JP6896366B2 - プラント監視システムおよび監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラントの監視システムおよび監視方法に関し、特に、ＬＮＧ（LiquefiedNaturalGas）液化プラントにおけるプラントの監視システムおよび監視方法に関する。

従来より、ＬＮＧ液化プラント等の化学プラント、発電プラントでは、監視対象となる機器の周辺に異常の発生を検知するためのセンサを設置し、これによって異常の発生を確認した後に、対応処置を行っている。

このような監視システムとして、無人変電所の内部に設置したマイクロホンにより異常音を検知した際に、テレビカメラを自動的に発生地点に向け、発生地点の状況をモニタ画面へ移すシステムが知られている（例えば、特許文献１）。また、音、振動および赤外映像センサからプラントの構成機器の異常の兆候を検知するシステムが知られている（例えば、特許文献２）。

特開平２−１７３８９７号公報 特開平４−２９１６０６号公報

前記した例では、システムが異常の発生を検知した際に、その発生現場に急行して対処するための作業員を近傍の場所に待機させておく必要がある。また、異常の詳細な情報については、作業員が発生現場にて確認する必要がある。さらに、予期しない場所での異常の発生を検知することができないという虞もある。

本発明は、前記事情に照らして、プラント内の広領域の範囲での異常の発生を遠隔にて詳細に把握すると共に、異常の発生に対する対応処理を行うことができるプラント監視システムおよび監視方法を提供することを目的とする。

本発明は、一側面にてプラント監視システムである。本発明に係るプラント監視システムは、監視対象を監視するための少なくとも一種の検知要素であって、それぞれ少なくとも３以上が設けられた検知要素と、前記少なくとも３以上の検知要素をプラント内に配置することによって構成される検知網と、各検知要素の検知データを受信して記録データとして記録する記憶部と、各検知要素の検知データを受信して、前記記録データと照合することにより異常の有無を判定し、異常の発生が認められた場合、前記検知データに基づいて前記異常の発生場所を特定し、所定の対応部署へ送信する処理演算部とを備えている。また、前記検知網には、本発明に係る検知要素以外に、プラント構成機器へ任意に設置した各検知要素の検知データと組合せることも可能である。

前記監視システムでは、異常の発生が認められた場合、前記処理演算部が、前記各検知要素の検知データに基づいて前記異常の進行方向を特定し、前記所定の対応部署へ送信することができる。また、前記監視システムは、前記プラント内の機器を操作する遠隔操作部をさらに備える形態とすることができる。

前記監視システムでは、前記検知要素は、音量と周波数とを検知する音検知器、振動の振幅と周波数とを検知する振動検知器、ガスの発生を検知するガス検知器、火炎の発生を検知するフレーム検知器、煙の発生を検知する煙感知器、赤外域の映像を取得する赤外線撮像器、および、可視域の映像を取得する可視撮像器からなる群より選択される少なくとも一種の検知要素であることが好適である。

前記監視システムでは、前記検知網は、少なくとも４以上の検知要素を立体状に配置してなることが好適である。

また、本発明は、別の側面でプラント監視方法である。本発明に係るプラント監視方法は、監視対象を監視するための少なくとも一種の検知要素であって、それぞれ少なくとも３以上の検知要素をプラント内に配置することによって構成される検知網を用いて、前記検知要素の検知データを取得する取得工程と、各検知要素の検知データを受信して記録データとして記録する記憶工程と、各検知要素の検知データを受信して、前記記録データと照合することにより異常の有無を判定し、異常の発生が認められた場合、前記検知データに基づいて前記異常の発生場所を特定し、所定の対応部署へ送信する処理演算工程とを含む。また、前記取得工程では、本発明に係る検知要素以外に、プラント構成機器へ任意に設置した各検知要素の検知データを組合せることも可能である。

前記監視方法は、異常の発生が認められた場合、前記処理演算工程が、前記各検知要素の検知データに基づいて前記異常の進行方向を特定し、前記所定の対応部署へ送信することを含むことができる。また、前記監視方法は、前記プラント内の機器を操作する遠隔操作工程をさらに含む形態とすることができる。

前記監視方法では、前記検知要素として、音量と周波数とを検知する音検知器、振動の振幅と周波数とを検知する振動検知器、ガスの発生を検知するガス検知器、火炎の発生を検知するフレーム検知器、煙の発生を検知する煙感知器、赤外域の映像を取得する赤外線撮像器、および、可視域の映像を取得する可視撮像器からなる群より選択される少なくとも一種の検知要素を用いることが好適である。

前記監視方法では、前記検知網として、少なくとも４以上の検知要素を立体状に配置することが好適である。

本発明によれば、プラント内の広領域の範囲での異常の発生を遠隔にて詳細に把握すると共に、異常の発生に対する対応処理を行うことができるプラント監視システムおよび監視方法が提供される。

図１は、本発明に係るプラント監視システムおよび監視方法について、第一実施の形態を説明する概念図である。 図２は、本発明に係るプラント監視システムおよび監視方法について、第二実施の形態を説明する概念図である。

以下、本発明に係るプラント監視システムおよび監視方法の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、添付図面は、本実施の形態の概要を説明するための図であり、付属する機器を一部省略している。

図１に、本発明に係るプラント監視システムの第一実施の形態を示す。
図１に示すプラント監視システムは、ＬＮＧ（LiquefiedNaturalGas）液化プラントの立地内に設置した、少なくとも３以上の検知要素からなる検知網１０と、処理演算部２０と、記憶部３０とを備えている。本実施の形態に係るプラント監視システムでは、プラント近傍の中央操作室を通常無人としている。

検知要素は、監視対象を監視するために、プラント内に設置した少なくとも一種以上の検知器、感知器および／または撮像器であり、検知可能領域の監視対象を測定若しくは撮像した数値データ若しくは画像データを検知データとして検知する。なお、「監視対象」とは、プラント内の１以上の機器を含む平面または空間の領域である。また、「検知可能領域」とは、検知要素が検知できる平面または空間の領域および／または当該領域内の１以上の機器である。

検知網１０は、少なくとも３以上の検知要素をプラント内に配置することにより構成される平面または空間である。これにより、検知網１０は、少なくとも３つ以上の検知要素の検知可能領域を備えることによって、広領域での監視対象の監視を可能とする。
検知網１０は、少なくとも３以上の検知要素を平面状に配置して構成することが好ましく、少なくとも４以上の検知要素を立体状に配置して構成することがより好ましい。検知網１０を平面状または立体状に配置した検知要素から構成するとすれば、例えばプラントのフロア内またはプラント内にて異常の発生場所と異常の進行方向を特定できる。なお、「進行方向」とは、異常の発生場所から異常な領域が拡大または進行する方向を意味している。例えば、漏洩油、漏洩ガス、煙、火災等が拡大する領域または進行する方向、侵入者の進行方向等である。プラント構成機器へ任意に設置した各検知要素と組合せることも可能である。

検知網１０の平面または空間を形成するための検知要素間の間隔は、平面または空間を構成できる間隔であればよく、限定されない。より具体的には、前記間隔は、これら検知要素の検知可能領域のうちの最小の検知可能領域内の一間隔であることが好ましく、前記検知可能領域が非対称領域である場合や監視対象の平面または空間の状況によって等間隔とはならない。これにより、プラント内に途切れのない検知可能領域を構成して、監視対象とすることができる。

また、検知網１０は、その平面または空間を形成するための検知要素の他に、さらに検知要素を備える構成とすることもできる。この場合、例えば、監視対象のうちの特定の機器、平面または空間の近傍にさらなる検知要素を設置することで、監視対象に応じて検知密度を高くすることができる。

処理演算部２０は、検知網１０を構成する各検知要素からの検知データを連続的に取得し、検知要素の検知データと記憶部３０の記録データとを照合することによって、異常の発生の有無（異常の有無）を判定する。より具体的には、処理演算部２０は、検知要素が検知した１つ以上の検知データを取得すると、記憶部３０に要求信号を送信して記憶部３０から前記１つ以上の検知データに対応する正常範囲を得る。処理演算部２０は、取得した１以上の検知データが全て正常範囲内である場合に、異常の発生がないと判定し、取得した検知データのうちの少なくとも１以上のデータが正常範囲外である場合に、異常の発生があると判定する。検知データがガス、火炎、煙等の有無に関する検知データである場合、処理演算部２０は、ガス、火炎、煙等が有ると検知した検知データを正常範囲外とする。異常の発生がないと判定した場合、処理演算部２０は、検知データを過去データとして記憶部３０に送信して記憶部３０に記録させる。なお、「正常範囲」とは、検知要素が検知する値、画像またはガス、火炎、煙等の有無にそれぞれ対応する、数値範囲、画像またはガス、火炎、煙等の有無のデータを意味している。

処理演算部２０は、異常の発生があると判定した際に、異常があると判定した検知データ（以降、異常な検知データともいう。）を送信した検知要素の位置を、異常の発生場所として特定する。また、処理演算部２０は、２つ以上の異常な検知データを同時に受信した場合、異常の発生場所が２つ以上あると判定し、それぞれ異常の発生場所として特定する。また、処理演算部２０は、異常があると判定した際に、遠隔地に設置した対応部署４０に設けた警報器に警報を発生するように、警報発生信号を送信する。警報器は、警報発生信号を受信した状態で警報を発生する。

処理演算部２０は、異常の発生場所を特定した後に、各検知要素からの検知データを経時的に判断することにより、異常の進行方向を判断する。より具体的には、処理演算部２０は、少なくとも２以上の検知要素からなる検知網１０からの検知データを受信することによって、すなわち、異常があると判定した検知データを送信した少なくとも２以上の各検知要素のデータ受信時間の差異から、異常の進行方向を特定する。
例えば、３つの検知要素により検知網が構成されている場合、処理演算部２０は、最も早く異常な検知データを受信した１つ目の検知要素を方向の始点とし、続く２つ目の異常な検知データを受信した検知要素の終点として、その異常の進行方向として特定する。また、処理演算部２０は、３つ目の検知要素から異常な検知データを受信した場合には、１つ目の検知要素を始点として、１つ目の検知要素から２および３つ目の検知要素に向かって拡大する異常な領域の方向を、異常の進行方向として特定する。

処理演算部２０は、取得した検知データに画像データが含まれており、かつ異常の発生がないと判断した際に、検知データを遠隔地の対応部署４０に備えた図示しないモニタ部に送信するように構成されている。また、処理演算部２０は、取得した検知データに画像データが含まれており、かつ異常の発生場所を特定した際または異常の進行方向を特定した際には、特定した異常の発生場所に最も近い可視撮像器１７の映像に切替え、遠隔地の対応部署４０に備えた図示しないモニタ部に送信するように構成されている。異常の発生場所から最も近い可視撮像器１７の映像であれば、異常の状態を詳細に確認できる。さらに、処理演算部２０は、可視撮像器１７が異常の発生場所の近傍まで移動可能であれば、可視撮像器１７の位置を最も近傍まで移動するように構成されている。これによって、遠隔地の対応部署４０にて、より拡大した異常の領域または箇所の状態を確認できる。

このように、遠隔地にて、プラント内の広領域の範囲で異常の発生を速やかに把握し、その状態を詳細に把握できると共に、詳細に把握した情報を用いて異常に対する対応処理を行うことができる。したがって、システムが異常の発生を検知した際に、その発生現場に急行して対処するための作業員を近傍の場所に待機させておく必要がなく、遠隔地にて異常の詳細な情報を得ることができる。さらに、広領域での監視対象の監視を可能とする検知網を構成することによって、予期しない場所での異常の発生を検知できる。
また、詳細な情報に基づいて、機器の異常状態の程度の把握またはプラントの停止の判断の要否をより簡易に行うことができる。
さらに、例えば、異常の発生場所の近傍に作業員がいる場合、処理演算部２０は対処処置として異常の発生場所から離れた場所であり、かつ、異常の進行方向とは異なる方向であるフロア内またはプラント内の経路を非難経路として特定し、システム内に設けた図示しないモニタや誘導灯等に表示することによって、作業員を安全に避難させることができる。

記憶部３０は、過去の検知データに基づいて決定した正常範囲と、各検知要素から連続的に検知される検知データを個々に記録するよう構成されている。記憶部３０は、処理演算部２０からの要求に対して、該当する検知データの正常範囲のデータを処理演算部２０に送信する。正常範囲は、各検知要素が検知するデータの種類の数に相当するだけ記録されており、管理者によって過去の検知データに基づいて定期的に更新される。
また、記憶部３０は、処理演算部２０にて正常数値の範囲内と判定された数値、画像またはガス、火炎、煙等の有無に関する検知データを過去データとして記録する。

また、検知要素は、音検知器１１、振動検知器１２、ガス検知器１３、フレーム検知器１４、煙感知器１５、赤外線撮像器１６、および可視撮像器１７からなる群より選択される少なくとも一種以上の検知要素である。

音検知器１１は、監視対象内に少なくとも３以上設置され、その検知可能領域の音量と周波数とを検知するように構成された音センサである。音センサとしては、防爆型マイクロホン等を挙げることができる。音検知器１１を検知要素の一つとする場合、処理演算部２０は、音検知器１１が検知した音量と周波数のデータを取得し、その数値が記憶部３０にそれぞれ記録した音量と周波数の正常範囲内であるか範囲外であるか照合することによって、音検知器１１による異常の有無を判定する。音量の大きさと共に、音の周波数の変化を検出することにより、例えばＬＮＧ液化プラントに設置された回転機の異常を検知することができる。

振動検知器１２は、監視対象内の少なくとも３以上の機器に設置し、設置した機器の振動の振幅と周波数とを検知するように構成された振動センサである。振動センサとしては、圧電型振動センサ等を挙げることができる。振動検知器１２を検知要素の一つとする場合、処理演算部２０は、振動検知器１２が検知した振幅と周波数のデータを取得し、その数値が記憶部３０にそれぞれ記録した振幅と周波数の正常範囲内であるか範囲外であるか照合することによって、振動検知器１２による異常の有無を判定する。

ガス検知器１３は、監視対象内に少なくとも３以上設置され、その検知可能領域のガスの有無を検知するように構成されたガスセンサである。ガスセンサとしては、接触燃焼式ガスセンサ、レーザー式ガスセンサ、光ファイバー式ガスセンサ等を挙げることができる。ガス検知器１３を検知要素の一つとする場合、処理演算部２０は、ガス検知器１３が検知したガスの有無によって、ガス検知器１３による異常の有無を判定する。

フレーム検知器１４は、監視対象内に少なくとも３以上設置され、その検知可能領域の火炎の有無を検知するように構成された火炎検知器である。フレーム検知器としては、防爆赤外線火炎検知器等を挙げることができる。フレーム検知器１４を検知要素の一つとする場合、処理演算部２０は、フレーム検知器１４が検知した火炎の有無によって、フレーム検知器１４による異常の有無を判定する。

煙感知器１５は、監視対象内に少なくとも３以上設置され、その検知可能領域の煙の有無を検知するように構成された煙感知器である。煙感知器としては、光電式煙感知器等を挙げることができる。煙感知器１５を検知要素の一つとする場合、処理演算部２０は、煙感知器１５が検知した煙の有無によって、煙感知器１５による異常の有無を判定する。煙の有無を検知することによって、火炎の発生よりも早く異常の発生を検知できる。

赤外線撮像器１６は、監視対象内に少なくとも３以上設置され、その検知可能領域の温度分布の画像を経時的に取得するように構成された赤外線カメラである。赤外線カメラとしては、量子型（冷却型）赤外線サーモグラフィ等を挙げることができる。赤外線撮像器１６を検知要素の一つとする場合、処理演算部２０は、赤外線撮像器１６が検知した検知可能領域の温度分布データを取得し、その温度分布が記憶部３０に記録された温度の正常範囲内であるか範囲外であるか照合することによって、赤外線撮像器１６による異常の有無を判定する。

可視撮像器１７は、監視対象内に少なくとも３以上設置され、その検知可能領域の画像を経時的に取得するように構成された可視カメラである。可視カメラとしては、ズーム機能付き可視カメラ等を挙げることができる。可視撮像器１７は、例えばレール移動式等の可視カメラからなるものであり、処理演算部２０からの要求によって、移動可能に構成されている。

可視撮像器１７を検知要素の一つとする場合、処理演算部２０は、可視撮像器１７が検知した画像データを取得し、その画像が記憶部３０に記録された経時的に一つ前の画像データを正常範囲（すなわち正常な画像の範囲）として取得する。処理演算部２０は、検知した画像データと正常範囲として取得した画像データを比較して、静的または動的に差異があるかどうかによって、可視撮像器１７による異常の有無を判定する。また、処理演算部２０は、可視撮像器１７が検知した検知データにより、異常がないと判定した際に、記憶部１０に検知データを送信すると共に、遠隔地の対応部署４０に備えたモニタ部に送信する。これにより、例えば、遠隔地にてモニタによる監視対象の長期的な監視と経時的な変化を検出することができる。さらに、前述したように、処理演算部２０は、異常の発生があり、かつ異常の発生場所を特定した際または異常の進行方向を特定した際に、特定した発生場所に最も近い可視撮像器１７の映像に切替えて前記モニタ部に送信する。これにより、異常の発生場所または異常機器の状態を確認できる。

以上のような検知要素から得られた検知データより、ＬＮＧ液化プラントでのガス漏洩、火災、回転機の異常、液漏れ、および侵入者などの想定される異常の情報として、下記表１に示す情報を得ることができる。さらに、複数の検知要素を組合せた検知網を構成することによって、複数の異常を検知することができると共に、前記複数の異常にそれぞれ対応した機器、回転機等の位置、機番の特定やその情報を用いた対応処理を行うことができる。

続いて、以上の構成を有するプラント監視システムの作動形態を説明することにより、本発明に係るプラント監視方法の第一実施の形態について、以下に詳細に説明する。本実施の形態に係るプラント監視方法は、取得工程と処理演算工程と記憶工程とを含む。

取得工程では、それぞれ少なくとも３以上が設けられた検知要素をプラント内に配置することによって構成される検知網を用いて、前記検知要素の検知データを取得する。プラント構成機器へ任意に設置した各検知要素の検知データと組合せても良い。

処理演算工程では、各検知要素が検知した１つ以上の検知データを取得すると共に、前記１つ以上の検知データに対応する正常範囲を得る。取得した１以上の検知データの全て正常範囲内である場合に、異常がないと判定し、取得した検知データのうちの少なくとも１以上のデータが正常範囲外である場合に、異常があると判定する。

処理演算工程にて異常がないと判定した場合、検知データを過去データとして記憶部３０に送信して記録する。また、処理演算工程にて異常があると判定した際に、異常があると判定した検知データを送信した検知要素の位置を、異常の発生場所として特定する。２つ以上の異常な検知データを同時に受信した場合は、異常の発生場所を２つ以上あると判定し、それぞれ異常の発生場所として特定する。また、異常があると判定した際に、遠隔地に設置した対応部署４０に設けた警報器に警報発生信号を送信する。対応部署４０の警報器は、警報発生信号を受信した状態で警報を発生する。

続いて、処理演算工程では、異常の発生場所を特定した後に、異常があると判定した検知データを送信した少なくとも２以上の各検知要素のデータ受信時間の差異から、異常の進行方向を特定する。また、取得した検知データに画像データが含まれており、異常の発生がないと判断した際は、画像データを遠隔地の対応部署４０に備えた図示しないモニタ部に送信する。モニタ部は、画像データを連続的に受信して映像として表示する。

また、異常の発生場所を特定した際または異常の進行方向を特定した際に、特定した発生場所から最も近い可視撮像器１７の映像に切替えて、遠隔地の対応部署４０に備えた図示しないモニタ部に送信する。さらに、可視撮像器１７が異常の発生場所の近傍まで移動可能であれば、可視撮像器１７の位置を最も近傍まで移動する。

記憶工程では、記憶部３０にて、各検知要素の検知データを受信して記録データとして記録する。過去の検知データに基づいて決定した正常範囲と各検知要素から連続的に検知される検知データとは個々に記録する。また、処理演算部２０からの要求に対して、該当する検知データに相当する正常範囲のデータを処理演算部２０に送信する。処理演算部２０にて正常数値の範囲内と判定された数値または画像データを過去データとして、記憶部３０にて記録する。

続いて、図２を用いて、本発明に係るプラント監視システムおよび監視方法の第二実施の形態を示す。
図２に示す本実施の形態に係るプラント監視システムは、遠隔操作場所に設置した対応部署５０内に、プラント内のシステムおよび機器を遠隔操作するための図示しない遠隔操作部を設けた点において主に相違する。また、第一実施の形態と同様の構成については、説明を省略する。

遠隔操作部は、対応部署５０での警報およびモニタから得られる異常の状態に基づいて異常の原因を推定し、対応部署５０からの遠隔操作によって、プラント内の異常に対する対処処理を行うように構成されている。異常の原因の推定と遠隔操作は、対応部署５０の作業員が行う。また、対象処理としては、例えば、是正操作、負荷低下操作や停止操作を行うことである。

また、本実施の形態に係るプラント監視方法は、遠隔操作工程をさらに備える点にて第一実施の形態と主に相違する。遠隔操作工程では、処理演算工程による遠隔操作場所での警報およびモニタから得られる異常の状態に基づいて異常の原因を推定し、対応部署５０からの遠隔操作によって異常に対応した対応処理を行う。

本実施の形態によれば、第一実施の形態と同様の効果を奏すると共に、遠隔地（遠隔操作場所）にて把握した詳細な情報に基づいて、遠隔操作部にて異常に対する対応処理をとることによって、安全かつ確実な対応処理を行うことができる。

本発明に係るプラント監視システムおよび監視方法によれば、プラント内の広領域の範囲での異常の発生を遠隔にて詳細に把握することができる。また、遠隔地から異常の発生に対する対応処理を行うことができる。

１０ 検知網
１１ 音検知器
１２ 振動検知器
１３ ガス検知器
１４ フレーム検知器
１５ 煙感知器
１６ 赤外線撮像器
１７ 可視撮像器
２０ 処理演算部
３０ 記憶部
４０、５０ 対応部署

Claims (4)

1. 監視対象を監視するための少なくとも一種の検知要素であって、それぞれ少なくとも４以上が設けられた検知要素と、
   前記少なくとも４以上の検知要素をプラント内に立体状に配置することによって構成される検知網と、
   各検知要素の検知データを受信して記録データとして記録する記憶部と、
   各検知要素の検知データを受信して、前記記録データと照合することにより異常の有無を判定する処理演算部と
   を備え、
   異常の発生が認められた場合、前記処理演算部が、前記検知データに基づいて前記異常の発生場所を特定し、異常があると判定した検知データを送信した少なくとも４つ以上の各検知要素のデータの受信時間の差異から、前記異常の進行方向として前記異常の発生場所から異常な領域が平面的及び立体的に拡大する方向を特定し、所定の対応部署へ送信し、
   前記検知要素が、
   音量と周波数とを検知する音検知器と、
   赤外域の映像を取得する赤外線撮像器と、
   さらに、
   振動の振幅と周波数とを検知する振動検知器、ガスの発生を検知するガス検知器、火炎の発生を検知するフレーム検知器、煙の発生を検知する煙感知器、および、可視域の映像を取得する可視撮像器からなる５つの検知要素群より選択される少なくとも一種とからなる、プラント監視システム。
2. 前記プラント内の機器を操作する遠隔操作部をさらに備える請求項１に記載のプラント監視システム。
3. 監視対象を監視するための少なくとも一種の検知要素であって、それぞれ少なくとも４以上の検知要素をプラント内に立体的に配置することによって構成される検知網を用いて、前記検知要素の検知データを取得する取得工程と、
   各検知要素の検知データを受信して記録データとして記録する記憶工程と、
   各検知要素の検知データを受信して、前記記録データと照合することにより異常の有無を判定する処理演算工程と
   を備え、
   異常の発生が認められた場合、前記処理演算工程では、前記検知データに基づいて前記異常の発生場所を特定し、異常があると判定した検知データを送信した少なくとも４つ以上の各検知要素のデータの受信時間の差異から、前記異常の進行方向として前記異常の発生場所から異常な領域が平面的及び立体的に拡大する方向を特定し、所定の対応部署へ送信し、
   前記検知要素として、
   音量と周波数とを検知する音検知器と、
   赤外域の映像を取得する赤外線撮像器と、
   さらに、
   振動の振幅と周波数とを検知する振動検知器、ガスの発生を検知するガス検知器、火炎の発生を検知するフレーム検知器、煙の発生を検知する煙感知器、および、可視域の映像を取得する可視撮像器からなる５つの検知要素群より選択される少なくとも一種とを用いる、プラント監視方法。
4. 前記プラント内の機器を操作する遠隔操作工程をさらに備える請求項３に記載のプラント監視方法。

Images