JP3518838B2 - 音響監視装置 - Google Patents
音響監視装置Info
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Description
ントを構成する機器の発する音響によりプラントおよび
その機器の運転状態を監視し、正常か否か等を診断する
音響監視装置に関する。
が発生すると、これら機器の運転中に発する音響に変化
が現れる場合が多く、従来より、定期的に機器の発する
音響を聞いて、その状態を監視する手法が用いられてい
る。しかしながら、従来では音響の変化を検知するに
は、機器の発する音響の大きさ、音色を感覚的に身に付
けている必要があり、常に監視対象機器の保守を行なっ
ている熟練した保守要員でなければ行なえなかった。
練した保守要員でなくとも、監視が行なえる試みも行な
われている。すなわち、機器に異常が発生した場合に
は、異常の原因に対応した特定周波数成分が変化し、こ
れが音響の変化となって現れるので、その変化を監視す
る方法が行なわれている。そのために、最も多く用いら
れている方法は、監視対象機器の音響を、マイクロフォ
ンを用いて携帯用の音響録音装置により録音し、さらに
周波数解析して音響スペクトルとして可視化し、予め採
取してある機器正常時の音響スペクトルと、監視のため
に新たに採取した音響スペクトルとを比較し、その変化
から異常徴候を監視するものである。この場合、異常成
分は、音響スペクトルにおいて特定の周波数に山(ピー
ク)となって現れるので、そのピークの状態を過去のも
のと比較して機器が正常か否かを判断して監視を行なっ
ている。
トでは、定期的に機器の監視パトロールが行なわれてい
るが、上記した従来例のように音響スペクトルを用いた
監視を行なうためには、まず、携帯用の音響録音装置を
持参し、監視ないし保守対象機器の発する音響をマイク
ロフォンを用いて、この録音装置に録音する場合が多
い。
距離や、マイクロフォンの向き、音響録音装置の録音時
と再生時の各々のボリューム設定のずれ等で必ずしも音
響の大きさ(レベル)を同一で録音再生できず、予め採
取してある過去の音響データと自動的に比較が行なえる
音響データが採取されていないのが現状である。
の判断は人間が行なっており、判断には時間がかかって
いた。また、過去のデータと比較する際にも、音響の録
音、再生の条件を考慮して比較する必要があり、自動処
理は行なえていなかった。
れたものであり、その目的は、音響データ収集条件が異
なっていても、監視のために新たに採取した音響データ
と、予め採取してある過去の参照データとの入力レベル
を自動的に合せ、監視対象機器が正常か否かを自動的に
判定する高精度の音響監視装置を提供することにある。
監視装置は、監視対象からの音響を取り込む音響入力装
置と、この音響入力装置からのアナログ音響信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換装置と、このA/D変
換装置によりディジタル化された音響信号を周波数解析
する周波数解析装置と、この周波数解析装置で求めた音
響スペクトルの各ピーク値と、参照データのスペクトル
における前記音響スペクトルでピークを示す周波数に対
応する周波数での各ピーク値との比をそれぞれ算出する
ピーク比算出手段と、これらピーク比の最頻値を求める
最頻値抽出手段と、この最頻値を補正倍率としこの補正
倍率をA/D変換された音響データに乗算するレベル補
正手段と、このレベル補正手段により前記補正倍率が乗
算された音響データを蓄積する音響データベース装置
と、前記レベル補正手段により補正された音響データ
を、予めレベルが上記所定値で採取されている上記監視
対象の過去の音響スペクトルを参照データとして比較
し、正常か否かを判定する正否判定装置と、この正否判
定装置による判定結果を表示する表示装置と、を具備し
ていることを特徴とする。
対象から発せられた音響は、音響入力装置に取り込まれ
てから、A/D変換器によりディジタル信号に変換さ
れ、さらに周波数解析装置により周波数解析されて音響
スペクトラムが得られる。
補正装置により所定値に補正される。この所定値は予め
採取されている監視対象が正常時または異常時等の種々
の過去の参照データのスペクトラムと同一のレベルであ
る。そこで、正否判定装置により、このレベルが所定値
に補正された音響スペクトラムがこの参照データのスペ
クトラムに比較されて正常か異常かが判定され、その判
定結果は表示装置に表示される。
ることにより、その監視対象が正常か否かを自動的に判
定することができ、しかも、監視対象から採取した音響
データの入力レベルを、これに比較される過去の参照デ
ータの入力レベルに自動的に合せるので、これら両デー
タを自動的に比較することができると共に、正否の判定
精度を向上させることができる。
比の最頻値によって音響データのレベルを補正するの
で、監視対象機器の状態が変化し、音響スペクトルに一
部変化があった場合にも、これら変化に影響のない部分
のピーク比によってレベル補正を高精度で行なうことが
できる。
対象からの音響を取り込む音響入力装置と、この音響入
力装置からのアナログ音響信号をディジタル信号に変換
するA/D変換装置と、このA/D変換装置によりディ
ジタル化された音響信号を周波数解析する周波数解析装
置と、この周波数解析装置からの音響スペクトルのピー
ク値とそのピーク値の周波数を、ピーク値の大きい順に
順次検出し、検出されたピーク値が最大ピーク値に対し
て所定の値以下となった場合に、ピーク値の検出を中止
するピーク検出手段と、検出が中止され時点までにピー
ク検出手段により検出された各々のピーク値と、参照デ
ータのスペクトルにおける前記音響スペクトルのピーク
値の周波数に対応する周波数のピーク値の比を逐次算出
するピーク比算出手段と、これらピーク比の最頻値を求
める最頻値抽出手段と、この最頻値を補正倍率としこの
補正倍率をA/D変換された音響データに乗算するレベ
ル補正手段と、このレベル補正手段により前記補正倍率
が乗算された音響データを蓄積する音響データベース装
置と、前記レベル補正手段により補正された音響データ
を、予めレベルが上記所定値で採取されている上記監視
対象の過去の音響スペクトルを参照データとして比較
し、正常か否かを判定する正否判定装置と、この正否判
定装置による判定結果を表示する表示装置と、を具備し
ていることを特徴とする。
効果に加えて、レベル補正装置により、音響スペクトル
の微小な音響成分の精度の悪い部分を除外し、比較的大
きなピークを用いてピーク比を算出して音響データの入
力レベルを補正するので、さらに精度よくレベル補正を
行なうことができる。
対象からの音響を取り込む音響入力装置と、この音響入
力装置からのアナログ音響信号をディジタル信号に変換
するA/D変換装置と、このA/D変換装置によりディ
ジタル化された音響信号を周波数解析する周波数解析装
置と、この周波数解析装置で求められた音響スペクトル
からピーク値と、そのピーク値の周波数をピーク値の大
きい順に順次検出するピーク検出手段と、この周波数解
析装置で求められた音響スペクトルから検出されたピー
クを除外するピーク除外手段と、このピーク除外手段に
よりピークを除外された音響スペクトルのバックグラウ
ンドノイズを積分するバックグラウンドノイズ積分手段
と、この積分されたバックグラウンドノイズと、参照デ
ータのスペクトルのバッググラウンドノイズとの比を算
出して補正倍率を算出する補正量算出手段と、この補正
倍率をA/D変換された音響データに乗算するレベル補
正手段と、レベル補正手段により前記補正倍率が乗算さ
れた音響データを蓄積する音響データベース装置と、前
記レベル補正手段により補正された音響データを、予め
レベルが上記所定値で採取されている上記監視対象の過
去の音響スペクトルを参照データとして比較し、正常か
否かを判定する正否判定装置と、この正否判定装置によ
る判定結果を表示する表示装置と、を具備していること
を特徴とする。
効果に加えて、レベル補正装置により、明瞭なピークが
見られない音響スペクトルや、ピークが異常により大き
く変化した場合に対しても、大きく変化しないバックグ
ラウンドノイズを基準として音響データノ入力レベルを
補正するので、精度良くレベル補正を行なうことができ
る。
対象からの音響を取り込む音響入力装置と、この音響入
力装置からのアナログ音響信号をディジタル信号に変換
するA/D変換装置と、このA/D変換装置によりディ
ジタル化された音響信号を周波数解析する周波数解析装
置と、この周波数解析装置からの音響スペクトルのピー
ク値とそのピーク値の周波数を、ピーク値の大きい順に
順次検出し、検出されたピーク値が最大ピーク値に対し
て所定の値以下となった場合に、ピーク値の検出を中止
するピーク検出手段と、 前記周波数解析装置で求めら
れた音響スペクトルから検出が中止され時点までにピー
ク検出手段により検出されたピークを除外するピーク除
外手段と、このピーク除外手段によりピークを除外され
た音響スペクトルのバックグラウンドノイズを積分する
バックグラウンドノイズ積分手段と、この積分されたバ
ックグラウンドノイズと、参照データのスペクトルのバ
ッググラウンドノイズとの比を算出して補正倍率を算出
する補正量算出手段と、検出が中止され時点までにピー
ク検出手段により検出された各々のピーク値と、参照デ
ータのスペクトルにおける前記音響スペクトルのピーク
値の周波数に対応する周波数のピーク値の比を逐次算出
するピーク比算出手段と、これらピーク比の最頻値を求
める最頻値抽出手段と、前記ピーク比の全計算個数に対
する前記最頻値の頻度数の割合が所定値を超えていない
場合に前記補正量算出手段で算出した補正倍率をA/D
変換された音響データに乗算する一方、所定値を超える
場合は前記最頻値抽出手段により求められた最頻値を補
正倍率としこの補正倍率をA/D変換された音響データ
に乗算するレベル補正手段と、このレベル補正手段によ
り前記補正倍率が乗算された音響データを蓄積する音響
データベース装置と、前記レベル補正手段により補正さ
れた音響データを、予めレベルが上記所定値で採取され
ている上記監視対象の過去の音響スペクトルを参照デー
タとして比較し、正常か否かを判定する正否判定装置
と、この正否判定装置による判定結果を表示する表示装
置と、を具備していることを特徴とする。
効果に加えて、レベル補正装置により音響スペクトルの
一部が変化した場合は、比較的大きい明瞭なピークの比
によってレベルを補正し、一方、明瞭なピークが見られ
ない場合や異常に大きく変化した場合には、変化の少な
いバックグラウンドノイズの比によってレベルを補正す
るので、あらゆる音響スペクトルに対しても精度良く補
正を行なうことができる。
項1ないし4記載の音響監視装置において、前記レベル
補正手段により前記補正倍率が乗算された音響データと
類似する過去の音響データを検索する検索装置をさらに
具備し、前記表示装置は、前記正否判定装置による判定
結果および前記検索装置による検索結果を表示すること
を特徴とする。
明の作用効果に加えて、レベル補正装置によりレベル補
正された音響データと類似する過去の音響データを検索
装置により検索することができると共に、その検索結果
を表示装置により表示することができる。
の周波数かつ単一大きさの音響を出力する基準音響発信
手段と、この発信手段からの音響と監視対象からの音響
とを同時に入力せしめる音響入力装置と、この入力装置
からのアナログ音響信号をディジタル信号に変換するA
/D変換装置と、このディジタル化された音響信号を周
波数解析する周波数解析装置と、この解析装置からの音
響スペクトルから上記特定周波数の基準音響のピークを
抽出する特定周波数抽出手段と、この基準音響ピークに
重なる音響スペクトルのピークと、予めレベルが所定値
で採取されている上記監視対象の過去の音響スペクトル
である参照データスペクトルの上記特定周波数のピーク
との比を求めるピーク比算出手段と、このピーク比を補
正倍率として上記A/D変換された音響データに乗算す
ることにより音響データのレベルを上記所定値に補正す
るレベル補正装置と、を有することを特徴とする。
取り込む際に、これを同時に、基準音響発信手段から基
準音響を同時に収録でき、その基準音響によってレベル
補正を行なうため、音響が変化した場合でも精度良く補
正を行なうことが可能となる。
項6記載の音響監視装置において、A/D変換された音
響データから特定周波数を除外する特定周波数除外装置
と、この特定周波数が除外されたディジタル音響データ
をアナログ形式に変換するD/A変換装置とを有するこ
とを特徴とする。
効果に加えて、監視対象からの音響データと、これと同
時に入力された基準音響発信手段からの特定周波数を持
つ基準データを含む音響データから、その基準音響を特
定周波数除外装置により除き、これをD/A変換するの
で、監視対象の機器が発する本来の音響を再現すること
ができる。
図17に基づいて説明する。なお、これらの図中、同一
または相当部分には同一符号を付している。
監視装置1の全体構成を示すブロック図である。この音
響監視装置1は音響入力装置2、A/D(アナログ/デ
ィジタル)変換装置3、周波数解析装置4、レベル補正
装置5、音響データベース装置6、表示装置7、正否判
定装置8および検索装置9を具備している。
等の監視対象から出力される音響を入力せしめるマクク
ロフォン等であり、A/D変換装置3は音響入力装置2
により入力されたアナログの音響信号をディジタル形式
のデータに変換するものである。
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
クトルを出力するものである。音響データベース装置6
は上記監視対象が正常時に過去に出力された音響データ
のスペクトルを予め参照データとして蓄積する参照デー
タ格納部6aを有するものであり、レベル補正装置5は
この音響データベース装置6に予め蓄積されている正常
時の参照データのスペクトルのレベルに、上記音響入力
装置2により採取された監視対象の音響データスペクト
ルのレベルを合せるレベル補正を行なうものである。
トルは正否判定装置8に与えられる。正否判定装置8は
今回新たに採取された音響スペクトルを再度参照データ
スペクトルと比較して所定の方法により監視対象が正常
か異常かを判定するものである。ここで、正常と判定さ
れた場合は、正否判定装置8により音響データベース装
置6の正常データ格納部6bに保存され、異常と判定が
なされた場合は、異常データ格納部6cに保存されると
ともに、検索装置9により、異常データ格納部6cから
読み出された過去の異常データスペクトルとパターンマ
ッチングが行なわれ、類似の音響スペクトルが検索され
る。
る。
監視対象から出力される音響はマイクロフォン等の音響
入力装置2により所要レベルで入力され、録音される。
の音響信号はA/D変換器3によりディジタル信号に変
換されてから、周波数解析装置4において、高速フーリ
エ変換等により周波数解析されて音響スペクトルが得ら
れる。
正装置5により、上記監視対象が正常時に出力された音
響データである参照データの入力レベルに合せるように
補正される。
致させた音響スペクトルを正常な参照データのスペクト
ルと比較し、後述する所定方法により、音響スペクトル
が正常か否かを判定し、正常であると判定したときに
は、その音響スペクトルを正常データとして音響データ
ベース装置6の正常データ格納部6bに格納し、異常で
あると判定したときは、その音響スペクトルを異常デー
タとして異常データ格納部6cに格納する。
た音響データが異常であると判定したときには、検索装
置9は、この音響データに、音響データベース装置6に
予め格納されている異常原因が究明されている過去の複
数の異常データをそれぞれ比較して、その類否を判断
し、その類似から異常原因を究明する。
ば、音響入力装置2に入力された音響データの入力レベ
ルを、レベル補正装置5により参照データの入力レベル
に合せるように補正してから、正否判定装置8で、その
参照データと比較して、その正否を判定するので、その
判定精度を向上させることができる。
較して、その異常原因を究明する精度も向上させること
ができる。
監視装置の要部構成図である。これはレベル補正装置5
Aを改良した点に特徴がある。
すように周波数解析装置4からの音響スペクトルSaの
ピーク値a1,a2,a3…anと、そのピーク時の周波数
(ピーク周波数)f1,f2,f3…fnとを抽出して、図
3(B)に示すように音響データベース装置6に格納さ
れた参照データスペクトルSb上で各々ピーク周波数に
対応する各周波数f1,f2,f3…fnでのピーク値b
1,b2,b3…bnとの各々の比(以下ピーク比という)
を算出するピーク比算出手段10Aと、図3(C)に示
すように、ここで算出された各ピーク周波数f1…fn毎
のピーク比のヒストグラムを作成して、その最頻値を摘
出する最頻値抽出手段11と、この最頻値を補正倍率と
して音響データに乗算しデータの補正を行なうレベル補
正手段12Aとを有する。
スペトクルSbとのピーク比の最頻値によって音響スペ
クトルSaの入力レベルを補正するので、プラント機器
の状態が変化し、音響スペクトルに一部変化があった場
合にも、変化に影響のない部分の最も多いピーク比によ
って音響データのレベルを自動的に補正することが可能
となり、そのレベルの補正精度を向上させることができ
る。
補正装置5Bの構成を示すブロック図である。レベル補
正装置5Bは上記第2の実施形態において、ピーク比算
出手段10Bの前段に、ピーク検出手段13を設けた点
に特徴がある。
監視対象の音響スペクトルからピーク値とその周波数
(ピーク周波数)をピーク値の大きい順に順次取り出す
ものであり、この取り出されたピーク値とピーク周波数
は逐次ピーク比算出手段10Bに与えられる。ピーク比
算出手段10B以後は、上記第2の実施形態と同様であ
り、ピーク比算出手段10Bはピーク検出手段13から
の各々のピークについて参照データスペクトル上で対応
する周波数でのピークとの比を算出し、最頻値抽出手段
11に与える。
ーク値が最大ピーク値に対して所定値以下になった場合
にピーク検出を中止し、最頻値抽出手段11はその時点
での最頻値を抽出し、レベル補正手段12Bに与える。
レベル補正手段12Bはこの最頻値を補正倍率としてA
/D変換されてデータに乗算し、レベル補正を行なう。
スペクトルの非常に小さなピークを除外して比較的大き
なピークを用いて補正倍率を決定できるので、A/D変
換器13によるA/D変換時の量子化に伴う桁落ち等に
よる精度の低下を防止ないし軽減することができ、レベ
ル補正精度を向上させることができる。
ル補正装置5cの構成を示すブロック図である。このレ
ベル補正装置5cは、上記ピーク検出手段13、ピーク
除外手段14、バックグラウンドノイズ積分手段15、
補正量算出手段16および上記レベル補正手段12とを
有する。
は、ピーク検出手段13で検出したピークを音響スペク
トルから大きな順に所定数個除外してバックグラウンド
ノイズを得る。この大きなピークを除外された音響スペ
クトルのバッググラウンドノイズはバックグラウンドノ
イズ積分手段15に与えられ、ここでバックグラウンド
ノイズを積分し、積分した結果を補正量算出手段16に
与える。補正量算出手段16は音響データベース装置6
から参照データを読み出し、そのバックグラウンドノイ
ズの積分値と、新たに採取した音響データのバックグラ
ウンドノイズとの比を算出し、補正倍率を算出する。
音響データにこの補正倍率を乗算して、レベルの補正を
行なう。
第2の実施形態や第3の実施形態に係るレベル補正装置
5A,5Bにおいて、音響スペクトルSaに例えば明瞭
なピークが見られない場合や音響状態が大きく変化し、
比較的大きなピークが参照スペクトルと類似していない
場合にも、大きく変化しないバックグラウンドノイズに
より音響スペクトルの入力レベルの補正倍率を高精度で
決定することができ、レベル補正の精度を向上させるこ
とが可能となる。
ル補正装置5Dの構成を示すブロック図、図8はこのレ
ベル補正装置5Dの作用を示すフローチャート、図8中
S1〜S14はフローチャートのステップを示す。この
レベル補正装置5Dは上記第3の実施形態によるレベル
補正装置5Bと第4の実施形態によるレベル補正装置5
Cとを組み合せた点に特徴がある。
3、ピーク比算出手段10B、最頻値抽出手段11と、
ピーク値記憶手段17、ピーク除外手段14、バックグ
ラウンドノイズ積分手段15、補正量算出手段16、レ
ベル補正手段12Dとを具備している。
13は、新たに採取された音響スペクトルを読み込んで
から、S2で、その音響スペクトルのピーク値とそのピ
ーク周波数を、ピーク値の大きい順に順次取り出し、S
3で一時的にピーク値記憶手段17に蓄えておく。取り
出されたピーク値とピーク周波数は逐次ピーク比算出手
段10Bに与えられる。
ータベース装置6から参照データを読み出す一方、S5
ではS3で取り出された各々のピークについて、参照ス
ペクトル上で各々対応する各ピーク周波数のピークとの
比を算出し、最頻値抽出手段11に与える。S6で、ピ
ーク検出手段13は検出したi番目のピーク値Piが最
大ピーク値Pmax に対して所定値A以下であるか否か
判断し、Noの場合はS1へ戻って以下ステップを繰り
返す一方、Yesの場合はそのピーク検出を中止するの
は、上記第4の実施形態と同様であり、S7へ進む。
検出を中止した時点での最頻値を抽出し、S8でヒスト
グラムを作成して、この最頻値の全計算個数に対しての
割合、つまり、最頻度数/総点数を算定する。S9で
は、この割合が所定値cを超えているか否か判断し、Y
esの場合はS10へ進み、上記第4の実施形態と同様
に補正倍率を決定する。
度数/総点数の比が所定値cを超えていない場合には、
S11でピーク除外手段14が、音響スペクトルから、
ピーク値記憶手段17に蓄えられたピーク値を除外して
バックグラウンドノイズを得る。S12で、このバック
グラウンドノイズはバックグラウンドノイズ積分手段1
5で積分され、以下第5の実施形態と同様に補正倍率が
決定される。
響データベース装置6から参照データを読み込み、S1
4で、この参照データと音響データとの積分値比より補
正量を算出する。レベル補正手段12Dは、上記S9と
S14のいずれかの手法で決定された補正倍率を求めて
音響データのレベル補正を行なう。これにより、如何な
る音響スペクトルに対しても最適なレベル補正方法を使
用して精度よくレベル補正を行なうことができる。
る音響監視装置1Aの構成を示すブロック図、図9
(B)は同図(A)の要部説明図である。この音響監視
装置1Aは、特定の周波数を持ち、かつ単一大きさの校
正用の音響を発する基準音響発信装置18を具備した点
に特徴がある。
はその監視対象物に取り付けられた基準音響発信装置1
8の音響を基準音響として音響入力装置1により同時に
入力して、音響データに基準音響データを重畳する。
数抽出手段19、ピーク比算出手段10E、レベル補正
手段12を有する。特定周波数抽出手段19は、周波数
解析装置により周波数解析された音響データと基準音響
データとの重畳データから特定周波数の基準音響Scの
ピークを抽出し、ピーク比算出手段10Eは、図10に
示すようにこの基準音響ピーク周波数上の監視対象の音
響データSaのピークaと、参照データSb上の基準音
響ピークbとの比a:bを算出し、レベル補正手段12
Eに与える。レベル補正手段12Eは、このピーク比を
補正倍率としてA/D変換された音響データに乗算する
ことにより補正を行なう。
校正用の基準音響を、監視対象からの音響に重ねて常に
録音しているので、何らかの理由により監視対象からの
音響が変化した場合でも、周波数とレベルが一定である
基準音響のピーク周波数上のピーク値に基づいて音響デ
ータの入力レベルの補正値を求めるので、そのレベル補
正精度を向上させることができる。
響監視装置1Bの全体構成を示すブロック図である。こ
の音響監視装置1Bは、上記第6の実施形態に係る音響
監視装置1Aでは、音響データを単に直接再生した場合
に、その音響データに音響発信装置18の基準音響が重
畳しているので、監視対象からの元の正しい音響を聞け
ないので、聞こえるように構成した点に特徴がある。
すように、A/D変換された音響データSaから特定周
波数を除外する特定周波数除外装置20、この特定周波
数を除外されたデータをアナログに変換するD/A変換
装置21、スピーカ22を具備している。したがって、
音響再生時には、図12に示すようにA/D変換された
音響データから基準音響を除外して、D/A変換を行な
うので、基準音響を除外した機器自体の発する音響を正
確に再現することができる。
響監視装置1Cの要部ブロック図である。この音響監視
装置1Cは、上記各実施形態に係る音響データベース装
置6を改良した点に特徴がある。つまり、音響データベ
ース装置6は参照データを保存する参照データ格納部6
a、参照データと比較して正常と判断された音響データ
を保存する正常データ格納部6bおよび参照データと比
較して異常と判断された音響データを保存する異常デー
タ格納部6cを具備し、さらに、これら各格納部6a〜
6cに、監視対象のプラント等の運転状態のデータを格
納する運転状態格納部6d、監視対象から収録した音響
スペクトルを格納する音響スペクトル格納部6eおよび
音響スペクトルの原波形を格納する音響原波形格納部6
fをそれぞれ設けている。
データ格納部6aの運転状態データ格納部6dから新規
データの運転状態と合致する音響データを検索し、その
音響スペクトルとの新規の音響スペクトルから補正倍率
を算定するものであり、正否判定装置8と、検索装置9
は上述した通りの機能を有する。
スペクトルを、参照データと正常データと異常データと
にそれぞれ分類し、かつこれらを各々別のエリアに格納
しているので、検索装置9によるデータの検索を事象別
に効率的に行なうことができる。また、プラント運転中
に種々の運転状態をなす機器についても、その運転状態
毎にデータを格納しているので、音響データのレベル補
正、検知、検索を効率的に行なうことができる。
要部ブロック図であり、正否判定装置8を改良した点に
特徴がある。正否判定装置8はレベル補正装置5、また
は5A〜5Eのいずれかにより入力レベルが補正された
音響スペクトルと、参照データ格納部6aに格納された
参照データのスペクトルとのスペクトル距離を算出する
スペクトル距離演算手段23と、このスペクトル距離を
所定値と比較して、音響データが正常か否かを判定し、
その判定結果を表示装置7に表示させるとともに、各音
響スペクトル格納部6eに保存する比較手段24とを有
する。
と比較手段24の作用を示すフローチャートであり、図
中S21〜S26はフローチャートの各ステップを示
す。
と参照スペクトルSbについて、次の数1式で示すよう
に、各周波数でのピーク値の差を2乗して加え合せたス
ペクトル距離dを算出する。
ペクトル距離dが所定値Dの範囲内であるか否か(d<
D)を判定し、所定値Dの範囲内であればS23で類似
と判定してS24で正常データ格納部6bに保存し、そ
うでない場合は、S25で類似ではないと判断して異常
データ格納部6cに保存する。
対象からの音響スペクトルと参照スペクトルとの差異を
判定し、正常な音響か異常な音響かを自動で判定し、分
類することができる。
要部ブロック図であり、検索装置9を改良した点に特徴
がある。検索装置9は正否判定装置8により異常と判断
された音響スペクトルSaと、異常データ格納部6cに
格納された過去の異常原因が究明されている異常音響ス
ペクトルScとのスペクトル距離dを上記数1式により
算出するスペクトル距離演算手段25と、このスペクト
ル距離dを所定値Dと比較して正常か否かを判定し、そ
の判定結果を表示装置7に表示させる比較手段32とを
要する。
手段25は、S31で音響スペクトルSaと異常スペク
トルSdとのスペクトル距離dを上記数1式により算出
し、S32で比較手段26はこのスペクトル距離dが所
定値Dの範囲内であるか否か(d<D)を判定し、所定
値Dの範囲内であれば、S33でこの音響スペクトルS
aが過去の異常音響スペクトルScと類似の異常事象と
判定する。類似の異常スペクトルが検索されなかった場
合は、S34で新たな異常事象のスペクトルと判断す
る。
対象からの音響データと過去の異常データとのマッチン
グにより、異常事象を分類し、迅速に異常原因を究明す
ることができる。
ラントまたはプラント機器等の監視対象から収録した音
響データと、これと比較される参照データとの録音レベ
ル等の差異によるレベルの差を自動的に補正することが
できるので、従来熟練した保守作業員しか行なえなかっ
た音響による監視を、高精度で自動的に行なうことがで
きるうえに、異常音が検知された場合には過去の異常音
との類似性より異常原因を検索することができ、異常検
知後の対応を迅速に行なうことが可能となる。そのた
め、異常音が発生した場合の原因究明を迅速に行なうこ
とができ、プラントの安定運転をサポートすることがで
きる。
全体構成を示すブロック図。
の構成を示すブロック図。
る音響データのスペクトル図、(B)は同参照データの
スペクトル図、(C)は図2で示す最頻値抽出手段によ
り作成された最頻値ヒストグラム。
の構成を示すブロック図。
の構成を示すブロック図。
グラウンドノイズ抽出図。
の構成を示すブロック図。
チャート。
視装置の要部ブロック図、(B)は同図(A)の音響入
力装置に入力される基準音響を出力する基準音響発信装
置を示す図。
ク比算出手段の作用を示す各音響データのスペクトル
図。
の全体構成を示すブロック図。
スペクトルから基準音響を除外する作用を示すスペクト
ル図。
の要部ブロック図。
の要部ブロック図。
示すフローチャート。
置の要部ブロック図。
フローチャート。
Claims (7)
- 【請求項1】 監視対象からの音響を取り込む音響入力
装置と、この音響入力装置からのアナログ音響信号をデ
ィジタル信号に変換するA/D変換装置と、このA/D
変換装置によりディジタル化された音響信号を周波数解
析する周波数解析装置と、この周波数解析装置で求めた
音響スペクトルの各ピーク値と、参照データのスペクト
ルにおける前記音響スペクトルでピークを示す周波数に
対応する周波数での各ピーク値との比をそれぞれ算出す
るピーク比算出手段と、これらピーク比の最頻値を求め
る最頻値抽出手段と、この最頻値を補正倍率としこの補
正倍率をA/D変換された音響データに乗算するレベル
補正手段と、このレベル補正手段により前記補正倍率が
乗算された音響データを蓄積する音響データベース装置
と、前記レベル補正手段により補正された音響データ
を、予めレベルが上記所定値で採取されている上記監視
対象の過去の音響スペクトルを参照データとして比較
し、正常か否かを判定する正否判定装置と、この正否判
定装置による判定結果を表示する表示装置と、を具備し
ていることを特徴とする音響監視装置。 - 【請求項2】 監視対象からの音響を取り込む音響入力
装置と、この音響入力装置からのアナログ音響信号をデ
ィジタル信号に変換するA/D変換装置と、このA/D
変換装置によりディジタル化された音響信号を周波数解
析する周波数解析装置と、この周波数解析装置からの音
響スペクトルのピーク値とそのピーク値の周波数を、ピ
ーク値の大きい順に順次検出し、検出されたピーク値が
最大ピーク値に対して所定の値以下となった場合に、ピ
ーク値の検出を中止するピーク検出手段と、検出が中止
され時点までにピーク検出手段により検出された各々の
ピーク値と、参照データのスペクトルにおける前記音響
スペクトルのピーク値の周波数に対応する周波数のピー
ク値の比を逐次算出するピーク比算出手段と、これらピ
ーク比の最頻値を求める最頻値抽出手段と、この最頻値
を補正倍率としこの補正倍率をA/D変換された音響デ
ータに乗算するレベル補正手段と、このレベル補正手段
により前記補正倍率が乗算された音響データを蓄積する
音響データベース装置と、前記レベル補正手段により補
正された音響データを、予めレベルが上記所定値で採取
されている上記監視対象の過去の音響スペクトルを参照
データとして比較し、正常か否かを判定する正否判定装
置と、この正否判定装置による判定結果を表示する表示
装置と、を具備していることを特徴とする音響監視装
置。 - 【請求項3】 監視対象からの音響を取り込む音響入力
装置と、この音響入力装置からのアナログ音響信号をデ
ィジタル信号に変換するA/D変換装置と、このA/D
変換装置によりディジタル化された音響信号を周波数解
析する周波数解析装置と、この周波数解析装置で求めら
れた音響スペクトルからピーク値と、そのピーク値の周
波数をピーク値の大きい順に順次検出するピーク検出手
段と、この周波数解析装置で求められた音響スペクトル
から検出されたピークを除外するピーク除外手段と、こ
のピーク除外手段によりピークを除外された音響スペク
トルのバックグラウンドノイズを積分するバックグラウ
ンドノイズ積分手段と、この積分されたバックグラウン
ドノイズと、参照データのスペクトルのバッググラウン
ドノイズとの比を算出して補正倍率を算出する補正量算
出手段と、この補正倍率をA/D変換された音響データ
に乗算するレベル補正手段と、レベル補正手段により前
記補正倍率が乗算された音響データを蓄積する音響デー
タベース装置と、前記レベル補正手段により補正された
音響データを、予めレベルが上記所定値で採取されてい
る上記監視対象の過去の音響スペクトルを参照データと
して比較し、正常か否かを判定する正否判定装置と、こ
の正否判定装置による判定結果を表示する表示装置と、
を具備していることを特徴とする音響監視装置。 - 【請求項4】 監視対象からの音響を取り込む音響入力
装置と、この音響入力装置からのアナログ音響信号をデ
ィジタル信号に変換するA/D変換装置と、このA/D
変換装置によりディジタル化された音響信号を周波数解
析する周波数解析装置と、この周波数解析装置からの音
響スペクトルのピーク値とそのピーク値の周波数を、ピ
ーク値の大きい順に順次検出し、検出されたピーク値が
最大ピーク値に対して所定の値以下となった場合に 、ピ
ーク値の検出を中止するピーク検出手段と、 前記周波
数解析装置で求められた音響スペクトルから検出が中止
され時点までにピーク検出手段により検出されたピーク
を除外するピーク除外手段と、このピーク除外手段によ
りピークを除外された音響スペクトルのバックグラウン
ドノイズを積分するバックグラウンドノイズ積分手段
と、この積分されたバックグラウンドノイズと、参照デ
ータのスペクトルのバッググラウンドノイズとの比を算
出して補正倍率を算出する補正量算出手段と、検出が中
止され時点までにピーク検出手段により検出された各々
のピーク値と、参照データのスペクトルにおける前記音
響スペクトルのピーク値の周波数に対応する周波数のピ
ーク値の比を逐次算出するピーク比算出手段と、これら
ピーク比の最頻値を求める最頻値抽出手段と、前記ピー
ク比の全計算個数に対する前記最頻値の頻度数の割合が
所定値を超えていない場合に前記補正量算出手段で算出
した補正倍率をA/D変換された音響データに乗算する
一方、所定値を超える場合は前記最頻値抽出手段により
求められた最頻値を補正倍率としこの補正倍率をA/D
変換された音響データに乗算するレベル補正手段と、こ
のレベル補正手段により前記補正倍率が乗算された音響
データを蓄積する音響データベース装置と、前記レベル
補正手段により補正された音響データを、予めレベルが
上記所定値で採取されている上記監視対象の過去の音響
スペクトルを参照データとして比較し、正常か否かを判
定する正否判定装置と、この正否判定装置による判定結
果を表示する表示装置と、を具備していることを特徴と
する音響監視装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4記載の音響監視装置に
おいて、前記レベル補正手段により前記補正倍率が乗算
された音響データと類似する過去の音響データを検索す
る検索装置をさらに具備し、前記表示装置は、前記正否
判定装置による判定結果および前記検索装置による検索
結果を表示することを特徴とする音響監視装置。 - 【請求項6】 特定の周波数かつ単一大きさの音響を出
力する基準音響発信手段と、この発信手段からの音響と
監視対象からの音響とを同時に入力せしめる音響入力装
置と、この入力装置からのアナログ音響信号をディジタ
ル信号に変換するA/D変換装置と、このディジタル化
された音響信号を周波数解析する周波数解析装置と、こ
の解析装置からの音響スペクトルから上記特定周波数の
基準音響のピークを抽出する特定周波数抽出手段と、こ
の基準音響ピークに重なる音響スペクトルのピークと、
予めレベルが所定値で採取されている上記監視対象の過
去の音響スペクトルである参照データスペクトルの上記
特定周波数のピークとの比を求めるピーク比算出手段
と、このピーク比を補正倍率として上記A/D変換され
た音響データに乗算することにより音響データのレベル
を上記所定値に補正するレベル補正装置と、を有するこ
とを特徴とする音響監視装置。 - 【請求項7】 請求項6記載の音響監視装置において、
A/D変換された音響データから特定周波数を除外する
特定周波数除外装置と、この特定周波数が除外されたデ
ィジタル音響データをアナログ形式に変換するD/A変
換装置とを有することを特徴とする音響監視装置。
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JP23983297A JP3518838B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 音響監視装置 |
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JP23983297A JP3518838B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 音響監視装置 |
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JPH1183618A JPH1183618A (ja) | 1999-03-26 |
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Family
ID=17050528
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JP23983297A Expired - Lifetime JP3518838B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 音響監視装置 |
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