JP4999642B2 - 配電設備の劣化診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、配電設備の劣化診断装置に関し、詳しくは、配電設備の機器の写真から取替えの要否判定と余寿命の推定を行うものに関する。

従来、配電設備の保守のために、所定の間隔で巡視あるいは点検巡視が行われている。配電設備の機器の劣化は例えば、機器表面の塗膜の状態（発錆の有無、大きさ、色）を目視することによって判定され、判定結果に基づいて機器の取替えが行われる。なお、発錆のある機器（例えば、変圧器、開閉器）の劣化の判定基準は、個々の作業員の経験や主観に基づいている。

この他に、機器の塗膜の劣化状態を診断する劣化診断装置として、画像処理を用いたものが知られており、例えば、塗膜面に光を照射して、この塗膜面に生じたブリスタ（水脹れ）の影の模様をカメラで撮影し、撮影したブリスタの影の模様を画像処理して分析し、数値を表示することにより塗膜の劣化状態の診断を支援している（例えば、特許文献１参照）。前記劣化診断装置によれば、塗膜面の画像処理により、単位面積当りの影の模様の面積比と、同じく影の模様の個々の大きさの分布と、を求めて数値で表示することにより、作業員は前記数値が所定の数値を超えているか否かを見て判断するのみで、塗膜の劣化の状態を把握することができる。
特開２００１−１９４４８３号公報

しかしながら、このような従来の劣化診断装置にあっては、塗膜面を撮影して画像処理を行い、画像の解析結果を判断基準となる数値とともに表示しているため、現在の塗膜の劣化状態の診断を支援することはできるものの、例えば、今後のメンテナンスの参考となる取替時期の判定および余寿命年数の推定を行う点について配慮がなされていないという問題があった。

そこで、本発明は、配電設備の機器の外観の変化に基づいて取替時期の判定および余寿命の推定を行うことにより有効なメンテナンス情報を提供することを目的とする。

上記課題を解決する配電設備の劣化診断装置の第１の発明は、配電設備の機器の画像データに基づいて前記機器の状態を分析する画像分析手段と、前記画像分析手段の分析により得られた前記機器の状態に基づいて前記機器の取替要否を判定する取替判定手段と、前記画像分析手段の分析により得られた前記機器の状態に基づいて前記機器の余寿命を推定する余寿命推定手段と、を備えたことを特徴とするものである。

この発明では、画像分析手段により配電設備の機器の状態が分析され、前記機器の状態に基づいて、取替判定手段により前記機器の取替要否が判定され、さらに余寿命推定手段により前記機器の余寿命が推定される。したがって、配電設備の機器の外観の変化に基づいて前記機器の劣化状態が解析されるばかりでなく、取替時期の判定および余寿命年数の推定が行われる。

上記課題を解決する配電設備の劣化診断装置の第２の発明は、上記第１の発明の特定事項に加え、前記取替判定手段の判定に基づいて前記機器の取替指示情報を出力する取替指示出力手段を備えたことを特徴とするものである。

この発明では、取替指示出力手段により配電設備の機器の取替指示が出力される。したがって、例えば、メンテナンス作業者の取替判断を支援するばかりでなく、メンテナンス作業者に対して明確な取替指示が通知される。

上記課題を解決する配電設備の劣化診断装置の第３の発明は、上記第１または第２の発明の特定事項に加え、前記余寿命推定手段の推定に基づいて前記機器の余寿命情報を出力する余寿命出力手段を備えたことを特徴とするものである。

この発明では、余寿命推定手段の推定に基づいて前記機器ごとの余寿命情報が出力される。したがって、配電設備の機器が取替不要の場合でも、前記機器ごとの余寿命情報に基づいて効率的なメンテナンス計画を策定することができる。

上記課題を解決する配電設備の劣化診断装置の第４の発明は、上記第１から第３のいずれかの発明の特定事項に加え、前記画像分析手段は、前記機器の所定領域における発錆面積と錆色とを分析することを特徴とするものである。

この発明では、画像分析手段により配電設備の機器の所定領域における発錆面積と錆色とが分析される。したがって、メンテナンス作業者の目視による分析と比べて、定量的または定性的な分析が行われる。また、前記機器の発錆面積と錆色とを分析対象とすることにより、例えば、カメラ等の簡易な手段で必要な画像データを取得することができる。

上記課題を解決する配電設備の劣化診断装置の第５の発明は、上記第４の発明の特定事項に加え、前記取替判定手段は、前記機器の状態を示す前記発錆面積および前記錆色の分析データと、予め設定された前記発錆面積および前記錆色で取替閾値を示す取替判定用データと、の比較に基づいて取替要否を判定するものである。

この発明では、発錆面積および錆色の分析データと、予め設定された取替閾値を示す取替判定用データと、の比較に基づいて取替要否が判定される。したがって、統一された判定基準としての取替判定用データにより誤差の少ない判定が行われる。

上記課題を解決する配電設備の劣化診断装置の第６の発明は、上記第４または第５の発明の特定事項に加え、前記余寿命推定手段は、前記機器の状態を示す前記発錆面積および前記錆色の分析データの経時変化の傾向に基づいて前記機器の余寿命を推定することを特徴とするものである。

この発明では、前記機器の状態を示す発錆面積および錆色の分析データの経時変化の傾向に基づいて前記機器の余寿命が推定される。したがって、分析データの経時変化の傾向を反映した信頼性の高い診断が行われる。
また、上記の配電設備の劣化診断装置としては、前記分析データに基づいて錆による劣化の進行が著しい地区を抽出する劣化顕著地区抽出手段を備えていてもよく、その劣化顕著地区抽出手段の抽出結果を出力する出力手段を備えていてもよい。
さらに、前記取替判定手段は、前記分析データの経時変化の傾向に基づいて前記機器の劣化診断頻度を更新するようにしてもよい。

このように本発明によれば、配電設備の機器の画像データに基づいて前記機器の状態を分析し、前記機器の状態に基づいて前記機器の取替要否を判定し、さらに前記機器の余寿命を推定するので、配電設備の機器の外観の変化に基づいて取替時期の判定および余寿命の推定を行うことができる。したがって、この結果、前記取替時期の判定および前記余寿命の推定を含み、効率的なメンテナンスを行うのに有効なメンテナンス情報を提供することができ、例えば、巡視・点検の頻度を最適に設定し、また、適宜変更することができる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７は本発明に係る配電設備の劣化診断装置の一実施形態を示す図である。

図１において、劣化診断装置２は、ディジタルカメラ１のメモリカード１１と接続可能なＵＳＢインタフェース２１と、例えば、マイクロコンピュータで構成された制御部２２と、プリンタや液晶表示装置等の出力部２３と、キーボードやポインティングデバイス等の操作部２４と、を有する構成である。

ディジタルカメラ１は、固体撮像素子を用いた静止画像用のディジタルカメラであって、２次元のカラーディジタル画像データを電子走査により一度に取り込むものである。また、ディジタルカメラ１は、着脱自在のメモリカード１１を備え、取り込んだ２次元のカラーディジタル画像データ（以下、画像データという）をメモリカード１１に記憶するようになっている。

ここで、本実施形態では、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、標準的な電柱８０に対して取付バンド８２によって取付けられている変圧器、開閉器等の配電設備を管理対象機器としており、同図には変圧器８１を一例として図示している。この変圧器８１には、高圧引下線が高圧カット支持アーム８３に取付けられた高圧カットアウト８４を介して接続されている。この場合、電柱８０の下方から変圧器８１の底面を撮影することは容易である。一方、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に変圧器８１の底面の状態を一例にして示すように、変圧器８１の外装の劣化によって底面には錆Ｒが発生し、経時変化によって発錆領域の面積は漸増する。また、機器の外装の劣化によって、発錆領域の色（錆色）についても色や濃淡の変化が一定の傾向（例えば、赤錆Ｒｒから黒錆Ｒｂに変化）を示す。

そこで、本実施形態では変圧器８１の底面を定期的に撮影し、発錆領域の面積と錆色とをパラメータとする劣化診断を行う場合を一例に以下説明する。すなわち、メンテナンス作業者はディジタルカメラ１によって定期的に配電設備の変圧器８１の底面を略一様の位置と方向から撮影し、メモリカード１１をＵＳＢインタフェース２１に接続して画像データを劣化診断装置２に入力する。

制御部２２は、前述のように変圧器８１の底面の写真（画像）に基づいて前記劣化診断を行うために、画像処理手段２２１と、画像分析手段２２２と、取替判定手段２２３と、余寿命推定手段２２４と、分析データ記憶手段２２５と、診断用データ記憶手段２２６と、を有する。

画像処理手段２２１は、メモリカード１１から取得した画像データに基づいて画質の改善、画像の強調、図形（例えば、機器の底面）の切り出し等の処理を行う。画像分析手段２２２は、画像処理手段２２１による処理後の画像データに基づいて、機器底面の発錆領域を抽出して面積を算出するとともに錆色を検出し、双方の情報を含む分析データを分析データ記憶手段２２５に記憶させる。

分析データ記憶手段２２５には、図４に示すように、例えば、管理対象機器ごとの識別情報（ＩＤ）、設置時期、設置場所などの巡視・点検情報が記憶されている。ここで、巡視・点検情報は毎回更新（追加）され、巡視・点検情報には例えば、発錆面積、錆色指数、巡視・点検時期が含まれる。また、発錆面積は、発錆領域の全面積を示している。また、錆色指数は、発錆領域の濃淡や色を劣化の進行程度に応じた数値に変換したものであり、例えば、赤、茶、黒の順に値が大きくなるように設定されている。さらに、本実施形態に限らず、前述の発錆面積に替えて例えば、変圧器８１の底面の全領域と発錆領域（あるいは、発錆領域のうち錆色指数の最も大きい領域）との面積比を求めてもよい。

診断用データ記憶手段２２６には、取替判定手段２２３による変圧器８１の取替判定に用いられる診断用データ（取替判定用データに相当する）として、発錆面積と錆色指数とについて、変圧器８１の巡視・点検頻度を更新するか否かの判断基準となる閾値（ｐ_１，ｑ_１）や、変圧器８１を早急（例えば、１ヶ月以内）に取替えるか否かの判定基準となる閾値（ｐ_２，ｑ_２）、等が記憶されている。なお、前述の閾値は例えば、機器製造業者あるいはメンテナンス業者等が変圧器８１に相当する実験用機器の発錆実験に基づいて予め設定し、変圧器８１の仕様変更等に応じて更新するようにしている。

取替判定手段２２３は、診断用データ記憶手段２２６に記憶された診断用データと分析データ記憶手段２２５に記憶された分析データとに基づいて変圧器８１が早急な改修（取替工事）を要するものか否かを判定する。例えば、図５に示すように、縦軸に発錆面積、横軸に錆色指数としたグラフにおいて、発錆面積がｐ_２より大きく、または、錆色がｑ_２より大きい場合には変圧器８１の取替えが必要となる（図中、取替領域）。さらに、取替判定手段２２３は、例えば、変圧器８１の巡視・点検の頻度を更新するか（例えば、２年に１回から１年に１回に更新するか）否かの判断も行う。例えば、図５に示すように、発錆面積がｐ_１からｐ_２で錆色がｑ_１からｑ_２の範囲にある場合は変圧器８１の巡視・点検頻度を更新（増加）する（図中、巡視強化領域）。

余寿命推定手段２２４は、前記分析データの経時変化の傾向に基づいて変圧器８１の余寿命を推定するようになっている。分析データ記憶手段２２５には毎回の巡視・点検時の発錆面積と錆色指数とが分析データとして時系列に記憶され、前記分析データは巡視・点検の度に追加されるため、その発錆面積および錆色指数の経時変化の傾向を解析することにより、変圧器８１の余寿命を推定することができる。例えば、図５に示すように、平成１４年から平成１８年にかけて２年ごとの点検を示す３点から発錆面積および錆色指数が漸増し、少なくとも２年以内に取替領域に達することが推定される。

以上のように構成された劣化診断装置２について、図６を用いてデータ蓄積処理を説明する。

まず、制御部２２は、ＵＳＢインタフェース２１にメモリカード１１が接続され、操作部２４から画像データの入力操作がなされると（ステップＳ１０１）、画像データを取り込み（ステップＳ１０２）、画像処理手段２２１に制御を移す。

次いで、画像処理手段２２１は、画像データに対して一様になるように、例えば、撮影時の天候、照明に応じた画質の改善、画像の強調、変圧器８１の底面の画像の切り出し等の処理を行い（ステップＳ１０３）、画像分析手段２２２に制御を移す。

次いで、画像分析手段２２２は、変圧器８１の底面の画像を分析する（ステップＳ１０４）。ここでは、変圧器８１の底面の画像データから所定の特徴値（例えば、濃淡、色、テクスチャ）の変化に基づいて発錆領域の輪郭（外縁）を抽出し、その面積を算出する。また、抽出した発錆領域のうち最も濃度の高い部分の錆色指数を求める。なお、前記特徴値の初期値と、ディジタルカメラ１から前記機器までの距離および撮影方向とは略一様であるものとする。ステップＳ１０４が終了すると、分析データ記憶手段２２５に制御を移す。

次いで、分析データ記憶手段２２５は、ステップＳ１０４で画像分析手段２２２により取得された値に基づいて前述の分析データ（図４参照）を追加更新する（ステップＳ１０５）。

さらに、図７を用いて劣化診断装置２の診断処理を説明する。
まず、制御部２２は、操作部２４が操作されて診断処理の開始が指示入力され、診断する管理対象機器の識別情報（ＩＤ）が指定されたか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで、管理対象機器のＩＤが指定された場合は制御を取替判定手段２２３に移し、管理対象機器のＩＤが指定されない場合には診断処理を終了する。

例えば、変圧器８１のＩＤが指定されると、取替判定手段２２３は、分析データ記憶手段２２５から指定のＩＤに対応する分析データを読み出し（ステップＳ２０３）、さらに診断用データ記憶手段２２６から前述の診断用データを読み出し（ステップＳ２０４）、双方の比較に基づいて指定の変圧器８１を早急に取替るか否か（発錆面積および錆色が前記取替領域にあるか否か）を判定する（ステップＳ２０５）。ここで、早急に取替るものと判定した場合には、出力部２３に例えば、指定の変圧器８１を１ヶ月以内に改修する指示を出力させる（ステップＳ２０６）。

また、ステップＳ２０５において指定の変圧器８１は早急に取替えないものと判定した場合には、余寿命推定手段２２４に制御を移す。

余寿命推定手段２２４は、ステップＳ２０３で読み出された分析データの経時変化の傾向に基づいて余寿命を推定する（ステップＳ２０７）。

次いで、余寿命推定手段２２４は、前述の余寿命の推定の結果、指定の変圧器８１の余寿命が１年以内であるか否か判定する（ステップＳ２０８）。ここで、余寿命が１年以内であると判定した場合、余寿命推定手段２２４は、出力部２３に例えば、指定の変圧器８１を１年以内に改修する指示を出力させる（ステップＳ２０９）。

また、ステップＳ２０８において余寿命が１年以内でないものと判定した場合に、余寿命推定手段２２４は、出力部２３にメンテナンス情報として余寿命年数を出力させる（ステップＳ２１０）。なお、ここで取替判定手段２２３による巡視・点検頻度を高めるか否か（発錆面積および錆色が前記巡視強化領域にあるか否か）の判定に基づいて、巡視頻度の強化（次回の巡視時期の繰上げ）の指示を出力させてもよく、あるいは、巡視時の他の留意事項として出力させてもよい。

このように本実施形態においては、画像分析手段２２２により配電設備の変圧器８１等の管理対象機器の状態が分析され、その変圧器８１等の管理対象機器の状態に基づいて、取替判定手段２２３により変圧器８１等の管理対象機器の取替要否が判定され、取替えが必要な場合には、その旨が出力される。また、取替不要の場合には、取替判定手段２２３によりさらに巡視・点検頻度の更新要否が判定されるとともに、余寿命推定手段２２４により変圧器８１等の管理対象機器の余寿命が推定されて、出力部２３により出力される。したがって、巡視・点検等の頻度を含む有効なメンテナンス情報を提供することができ、また、メンテナンス作業者は明確な取替指示を受け取ることができる。

また、本実施形態においては、画像分析手段２２２により変圧器８１の底面における発錆面積と錆色とを分析するようにしたので、巡視・点検時にメンテナンス作業者はディジタルカメラ１等の簡易な手段で必要な画像データを取得することができる。

なお、本実施形態の他の態様としては、制御部２２に、分析データ記憶手段に定期的に記憶された分析データに基づいて年度ごとの要改修機器の一覧表を作成する手段を設け、操作部２４の操作に応じて出力部２３に要改修機器の一覧表を出力させるようにしてもよい。このように出力部２３により、変圧器８１等の管理対照機器の個別の余寿命情報に加え、取替えを要する前記機器の時期の一覧表が出力されるので、メンテナンス作業者は前記一覧表に基づいて年度ごとの要改修機器の数や場所を把握し、実態に沿った巡視・点検等の頻度を含むメンテナンス計画を策定することができる。

また、本実施形態の他の態様としては、制御部２２に、分析データ記憶手段に定期的に蓄積された分析データに基づいて錆による劣化の進行が著しい地区（例えば、設置時期から取替えに至るまでの期間（あるいは点検回数）が所定値以下の地区）を抽出する手段を設け、操作部２４の操作に応じて出力部２３にその地区の情報を出力させるようにしてもよい。このように出力部２３により、変圧器８１等の管理対照機器の個別の余寿命情報に加え、前記機器の設置地区ごとの劣化の遅速の情報が出力されるので、メンテナンス作業者は前記情報に基づいて地域性等を加味した効率的な巡視・点検等の頻度を含むメンテナンス計画を策定することができる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、発電所、変電所、無人灯台等の設備機器のメンテナンスに適用することもできる。

なお、本実施形態では、管理対象機器の写真をディジタルカメラで撮影し、前記写真の画像データをメモリカードから取得する劣化診断装置を説明するが、これに限るものではなく、例えば、携帯電話に内蔵されたカメラで前記写真を撮影し、無線／有線の電話通信網およびインターネット等の通信網を介して前記画像データを取得するようにしてもよいことは言うまでもない。

本発明に係る配電設備の劣化診断装置の一実施形態を示す図であり、その概略全体構成を示すブロック図である。 その診断対象の配電設備を示す図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその底面図である。 その診断対象の配電設備の機器の底面図である。 その診断に用いる分析データのリストである。 その診断に用いるパラメータの関係を示すグラフである。 そのデータ蓄積処理のフローチャートである。 その診断処理のフローチャートである。

符号の説明

１・・・ディジタルカメラ ２・・・劣化診断装置 １１・・・メモリカード ２１・・・ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ） ２２・・・制御部 ２３・・・出力部（取替指示出力手段、余寿命出力手段） ２４・・・操作部 ２２１・・・画像処理手段 ２２２・・・画像分析手段 ２２３・・・取替判定手段 ２２４・・・余寿命推定手段 ２２５・・・分析データ記憶手段 ２２６・・・診断用データ記憶手段

Claims (2)

1. 配電設備の機器の画像データの所定領域における発錆面積および錆色に基づいて当該機器の状態を分析する画像分析手段と、
   前記画像分析手段の分析により得られた前記機器の状態を示す前記発錆面積および前記錆色の分析データと、予め設定された前記発錆面積および前記錆色で取替閾値を示す取替判定用データとの比較に基づいて前記機器の取替要否を判定する取替判定手段と、
   該取替判定手段の判定に基づいて前記機器の取替指示情報を出力する出力手段と、
   前記画像分析手段の分析により得られた前記機器の状態を示す前記発錆面積および前記錆色の分析データの経時変化の傾向に基づいて前記機器の余寿命を推定する余寿命推定手段と、
   該余寿命推定手段の推定に基づいて前記機器の余寿命情報を出力する出力手段と、
   前記分析データに基づいて錆による劣化の進行が著しい地区を抽出する劣化顕著地区抽出手段と、
   該劣化顕著地区抽出手段の抽出結果を出力する出力手段と、
   を備えたことを特徴とする配電設備の劣化診断装置。
2. 前記取替判定手段は、前記分析データの経時変化の傾向に基づいて前記機器の劣化診断頻度を更新することを特徴とする請求項１に記載の配電設備の劣化診断装置。
   

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