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JP2004177359A - Method and device for acoustically monitoring operating state of facility - Google Patents

Method and device for acoustically monitoring operating state of facility Download PDF

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JP2004177359A
JP2004177359A JP2002346640A JP2002346640A JP2004177359A JP 2004177359 A JP2004177359 A JP 2004177359A JP 2002346640 A JP2002346640 A JP 2002346640A JP 2002346640 A JP2002346640 A JP 2002346640A JP 2004177359 A JP2004177359 A JP 2004177359A
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明 永森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method with which the operating state of a facility to be monitored can be monitored acoustically, by accurately distinguishing operating sounds from the facility from noise, such as operating sounds from other peripheral facilities, or the like, by accurately collecting the operating sounds from the facility. <P>SOLUTION: After first and second acoustic spectrum information is obtained, by performing frequency analyses on first and second sound volume signals obtained, by collecting the operating sounds from the facility 3 to be monitored by means of a first sound-sensitive sensor 2 provided relatively close to the facility and a second sound-sensitive sensor 4 provided relatively far from the facility, the peak information in the first sound spectrum information is stored in a data-storing section. Then monitoring location of the sensor 4 for the operating sounds is decided by extracting the first and second sound volume output values at the peak frequency from the first and second sound spectrum information and finding correlations between the sound volume output values, by comparing the values with each other and stored in the data storing section. Thereafter, the facility 3 is monitored, by installing the second sensor 4 to the monitoring location. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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監視用感音センサを設けて監視するステップと、前記監視用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(Pmax,Pmax,Pmax…Pmax)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Pmax,Pmax,Pmax…Pmax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Pmax,Pmax,Pmax…Pmax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Pmaxa,Pmaxb,Pmaxc…Pmaxn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・・・f〜f
周波数帯域数・・・・N
平均値・・・・・・・fave
ピーク周波数での音圧レベル・・・・pmax〜pmax
+f+・・・・f/N=fave
fave<pmax〜pmax
【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・・・fa〜fa
周波数帯域数・・・・Na
平均値・・・・・・・fave
ピーク周波数での音圧レベル・・・・pmaxa〜pmaxa
fa+fa+・・・・fa/Na=fave
fave<pmaxa〜pmaxa
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…cpmax〜cpmax
0<cpmax〜cpmax≦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…Δpmax〜Δpmax
接触式ピーク周波数での音圧レベル…pmax〜pmax
0≦Δpmax〜Δpmax<pmax〜pmax
【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・・・・・・・・・K
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−K=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pmax〜pmax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pmax〜pmax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・・・・・・・・・・・・・Δpmax〜Δpmax
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・・・・・・・・dpmax〜dpmax
偏差を加算した疑似接触ピーク周波数・・・・・apmax〜apmax
とすると
dpmax+Δpmax・・・dpmax+Δpmax=apmax〜apmax
【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。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a facility operation state acoustic monitoring method and a facility operation state acoustic monitoring device that collect and monitor facility operation sounds.
[0002]
[Prior art]
Monitoring of operating conditions of facilities such as power plants, chemical plants, and equipment is performed by monitoring personnel who listen to operating sounds unique to each facility. That is, as a method of confirming the operation state of equipment performed by daily patrols such as patrols and inspections, acoustic diagnosis utilizing human hearing is widely used because of its easy handling.
[0003]
However, acoustic diagnosis utilizing hearing requires a sufficient storage of the loudness and timbre of sound generated from equipment during normal operation, and must be a skilled observer who constantly monitors equipment. Could not be done. In addition, it is difficult to transmit the acoustic diagnosis state, emotion, and result determined by a skilled observer to another observer, so that it is easy to handle as a diagnostic method for detecting occurrence of an abnormality, but it is also difficult to pass on technology. For this reason, in order to solve the problem of the conventional acoustic diagnosis, an approach of the acoustic diagnosis that can be easily handled by a person other than a skilled technician has been started.
[0004]
As an acoustic diagnosis method that does not depend on people, instead of the auditor's auditory judgment, specific sounds generated from each facility are recorded and frequency analysis is performed, and the volume and timbre of normal sounds generated from the equipment are quantitatively determined. And a method of judging whether or not an abnormality has occurred in the equipment by comparing with a signal in a state considered to be an abnormal sound set in advance.
[0005]
However, in large plants, the patrol inspection of equipment is still carried out regularly by supervisors. It is necessary to carry a sound diagnostic device to collect the sound of the monitored equipment. At this time, since the microphone is recorded at a position at a certain distance from the monitored facility, the acoustic diagnostic instrument attenuates the detected operating noise as the distance from the monitored facility increases. On the other hand, since noise such as environmental noise increases, the S / N ratio deteriorates and the operating sound of the monitored equipment is accurately captured. It was difficult to perform accurate monitoring.
[0006]
As a countermeasure against ambient noise, a monitoring method has been proposed in which a peak frequency of abnormal sound of equipment is set as a monitoring frequency, and an external sound at this monitoring frequency is removed and monitored (for example, see Patent Document 1). Furthermore, there is described an apparatus that monitors the loudness of a sound as a sound signal level or the timbre as a frequency component and detects an abnormality in information collected by a microphone or the like (for example, see Patent Document 2).
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-229762 ([0023] to [0028] FIGS. 4 and 5).
[Patent Document 2]
JP-A-11-118593 ([0004], [0005]).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, from the supervisor who manages the equipment, many other facilities are operating near the monitored equipment in the equipment such as various plants and various equipments. There is a need for a monitoring technique that can accurately determine whether there is an abnormality in a target facility.
[0009]
The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and it is possible to accurately collect the operation sound from the monitoring target equipment, and to accurately monitor the noise from the noise such as the operation sound from other peripheral equipment. It is an object of the present invention to provide a facility operation state monitoring method and a facility operation state sound monitoring device that can be used.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a facility operation state acoustic monitoring method and a facility operation state acoustic monitoring apparatus having the following configurations.
[0011]
The method of monitoring the operating state of a facility according to the present invention includes the steps of: collecting a running sound specific to the monitored facility for a predetermined period by a first sound sensor and outputting a first running sound signal; Outputting a first acoustic spectrum signal indicating a relationship between a frequency and a volume output value by performing frequency analysis processing on the first driving sound signal, and a peak frequency at which the volume output value indicates a peak from the first acoustic spectrum signal And extracting a first volume output value of the peak frequency as monitoring information of a normal operation state and storing the information in a storage device in advance, and at a monitoring position farther from the monitoring target facility than the first sound sensor. Providing a second sound sensor and collecting the operation sound of the monitored facility for the predetermined period to output a second operation sound signal; Outputting a second acoustic spectrum signal indicating a relationship between a frequency and a volume output value by performing an analysis process; and converting the second volume output value of the peak frequency read from the storage device to the second acoustic spectrum. Extracting from a signal, and obtaining a correlation between the first sound volume output value and the second sound volume output value read from the storage device to determine an operation state of the monitored facility by the second sound sensor. Outputting monitoring position information to be monitored, storing the monitoring position information in the storage device, and, at the time of monitoring, providing a monitoring sound sensor at the position of the monitoring position information of the monitored facility, and monitoring. Comparing the monitoring output of the monitoring sound sensor with the monitoring information of the normal operation state stored in the storage device to determine whether or not the monitoring target equipment is abnormal. Characterized by comprising comprises the steps of view.
[0012]
According to the present invention, since the peak frequency obtained from the driving sound information from the sound sensor provided near the monitored equipment is monitored as the monitoring frequency by the second sound sensor output signal, the driving sound from the monitored equipment is monitored. Can be collected accurately, and can be monitored while being accurately distinguished from driving sounds from other surrounding facilities. Further, since the monitoring position information is output, when the monitoring person who monitors the equipment patrols and monitors, by bringing the second sound sensor, the second sensing sensor is provided at the monitoring position in the monitoring target equipment. A sound sensor can be provided, and monitoring can be performed under the same conditions regardless of whether the monitor is fixed or the monitor is brought by the monitor.
[0013]
Since the installation position of the first sound sensor is provided so as to be in contact with the container wall surface of the monitored equipment, the operating sound from the monitored equipment can be accurately collected, and the environmental sound such as the operating sound from other peripheral equipment can be collected. Can be accurately distinguished and monitored.
[0014]
The monitoring position information is obtained by performing at least one of a deviation process of a first volume output value and a second volume output value at the peak frequency from a first acoustic spectrum signal and a second acoustic spectrum signal, and a coherence analysis process. Since the obtained information is obtained, the installation position of the second sound sensor can be automatically confirmed each time monitoring is performed.
[0015]
The monitoring position information is used when the information obtained by at least one of the deviation processing and the coherence analysis processing between the first sound volume output value and the second sound volume output value falls within a predetermined range. , The distance information from the storage device to the second sound sensor, the monitoring position information is read from the storage device each time monitoring is performed, and the second sound sensor can be installed at the read monitoring position. Even if it is done, it can be monitored under the same conditions.
[0016]
The monitoring of the monitored facility by the second sound sensor is performed by monitoring the volume output value of the peak frequency obtained from the monitoring output by the second sound sensor and the normal operation state stored in the storage device. Compared with the monitoring information, when the output of a different signal abnormal information is output and displayed on the display device and stored in the storage device, so even the second sound sensor at a position distant from the monitored equipment Since the determination is made based on the sound volume output value based on the peak frequency extracted from the first sound sensor close to the monitored facility, the operating sound of the monitored facility can be monitored stably without being affected by noise.
[0017]
The extraction of the peak frequency is to output a frequency at which the volume output value shows a peak from a curve diagram of the frequency with respect to the volume output value obtained by performing frequency analysis processing on the first sound sensor output signal. Therefore, the operating sound of the monitored equipment is the peak frequency from the direct or nearby position, the operating sound from the monitored equipment can be collected accurately, and accurately distinguished from the environmental sound such as the operating sound from other surrounding equipment. Can be monitored.
[0018]
The output of the monitoring position information is based on the frequency characteristic curve information for each sound volume signal created by performing frequency analysis processing on the first and second sound sensor output signals. Since the monitoring position information of the second sound sensor is output by performing the coherence analysis processing, the second sound sensor is installed at the monitoring position at any time to monitor the operating state of the monitored equipment under the same conditions. can do.
[0019]
Since the monitoring position information is distance information from the monitoring target equipment to the second sound sensor, by storing this distance information, the monitoring can be performed in a state close to the same state at all times even when the monitor is changed. The operation state of the target equipment can be monitored.
[0020]
Since the monitoring information of the normal operation state and the monitoring position information of the second sound sensor are displayed on a display device, the monitoring position information is read from the storage device, and displayed on a display device, and the monitoring is performed. The second sound sensor can be installed at a predetermined position. Therefore, it is possible to monitor the operating state of the monitored facility by the second sound sensor under the same conditions as in the case where the first sound sensor is brought into contact with the monitored facility, regardless of the observer. it can.
[0021]
The monitoring of the monitored facility by the second sound sensor is performed by monitoring the volume output value of the peak frequency obtained from the monitoring output by the second sound sensor and the normal operation state stored in the storage device. Compare with the monitoring information, and output the abnormal information when a different signal is output, and display it on the display device and store it in the storage device, so that when the first sound sensor is brought into contact with the monitored equipment, Similarly, the occurrence of the operating condition abnormality can be accurately monitored by the second sound sensor.
[0022]
The equipment operation state acoustic monitoring device of the present invention collects, using a first sound sensor, operation sound specific to the monitored equipment whose operation state is monitored from the operation sound, and uses the first sound sensor to monitor the monitored object. A first acoustic spectrum showing a relationship between a frequency and a volume output value by performing frequency analysis processing on a first volume signal and a second volume signal collected by a second sound sensor provided at a monitoring position remote from the facility. And second sound spectrum information, peak frequency information in the first sound spectrum, and a first sound volume output value at the peak frequency in the first sound spectrum are extracted and information indicating a normal operation state is stored. A storage device, a second volume output value of the peak frequency is extracted from the second acoustic spectrum information, and a ratio between the first volume output value and the second volume output value is calculated. If there is a correlation, means for storing the position of the second sound sensor in the storage device as the monitoring position of the monitoring target equipment, and reading the monitoring position information stored in the storage device, The operating sound of the monitored facility is monitored by the provided second sound sensor, and a monitoring volume signal monitored by the second sound sensor and data indicating the normal operation state stored in the storage device. And means for determining the presence or absence of an abnormality in comparison with the above.
[0023]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if there is another equipment in operation around, the operating noise from the monitoring target equipment can be accurately collected, and the operating noise from other peripheral equipment can be accurately distinguished and monitored.
[0024]
Since the peak frequency in the first volume signal is a frequency at which the volume output value indicates a peak in a curve diagram showing a relationship between the frequency and the volume output value, a signal having a large S / N ratio as compared with ambient noise. Thus, it is possible to accurately install the second sound sensor at the monitoring position and monitor the monitoring target facility.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of a facility operation state monitoring method according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS. First, a description will be given with reference to the flowchart of FIG. 1 in order to understand the entire operation state monitoring method of the equipment.
[0026]
The feature of this equipment operation state monitoring method is that a first sound sensor is provided in contact with or in proximity to the equipment to be monitored in order to detect the operation sound unique to the equipment to be monitored relatively unaffected by ambient noise. To obtain monitoring data for the second sound sensor. Further, the feature of the method for monitoring the operating state of the equipment is that, under substantially the same conditions as the state monitored by the first sound sensor, the second position is located at a monitoring position farther from the monitored equipment than the first sound sensor. That is, a sound sensor 4 is provided so that monitoring can be performed. Furthermore, the feature of the equipment operating state monitoring method is that a peak frequency is obtained from the operating sound signal of the first sound sensor output to output substantially the same condition as the state monitored by the first sound sensor, This peak frequency is determined as an operation sound signal, and a monitoring signal of the second sound sensor used for monitoring and a determination signal for monitoring the operation sound of the monitored equipment are output.
[0027]
The method 1 for monitoring the acoustics of the operating state of the equipment shown in FIG. 1 is to install the first sound sensor 2 directly or in close proximity to the equipment 3 to be monitored and to collect the operating sound unique to the equipment 3 to be monitored. Monitoring data is collected so that monitoring can be performed by the second sound sensor 4 provided at a monitoring position farther from the monitoring target facility 3 than the first sound sensor under substantially the same conditions as the state. It comprises a monitoring data collection step 5 and a monitoring step 6 for monitoring the operating state of the monitored facility 3 based on the collected monitoring data.
[0028]
The monitoring data collection step 5 collects the operation sound from the monitored facility 3 by the first sound sensor 2 provided relatively close to the monitored facility 3 and the second sound sensor 4 provided far away from the monitored facility 3. A driving sound collecting step 11 for outputting a driving sound signal, a peak frequency extracting step 12 for extracting a peak frequency indicating a peak of a first sound volume output value from an output signal of the first sound sensor 2, and a second The second sound volume output value of the peak frequency is extracted from the output signal of the sound sensor 4, and the operation state of the monitored facility 3 by the second sound sensor 4 is monitored from the first and second sound volume output values. A monitoring position information output step 13 for outputting the monitoring position information as monitoring data.
[0029]
The monitoring step 6 is a method of monitoring the operating state of the monitored facility 3 using only the second sound sensor 4 based on the monitoring data, and sets the second sound sensor 4 at the position of the monitoring position information. It comprises a monitoring start step 15 and a monitoring step 16 for monitoring the operating state of the monitoring target facility 3 by monitoring the volume output value of the peak frequency from the output signal of the second sound sensor 4.
[0030]
The monitoring target facility 3 is, for example, a facility such as a power plant, a chemical plant, or an apparatus, and is an operating device whose operating state is monitored. The first sound sensor 2 is an element that is provided directly or in the vicinity of the monitoring target portion of the monitoring target facility 3 and converts driving noise into an electric signal, and is, for example, an acceleration sensor, a piezoelectric sensor, a speaker, or the like. The vicinity of the monitoring target equipment 3 is a position directly in contact with or slightly away from a part of the monitoring target equipment 3 where a failure is particularly expected or directly on the container wall, and noise such as operation noise from other surrounding equipment. Is a position where the operation sound of the monitored facility 3 can be detected with a larger S / N ratio.
[0031]
The second sound sensor 4 is a sensor that is used for daily monitoring and is an element that converts the operation sound of the monitored facility 3 into an electric signal, for example, a microphone. It is provided at a position close to the monitored facility 3 in a safe passage, a safe zone, or the like. The second sound sensor 4 is provided at a position farther from the facility 3 to be monitored than the first sound sensor 2, and accordingly, the operation sound from surrounding equipment and the work sound of construction work are noise. As a result, the detected sound volume of the operation sound from the monitored facility 3 outputs a sound volume attenuated by a distant distance. Although the second sound sensor 4 in the monitoring data collection step 5 and the second sound sensor 4 in the monitoring step 6 are described with the same reference numerals, the same sound sensor may be used, or another sound sensor may be used. Alternatively, the second sound sensor 4 in the monitoring data collection step 5 is for outputting the monitoring position condition of the second sound sensor 4 in the monitoring step 6.
[0032]
The operation sound collecting step 11 outputs the operation sound of the monitored facility 3 as a signal that is larger than the environmental sound such as the operation sound and the work sound from other surrounding equipment. Therefore, the first sound sensor 2 and the second sound sensor 4 include, for example, a hood for giving directivity as means for outputting the operation sound of the monitored facility 3 at a good S / N ratio. It is desirable to be provided.
[0033]
The peak frequency extraction step 12 converts the output signal of the first sound sensor 2 into a digital signal, and then performs a frequency analysis process on the first acoustic spectrum of the characteristic curve diagram showing the relationship between the volume output value and the frequency. And a peak frequency at which the first sound volume output value has a peak is extracted from the first acoustic spectrum. The peak frequency of the first acoustic spectrum is a frequency obtained from an operation sound signal collected from a position closest to the monitored facility 3, and is a characteristic sound of electrical information representing a characteristic of the operated sound of the monitored facility 3. is there.
[0034]
The monitoring position information output step 13 outputs the monitoring position information of the second sound sensor 4 and stores the same in the storage device as if substantially monitored by the first sound sensor 2. This is a step for enabling the sound sensor 4 to monitor the operation sound of the monitoring target facility 3. In the monitoring start step 15, only the second sound sensor 4 is installed at the monitoring position based on the monitoring position information stored in the storage device or at the monitoring position obtained based on the monitoring position information output step 13. The monitoring step 16 monitors the operating state of the monitored facility 3 by extracting a volume output value of the peak frequency from the operation sound signal detected by the second sound sensor 4 and monitoring the extracted volume output value. I do.
[0035]
That is, in order to prevent erroneous monitoring due to noise such as ambient environmental noise from the surroundings, the method 1 for monitoring the operating state of the equipment monitors the first sound sensor 2 directly contacting the monitoring target equipment 3 as basic data. The characteristic curve diagram showing the relationship between the frequency of the sound output value detected by the second sound sensor 4 provided at a relatively distant place and the characteristic of the operation sound of the target facility 3 at the peak frequency is shown in FIG. By monitoring the volume output value corresponding to the peak frequency from the characteristic curve diagram, the operation state of the monitoring target facility 3 that is strong against noise can be monitored. Monitoring the operation state of the monitoring target facility 3 that is resistant to noise means that abnormal operation of the monitoring target facility 3 can be detected without overlooking it.
[0036]
As a means for collecting the operation sound unique to the monitored equipment, the operation sound is generated when the first sound sensor is brought into contact with the monitored equipment and the housing of the monitored equipment is brought into contact with the first sound sensor at the monitoring position. When the peak frequency is different from the peak frequency during normal operation when the data is collected, it is desirable that there is no contact and the vicinity of the monitoring target sound generation unit of the monitoring target facility is used.
[0037]
Next, a specific embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 1 will be described using the same reference numerals. FIG. 2 is a circuit configuration diagram for explaining the monitoring data collection device 20 for performing the monitoring data collection step 5. In this embodiment, a monitoring data collection device 20 for outputting monitoring position information of a second sensory sensor 4 used for daily monitoring to monitor the operation state of the monitoring target equipment 3, An operation state acoustic monitoring device 21 for monitoring the operation state of the monitoring target equipment 3 based on the monitoring data obtained from the data collection device 20. An embodiment of the monitoring data collection device 20 is shown in FIG. 2, and an embodiment of the equipment operation state acoustic monitoring device 21 is shown in FIG.
[0038]
First, an embodiment of the monitoring data collection device 20 will be described. The operation state of the monitoring target facility 3 is monitored by the operation sound, and the operation sound is detected by the first sound sensor 2 and the second sound sensor 4. The first sound sensor 2 is set in the vicinity of the monitoring target in order to collect the operation sound unique to the monitoring target equipment 3. Provided in contact with The second sound sensor 4 is provided in a monitoring position, for example, a safety zone, which is farther from the monitoring target portion of the monitoring target facility 3 than the first sound sensor 2. For example, a microphone is used as the non-contact sound input device 26. Provided. The driving sound collecting step 11 is performed by the first sound sensor 2 and the second sound sensor 4. It is desirable that the period for collecting the operation sound of the monitored facility 3 by the first sound sensor 2 and the second sound sensor 4 be a predetermined period.
[0039]
An A / D conversion processing unit 34 for converting an analog signal into a digital signal is connected to an output terminal of the contact type sound input device 25, and an output terminal of the A / D conversion processing unit 34 converts the analog signal into a digital signal. It is connected to a frequency analysis processing unit 35 for creating an acoustic spectrum signal indicating a relationship between a frequency and a volume output value from the driving sound signal, for example, a frequency characteristic curve diagram for a sound pressure level as shown in FIG. An output terminal of the frequency analysis processing unit 35 includes a positive peak frequency extraction unit 36 for extracting a peak frequency of a waveform showing a peak characteristic representing a characteristic of the operation sound of the monitored facility 3 in the frequency characteristic curve diagram. It is connected. The output terminal of the positive peak frequency extraction unit 36 is connected to a coherence analysis processing unit 37 for outputting the monitoring position of the non-contact sound input device 26.
[0040]
On the other hand, an A / D conversion processing unit 41 for converting an analog signal into a digital signal is connected to an output terminal of the non-contact sound input device 26, and a digital signal is connected to an output terminal of the A / D conversion processing unit 41. An acoustic spectrum signal indicating the relationship between the frequency and the sound volume output value from the driving sound signal converted into the audio signal is connected to a frequency analysis processing unit 42 for creating a frequency characteristic curve diagram for the sound pressure level as shown in FIG. I have. The sound pressure level value of the frequency characteristic curve diagram of FIG. 4 is a sound pressure level that is attenuated by a distance corresponding to a far distance from the monitored facility 3 as compared with the peak value of the sound pressure level of the frequency characteristic curve diagram of FIG. Level has been detected.
[0041]
An output terminal of the frequency analysis processing unit 42 is connected to a pseudo peak frequency extraction unit 43 for outputting a sound pressure level corresponding to the peak frequency in the frequency characteristic curve diagram as a sound pressure level of the pseudo peak frequency. . An output terminal of the pseudo peak frequency extracting unit 43 is connected to a peak frequency deviation processing unit 44 for outputting a difference between the sound pressure level value of the peak frequency and the pseudo peak frequency. A measurement position pass / fail judgment processing unit 45 for outputting measurement position information of the non-contact sound input device 26 from outputs of the coherence analysis processing unit 37 and the peak frequency deviation processing unit 44 is connected.
[0042]
The equipment operation state acoustic monitoring device 21 is provided with a distance measuring device 47, for example, a laser distance measuring device, for measuring the distance between the monitoring target facility 3 and the non-contact acoustic input device 26. The measured distance information indicates a position for installing the non-contact sound input device 26 when monitoring the monitoring target facility 3. An A / D conversion processing unit 48 for converting the measured distance information into a digital signal is connected to an output terminal of the distance measuring device 47, and the distance information output from the A / D conversion processing unit 48 indicates whether the measurement position is good or bad. It is connected so as to be output to the determination processing unit 45. The output of each processing unit and extraction unit is connected to a storage device for storing, for example, a data storage unit 49 and a display device 50.
[0043]
Further, the equipment operation state acoustic monitoring device 21 displays information stored in the data storage unit 49 such as the name of the monitoring target facility 3, an installation location (address), a monitoring date and time, and a supervisor name, and displays the information on the display device 50. An input device 51 is provided for inputting content selection information and the like.
[0044]
Block diagrams other than the monitoring target equipment 3, the contact type sound input device 25, the non-contact type sound input device 26, the distance measuring device 47, the input device 51, and the display device 50 are surrounded by a dotted line, and the portion surrounded by the dotted line is , A computer, for example, a personal computer 52. When the personal computer 52 is used, each of the above-described operation procedures is controlled by a CPU (control device) 54 that operates according to a program stored in the memory 53 in advance. Thus, the monitoring data collection device 20 is configured.
[0045]
The contact-type sound input device 25 is a first sound sensor 2, for example, an acceleration sensor that converts a sound signal of a driving sound emitted from the monitored facility 3 into an electric signal as a driving sound signal. As a means for detachably attaching to the cover, there is, for example, a sensor or the like integrally provided with a magnet, a rod-shaped jig or the like. The non-contact type sound input device 26 is a portable sound sensor 4 that detects the sound signal of the driving sound emitted from the monitoring target facility 3 as a driving sound signal at a relatively distant position, for example, at a patrol position of a supervisor. For example, a microphone that is convenient and easy to operate is used.
[0046]
The distance measuring device 47 controls the distance measuring device 47 when the measurement position pass / fail determination processing section 45 outputs the monitoring position of the non-contact type sound input device 26, and the CPU 54 controls the contact type sound input device 25 or The distance to the non-contact acoustic input device 26 is measured, and the current distance information converted into a digital signal is transmitted to the measurement position pass / fail determination processing unit 45 that outputs the monitoring position of the non-contact acoustic input device 26. The distance measuring device 47 is not limited to the laser distance measuring device, but may be another distance meter or a tape measure. In this case, the measured distance is input from the input device 51 and registered in the data storage unit 49 as distance information. The distance information is information indicating the monitoring position of the non-contact type sound input device 26, and may be any information as long as the non-contact type sound input device 26 can be installed in the next monitoring. Information indicating the direction from the vehicle, distance, and the like.
[0047]
The CPU 54 stores the digitized driving sound signal, the distance information, and the like in the data storage unit 49 in association with the monitoring target facility 3, reads out when requested, and simultaneously controls the display device 50 to perform display. The input device 51 is a terminal for inputting input information such as the name of the monitored equipment 3, the location (address) where the monitored equipment is installed, the date and time of measurement, and the name of the monitor to the personal computer 52. The CPU 54 stores the input information input from the keyboard in the data storage unit 49 in association with the operating sound information of the monitored facility 3 and simultaneously displays the information on the display device 50.
[0048]
The A / D (analog / digital) conversion processing units 34 and 41 convert analog sound signals, which are the operating sound information of the monitored facility 3, detected by the contact sound input device 25 and the non-contact sound input device 26, into digital signals. It is converted into acoustic information in a format.
[0049]
The frequency analysis processing units 35 and 42 are those in which the CPU 54 analyzes the frequency of the digitized driving sound signal by fast Fourier transform and outputs an acoustic spectrum signal indicating the relationship between the frequency and the volume output value. A characteristic curve diagram showing the relationship between the sound pressure level and the frequency as shown in FIG. 4 is output. The relationship between the frequency and the sound volume output value is not limited to the graphs shown in FIGS. 3 and 4 and may be a table.
[0050]
The positive peak frequency extracting unit 36 extracts a peak frequency at which the sound pressure level shows a peak, for example, a plurality of peak frequencies, based on the acoustic spectrum of the contact-type acoustic input device calculated by the frequency analysis processing unit 35. In the frequency characteristic curve diagrams for the sound pressure levels as shown in FIGS. 3 and 4, the CPU 54 generates a waveform (Pmax) in which the sound pressure level protrudes in the positive direction.1, Pmax2, Pmax3… Pmaxn) Is extracted and output to the coherence analysis processing unit 37, the pseudo peak frequency extraction unit 43, and the like, and is simultaneously stored in the data storage unit 49 and displayed on the display device 50.
[0051]
The positive peak frequency extractor 36 can be configured as shown in FIG. A peak frequency extracting unit 36a having a peak sound pressure level in FIG. 3, a frequency extracting unit 36b having a peak sound pressure level higher than the average sound pressure level in the entire frequency band in FIG. 6, and a specific frequency in FIG. Any one of the frequency extracting means 36c indicating the peak of the sound pressure level higher than the average value of the sound pressure level for each band can be selected according to the environment of the monitoring target facility 3. For example, the positive peak frequency extracting unit 36 selects the peak frequency extracting unit 36a when the distance between the adjacent monitoring target facilities 3 is large and the S / N ratio can be monitored by the non-contact acoustic input device 26. I do. When the distance between the adjacent monitoring target equipments 3 is short and the S / N ratio is poor due to the non-contact type sound input device 26, the positive peak frequency extracting unit 36 outputs a sound pressure level higher than the average sound pressure level for each specific frequency band. It is desirable to select the frequency extracting means 36c. In the case of an intermediate S / N ratio, it is desirable that the positive peak frequency extraction unit 36 selects the frequency extraction unit 36b that shows a peak of the sound pressure level higher than the average sound pressure level in the entire frequency band. The positive peak frequency extracting section 36 may be constituted by any one of the frequency extracting means 36a, 36b, 36c.
[0052]
As means for extracting a peak frequency based on an acoustic spectrum collected and processed by the contact-type acoustic input device 25, for example, as shown in FIG. 3, a method of extracting an arbitrary number of peak frequencies in descending order of frequency level from all analysis frequency bands. 6, a method of calculating an average value of all the analysis frequency bands as shown in FIG. 6 and extracting a frequency having a frequency level higher than the average value as a peak frequency, and a method of calculating an average value of each analysis frequency band as shown in FIG. A peak frequency is extracted by a method of calculating an average value and extracting a frequency having a frequency level higher than the average value as a peak frequency.
[0053]
As a result, the peak frequency is extracted from the acoustic spectrum collected and processed by the contact-type acoustic input device 25, as shown in FIG. By doing so, it is possible to extract a characteristic frequency component of the normal operation sound of the monitoring target facility 3. The peak frequency can be extracted by calculating the average value of the sound pressure levels in the entire analysis frequency band as shown in FIG. 6, and extracting a frequency having a sound pressure level higher than the average value as the peak frequency. Further, when the average value of the heights of the respective frequencies is calculated in the entire analysis frequency band, and a frequency higher than the calculated average value is set as a peak frequency, a range detectable by the non-contact sound input device 26 is derived. Data serving as an index can be extracted.
[0054]
The peak frequency extracting means 36a allows the CPU 54 to select the peak frequency Pmax from the highest frequency in all the analysis frequency bands in the frequency characteristic curve diagram for the sound pressure level shown in FIG.1, Pmax2, Pmax3… PmaxnIs extracted and output to the coherence analysis processing unit 37 and the pseudo peak frequency extraction unit 43.
[0055]
The frequency extracting means 36b, which indicates the peak of the sound pressure level higher than the average value of the sound pressure level in the entire frequency band, uses the CPU 54 to calculate the average value of the entire analysis frequency band in the frequency characteristic curve diagram for the sound pressure level shown in FIG. 1, the peak frequency Pmax higher than the straight line S indicating the calculated average value.1, Pmax2, Pmax3… PmaxnIs extracted and output to the coherence analysis processing unit 37 and the pseudo peak frequency extraction unit 43. A sound pressure level frequency extracting means for each specific frequency band.
[0056]
The frequency extracting means 36c indicating the peak of the sound pressure level higher than the average value of the sound pressure levels obtained for each specific frequency band is determined by the CPU 54 in the frequency characteristic curve diagram for the sound pressure level shown in FIG. The sound pressure level Pmaxa indicating a peak value higher than the average value S calculated for each analysis frequency band is calculated by Equation 2 by calculating an average value indicated by a straight line S for each analysis frequency band.1, Pmaxb1, Pmaxc1... Pmaxn1Is extracted as a peak frequency, and is output to the coherence analysis processing unit 37 and the pseudo peak frequency extraction unit 43.
[0057]
[Formula 1]
Average value calculation formula for all analysis frequency bands
Analysis frequency band ... f1~ Fn
Number of frequency bands ... N
Average value ... Fave
Sound pressure level at peak frequency ... pmax1~ Pmaxn
f1+ F2+ ... fn/ N = fave
fave <pmax1~ Pmaxn
[0058]
[Formula 2]
Average value calculation formula between arbitrary frequency bands fa
Arbitrary analysis frequency band ... fa1~ Fan
Number of frequency bands ... Na
Average value ... Fave
Sound pressure level at peak frequency ... pmaxa1~ Pmaxan
fa1+ Fa1+ ... fan/ Na = fave1
fave1<Pmaxa1~ Pmaxan
Hereinafter, the calculation formula between the frequency bands fa to fn is the same as the above formula.
[0059]
The pseudo peak frequency extraction unit 43 determines the sound pressure level of the same peak frequency from the sound spectrum of the non-contact sound input device 26 based on the peak frequency input from the positive peak frequency extraction unit 36 by the CPU 54. The extracted data is output to the peak frequency deviation processing unit 44, the coherence analysis processing unit 37, the data storage unit 49, the display device 50, and the like. The sound spectrum of the output of the non-contact sound input device 26 is, for example, a frequency characteristic curve diagram with respect to the sound pressure level as shown in FIG. The sound spectrum of FIG. 4 has a larger sound pressure level than the sound spectrum of FIG. 3 by the distance from the monitoring target facility 3 and a larger S / N ratio.
[0060]
The coherence analysis processing unit 37 obtains the coherence of the sound pressure level of each peak frequency extracted by the CPU 54 by the positive peak frequency extraction unit 36 and the pseudo peak frequency extraction unit 43. Is obtained in all frequency bands. The coherence analysis processing unit 37 outputs “1” when there is a correlation, and outputs “0” when there is no correlation. Correlation "1" is the sound pressure level value of the peak frequency extracted from the sound spectrum of the output of the contact-type sound input device 25 and the sound pressure level value of the peak frequency extracted from the sound spectrum of the output of the non-contact sound input device 26 When there is a correlation, the measurement position acceptability determination processing unit 45 determines the current position of the non-contact sound input device 26 as the monitoring position. The information on the monitoring position is distance information from the monitoring target facility 3, and is stored in the data storage unit 49 in association with the monitoring target facility name.
[0061]
The peak frequency deviation processing unit 44 obtains the deviation of each sound pressure level at the peak frequency extracted by the CPU 54 by the positive peak frequency extraction unit 36 and the pseudo peak frequency extraction unit 43 in the entire frequency band. The peak frequency deviation processing unit 44 outputs “0” if there is no deviation between the sound pressure levels and coincides with each other, and determines whether or not the measurement position is the same as the operating sound of the monitored facility 3 detected by the contact type sound input device 25. The determination is performed by the determination processing unit 45. If there is a deviation between the sound pressure levels, “1” is output, and the measurement position pass / fail determination processing unit 45 determines that the operating sound of the monitored facility 3 detected by the contact acoustic input device 25 is not the same.
[0062]
That is, if the coherence analysis processing section 37 outputs the presence of a correlation and the peak frequency deviation processing section 44 has no deviation in the sound pressure level and agrees with each other, the measurement position acceptability determination processing section 45 and the CPU 54 Is determined to be the same as the detected operation sound of the monitoring target facility 3, and is determined as the monitoring position of the operation sound. As shown in FIG. 8, the relationship between these is that the sound pressure level value of the extracted peak frequency in the frequency characteristic curve diagram with respect to the sound pressure level of the output of the coherence analysis processing unit 37 is shown in FIG. The waveform shows the characteristic sound of the monitored facility 3 during normal operation. The waveform in FIG. 8 can be output, for example, by processing the waveform in FIG. 6 with a clamp circuit that uses an average value as a clamp level.
[0063]
The sound pressure level value of the peak frequency extracted in the frequency characteristic curve diagram with respect to the sound pressure level of the output of the peak frequency deviation processing unit 44 has a waveform shown in FIG. The waveform whose sound pressure level value is compensated by adding an attenuation (dotted line value) corresponding to the distance difference between the non-contact sound input device 26 and the monitoring target equipment 3 to the waveform shown in FIG. 8C, and the CPU 54 determines that the waveform in FIG. 8A and the waveform in FIG. 8C match. That is, the coincidence between the waveform in FIG. 8A and the waveform in FIG. 8C indicates that the non-contact sound input device 26 has been able to detect the characteristic sound during the operation of the monitored facility 3. The position of the non-contact sound input device 26 that can detect the characteristic sound of the monitored facility 3 is the monitoring position of the non-contact sound input device 26 that can measure the operating sound of the monitored facility 3 by the non-contact sound input device 26. It is. When the measurement position pass / fail determination processing unit 45 determines that the waveforms of FIG. 8A and FIG. 8C match, the CPU 54 sends the current position of the non-contact sound input device 26 to the distance measurement device 47. The distance measuring device 47 outputs a control command for measuring a distance between the monitoring target facility 3 and the monitoring target facility 3, and outputs distance information. This distance information is monitoring position information at which the non-contact sound input device 26 can monitor the operation sound of the monitoring target facility 3. That is, when the coherence analysis processing section 37 outputs the presence of the correlation and the peak frequency deviation processing section 44 outputs that the sound pressure levels of the waveforms of FIG. 8A and FIG. The unit 45 outputs monitoring position information of the non-contact sound input device 26.
[0064]
The coherence analysis processing unit 37 outputs no correlation, the peak frequency deviation processing unit 44 outputs a sound pressure level deviation, and if they do not match, the measurement position acceptability judgment processing unit 45 controls the contact type sound input under the control of the CPU 54. It is determined that the sound is different from the operation sound of the monitored facility 3 detected by the device 25, and is determined to be inappropriate as the operation sound monitoring position and not the operation sound monitoring position. When these processing results are stored in the data storage unit 49 by the CPU 54, they are simultaneously displayed on the display device 50.
[0065]
As a means for obtaining the monitoring position information, the coherence analysis processing unit 37 has described an example in which the presence or absence of a correlation and the peak frequency deviation processing unit 44 has determined the presence or absence of a deviation in the sound pressure level. It is desirable to obtain an allowable range in advance and determine the monitoring position when the range is entered. That is, when the information obtained by the deviation between the first sound volume output value and the second sound volume output value or the coherence analysis processing falls within a predetermined range, the monitoring position information indicates the second sensed position. It is desirable to use the distance information to the sound sensor.
[0066]
In the above embodiment, the monitoring position information is obtained from the output values of the coherence analysis processing unit 37 and the peak frequency deviation processing unit 44. However, at least one of the monitoring position information can be obtained.
[0067]
The measurement position pass / fail determination processing section 45 executes a coherence determination section 45a and a peak frequency deviation determination section 45b under the control of the CPU 54 as shown in FIG. The former coherence determination means 45a determines whether the CPU 54 sends the sound pressure level at the peak frequency of the contact-type sound input device 25 from the coherence analysis processing unit 37 and the sound pressure level of the output of the non-contact sound input device 26 at this peak frequency. And outputs a result of “1” when there is a correlation, and outputs a result of “0” when there is no correlation. Based on this, when the correlation is “1”, the position of the non-contact sound input device 26 is monitored. Position ”, and when the correlation is“ 0 ”, the position of the non-contact type sound input device 26 is determined as a“ monitoring inappropriate position ”.
[0068]
The latter peak frequency deviation determination means 45b determines whether the CPU 54 receives the sound pressure level at the peak frequency of the contact type sound input device 25 from the peak frequency deviation processing unit 44 and the sound output from the non-contact type sound input device 26 at this peak frequency. The difference between the sound pressure level and the sound pressure level compensated for the distance is taken, and if there is no sound pressure level difference, “0” is output, and the sound pressure level of the contact-type sound input device 25 and the output of the non-contact sound input device 26 are output. The same sound pressure level is evaluated as the operating sound of the monitored equipment and output. The CPU 54 evaluates that the current position of the non-contact sound input device 26 is appropriate as a monitoring position, stores it in the data storage unit 49, and displays it on the display device 50 at the same time.
[0069]
Also, when there is a sound pressure level difference, the CPU 54 outputs “1”, and the sound pressure level of the output of the contact type sound input device 25 and the sound pressure level of the output of the non-contact type sound input device 26 are abnormal sounds, For example, it is determined that an output that is not the operation sound of the facility 3 is an environmental sound. With respect to this determination result, the CPU 54 evaluates the current position of the non-contact sound input device 26 as inappropriate as a monitoring position, stores the evaluation in the data storage unit 49, and simultaneously displays the evaluation on the display device 50. In this case, the observer can move the position of the non-contact sound input device 26 and select a position where an appropriate evaluation is displayed as a monitoring position on the display surface of the display device 50. The operation of selecting the monitoring position by moving the position of the input device 26 is defined as tuning in this specification.
[0070]
In the distance compensation, there is a difference in distance between the monitoring target facility 3 in which the contact-type sound input device 25 and the non-contact-type sound input device 26 are sound sources, and a corresponding sound pressure level difference at each peak frequency is generated. Therefore, the output waveform of the non-contact sound input device 26 is compensated accordingly. This compensation is indicated by a dotted line in FIG. 8C, for example.
[0071]
In this way, the measurement position pass / fail determination processing unit 45 determines that the CPU 54 has a correlation by the coherence determination unit 45a and outputs “1” to determine the “monitoring position”, and the peak frequency deviation determination unit 45b determines the sound pressure level difference. When the sound pressure level of the output of the contact type sound input device 25 and the sound pressure level of the output of the non-contact type sound input device 26 are evaluated as the same sound as the operation sound of the monitored facility, the monitoring position information is output. Is stored in the data storage unit 49 and displayed on the display device 50 at the same time. When the CPU 54 makes other evaluations, the measurement position pass / fail determination processing section 45 outputs monitoring inappropriateness, stores it in the data storage section 49, and simultaneously displays it on the display device 50.
[0072]
The other evaluation means that when the CPU 54 outputs a correlation of “0” by the coherence determination unit 45a and outputs a sound pressure level difference of “1” by the peak frequency deviation determination unit 45b, the correlation similarly becomes “0”. Output, the sound pressure level difference outputs “0”, the correlation outputs “1”, and the sound pressure level difference outputs “1”.
[0073]
That is, the peak frequency deviation determining unit 45b that determines based on the result of the peak frequency deviation processing unit 44 makes a determination using Expression 4. The coherence determination unit 45a determines the correlation between the peak frequencies using Expression 3 based on the coherence result calculated by the coherence analysis processing unit 37, and determines whether measurement is possible.
The peak frequency deviation determination means 45b determines the deviation relationship between the respective peak frequencies based on the deviation of the peak frequencies calculated by the peak frequency deviation processing unit 44 using Equation 4, and determines whether the monitoring position of the non-contact sound input device 26 is good or not. Make a decision. The measurement position pass / fail determination processing section 45 outputs the monitoring position of the non-contact sound input device 26.
[0074]
[Equation 3]
Coherence function of peak frequency ... cpmax1~ Cpmaxn
0 <cpmax1~ Cpmaxn≦ 1
[0075]
[Equation 4]
Deviation of sound pressure level at peak frequency deviation between contact type and non-contact type: Δpmax1~ Δpmaxn
Sound pressure level at contact type peak frequency ... pmax1~ Pmaxn
0 ≦ Δpmax1~ Δpmaxn<Pmax1~ Pmaxn
[0076]
The measurement position pass / fail determination processing section 45 sets a threshold value for the coherence analysis result by the coherence analysis processing section 37 or the peak frequency deviation result due to the peak frequency deviation to determine pass / fail of the measurement position. In the measurement position acceptability determination processing unit 45, an example in which the AND operation of the coherence determination unit 45a and the peak frequency deviation determination unit 45b has been described, but the S / N ratio of the S / N ratio is determined by the contact-type sound input device 25 and the non-contact-type sound input device 26. When good detection is possible, either one of the coherence determining means 45a and the peak frequency deviation determining means 45b may be used.
[0077]
The display device 50 converts the digitized sound signals of the A / D conversion processing units 34 and 41, the sound spectrum of the output of the frequency analysis processing units 35 and 42, the peak frequency extracted by the positive peak frequency extraction unit 36, and the pseudo The sound pressure level of the peak frequency of the peak frequency extraction unit 43, the coherence result of the coherence analysis processing unit 37, the calculation result of the peak frequency deviation processing unit 44, the measurement availability result of the measurement position pass / fail determination processing unit 45, and the It displays the distance measured by the distance measuring device 47, the monitored equipment name input from the input device 51, the monitored equipment location, the measurement date and time, and the like.
[0078]
That is, the display device 50 displays an input information display for displaying information input at the time of monitoring, a threshold setting display, a display of conditions input for searching data from the data storage unit 49, and a search result. , The display of the measurement result output from the measurement position pass / fail determination processing section 45, the display of the determination result of the determination processing section 62, and the display of the contents of the database stored in the data storage section 49. The above-mentioned threshold setting display shows items for setting a threshold value in the coherence analysis result or the peak frequency deviation result used in the measurement position pass / fail judgment processing section 45 and the peak frequency comparison result used in normal sound (or abnormal sound) judgment. An item for inputting a threshold value is displayed, and an item for inputting a threshold value of a coherence analysis result or a peak frequency comparison result is displayed. The data search condition display shows items for inputting a monitored facility name and a monitoring date and time, and the data search result display shows a monitored facility name, a monitoring date and time, a measurable distance, and the like.
[0079]
The measurement result display includes a time-series display in which the digital signal converted by the A / D conversion processing unit is displayed in time series, a time-series progress display in which a plurality of measurement results are displayed in a superimposed manner, and a processing performed by the frequency analysis processing unit. Frequency analysis display that displays the results obtained, frequency analysis progress display that displays multiple measurement results in an overlapping manner, and peak frequency display that displays the results processed by the positive peak frequency extraction processing unit and the pseudo peak frequency extraction processing unit And a coherence analysis display for displaying a result processed by the coherence analysis processing unit. The judgment result display is a measurement availability display that displays the result of the distance determination processing unit, a normal sound availability display that displays the result of the normal sound correctness determination processing unit, and a database display is a display device that stores data stored in the data storage unit. Display.
[0080]
In the data storage unit 49, the observer measures the distance from the monitored facility 3 to the contact-type acoustic input device 25 and the non-contact-type acoustic input device 26, and the observer inputs the measured distance from the input device 51, and The distance information, the monitoring target equipment name and the measurement date and time input by the input device 51, the acoustic signals digitized by the A / D conversion processing units 34 and 41, and the acoustic spectra of the frequency analysis processing units 35 and 42. And the peak frequency of the positive peak frequency extracting unit 36, the peak frequency of the pseudo peak frequency extracting unit 43, the calculation result of the peak frequency deviation processing unit 44, and the measurement enable / disable result of the measurement position acceptability determination processing unit 45. And store.
[0081]
In this manner, the monitoring of the output of the measurement position acceptability determination processing unit 45 can obtain the monitoring position at which the non-contact sound input device 26 monitors the characteristic sound during the operation of the monitored facility 3. The distance between the monitored facility 3 and the non-contact sound input device 26, at which the characteristic sound of the monitored facility 3 can be measured by the non-contact sound input device 26, indicates the monitoring position of the non-contact sound input device 26. .
[0082]
Next, an embodiment of an equipment operating state acoustic monitoring device 21 for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the monitored object equipment 3 by monitoring the operating sound of the monitored equipment 3 with a non-contact sound input device 26 is shown. This will be described with reference to FIGS. 1 to 9 are given the same reference numerals and described, and the detailed description thereof will be omitted because they are duplicated. In this embodiment, the operating sound of the monitoring target facility 3 is monitored with the same performance as that monitored by the contact-type sound input device 25 using only the non-contact sound input device 26. This is an example in which the non-contact sound input device 26 is installed at the output monitoring position and the operation sound of the monitoring target facility 3 is monitored. Equivalent to monitoring by the contact-type acoustic input device 25 means that although the S / N ratio of the monitoring signal by the non-contact-type acoustic input device 26 deteriorates, stable monitoring can be performed without being affected by noise. . Stable monitoring is achieved by extracting a peak frequency from a signal monitored by the contact-type sound input device 25, and using the sound pressure level of the monitoring signal by the non-contact sound input device 26 as a monitor signal based on the peak frequency. Is done.
[0083]
The operation state acoustic monitoring device 21 of such a facility includes a non-contact type acoustic input device 26, a distance measuring device 47, an input device 51, a personal computer 52, and a display device 50. The personal computer 52 includes, for example, an A / D conversion processing unit 34, a frequency analysis processing unit 35, a pseudo peak frequency extraction unit 43, a peak frequency correction processing unit 61, a determination processing unit 62, a data storage unit 49, and an A / D conversion processing unit 48. , A distance comparison processing unit 65, a search processing unit 66, a memory 53, a CPU 54, and the like.
[0084]
The non-contact type sound input device 26 detects an operation sound generated by the operation of the monitored facility 3 and outputs an electric signal, and is, for example, a microphone. The installation position of the microphone is determined by the monitoring position output by the monitoring data collection device 20 and stored in the data storage unit 49 or the non-contact monitoring while monitoring the display surface of the display device 50 by the equipment operation state acoustic monitoring device 21. This is a position where the installation position of the acoustic input device 26 is moved and the monitoring position is tuned. That is, the installation of the non-contact sound input device 26 at the monitoring position read from the data storage unit 49 is performed by measuring the monitoring position read from the data storage unit 49 by the distance measuring device 47 and measuring the distance from the monitoring target facility 3. Can be located at the monitoring location. As a result, the plant monitor patrols a large number of facilities sequentially while carrying the equipment operation state acoustic monitoring device 21 and reads out the corresponding monitoring position from the data storage unit 49 at each of the three monitoring target facilities, and performs this monitoring. By installing the non-contact sound input device 26 at the position, the operation state of the monitoring target facility 3 can be monitored from the operation sound.
[0085]
The A / D conversion processing unit 34 converts an analog sound signal obtained by detecting the operation sound of the monitored facility 3 by the non-contact sound input device 26 into a digital format, and outputs the digital sound signal to the frequency analysis processing unit 35. The frequency analysis processing unit 35 frequency-analyzes the acoustic signal digitized by the A / D conversion processing unit 34 by fast Fourier transform, and outputs an acoustic spectrum to the pseudo peak frequency extraction unit 43.
[0086]
The pseudo peak frequency extracting unit 43 reads the peak frequency data of the monitored facility 3 from the data storage unit 49, and stores the read sound pressure level in the output waveform of the non-contact acoustic input device 26 in the data storage unit. When stored in the display device 49 and displayed on the display device 50, it is simultaneously output to the peak frequency correction processing unit 61. The output waveform of the pseudo peak frequency extraction unit 43 is a waveform as shown in FIG. The peak frequency correction processing unit 61 adds a dotted line corresponding to the distance between the monitoring target facility 3 and the non-contact sound input device 26 to the waveform shown in FIG. FIG. 8A shows the output waveform and the output value of the positive peak frequency extracting unit 36 of the output system of the contact type acoustic input device 25 of the monitored facility 3 stored in the data storage unit 49. The deviation from the sound pressure level value obtained from the waveform as shown is taken. As a result of the deviation between FIGS. 8A and 8C, if there is no deviation, the peak frequency correction processing unit 61 outputs a waveform as shown in FIG. 8C. If there is a deviation as a result of the deviation, the peak frequency correction processing unit 61 adjusts the position of the non-contact type sound input device 26 by moving the position so that the deviation is eliminated, and obtains a monitoring position.
[0087]
The determination processing unit 62 compares the waveform from the peak frequency correction processing unit 61 as shown in FIG. 8C and the waveform of the monitoring target equipment 3 stored in the data storage unit 49 when the monitoring target facility 3 is normal (or abnormal). Compare and confirm that they are in normal operation if they match (output an abnormal state if they match the abnormal state). As described above, the determination processing unit 62 determines the strength of the correlation between the sound pressure level of the peak frequency detected by the non-contact sound input device 26 and the sound pressure level of the peak frequency read from the data storage unit 49. judge. That is, the determination processing unit 62 determines whether there is a difference from the normal sound (or abnormal sound), and determines whether the operation is normal or abnormal.
[0088]
The determination processing unit 62 correlates the sound pressure level of the peak frequency corrected for the separation distance by the peak frequency correction processing unit 61 with the sound pressure level of the peak frequency of the monitored facility 3 read from the data storage unit 49. A threshold value can be set for the peak frequency deviation result based on the deviation at that time to determine whether the normal sound (or abnormal sound) is correct or not. The threshold has a function of setting the threshold on the display surface of the display device 50.
[0089]
The distance measuring device 47 is, for example, a laser distance measuring device, is mounted on the non-contact sound input device 26, and measures the distance from the monitoring target unit of the monitoring target facility 3 to the non-contact sound input device 26, Output distance information. The distance information is converted into a digital signal by the A / D conversion processing unit 48 and input to the distance comparison processing unit 65, and is simultaneously input to the data storage unit 49 and stored.
[0090]
The search processing unit 66 searches and reads the monitoring position data of the monitoring target facility 3 from the data storage unit 49 and outputs the data to the distance comparison processing unit 65. The distance comparison processing unit 65 compares the distance information measured by the distance measurement device 47 with the monitoring position data read from the data storage unit 49, and recognizes the current position of the non-contact sound input device 26 as the monitoring position when they match. And outputs to the determination processing section 62 that the position is the monitoring position. The determination processing unit 62 displays on the display surface of the display device 50 that the current position of the non-contact sound input device 26 is the monitoring position. The input device 51 is, for example, a keyboard. The input device 51 inputs a monitoring target facility name and a measurement date and time, and also inputs and stores the data storage unit 49.
[0091]
The search processing unit 66 determines the measurable distance (monitoring position data) of the same monitoring target facility 3 from the past data stored in the data storage unit 49 in association with the monitoring target facility name input from the input device 51. , A search result of the positive peak frequency of the output waveform detected by the contact type sound input device 25, a peak frequency deviation processing result, and the like. The past data includes various data output by the monitoring data collection device 20 and data output by the equipment operation state acoustic monitoring device 21.
[0092]
The distance comparison processing unit 65 searches for and retrieves the monitoring target equipment name related data from the data storage unit 49 by inputting the monitoring target equipment name in the search processing unit 66, and the monitoring position data and the monitoring target equipment 3 and the current The distance between the non-contact sound input devices 26 is measured by the distance measuring device 47, and the deviation of the distance (Equation 5) is obtained based on the input distance data. The monitoring position of the non-contact sound input device 26 is to adjust the position by moving the position of the non-contact sound input device 26 so that the deviation value becomes “0”. The determination when the deviation value becomes “0” is performed by the determination processing unit 62 and is displayed on the display device 50. The observer can install the non-contact sound input device 26 at the optimum position while watching the display screen of the display device 50.
[0093]
[Equation 5]
Current position data of the non-contact sound input device 26 collected by the distance measuring device 47 K1
Measurement position of the non-contact sound input device 26 read from the data storage unit 49 K
Distance deviation ··· ΔK
KK1= ΔK
[0094]
The measurement position of the non-contact sound input device 26 is moved so that ΔK becomes “0”. As a result, when ΔK becomes “0”, the non-contact sound input device 26 is substantially in the same monitoring state as the monitoring by the contact sound input device 25. Thus, the positioning of the non-contact sound input device 26 to the monitoring position is completed.
[0095]
When the CPU 54 outputs a determination result that the installation position of the non-contact type sound input device 26 is a monitoring position, the determination processing unit 62 determines whether the search processing unit 66 has data based on the acoustic spectrum calculated by the frequency analysis processing unit 35. The monitoring target equipment name is retrieved from the storage unit 49 by inputting it from the input device 51, and the same peak frequency as the extracted past positive peak frequency processing result is extracted. The pseudo peak frequency extraction unit 43 generates a sound pressure level value pmax corresponding to the peak frequency extracted from the acoustic spectrum output from the frequency analysis processing unit 35.1~ PmaxnTo the peak frequency correction processing section 61.
[0096]
The peak frequency correction processing unit 61 outputs a sound pressure level value pmax corresponding to the extracted peak frequency.1~ PmaxnIs added to the attenuation of the sound pressure level corresponding to the distance between the non-contact type sound input device 26 and the contact type sound input device 25 to adjust the monitoring sensitivity substantially by the contact type sound input device 25.
[0097]
That is, the peak frequency correction processing unit 61 adds the peak frequency deviation processing result retrieved and extracted from the data storage unit 49 by the retrieval processing unit 66 to the extracted peak frequency (Equation 6), and generates the pseudo contact peak frequency. The sound pressure level is determined.
[0098]
[Equation 6]
Peak frequency deviation processing result retrieved and extracted from the data storage unit 49 by the retrieval processing unit 66... Δpmax1~ Δpmaxn
The sound pressure level at the peak frequency detected by the non-contact type sound input device 26 this time dpmax1~ Dpmaxn
Pseudo-contact peak frequency with added deviation ... apmax1~ Apmaxn
Then
dpmax1+ Δpmax1... dpmaxn+ Δpmaxn= Apmax1~ Apmaxn
[0099]
As shown in FIG. 11, the determination processing unit 62 determines whether or not the distance measured based on the result of the distance comparison processing unit 65 can be used as a monitoring position. The presence or absence of an abnormal sound of the monitoring target equipment 3 is determined by the equipment operation state diagnosis means 62b.
[0100]
The distance determination unit 62a determines a measurable distance based on the result of the distance comparison processing unit 65 using Expression 7.
[Equation 7]
Distance deviation ..... DELTA.K
ΔK = 0
[0101]
The equipment operation state diagnosis means 62b determines whether the CPU 54 calculates the sound pressure level at the quasi-contact peak frequency calculated by the peak frequency correction processing unit 61 and the sound of the positive peak frequency extracted from the data storage unit 49 by the search processing unit 66. The difference between the sound pressure level at the peak frequency and the pressure level is determined, and the presence or absence of abnormal sound is determined. The determination processing unit 62 outputs the possibility of abnormal operation if the CPU 54 has a difference in sound pressure level, and outputs normal operation if there is no difference in the sound pressure level. When stored in the data storage unit 49 in association with the date and time, the data is displayed on the display device 50 at the same time.
[0102]
The display device 50 includes an audio signal digitally processed by the A / D conversion processing unit 34, an acoustic spectrum calculated by the frequency analysis processing unit 35, a peak frequency of the pseudo peak frequency extraction unit 43, and a peak frequency correction process. The peak frequency of the unit 61, the past monitoring position information of the non-contact type sound input device 26 extracted from the data storage unit 49, the positive peak frequency processing result and the peak frequency deviation processing result, and the monitoring target equipment input by the input device 51. A name, a measurement date and time, a monitoring position availability result of the distance determination means 65a, a result of the equipment operation state diagnosis means 62b, and the like are displayed.
[0103]
The data storage unit 49 includes an audio signal digitally processed by the A / D conversion processing unit 34, an audio spectrum calculated and processed by the frequency analysis processing unit 35, a peak frequency of the pseudo peak frequency extraction unit 43, and a distance measurement device. 47 stores the monitoring position information input by 47, the monitoring target equipment name and the measurement date and time input by the input device 51, and the result of the peak frequency correction processing unit 61.
[0104]
Next, a method of monitoring the operating state of the monitored facility 3 by the operating state acoustic monitoring device 21 will be described with reference to the flowchart of FIG. 1 to 11 are denoted by the same reference numerals and described, and detailed description thereof will be omitted. The monitor carries around the power generation plant, for example, in which the monitoring target facilities 3 are arranged, by carrying the operation state acoustic monitoring device 21 of the facility shown in FIG. 10 (F-1). At this time, the monitor sets the operation state acoustic monitoring device 21 of the equipment to the positioning mode for installing the non-contact type sound input device 26 at the monitoring position (F-2). When the monitor reaches the predetermined monitoring position, the monitor installs the non-contact sound input device 26 at the expected monitoring position of the monitoring target facility 3 and adjusts the position (F-3). When the observer is able to move to a predetermined monitoring position while watching the display screen of the display device 50, the display is displayed on the display screen as the optimal monitoring position (F-4).
[0105]
Next, the monitor switches the equipment operation state acoustic monitoring device 21 to the operation state monitoring mode of the monitoring target equipment 3 (F-5). The operation sound (F-6) of the monitoring target facility 3 detected by the non-contact sound input device 26 is converted into a digital signal by the A / D conversion processing unit 34, and this digital signal is transmitted to the frequency analysis processing unit 35. The Fourier-transformed sound spectrum of the frequency characteristic curve diagram with respect to the sound pressure level is input to the pseudo peak frequency extracting unit 43 (F-7).
[0106]
The pseudo peak frequency extracting unit 43 reads the positive peak frequency information extracted from the acoustic spectrum of the output of the contact type acoustic input device 25 from the data storage unit 49, and outputs the information of the frequency analysis processing unit 35 output corresponding to this positive peak frequency. The sound pressure level of the acoustic spectrum is extracted and output to the peak frequency correction processing unit 61 as sound pressure level information of the pseudo peak frequency (F-8).
[0107]
Since the non-contact sound input device 26 is located farther from the monitoring target facility 3 as the sound source than the contact sound input device 25, the peak frequency correction processing unit 61 sets the sound pressure level of the pseudo peak frequency to The attenuation by the separation distance is added, corrected, and output to the determination processing unit 62 (F-9). The determination processing unit 62 reads a sound pressure level value corresponding to the peak frequency during normal operation of the monitored facility 3 stored in the data storage unit 49 (F-10), and reads the sound pressure level and the pseudo peak frequency. Is compared with the sound volume level obtained by adding the attenuation to the sound pressure level (F-11). If they match, it is determined that the vehicle is operating normally and displayed on the display device 50 (F-12). When the information on the possibility of abnormal operation is stored in the data storage unit 49, it is simultaneously displayed on the display device 50 (F-13). It is desirable that the display at the time of abnormality be displayed in red. In this way, the operation state of the monitored facility can be monitored (F-14).
[0108]
As described above, according to the embodiment, the monitoring target equipment is monitored based on the peak frequency obtained from the output of the sound sensor provided directly or close to the monitoring target equipment. Thus, it is possible to set the monitoring position of the second sound sensor and monitor the monitoring target equipment with a signal having a larger S / N ratio than that of the above. As a result, the presence or absence of the normal sound and the abnormal sound of the monitored equipment can be monitored with high accuracy and can be automatically determined.
[0109]
In addition, the method of discriminating between the operating sound of the monitored equipment and the noise from other surroundings, which was a problem when collecting sound data using a second sound sensor such as a microphone, was described in detail. Since the relationship with the data collected in step (1) is characterized, measurement can be performed at a monitoring position that receives as little noise as possible such as environmental sounds. Furthermore, by storing and registering the data collected at that time in the data storage unit and reading it out from the data storage unit, the operating status of the monitored equipment is always maintained at the specified monitoring position even if the monitor changes. Can be monitored.
[0110]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately collect the operation sound from the monitoring target equipment, and to accurately monitor the noise such as the operation sound from other peripheral equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining one embodiment of a method for monitoring the operating state of a facility according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram for specifically explaining a monitoring data collection step in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a frequency characteristic curve with respect to a sound pressure level for specifically explaining a positive peak frequency extracting unit of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating a frequency characteristic curve with respect to a sound pressure level of an output signal obtained by converting an output of the non-contact sound input device of FIG. 2 into a digital signal and analyzing the frequency.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram for specifically explaining a positive peak frequency extraction processing unit in FIG. 2;
FIG. 6 is a characteristic curve diagram for explaining a peak value of a sound pressure level higher than an average value of sound pressure levels in all frequency bands in FIG. 3;
FIG. 7 is a characteristic curve diagram for explaining a peak value of a sound pressure level higher than an average value of sound pressure levels for each specific frequency band in FIG. 3;
8 is a peak waveform chart for explaining a relationship between a sound pressure level and a frequency for explaining a method for obtaining monitoring position information of the non-contact type sound input device of FIG. 2;
FIG. 9 is a configuration diagram for explaining a determination method of a measurement position acceptability determination processing unit in FIG. 2;
FIG. 10 is a configuration diagram of an acoustic monitoring device for explaining the acoustic monitoring step of FIG. 1;
FIG. 11 is a configuration diagram for explaining a determination processing unit in FIG. 10;
12 is a flowchart for explaining a method of acoustically monitoring a facility to be monitored by the acoustic monitoring device of FIG. 10;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... The operating state monitoring method of equipment, 2 ... 1st sound sensor, 3 ... Equipment to be monitored, 4 ... Second sound sensor, 5 ... Monitoring data collection process, 6 ... Monitoring process, 11 ... Operating sound Collection step, 12 ... peak frequency extraction step, 13 ... monitoring position information output step, 15 ... monitoring start step, 16 ... monitoring step, 20 ... monitoring data collection device, 21 ... equipment operation state acoustic monitoring device, 25 ... contact Type acoustic input device, 26: non-contact type acoustic input device, 34, 41, 48 ... A / D conversion processing unit, 35 ... frequency analysis processing unit, 36 ... positive peak frequency extraction unit, 37 ... coherence analysis processing unit, 42 ... frequency analysis processing unit, 43 ... pseudo peak frequency extraction unit, 44 ... peak frequency deviation processing unit, 45 ... measurement position pass / fail judgment processing unit, 47 ... distance measurement device, 49 ... data storage unit, 50 ... display device 51 ... input device, 52 ... PC, 61 ... peak frequency correction unit, 62 ... determining unit, 65 ... distance comparison processing unit, 66 ... retrieval processing unit.

Claims (8)

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監視用感音センサを設けて監視するステップと、
前記監視用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。
Collecting a driving sound unique to the monitoring target equipment by a first sound sensor for a predetermined period and outputting a first driving sound signal;
Outputting a first acoustic spectrum signal indicating a relationship between a frequency and a volume output value by performing a frequency analysis process on the first driving sound signal;
Extracting a peak frequency at which the volume output value indicates a peak from the first acoustic spectrum signal and a first volume output value of the peak frequency as monitoring information of a normal operation state, and storing the information in a storage device in advance;
A second sound sensor is provided at a monitoring position farther from the monitored facility than the first sound sensor to collect operation sounds of the monitored facility for the predetermined period and perform a second operation. Outputting a sound signal;
Outputting a second acoustic spectrum signal indicating a relationship between a frequency and a volume output value by performing frequency analysis processing on the second driving sound signal;
Extracting a second volume output value of the peak frequency read from the storage device from the second acoustic spectrum signal;
A correlation between the first sound volume output value and the second sound volume output value read from the storage device is obtained, and monitoring position information for monitoring an operation state of the monitoring target equipment by the second sound sensor is output. And storing the monitoring position information in the storage device;
When monitoring, providing a monitoring sound sensor at the position of the monitoring position information of the monitoring target equipment, monitoring,
Monitoring the presence or absence of an abnormality in the monitored facility by comparing the monitoring output by the monitoring sensory sensor with the monitoring information of the normal operating state stored in the storage device. A method for monitoring the operating status of equipment.
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。The method according to claim 1, wherein an installation position of the first sound sensor is provided in contact with a container wall surface of the facility to be monitored. 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。The monitoring position information is obtained by performing at least one of a deviation process of a first volume output value and a second volume output value at the peak frequency from a first acoustic spectrum signal and a second acoustic spectrum signal, and a coherence analysis process. 3. The method according to claim 1, wherein the information is obtained information. 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。The monitoring position information is set when the information obtained by at least one of the deviation process and the coherence analysis process between the first sound volume output value and the second sound volume output value falls within a predetermined range. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the distance information is distance information from the first sound sensor to the second sound sensor. 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。5. The method according to claim 1, wherein the monitoring position information is distance information from a monitoring target facility to the second sound sensor. 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。5. The operating state of the equipment according to claim 1, wherein the monitoring information of the normal operating state and the monitored position information of the second sound sensor are displayed on a display device. 6. Sound monitoring method. 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。The monitoring of the monitoring target facility by the second sound sensor is performed based on the volume output value of the peak frequency obtained from the monitoring output by the second sound sensor and the normal operation state stored in the storage device. The equipment according to any one of claims 1 to 5, wherein the information is compared with monitoring information, and when a different signal is output, abnormality information is output, displayed on the display device, and stored in the storage device. Operating condition acoustic monitoring method. 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。
A first sound sensor collects an operation sound peculiar to the monitored equipment whose operation state is monitored from the operation sound, and a second sound sensor provided at a monitoring position farther from the monitored equipment than the first sound sensor. A first sound spectrum and a second sound spectrum information indicating a relationship of a frequency to a sound volume output value by performing frequency analysis processing on the first sound signal and the second sound signal collected by the sound sensor of the first embodiment; A storage device in which peak frequency information in an acoustic spectrum and a first volume output value at the peak frequency in the first acoustic spectrum are extracted and information indicating a normal operation state is stored;
A second volume output value of the peak frequency is extracted from the second acoustic spectrum information, the first volume output value and the second volume output value are compared, and if there is a correlation, a second sound sensor is provided. Means for storing the position of the monitoring target equipment in the storage device as a monitoring position of the monitoring target facility;
The monitoring position information stored in the storage device is read, and the operation sound of the monitored facility is monitored by the second sound sensor provided at the monitoring position, and the second sound sensor monitors the operation sound. Means for comparing the monitoring sound volume signal with the data indicating the normal operation state stored in the storage device to determine the presence or absence of an abnormality.
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