JPH0822320A - プラント異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の振動やノイズの影響を排除することが
でき、異常発生箇所を限定することができる装置を実現
する。 【構成】 カメラ８から映像を入力して連結映像を記憶
する連結映像記憶用メモリ６、同メモリ６より連結映像
を入力してフーリエ変換を行うフーリエ変換部４、およ
び同変換部４よりパワースペクトル画像を入力してプラ
ント異常の有無を判定する画像状態判定部を備えたこと
によって、監視対象装置や撮影装置の振動やノイズの影
響による映像の歪みが発生した場合の誤検出を排除する
ことができるため、異常検出精度の向上が可能になると
ともに、油漏れ、蒸気漏れ、人間の侵入や発煙等の異常
が発生した場合に、パワースペクトル画像上に現れる値
の位置を限定できるため、高効率で異常の発生を検出す
ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラントにおける異常
の自動的な検出に適用されるプラント異常検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラントにおける異常について
は、運転員の現場巡回や監視テレビ目視によることな
く、画像処理によりそれを自動的に検出することができ
る装置が種々提案されている。

【０００３】油漏れ、蒸気漏れ、人間の侵入や発煙等の
異常の検出は、異常が発生していない映像と、異常の発
生した映像を比較し、異なっている部分を検出する手法
が用いられる。異常が発生していない状態の映像は、あ
らかじめ基準映像として記憶されており、検査時におい
て取り込まれた映像と比較を行う。基準映像は、プラン
トの状態に応じて複数用意されていたり、プラントの状
態変化に追従して自動的に更新されたりする。

【０００４】基準映像および検査時において取り込まれ
た映像は、異なっている部分を検出しやすくするために
フィルタやマスクを通して映像の特徴が強調されたり、
不要なノイズ成分を減少させるために数枚分の映像が平
均化されたりしている。

【０００５】このような機能を有する従来のプラント異
常検出装置の例を図８により説明する。図８に示す従来
の装置０１は、複数台のテレビカメラ又は赤外線カメラ
８が出力した映像をカメラセレクタ９を介して入力し、
また操作パネル１２より操作信号を入力して系列制御計
算機１０及びモニタ１１に出力信号を出力するものであ
り、コントローラ部０２、Ａ／Ｄ変換部０３、差分演算
部２１、画像状態判定部０５、映像記憶用メモリ２３及
び差分映像記憶用メモリ２４から構成されていた。

【０００６】上記において、複数台のテレビカメラ又は
赤外線カメラ８から取り込まれた映像は、カメラセレク
タ９により１つが選択されプラント異常検出装置０１に
送り込まれる。

【０００７】カメラセレクタ９から送り出された映像
は、逐次Ａ／Ｄ変換部０３によってデジタル信号に変換
され、映像記憶用メモリ２３に記憶される。映像記憶用
メモリ２３に記憶された映像は、差分演算部２１によっ
て基準画像との差分をとり、差分映像記憶用メモリ２４
に記憶される。

【０００８】差分映像記憶用メモリ２４に記憶された映
像は、画像状態判定部０５によって差分量の多少から異
常判定を行う。画像状態判定部０５での異常の有無判定
結果は、モニタ１１上に表示されると共に、異常が有っ
た場合には系列制御計算機１０に出力され、異常に対す
る処理が行われる。なお、コントローラ部０２は、Ａ／
Ｄ変換部０３、差分演算部２１、画像状態判定部０５の
動作を制御し、操作パネル１２からの操作によって操作
される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラント異常検
出装置においては、前記のように図３（ａ）に示すよう
な異常が発生していない通常の状態での映像を基準映像
として記憶しておき、新たに取り込まれた同一箇所の映
像とで差分処理を行い、その差異から異常かどうかの判
別を行っていた。

【００１０】しかしながら、従来の装置の場合、異常が
発生したときの望ましい映像は図９（ｂ）に示すもので
あるが、監視対象装置や撮影装置の振動やノイズの影響
により映像に歪みが生じ、図９（ａ）に示したように異
常箇所以外に振動による差分３１も差異となって表れる
ため、異常を誤検出する可能性が高かった。

【００１１】これを取り除くため、フィルタやマスクに
よる特徴強調手法、平均化によるノイズ成分の減少手法
が用いられるが、差分処理の性格上、差分処理のみでは
映像の歪みによる差異は排除することが難しかった。そ
のため、上記誤検出のあった場合には、後処理で排除す
る構造となっていた。

【００１２】また、異常が発生した場合、映像上にて発
生箇所を限定することができないために映像全体を処理
することになり、映像の処理効率が低下するという課題
があった。

【００１３】本発明は、上記課題を解決するため、異常
検出時において映像の歪みによる影響を少なくし、誤検
出を減らすとともに、処理効率を高めることができる装
置の実現にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のプラント異常検
出装置は、プラントに設置されたカメラより設置現場の
映像を入力してプラントにおける異常の有無を自動的に
検出するプラント異常検出装置において、カメラが撮影
した映像を入力して連結映像を記憶する連結映像記憶用
メモリ、同メモリより連結映像を入力してフーリエ変換
を行うフーリエ変換部、および同変換部よりパワースペ
クトル画像を入力しプラント異常の有無を判定して判定
結果を出力する画像状態判定部を備えたことを特徴とし
ている。

【００１５】

【作用】上記において、連結映像記憶用メモリは、カメ
ラからの連続映像を一定量連続的に取り込み、連結させ
た連結映像を記憶する。この連結映像はフーリエ変換部
に入力され、同変換部はフーリエ変換を使用しパワース
ペクトル画像を求める。

【００１６】このパワースペクトル画像は映像の周期的
な変化に対して極大点を持つという性質があるが、連結
映像では映像の連続性が周期性となり、連結させた映像
数に対応して周期的な極大点が現れたパワースペクトル
画像が得られる。

【００１７】完全に同一の映像を連結した連結映像での
パワースペクトル画像は、完全な周期性が得られるので
周期的な極大点以外の部分には値が生じない。また、完
全に異なった映像を連結した場合でのパワースペクトル
画像は、周期性が少ないために低周波成分近辺に値が集
中する。

【００１８】プラントに異常が発生していない場合、同
一箇所において連続的に取り込み連結した連結映像は極
めて周期性が高いため、パワースペクトル画像は周期的
な極大点を持つ。

【００１９】プラントに異常が発生して映像上の一部に
異変が生じた映像を含んだ連結映像の場合には、周期性
が崩れるために周期的な極大点以外の低周波成分付近に
値が現れるようになる。この値の位置と大きさを計測す
ることによってプラントの異常を検出することができ
る。

【００２０】プラントに異常は発生していないが監視対
象装置や撮影装置の振動やノイズの影響により映像の歪
みが発生した場合の連結映像は、映像上の一部に異変が
生じた場合とは異なり、映像の周期性が大幅に崩される
ことはなく、極大点付近に値が集中する。この原理を用
いて対象装置や撮影装置の振動やノイズの影響による映
像の歪みを排除することが可能となる。

【００２１】プラントに異常が発生していない場合のパ
ワースペクトル画像における極大値の場所は、連結させ
た映像の枚数、連結方式によってあらかじめ計算するこ
とができ、プラントに異常が発生した場合の値の出現位
置が予測できるため、上記フーリエ変換部が出力したパ
ワースペクトル画像を入力した画像状態判定部がこれを
予測値と比較することにより、効率よく異常検出を行う
ことが可能となる。

【００２２】また、監視対象装置や撮影装置の振動やノ
イズの影響により映像の歪みが発生した場合でも連続映
像の周期性は高く、パワースペクトル画像に対する影響
は少ないため、誤検出が減少される。

【００２３】

【実施例】本発明の一実施例に係るプラント異常検出装
置を図１により説明する。なお、本実施例の装置１は、
図８に示した従来の装置と同様に、複数台のテレビカメ
ラ又は赤外線カメラ８が出力した映像をカメラセレクタ
９を介して入力し、操作パネル１２により操作され、そ
の出力信号を系列制御計算機１０及びモニタ１１に出力
するものである。

【００２４】図１に示す本実施例の装置１は、カメラセ
レクタ９より映像を入力するＡ／Ｄ変換部３、同Ａ／Ｄ
変換部３より上記映像のディジタル信号を入力する連結
映像記憶用メモリ６、同メモリ６より連結映像を入力す
る高速フーリエ変換部４、同変換部４よりパワースペク
トル画像を入力するパワースペクトル画像記憶用メモリ
７、同メモリ７よりパワースペクトル画像を入力して判
定結果を出力する画像状態判定部５、および上記操作パ
ネル１２より操作信号を入力してＡ／Ｄ変換部３と高速
フーリエ変換部４と画像状態判定部５を制御するコント
ローラ部２を備えている。

【００２５】図２は、本実施例の装置により行われる異
常検出のフローチャートであり、以下図１乃至図６によ
り本実施例の装置についての作用を説明する。テレビカ
メラ又は赤外線カメラ８により撮影され、カメラセレク
タ９から送り出された図３（ａ）に示すような映像（接
合部１３ａが設けられた蒸気配管１３の映像であり、１
３ｂはその陰影部である）は、逐次Ａ／Ｄ変換部３にて
ディジタル信号に変換され、図４に示すように連結され
て連結映像記憶用メモリ６に記憶される。

【００２６】これは、同じ映像を横方向に並べて一つの
映像とすると、横方向に対して強い周期的な特性を持っ
た映像が得られるためである。なお、図４は、連続的に
読み込まれた同一箇所４フレーム分の映像を横方向に連
結したものを示している。

【００２７】連結映像記憶用メモリ６に記憶された連結
映像は、映像の周波数特性解析のためのフーリエ変換を
行う高速フーリエ変換部４にてパワースペクトル画像に
変換され、パワースペクトル画像記憶用メモリ７に記憶
される。

【００２８】図５は、パワースペクトル画像記憶用メモ
リ７に記憶させるパワースペクトル画像例であり、連続
的に読み込まれた同一箇所４フレーム分の映像を横方向
に連結した連結映像についてのパワースペクトル（黒色
が濃い程パワースペクトル値が高い）の例を示したもの
であって、これより同じ周期の成分がどの位あるか知る
ことができる。なお、横方向に４フレーム分の映像を連
結した場合、パワースペクトル画像は４ドット毎に縦線
状の極大値が現れる。

【００２９】画像状態判定部５では、パワースペクトル
画像記憶用メモリ７に記憶されたパワースペクトル画像
からプラントにおける現場での油漏れ、蒸気漏れ、人間
の侵入や発煙等の異常の検出を行い、異常があるかどう
かの判定を行う。

【００３０】完全に同一の映像を連結したパワースペク
トル画像は、図５に示したように４ドット毎の縦線状の
極大値１５が現れるのみであるが、異常がない通常の状
態でも監視対象装置や撮影装置の振動やノイズの影響に
より映像の歪みが発生している場合は、図６（ａ）に示
したように４ドット毎の縦線状の極大値１５および極大
値１５付近の低い値１６が現れる。

【００３１】図３（ｂ）に示したように、油漏れ、蒸気
漏れ、人間の侵入や発煙等、プラントに異常が発生して
映像上の一部に異変が生じた映像を含んだ連結映像の場
合には、周期性が崩れるために、図６（ｂ）に示したよ
うに低周波成分付近に低い値１７が現れるようになる。

【００３２】プラントに異常が発生していない場合のパ
ワースペクトル画像における極大値１５の場所は、連結
させた映像の枚数、連結方式によってあらかじめ計算し
て予測することができるものである。従って、低周波成
分付近の４ドット毎の縦線状の極大値以外の部分での値
の大きさを測定し、あらかじめ設定している値と比較す
ることによってプラントの異常を検出することができ
る。

【００３３】上記画像状態判定部５における異常の有無
判定結果は、モニタ１１上に表示されるとともに、異常
が有った場合には、系列制御計算機１０に入力され、異
常に対する処理が行われる。

【００３４】なお、本実施例では、映像連結方法として
映像４フレーム分を横方向１列に連結した場合について
説明しているが、連結させるフレーム数、連結方向、連
結列数を変更させることもできる。連結列数を増やした
場合には、図７に示したような等間隔に極大点３２を持
つパワースペクトル画像が得られる。

【００３５】

【発明の効果】本発明のプラント異常検出装置は、カメ
ラから映像を入力して連結映像を記憶する連結映像記憶
用メモリ、同メモリより連結映像を入力してフーリエ変
換を行うフーリエ変換部、および同変換部よりパワース
ペクトル画像を入力してプラント異常の有無を判定する
画像状態判定部を備えたことによって、監視対象装置や
撮影装置の振動やノイズの影響による映像の歪みが発生
した場合の誤検出を排除することができるため、異常検
出精度の向上が可能になるとともに、油漏れ、蒸気漏
れ、人間の侵入や発煙等の異常が発生した場合に、パワ
ースペクトル画像上に現れる値の位置を限定できるた
め、高効率で異常の発生を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るプラント異常検出装置
の説明図である。

【図２】上記一実施例に係る異常検出のフロー図であ
る。

【図３】上記一実施例に係るカメラによる取り込み映像
の説明図で、（ａ）は通常時、（ｂ）は異常発生時の映
像の説明図である。

【図４】上記一実施例に係る取り込み映像により形成さ
れた連結映像の説明図である。

【図５】上記一実施例に係る取り込み映像間に全く変化
が無かった場合の連結映像より形成されたパワースペク
トル画像の説明図である。

【図６】上記一実施例に係るパワースペクトル画像の説
明図で、（ａ）は通常時で振動がある場合、（ｂ）は異
常発生時のパワースペクトル画像の説明図である。

【図７】上記一実施例に係る連結列数を増した場合のパ
ワースペクトル画像の説明図である。

【図８】従来の異常検出装置の説明図である。

【図９】上記従来の装置に係る映像の説明図で、（ａ）
は振動がある場合、（ｂ）は振動がない場合の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ プラント異常検出装置 ２ コントローラ部 ３ Ａ／Ｄ変換部 ４ 高速フーリエ変換部 ５ 画像状態判定部 ６ 連結映像記憶用メモリ ７ パワースペクトル画像記憶用メモリ ８ テレビカメラ又は赤外線カメラ ９ カメラセレクタ １０ 系列制御計算機 １１ モニタ １２ 操作パネル １３ 蒸気配管 １４ 煙 １５ 縦線状の極大値 １６ 縦線状の極大値付近の低い値 １７ 低周波成分付近での低い値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントに設置されたカメラより設置現
   場の映像を入力してプラントにおける異常の有無を自動
   的に検出するプラント異常検出装置において、カメラが
   撮影した映像を入力して連結映像を記憶する連結映像記
   憶用メモリ、同メモリより連結映像を入力してフーリエ
   変換を行うフーリエ変換部、および同変換部よりパワー
   スペクトル画像を入力しプラント異常の有無を判定して
   判定結果を出力する画像状態判定部を備えたことを特徴
   とするプラント異常検出装置。