JPH03252796A - プラントの異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は監視場所をＩＴＶカメラにより撮像し、例えば
ボイラからの蒸気漏れ、発火、危険域への人の侵入等の
異常を映像信号に基いて検知するプラント異常検知装置
に関する。

（従来の技術） 一般に発電所、化学工場等の大型プラントにおいては、
運転用操作機および監視用各種計器、遠隔操作、遠方監
視、中央制御により運転が行なわれている。また、プラ
ントの各種機器の監視のために、現場に監視員が常駐す
ることはなく、定期的に監視員がプラント機器を巡回パ
トロールする方法が採られている。

一方、巡回パトロールの代替として或いはパトロールと
併用という形で、プラントの各所にテレビカメラを設置
し、中央操作室でテレビカメラからの映像信号をモニタ
テレビに入力し、監視員がモニタテレビの映像からプラ
ントの異常検知を行なう方法も採られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前者の方法ではパトロールの巡回周期を
長くすると、プラントに異常が発生しても、この異常の
発見が遅れる可能性が高くなり、逆に巡回周期を短くす
ると監視員の負担が増大したり、人員を多くしなければ
ならないという問題があった。

また、後者のモニタテレビによる監視方法では監視員は
常にモニタテレビを注視しなければならず、この場合も
監視員の負担が大きくなるという問題があった。

そこで、最近ではＩＴＶカメラから入力される映像信号
を画像処理して自動的に異常検知する装置が考えられて
いるが、この異常検知装置は検知しようとする異常対象
の発生場所を明確に特定できず、また異常発生状態の形
状が定まらない等の理由により必ずしも異常を検知でき
るものとは言えなかった。

本発明は、監視員の負担を軽減することができると共に
、プラントの異常を早期に且つ確実に検知することがで
きるプラントの異常検知装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （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、プラントの検知対
象設備あるいは予定の区域毎に設置されたＩＴＶカメラ
と、このＩＴＶカメラの視野を変更するためのズーム、
フォーカス、首振り機構を備えた駆動ロボットと、前記
ＩＴＶカメラからの画像信号を取込む画像入力部と、こ
の画像入力部に取込まれた画像信号を処理してＩＴＶカ
メラの視野内で異常が発生している可能性を表す異常確
信度を求める画像処理部と、この画像処理部で求められ
た異常確信度を取込み正常または異常かを判定し、また
判定不能な場合には再検知指令を出力する異常判定部と
、この異常判定部より出力される再検知指令を取込み前
記ＩＴＶカメラの視野を異常らしい方向に向けるための
ズーム・カメラ角度等の視野変更パラメータを計算する
再検知判定部と、前記ＩＴＶカメラの視野を検知対象毎
に順次切替え、また前記再検知判定部から視野変更パラ
メータを受けると前記駆動ロボットにＩＴＶカメラの角
度およびズーム変更動作を指令するスケジュール管理部
と、前記異常判定部より出力される判定処理結果を操作
員に告知する表示装置とを備えたものである。

（作　用） このような構成のプラントの異常検知装置にあっては、
ＩＴＶカメラで撮像された監視対象の映像信号が画像処
理部に取込まれると異常が発生している可能性を表す異
常確信度が求められ、この異常確信度をもとに異常判定
部で異常の有無が判定されるとその結果を表示装置に表
示し、また判定不能な場合には再検知指令が再検知判定
部に入力され、ＩＴＶカメラの視野を異常らしい方向に
向けるためのズーム・カメラ角度等の視野変更パラメー
タを求めてＩＴＶカメラの視野を変更するためのズーム
、フォーカス、首振り機構を備えた駆動ロボットに角度
およびズーム変更動作を指令して再度異常の有無を判定
するようにしたので、プラントの異常を早期に、しかも
確実に検知することが可能となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明によるプラントの異常検知装置のブロッ
ク構成例を示すものである。第１図に示すプラントの異
常検知装置は、プラントの各種機器の状態を撮影するＩ
ＴＶカメラ１と、このＩＴＶカメラ１からの映像信号を
受信して異常判定する画像処理計算機２と、その判定結
果を表示する表示装置３およびＩＴＶカメラ１の角度、
ズーム等を変更するための駆動ロボット４とから構成さ
れている。この場合、ＩＴＶカメラ１はプラントの検知
対象設備あるいは予定の区域毎に設置されており、また
駆動ロボット４はＩＴＶカメラの視野を変更するための
ズーム、フォーカス、首振り機構を備えている。

画像処理計算機２は、ＩＴＶカメラ１からの映像信号を
周期的に取込む画像入力部２１、この画像入力部２１に
取込まれた映像信号を画像処理して異常発生の度合いを
示す異常確信度を計算する画像処理部２２、この画像処
理部２２で求められた異常確信度の値に従って異常が発
生しているか否かを判定処理し、その判定結果を表示装
置３に出力し、また判定不能な場合には再検知指令を出
力する異常判定部２３、この異常判定部２３から再検知
指令が入力されると画像処理部２２から画像の明度差分
の値を取込んでカメラの角度、ズームアツプ等のカメラ
視野を変更するための視野変更パラメータを計算する再
検知判定部２４およびＩＴＶカメラ１の視野を検知対象
毎に順次切替える機能を有し、画像処理部２２に処理開
始指令を与えてＩＴＶカメラ１で監視する視野が予め定
められた複数の監視視野に対し順次検知処理が進んでい
ることを管理し、且つ異常判定部２３から判定終了指令
を受けると一連のスケジュール管理を終了し、また再検
知指令を受けると再検知判定部２４で求められた視野変
更パラメータに基いて駆動ロボット４に視野変更駆動指
令を与えるスケジュール管理部２４から構成されている
。

次にこのように構成されたプラントの異常検知装置の作
用を述べる。

いま、画像入力部２１に周期的に取込まれたＩＴＶカメ
ラ１からの映像信号が画像処理部２２に入力されると共
にスケジュール管理部２５より処理開始指令を受けると
、この画像処理部２２では第２図に示すフローに従った
処理が実行される。

即ち第２図において、画像処理が開始されると同一カメ
ラの視野における６１秒の時間間隔のある例えば縦、横
それぞれ５１２画素からなる入力画像Ａをステップ５１
により、入力画像Ｂをステップ５２によりそれぞれ取込
み、これら二つの画像の間に差異があるかどうかがステ
ップ５３でチエツクされる。このステップ５３では二つ
の入力画像ＡとＢに対して画素毎の明度値の差が計算さ
れる。ここで、各画素毎に考えた場合、明度値の差が大
きい場合は異常発生によることが多く、また明度値の差
が小さい場合にはＩＴＶカメラ１から画像処理計算機２
に映像信号が送られてくる途中で重畳されるノイズ等に
よる影響であることが多い。そこで、ステップ５４では
明度差分の値を各画素毎に例えば第３図に示すような関
数で変換し、差分変換値を得る。第３図に示す関数は、
明度差分値くＡなる画素に対してはノイズ等の影響があ
るとして、差分変換値−明度差分値×ａ−（但し、ａく
１）とする。また、明度差分値≧Ｂなる画素の場合には
本当に異常発生によることが多いので、差分変換値−明
度差分値Ｘ　（１＋ｂ）−ＢＸｂ（但し、ｂ〉１）とす
る。その他の明度差分の値の画素については差分変換値
−明度差分値とする。

このようにステップ５４で差分値変換処理された各画素
毎の差分値の総和がステップ５５により求められ、画像
全体の明度差分総和が算出される。

この差分総和の値は元の入力画像間に差異があった程度
を表しており、異常発生の確かさと結びつくことから、
ステップ５６ではその確率として第４図に示すように０
〜１００％で表現される関数に変換して異常確信度を得
る。

第５図はこのような第２図に示す処理の流れに対応させ
て画像を縦、横、明度値による三次元で表示したもので
ある。第５図からも分かるように、ステップ５３での明
度差分処理では入力画像Ａ。

８間で異なる部分が凹凸になり、さらにステップ５４に
よる差分値変換処理を経て高い部分はより高く、低い部
分はより低くなる。ステップ５５では明度差分総和の算
出によりこの凹凸図形の体積を求め、さらにステップ５
６で異常確信度を算出することで０〜１００％で表され
る異常確信度を得ている。

次に画像処理部２２から得られた異常確信度が異常判定
部２３に取込まれると、この異常判定部２３ではその値
により正常、異常、再検知、不明の何れかの判定を第６
図に示すフローに従った処理により実行する。即ち、第
６図に示すように、まずステップ６１により異常確信度
が例えば７０％以上であるかどうかを判定し、７０％以
上の大きな異常確信度である場合は異常として処理し、
その旨を表示装置３に表示する。また、ステップ６１で
異常確信度が７０％以上でないと判定されるとステップ
６２に進み、ここで異常確信度が３０％以下であるかど
うかを判定し、異常確信度が３０％以下の場合は正常と
して処理し、その旨を表示装置３に表示する。さらに、
ステップ６２で異常確信度が３０％を越えていると判定
されるとステップ６３を通してステップ６４により再検
知指令を出力する。そして、ステップ６３では同一監視
対象で連続して５回以上再検知を行っても全て異常確信
度が７０％以下で、３０％を越えて決着が着かない場合
には不明として処理し、その旨を表示装置３に表示する
。

ここで、異常判定部２３より再検知指令が出されると再
検知判定部２４では異常か正常かを見極めるのにより適
切なカメラ視野を得るため、画像処理部２２から明度差
分値を取込んでＩＴＶカメラ１の角度、ズームの変更量
を第７図に示すフローに従った処理により求める。即ち
、第７図に示すように、まずステップ７１により第２図
のステップ５３で得られた画素毎の明度差分値を取込ん
でステップ７２に進み、ここで明度差分値の最大点Ｍの
画像内でのｘ、ｙ座標を例えば第８図に示すように画像
の中心を原点０とするＸ−Ｙ座標系において求める。但
し、画像サイズがここでは縦、横を５１２画素としてい
るので、−２５６≦Ｘ。

ｙ≦２５６である。このステップ７２で明度差分の最大
値Ｍのｘ、ｙ座標を算出しているのは、明度差分値の大
きい箇所は異常発生の可能性が高いので、再検知時にこ
の箇所にカメラ視野の中央がくるようにＩＴＶカメラ１
の角度変更を行うためである。

次にステップ７２により明度差分の最大値Ｍの”＋Ｙ座
標が求められると、ステップ７３ではこの座標をもとに
ＩＴＶカメラ１の首振り角度、ズーム量を計算する。こ
の場合、一般にズーム量により現在のカメラ視野にある
物体がＩＴＶカメラ１からどの程度前れているを第９図
に示す関数により決定する。即ち、第９図はズーム量が
小さい状態で写っている物体とＩＴＶカメラ１とは距離
が離れているという性質を示す特性曲線図である。

また、第１０図は第９図でズーム量で定めた撮影物体ま
での距離りだけ離れて撮影された画像面とＩＴＶカメラ
１の位置関係を示すしている。この図から分かるように
、明度差分値の最大点Ｍの画像面上での位置座標ｘ、ｙ
と距離りが分かれば、明度差分値の最大点Ｍを画像の中
心にするためのＩＴＶカメラ１の変更角度は、鉛直に対
して、ψ−ｔａｎｘ／ｙの方向に、ｅ　−２ｓｉｎ　−
’２　Ｄ／ｒ〒ｙ２だけ回転すればよいことが分かる。

また、再検知時のズーム量は前回ズーム量より大きい、
例えば１０％アップするものとする。

このようにして再検知判定部２４により首振り角度、ズ
ームの変更量が求められると、これを視野変更パラメー
タとしてスケジュール管理部２５に入力する。このスケ
ジュール管理部２５は第１１図に示すようなＩＴＶカメ
ラ１に対して予め定めた複数の異常検知画面のカメラ視
野設定用首振り角、ズーム量の監視画面情報を持ち、駆
動ロボット４へ視野変更指令、画像処理部２２へ処理開
始指令を出し、順次異常検知画面に対して異常検知処理
を進めて行く。

第１２図はこのスケジュール管理部２５における処理の
流れを示すものである。即ち、第１２図に示すように、
まずステップ８１では第１１図の監視画面情報を参照し
て駆動ロボット４に視野変更指令を出し、ステップ８２
によりその動作を駆動ロボット４が終了するまで待機す
る。次にステップ８３により画像処理部２２に処理開始
指令が出されると、ステップ８４により異状判定部２３
から判定終了または再検知の信号が入力するまで待機状
態に入る。そして、ステップ８４で待機しているとき、
異状判定部２３より判定終了信号または再検知信号が入
力されるとステップ８５ではその判定を行なうが、この
場合「判定終了」がくるか、「再検知」がくるかによっ
て処理の流れが変わる。即ち、異常判定部２３から判定
終了信号がくれば、次の監視画面の処理に入り再検知信
号がくれば、ステップ８６により再検知判定部２４から
視野変更パラメータがくるまで待機する。このステップ
８６により待機状態にあるとき、再検知判定部２４から
視野変更パラメータを受けると、ステップ８７では駆動
ロボット４にその視野変更指令を与え、その監視画面に
対して変更分だけカメラ視野を変えて前述同様の再検知
が行なわれる。

このように本実施例では、ＩＴＶカメラ１により撮像さ
れた異常検知対象の映像信号を画像入力部２１により取
込み、その画像信号を画像処理部２２に入力して異常で
ある度合いを数値化した異常確信度を求め、この異常確
信度を異常判定部２３に与えてその値が例えば７０％以
上であれば異常と判定し、また３０％以下であれば正常
と判定し、さらに３０％から７０％の間にあるときはそ
の処理における異常判定をあきらめて再検知指令を再検
知判定部２４に与え、この再検知判定部２４でＩＴＶカ
メラ１の視野を変更するための首振り角、ズーム量を求
め、これを視野変更パラメータとしてスケジュール管理
部２５より駆動ロボット４に視野変更指令を与えてカメ
ラ視野を変えた状態で、再度異常判定を行なうようにし
たものである。従って、従来のようにＩＴＶカメラから
得られる画像信号を１回の処理で判定したり、あるいは
同じカメラ視野で複数回判定処理を行なう多数決方式等
による異常判定装置に比べて誤判定の可能性が低くなり
、より確実な異常判定を行なうことができる。このこと
により、プラントの事故を早期に発見して運転員に知ら
せることができるので、運転員は判定結果に信頼を持ち
、その対応運転操作に移行することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、プラントの監視対象
をＩＴＶカメラで撮像しその映像信号を画像処理して異
常確信度を求め、この異常確信度の値を異常判定部によ
り正常、異常の何れであるかを判定し、判定不能な場合
にはカメラ視野を変更して再検知処理を行なうようにし
たので、監視員の負担を軽減することができると共に、
プラントの異常を早期に、しかも確実に検知することが
できるプラントの異常検知装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプラントの異常検知装置の一実施
例を示すブロック構成図、第２図は同実施例における画
像処理部の処理の流れを示す図、第３図は第２図の差分
値変換処理における変換関数を示す図、第４図は第２図
の異常確信度の算出時に差分総和を異常確信度に変換す
る関数を示す図、第５図は第２図の画像処理部での処理
により画像の各明度値が変化する様子を示す図、Ｍ６図
は同実施例における異常判定部の処理の流れを示す図、
第７図は同じく再検知判定部の処理の流れを示す図、第
８図は第７図の明度差最大点ＭのＸ。 ｙ座標算出処理で明度差最大点を画像上で示す図、第９
図は第７図の首振り角度、ズーム量計算処理においてズ
ーム量とカメラ視野半径の関係を示す図、第１０図はＩ
ＴＶカメラ位置と撮影された画像との位置関係を示す図
、第１１図は同実施例におけるスケジュール管理部に有
する監視画面情報を示す図、第１２図は同じくスケジュ
ール管理部の処理の流れを示す図である。 １・・・ＩＴＶカメラ、２・・・画像処理計算機、３・
・・表示装置、４・・・駆動ロボット、２１・・・画像
入力部、２２・・・画像処理部、２３・・・異常判定部
、２４・・・再検知判定部、２５・・・スケジュール管
理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラントの検知対象設備あるいは予定の区域毎に設置さ
   れたＩＴＶカメラと、このＩＴＶカメラの視野を変更す
   るためのズーム、フォーカス、首振り機構を備えた駆動
   ロボットと、前記ＩＴＶカメラからの画像信号を取込む
   画像入力部と、この画像入力部に取込まれた画像信号を
   処理してＩＴＶカメラの視野内で異常が発生している可
   能性を表す異常確信度を求める画像処理部と、この画像
   処理部で求められた異常確信度を取込み正常または異常
   かを判定し、また判定不能な場合には再検知指令を出力
   する異常判定部と、この異常判定部より出力される再検
   知指令を取込み前記ＩＴＶカメラの視野を異常らしい方
   向に向けるためのズーム・カメラ角度等の視野変更パラ
   メータを計算する再検知判定部と、前記ＩＴＶカメラの
   視野を検知対象毎に順次切替え、前記再検知判定部から
   視野変更パラメータを受けると前記駆動ロボットにＩＴ
   Ｖカメラの角度およびズーム変更動作を指令するスケジ
   ュール管理部と、前記異常判定部より出力される判定処
   理結果を操作員に告知する表示装置とを備えたことを特
   徴とするプラントの異常監視装置。