記載のシステム。
【請求項２８】
複数のフィールド据え付けモニタを含む、請求項２３記載のシステム。
【請求項２９】
マイクロプロセッサ上で動作するソフトウェアアプリケーションによって処理回路が具現化される、請求項２３記載のシステム。
【請求項３０】
複数の音響センサを含む、請求項２３記載のシステム。
【請求項３１】
産業プロセスにおける音響騒音の監視に使用するワイヤレスフィールド装置であって、：
産業プロセスにおける音響騒音を感知するように設定された音響センサと；
感知された音響騒音に基づいて有害な騒音状態を識別するように設定された音響センサに結合された処理回路と；
騒音状態に応じて出力を提供するように設定された出力回路とを含む、
ワイヤレスフィールド装置。
【請求項３２】
音響騒音を監視する方法であって、：
音響騒音をワイヤレスフィールド装置内の音響センサで感知する工程と；
感知された音響騒音を処理する工程と；
処理された音響騒音の騒音パラメータを作業者騒音暴露基準に基づいて識別する工程と；
識別された騒音パラメータに基づいてワイヤレス出力を提供する工程とを含む、
方法。
【請求項３３】
感知された音響騒音を処理する工程が周波数による騒音のフィルタリングをさらに含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
周波数によるフィルタリングがオクターブバンドを使用するフィルタリングを含む、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
感知された音響騒音を処理する工程が重み付け曲線を使用する感知された騒音の重み付けをさらに含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
騒音パラメータを識別する工程が少なくとも一つの判定基準を使用する処理の設定をさらに含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
識別された騒音状態に応じた警告出力の提供をさらに含む、請求項３２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、好ましくは所望の騒音レベルで作動し、職場安全規則順守を確実にするために産業プラントを監視する、産業用ワイヤレスオーディオ騒音監視システムに関する。
【０００２】
産業プラントは、多くのタイプの物品の製造、保管および運搬に使用される。そのような産業製造環境では、騒音レベルは、比較的高いレベルに達することがある。多数の理由で、特定の閾値未満の騒音レベルを維持することが望ましい場合がある。これは、騒音監視機器を使用して産業プロセスの特定の区域を手作業で点検することにより達成されることができる。しかし、これは、非効率的であり、特定の点検時間中の当該騒音レベル情報しか提供しない。したがって、過度の騒音事象は、注意を向けられることなく発生する場合があり、オペレータは、問題に気付かない場合がある。
【０００３】
発明の概要
音響騒音の監視に使用するワイヤレスフィールド装置は、音響騒音を感知するように設定された音響センサを含む。音響センサに結合された処理回路は、感知された音響騒音および作業者騒音暴露基準に基づいて有害な騒音状態を識別するように設定される。出力回路は、識別された騒音状態に応じて警告出力を提供する。ワイヤレスフィールド取り付けモニタに具現化された一つまたは複数の音響センサを使用するシステムも提供される。
【０００４】
本概要および要約書は、さらに実施するための形態として以下に記載される、簡略化された形態のコンセプトの選択を紹介するために提供される。本概要および要約書は、請求項に係わる主題の基本的な特徴または重要な特徴を同一視することを意図しておらず、請求項に係わる主題の範囲の決定に役立つものとして使用されることも意図していない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】フィールド取り付け可能な産業用ワイヤレスオーディオ騒音監視システムの斜視図である。
【図２】図１のシステムの電気コンポーネントを示す、簡略化されたブロック図である。
【図３】オーディオ騒音および傾向を報告するユーザインタフェースとして提供された感知された騒音レベルをグラフで図示したものである。
【図４】Ａ、ＢおよびＣタイプオーディオ騒音を感知するための重み付けフィルタの、相対レスポンス対中心周波数のグラフである。
【図５】オクターブバンドフィルタを図示する表である。
【図６】本開示の実施態様による騒音モニタの電気コンポーネントを示す、簡略化されたブロック図である。
【図７】本開示の実施態様によるシステムのブロック図である。
【図８】本開示の実施態様による中央ステーションのブロック図である。
【図９】本開示の実施態様を具体化することができるコンピュータの概略図である。
【図１０】本開示の実施態様による方法のフローチャート図である。
【０００６】
実例実施態様を実施するための形態
厳しい環境、例えば、海上石油・ガス採掘プラットフォームを含む産業環境における騒音レベルのワイヤレス、バッテリまたは電源内蔵式連続監視を必要とする産業オペレータのためのシステムが提供される。測定は、職場騒音監視のための承認された作業者騒音暴露基準に従って成されることができる。システムによって提供される情報は、従業員に災害を及ぼす過度の騒音がある区域をオペレータが識別することを可能にする。この識別に基づいて、オペレータは、効果的な緩和措置、例えば、騒音低減、技術および業務上の管理ならびに適切なパーソナル保護具を具現化することができる。
【０００７】
本発明の実施態様は、オペレータが彼らの施設内の騒音災害を識別することを可能にするワイヤレス広域オーディオ監視ネットワークおよびソフトウェアツールを含む。一つの実施態様では、騒音監視システムは、フィールド取り付け可能な騒音レベルモニタ（好ましくはＩＥＣ６２５９１準拠（WirelessHART（登録商標））装置のネットワークで構成される。騒音レベルモニタは、厳しい、有害な環境での常設に好適である。フィールド取り付け可能なモニタは、監視される区域に配置された既存のWirelessHART（登録商標）（または他のワイヤレスプロトコル）ネットワークにシームレスに統合される。騒音測定機能、精度および報告は、該当する職場騒音監視基準に従う。
【０００８】
一つの実施態様におけるシステムは、ユーザが職場騒音災害を識別および緩和することを助けるために、騒音レベルトレンディング、マッピングおよび警報機能を持つアプリケーションソフトウェアを含む。システムの実施態様は、既存のホストシステムへの迅速かつ容易なデータ統合も支援する。
【０００９】
フィールド取り付け可能なモニタ１００（図１）は、一つの実施態様では、オーディオマイクロフォン（または他の音響センサ）１０２、信号調整・フィルタリングコンポーネント１０８（図２および６に示す）、電源１０４、無線または通信モジュール１０６およびシステムを管理し、オーディオデータを顧客のホストシステムおよび／または関係するアプリケーションソフトウェアが騒音トレンディング、マッピング、警報に使用することができる一つまたは複数のプロセス変数に処理するためのマイクロコントローラ１１０（図２および６に示す）を含む。図２は、フィールド取り付け可能なオーディオ騒音モニタ１００のブロック図の例を示す。図３は、オーディオ騒音の報告および傾向を特徴づけるユーザインタフェースの例を示す。
【００１０】
一つの実施態様においてワイヤレスオーディオ騒音モニタとして設定されたフィールド装置１００を図１に斜視で、図６に基本ブロック図形態で示す。図１および６を参照すると、騒音モニタは、音響センサ、例えば、マイクロフォン１０２と、電源モジュール１０４と、システム筐体１１２に結合された通信モジュール１０６とを含む。筐体１１２は、一つの実施態様では信号調整・フィルタリングコンポーネント１０８およびマイクロコントローラ１１０を包含し、一つの実施態様では通信モジュール１０６と統合されることができる内部電子機器１１４も含む。音響センサは、音響入力を受信し、受信した音響入力を信号調整・フィルタリング回路１０８に送信する。信号調整・フィルタリングは、さらに以下に論じられる。ひとたび音響信号がフィルタリングされ調整されると、一つの実施態様におけるマイクロコントローラ１１０は、受信した騒音レベル、オーディオマッピング、具体的な事象識別、アラーム状態、トレンディングおよびそれらに類するものについての情報の表示および／または解析のためのユーザインタフェースまたはソフトウェアモジュールへの処理されたオーディオデータの提供のために、フィルタリングされた入力を処理する。受信した騒音は、フィルタリングも調整もされずにマイクロコントローラに渡されることもでき、マイクロコントローラは、一つの実施態様では、調整を実施することができる。一つの実施態様における音響センサは、ヒトが感知する周波数範囲外の騒音、例えば、超音波の騒音を受信する能力がある。
【００１１】
図２は、一つの実施態様によるそれぞれのフィールド装置１００のより詳細なブロック図である。オーディオマイクロフォン１０２は、一つの実施態様では、本明細書において論じられるように、重み付けおよびフィルタリング機能を含む信号調整回路１０８に受信したオーディオ信号を渡すために結合される。電源モジュール１０４は、フィールド装置１００のコンポーネントに電力を供給するために提供される。通信モジュール１０６は、有線またはワイヤレス接続を介して、外部施設、例えば、中央ステーション、制御室またはそれらに類するものへのフィールド装置１００の通信能力を提供する。マイクロコントローラ１１０は、アナログ−デジタルコンバータブロック２０２を介して信号調整回路１０８に結合される。好ましくは、温度センサ２０４は、フィールド装置における温度をマイクロコントローラに提供するために、マイクロコントローラ１１０に結合される。温度は、本明細書においてさらに記載されるように、様々な計算に使用されることができる。マイクロコントローラ１１０は、一つの実施態様では、メモリ、例えば、ＦＲＡＭ（登録商標）２０６へのアクセスを有する。ＦＲＡＭ（登録商標）は、通常、他の形態のメモリよりもはるかに少ない電力を消費し、フィールド装置、例えば、低電力出力を有するフィールド装置１００での使用によく適している。
【００１２】
電源モジュール１０４は、一つの実施態様では、少なくとも一つのバッテリ２０８、本質安全回路２１０、「バックブースト」タイプ電圧レギュレータ２１２、低ドロップアウト（ＬＤＯ）レギュレータおよび抵抗電力分割器、例えば、抵抗器分割器ネットワーク２１６を含む。電源モジュールは、フィールド装置１００に電力を供給するために使用される電力の少なくとも一部を供給し、フィールド装置１００のための本質的に安全な電力ソリューションを提供する。電源モジュールのコンポーネントは、一つの実施態様では、個別に提供される。
【００１３】
通信モジュール１０６は、一つの実施態様では、HART（登録商標）（標準４〜２０mAアナログ信号上に重畳されたデジタル通信信号からなるハイブリット物理層）、FOUNDATION（商標）Fieldbus（Instrument Society of Americaによって１９９２年に公表された完全デジタル通信プロトコル）、Profibus通信プロトコルまたはその他を使用する運用のために設定される。ワイヤレスプロセス制御ループプロトコル、例えば、ＩＥＣ６２５９１（WirelessHART（登録商標））を含む無線−周波数通信技術も具現化されることができる。通信モジュール１０６においては、有線HART（登録商標）通信回路２１８およびWirelessHART（登録商標）通信回路２２０は、パラメータ、例えば、外部施設へのオーディオ情報の通信のために、マイクロコントローラ１１０に結合される。一つの実施態様では、WirelessHART（登録商標）回路２２０の保護のために、静電放電・サージサプレッサ２２２も使用されることができる。
【００１４】
複数の騒音モニタ１００は、作業または他の区域、例えば、石油掘削リグ、海上石油・ガス採掘プラットフォーム、産業プラントおよびそれらに類するものに位置付けられることができる。モニタ１００は、一部の実施態様では、例えば、有線またはWirelessHART（登録商標）対応の装置を使用して設定され、一つの実施態様では、メッシュネットワークに組み込まれ、中央ステーションまたは制御室に接続されることができる。一つの具体的な機器構成では、図７にブロック図の形態で示すように、複数の騒音モニタ１００１、１００２、１００３、１００４のシステム７００は、商業的に実績のある産業用メッシュネットワーク、例えば、WirelessHART（登録商標）ネットワーク上で作動するように設定される。複数の騒音モニタ１００は、監視される場所に配列され、一つの実施態様では、ワイヤレスネットワークメッシュ７０２、例えば、WirelessHART（登録商標）ネットワークの一部である。一つの実施態様では、複数の騒音モニタは、公知の場所に位置付けられる。中央ステーション７０４、例えば、ゲートウェイ装置は、システム７００の一つの実施態様に使用され、複数の騒音モニタ１００の一つまたは複数からの情報を受信するために、メッシュ７０２と接続される。中央ステーション７０４は、騒音モニタ１００からローカルもしくはリモート監視または制御システムに情報を送信するために用いられることができる。
【００１５】
産業プロセスにおける音響騒音の監視に使用するフィールド装置１００は、したがって、一つの実施態様では、産業プロセスにおける音響騒音を感知するように設定された音響センサと、感知された音響騒音に基づいて作業者騒音暴露基準に関連する騒音状態を識別するように設定された音響センサに結合された処理回路と、騒音状態に応じて出力を提供するように設定された出力回路とを含む。一つの実施態様では、フィールド装置は、有害な騒音状態、例えば、具体的な騒音イベント、あるレベル以上の持続する騒音レベルまたは有害な騒音状態に傾いている騒音の傾向によって例示される作業者騒音暴露基準に基づいて騒音を監視するために使用される。
【００１６】
一つまたは複数の騒音モニタにおける騒音レベルについての情報は、一つの実施態様では、ソフトウェアモジュール、ソフトウェアモジュールのユーザインタフェースまたはソフトウェアモジュールとユーザインタフェースとの組み合わせ内のさらなる騒音レベルトレンディング、マッピングおよび警報機能のためにメッシュネットワーク７０２で伝達される。オーディオ騒音の報告、傾向およびそれらに類するもののためのユーザインタフェース３００の一つの実施態様を図３に示す。例えば、ユーザインタフェース３００は、一つまたは複数の具体的な騒音の経時騒音レベル、一つまたは複数の具体的なモニタまたはそれらの一部の組み合わせを示すために使用されることができる。図３に示すように、ユーザインタフェース３００は、一つの実施態様では、グラフ３０２およびグラフ３０２上に履歴形態で示された情報の少なくとも一部またはその情報の融合をメータ形態で示すビジュアルメータタイプ表示３０４を含む。
【００１７】
グラフ３０２は、五つの別個の識別された騒音の各々の時間の周期にわたる瞬間騒音レベルを示す。五つの別個の識別された騒音は、周波数範囲またはバンド内の騒音レベル、個々の騒音モニタからの騒音またはそれらに類するものであることができる。グラフ３０２は、どのようなものを表示するか、例えば、様々な実施態様で示すように、一つまたは複数の経時現在レベル、経時平均レベル、範囲帯域または予測傾向情報、例えば、回帰曲線またはそれらに類するものにおいてユーザ選択可能である。
【００１８】
騒音＿１のためのメータ表示３０４は、Ａ重み付けされたデシベル測定値として示され、７４dBAを表示している騒音レベル３０６と、約７５dBAのメータレベル３０８との二つの情報を表示する。騒音レベル３０６は、様々な実施態様において、定められた時間周期にわたる平均騒音レベル、現在騒音レベル、ピーク騒音レベル、ローカル最大もしくは最小騒音レベルまたはそれらに類するものを表示することができる。メータレベル３０８は、様々な実施態様において、定められた時間周期にわたる平均騒音レベル、現在騒音レベル、ピーク騒音レベル、ローカル最大もしくは最小騒音レベルまたはそれらに類するものを表示することができる。一つの実施態様では、ユーザは、例えば、どのような情報が表示されるか、どのような形態（すなわち、グラフ３０２のようなグラフ、表示３０４のようなメータ表示、表示とグラフ、チャート、表またはそれらに類するものとの組み合わせ）で情報が表示されるかを含む可能な表示構成のリストから選んで表示の形態を選択することができる。
【００１９】
ユーザインタフェース３００は、一つの実施態様では、騒音モニタによって受信されたオーディオ情報を収集するソフトウェアのためのフロントエンドとして用いられ、騒音傾向、ある事象または傾向に対する警報および騒音マッピングを非限定的に含む機能を実施する。ユーザインタフェース３００は、複数の騒音モニタのうち特定の一つの騒音モニタまたは複数のモニタ、複数の騒音のうち特定の一つの騒音または複数の騒音、一つの周波数範囲または複数の範囲内の一つの騒音または複数の騒音、重み付けフィルタで重み付けされたもしくは周波数によってフィルタリングされた一つの騒音または複数の騒音、重み付けフィルタで重み付けされたもしくは周波数によってフィルタリングされた一つのモニタまたは複数のモニタ、一つまたは複数の判定基準、例えば、作業者騒音暴露基準よって決定される有害な騒音状態およびそれに類するものの選択を含む騒音情報の提示のためのいろいろな選択肢をユーザが選ぶことを可能にする。さらに、傾向、マッピングまたはそれらに類するものの監視の継続時間は、ユーザによって選択されることができる。
【００２０】
一つの実施態様では、ひとたび重み付け選択、フィルタリング選択、騒音モニタ場所選択、騒音タイプ選択、騒音の継続時間、傾向の継続時間、騒音強度閾値または周波数選択およびそれらに類するもののうち一つまたは複数のユーザ選択が成されると、ソフトウェアは、選択された判定基準を示すために、ユーザインタフェース３００上にグラフ、チャート、メータまたはそれらに類するものを表示するが、これらもユーザ選択可能である。判定基準のいずれかの所定の閾値に達した（例えば、作業者騒音暴露基準に基づいて）とソフトウェアによって決定されると、警告または他の警報がソフトウェアによって提供される。警告または警報は、ユーザインタフェース３００上の表示、オーディオアラーム、外部警報システムによって使用されることができるデジタル信号またはそれらの一部の組み合わせの形態であることができる。
【００２１】
騒音の傾向は、例に過ぎず限定されるわけではないが、増加騒音レベル、閾値を上回る平均騒音レベル、閾値を超える重み付けされた平均騒音レベルまたはそれらに類するものを含む、多数の所定の判定基準に基づいて識別されることができる。これらは、作業者騒音暴露基準限界に達した場合があることを表示し、予防的警告を発するためにも使用されることができる。
【００２２】
騒音が起きた場所の決定も、例えば、異なる騒音モニタにおける差異に基づいて騒音に最も近い騒音モニタを、または公知の場所を有する一つまたは複数の騒音モニタにおいて騒音が受信された時間を識別することにより実施されることができる。
【００２３】
騒音検出器平均化時間は、当技術分野において公知であるように、低速、高速およびインパルス設定がユーザ選択可能なものとして提供される。サンプリングおよび送信周期もユーザ選択可能であることができる。
【００２４】
Ａ重み付け４０２、Ｂ重み付け４０４およびＣ重み付け４０６に対する重み付け曲線のグラフ４００は、約２０Hz〜１０kHzの周波数範囲に対して図４に示される。周波数応答に対する従来の重み付け曲線は、当技術分野において公知である。Ａ、ＢおよびＣ重み付けが図４に示される一方、Ａ重み付けがほぼ世界的規模で音レベルメータへの使用が義務付けられており（例えば、国際基準ＩＥＣ６１６７２）、通常、ＡおよびＣ重み付けは、産業騒音アプリケーションにおいて最も一般に使用されるフィルタである。Ｃ重み付けは、ヒトの耳により近い近似であり、Ａ重み付けがより古い標準騒音レベルと比べることを可能にするが、Ｃ重み付けは、高い騒音レベルのトーンへのヒトの耳の感度の最もよい予測因子と考えられる。Ａ重み付けは、騒音に起因するヒトの耳への障害に対する潜在性をよりよく反映する。Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ重み付けが検討されると同時に、追加的なフィルタリングまたは重み付け、例えば、Ｚ重み付けもしくは他の重み付け機能または直線状の（フィルタなし）重み付けは、本開示の範囲を逸れることなく、本開示の実施態様と共に使用されることができる。重み付け曲線の使用は、公知であり、本明細書においてさらに記載はしない。さらに、他の作業者騒音暴露基準も使用することができる。
【００２５】
ヒトの耳に障害を与える騒音が強度および周波数の両方に左右されるため、一部の実施態様では、ある騒音および騒音パターンを遮断するために、周波数に基づくフィルタリングが使用される。周波数フィルタリングの一つの方法は、オクターブバンドの使用を通じる。オクターブバンドは、周波数スペクトルを一番上の周波数が低周波数の２倍であるバンドに分ける。高および低周波数ならびに中心周波数を持つ従来のオクターブバンドを図５に表形態で示す。ある周波数範囲の音が潜在的な聴覚障害を引き起こす可能性がより高いため、それらの周波数範囲内の音に重点的に取り組むことが望ましい場合がある。オクターブバンドフィルタは、それらのバンドまたは周波数範囲外の音をフィルタリングする。本開示の実施態様は、例えば、信号調整回路１０８においてオクターブバンドフィルタリングを使用することができる。オクターブバンドフィルタリングが論じられる一方、他の周波数フィルタリング、例えば、３分の１オクターブバンドフィルタリングは、本開示の範囲を逸れることなく、本開示の実施態様との使用に受け入れられることが理解される。
【００２６】
フィルタリング、例えば、オクターブバンドフィルタリングおよび重み付け、例えば、Ａ、Ｂ、ＣもしくはＤ重み付けまたはそれらの任意の組み合わせは、様々な実施態様において、本開示の範囲を逸れることなく、様々なパラメータおよび機能、例えば、トレンディング、マッピングおよびそれらに類するものと共に使用されることができる。そのような組み合わせは、様々な実施態様において、本明細書において記載される騒音モニタを使用する騒音監視における柔軟性を可能にするために使用される。
【００２７】
さらに、ある音の識別のために、オクターブバンドまたは他の周波数フィルタリングの使用は、よりいっそう有効であることができる。一部の産業施設では、ある公知の音が発生する場合がある。さらに、それらの音は、特異的な騒音パターン、周波数、強度またはそれらの組み合わせを有することができ、信号調整・フィルタリングの使用を通じた音の識別、マイクロコントローラによる処理、例えば、公知の騒音パターン表またはデータベースとの比較を可能にする。なおもさらに、ある騒音イベントは、他の潜在的なイベントの前兆であることができ、切迫した状態、例えば、有害な状態またはそれらに類するものの警報をオペレータまたはユーザに出すために使用されることができる。
【００２８】
図９および関連する議論は、ソフトウェアおよびユーザインタフェース３００が具現化されることができる、好適なコンピューティング環境の簡単な、一般的記載を提供する。必要であるわけではないが、ソフトウェアは、コンピュータ９００によって実行されるコンピュータ実行可能命令、例えば、プログラムモジュールに一般的に関連して、少なくとも一部が具現化されることができる。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実施するまたは特定の抽象データタイプを具現化する、ルーチンプログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。当業者は、本明細書における記載を、コンピュータ可読媒体上に保存可能なコンピュータ実行可能命令として具現化することができる。加えて、当業者は、本発明がマルチプロセッサシステム、ネットワーク化されたパーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータおよびそれらに類するものを含む他のコンピュータシステム機器構成と共に具体化されることができることを認識する。本発明の態様は、通信ネットワークを通じてリンクされるリモート処理装置によってタスクが実施される分散コンピューティング環境で具体化されることもできる。分散コンピュータ環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよびリモートメモリ記憶装置の両方に置かれることができる。
【００２９】
コンピュータ９００は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）９０２と、メモリ９０４と、メモリ９０４を含む様々なシステムコンポーネントをＣＰＵ９０２に結合するシステムバス９０６とを有する従来型コンピュータを含む。システムバス９０６は、メモリバスまたはメモリコントローラ、ペリフェラルバスおよびいろいろなバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造のいずれかであることができる。メモリ９０４は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。例えば、起動中に、コンピュータ９００内の要素間で情報を転送することを助ける基本ルーチンを含む基本入力／出力（ＢＩＯＳ）は、ＲＯＭに保存される。記憶装置９０８、例えば、ハードディスク、フロッピーディスクドライブ、光ディスクドライブなどは、システムバス９０６に結合され、プログラムおよびデータの記憶のために使用される。コンピュータによってアクセス可能である他のタイプのコンピュータ可読媒体、例えば、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリおよびそれらに類するものも記憶装置として使用されることができることが当業者によって認識される。一般に、プログラムは、添付データありまたはなしで、少なくとも一つの記憶装置９０８からメモリ９０４にロードされる。
【００３０】
入力装置、例えば、キーボード９１０および／またはポインティング装置（たとえば、マウス、ジョイスティック）９１２またはそれらに類するものは、ユーザがコンピュータ９００にコマンドを提供することを可能にする。モニタ９１４または他のタイプの出力装置は、好適なインタフェースを介してシステムバス９０６にさらに接続されることができ、フィードバックをユーザに提供し、ユーザインタフェース３００を表示することもできる。モニタ９１４がタッチスクリーンである場合、ポインティング装置９１２は、それに組み入れられることができる。モニタ９１４および入力ポインティング装置９１２、例えば、マウスは、対応するソフトウェアドライバーと合わせて、コンピュータ９００のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）９１６を形成することができる。インタフェース９１８は、必要な場合、他のコンピュータシステムへの通信を可能にする。インタフェース９１８は、アクチュエータおよび／または先に述べた感知装置へ／から信号を送るまたは信号を受信するために使用される回路も務める。一般に、そのような回路は、当技術分野において周知であるように、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）およびアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを含む。
【００３１】
運用においては、一つの騒音モニタまたは複数の騒音モニタ、例えば、先に記載されたモニタ１００は、音響騒音が測定される区域に置かれる。一つまたは複数の騒音モニタは、区域における音響騒音を感知する。騒音は、作業者騒音暴露基準に基づいて、一つの実施態様では騒音モニタ内で、代替実施態様では処理回路またはマイクロコントローラ内で処理される。処理は、例にすぎず限定されるわけではないが、一つまたは複数の判定基準に基づいて感知された騒音をフィルタリングまたは重み付けすることを含む。一つの騒音パラメータまたは複数の騒音パラメータは、受信され、処理された音響騒音に基づいて決定される。一つの実施態様では、騒音パラメータは、ユーザインタフェース、例えば、本明細書において記載されるソフトウェアモジュールのユーザインタフェース上に表示され、ソフトウェアモジュールは、ユーザ選択判定基準によって、トレンディング、マッピング、場所情報、具体的な音識別およびそれらに類するものを表示するように設定される。様々な機器構成において、ユーザインタフェースは、騒音モニタ自体および／またはもう一つの場所、例えば、図７に示す中央場所７０４上で行われることができる。
【００３２】
産業プロセスにおける音響騒音の監視のための方法を図１０にフローチャート形態で示す。方法１００は、一つの実施態様では、ブロック１００２内の産業プロセスにおける音響騒音を音響センサで感知する工程と、ブロック１００４内の騒音状態を識別するために感知された音響騒音を処理する工程と、ブロック１００６内の識別された騒音状態に応じて出力を提供する工程とを含む。一つの実施態様では、方法は、有害な騒音状態、例えば、具体的な騒音事象、あるレベル以上の持続する騒音レベルまたは有害な騒音状態に傾いている騒音の傾向を識別するために、騒音を処理する。
【００３３】
処理は、様々な実施態様において、周波数、例えば、先に記載したオクターブバンドの使用による騒音のフィルタリングと、重み付け曲線を使用する感知された騒音の重み付け、例えば、先に記載したＡ、Ｂ、ＣまたはＤ重み付けとを含むことができる。騒音パラメータの識別は、一つの実施態様では、少なくとも一つの判定基準、例えば、重み付け選択、フィルタリング選択、騒音モニタ場所選択、騒音タイプ選択、騒音の継続時間、傾向の継続時間、騒音強度閾値または周波数選択およびそれらに類するものを使用する処理を設定することをさらに含む。
【００３４】
具体的なオーディオ測定特性および特徴は、所望のとおり設定されることができる。これは、使用される特定の基準、周波数範囲、振幅範囲のみならずユーザ選択可能な重み付けも含む。例えば、重み付け基準Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを含む有害な騒音状態を検出するために、ある基準重み付け係数を使用することができる。特性の例は、以下のとおりであることができる：
精度：ＩＥＣ６１６７２クラス２（またはそれ以上）
周波数範囲：２０Hz〜２０kHz
振幅範囲：６０〜１２０dB
測定モード：ユーザ選択可能な重み付け：Ａ、Ｂ、ＣまたはＤ付きブロードバンド、基準バンドフィルタリングを伴うオクターブ
時間応答：ユーザ選択可能：低速、高速、インパルス
サンプリング／送信周期：ユーザ選択可能：４秒〜６０分、レベルトリガサンプリングおよび送信
重み付けフィルタの例は、図４のグラフおよび図５の表に図示される。また、先に言及したように、応答時間およびサンプリング周期は、レベルトリガサンプリングを含み、選択可能であることができる。
【００３５】
様々な態様では、本発明は以下を含む：
・自己組織化メッシュネットワーク技術を使用する、フィールド取り付け可能な産業用ワイヤレスオーディオ騒音モニタ装置。
・職場騒音監視基準に準拠することが必要とされる様々な標準作業者騒音暴露基準スペクトル重み付け特性（Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ重み付けとして産業界で公知）を採用する、フィールド取り付け可能な産業用ワイヤレスオーディオ騒音監視装置。
・産業界で承認された職場騒音監視基準に準拠するオクターブバンドフィルタリングを採用する、フィールド取り付け可能な産業用ワイヤレスオーディオ騒音監視装置。
・Ａ、Ｂ、ＣおよびＤフィルタリングが適用されると同時にブロードスペクトルオーディオ騒音が監視され、報告されるのみならず、オクターブフィルタリングが適用されると同時に騒音レベルも監視され、レポートされる、フィールド取り付け可能な産業用ワイヤレスオーディオ騒音監視装置。
・ユーザ設定可能な騒音警報レベルを持つ、フィールド取り付け可能な産業用ワイヤレスオーディオ騒音監視装置。
・感知されたオーディオ騒音レベルがユーザ設定された閾値を超過したときのみ騒音レベルデータを送信する、フィールド取り付け可能な産業用ワイヤレスオーディオ騒音監視装置。
・ワイヤレスネットワークを介してフィールド取り付けモニタからオーディオ騒音レベルデータを収集し、ユーザに騒音の傾向、警報およびマッピング機能を提供する、アプリケーションソフトウェア。
【００３６】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を記載してきたが、当業者は、本発明の本質および範囲を逸れることなく、形態および詳細の変更が成される場合があることが分かる。感知される特定の騒音は、超音波の騒音である場合がある。本明細書において使用される用語「音響」は、超音波の騒音のみならず通常のヒトの聴覚スペクトル内またはヒトの聴覚に障害を与える能力がある周波数スペクトル内の騒音の両方を含む。高度なスペクトル成分解析能力を含むこともできる。そのような機器構成では、音響センサからの出力において具体的な音波および超音波の事象を監視することができる。一部の機器構成では、システムは、騒音源位置探知能力を含んでもよい。例えば、指向性マイクロフォンおよび／または追加的な音響センサが使用されてもよい。場所は、信号の強さおよび／または受信した音響信号の時間遅延に基づいて決定されてもよい。本明細書において使用される用語「有害な騒音状態」は、ユーザまたは他の手段によって選択可能であるか定義されることができ、作業者騒音暴露基準に基づくことができる任意の状態を含む。有害な騒音は、そのような騒音にさらされた作業者に害を及ぼす場合がある特性を有する騒音である。有害な騒音状態は、切迫した状態である場合があり、必ずしも有害なレベルの騒音が検出時に存在することを必要としない。システムは、一部のタイプの警告出力を提供することができる。これは、ワイヤレスでもう一つの場所に送信されることができる。さらに、出力は、ユーザにローカルで警報を出すために、ローカルで提供されてもよい。そのような警報は、ビジュアル表示またはオーディオ表示であることができる。警報は、騒音を出している機器を自動的に停止するように設定されてもよい。先にワイヤレス機器構成が記載されているが、システムは、有線技術を使用して具現化されてもよい。例えば、２線式産業プロセス制御ループが使用されてもよい。システムは、ワイヤレス機器構成を容易にするために、省電力および／または環境発電技術を具現化することができる。
【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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【国際調査報告】
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