JP5060396B2

JP5060396B2 - 設備監視方法および設備監視システム

Info

Publication number: JP5060396B2
Application number: JP2008143569A
Authority: JP
Inventors: 晃生隅田; 幹雄泉; 幸治日隈; 俊一清水
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP2009288185A

Description

本発明は、原子力発電プラントや火力発電プラントなどの設備の状態健全性を監視する設備監視技術に係り、特に、複数のセンサを設備被検部位に設置して設備広域を監視する設備監視方法および設備監視システムに関する。

従来、設備監視技術としては、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）を物理量感応部として持ち、構造歪み、温度或いは圧力などの物理量を計測するＦＢＧセンサを多数接続でき且つノイズ影響を低減して物理量を正確に計測できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ＦＢＧセンサは、被検体の物理量に応じて変形すると共に変形量に応じ特定波長の反射光信号を出力する。このためセンサ設置点における被検体の物理量を高感度で検出でき、精度の高い物理量計測が可能となる。その反面、ＦＢＧセンサは、その変形作用を及ぼさない位置の物理量は計測できず、広域且つ一括的な計測に対し不向きである。この場合、特許文献１で説明される設備監視技術によれば、ＦＢＧセンサを用いた設備の広域且つ一括的な計測が可能であり、設備各所を順次点検・監視する労力が不要になると共に設備監視の信頼性も高められる。
特開2002-352369号公報

従来の設備監視技術にあっては、ＦＢＧセンサが用いられることから、センサ設置点間の物理量検出は困難である。このため、設備監視の信頼性を高めることを目的としてセンサ設置点を密に分布させると、設備監視の計装複雑化およびこれに伴うコストや故障頻度の増大を招くこととなる。そのため、設備監視の信頼性向上と計装複雑化低減との両立が有効に図れる設備監視技術の実現が要求されていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、センサ設置点のごく近傍の物理量に限り検出可能なセンサを用いた場合であっても、センサ設置点間の物理量を高感度で検出でき、もって設備監視の信頼性向上と計装簡略化との両立が図られる設備監視方法および設備監視システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る設備監視方法では、(a) 被検体の物理量に応じ特定波長の反射光信号を出力する複数のセンサにより構成されるセンサ群を設備被検部位に設置するプロセスと、(b) 前記センサ群に光を伝送し、センサ群から出力される反射光信号を受信するプロセスと、(c) 前記センサ群の中から選択される２つ以上のセンサから出力された反射光信号の波長或いは波長変換量を相関付けるプロセスと、(d) 前記相関を指標として設備被検部位の健全性を監視するプロセスと、を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る設備監視システムでは、設備被検部位に設置され、被検体の物理量に応じて変形すると共に変形量に応じ特定波長の反射光信号を出力するセンサにより構成されるセンサ群と、このセンサ群に光を伝送し、センサ群から出力される反射光信号を受信する光伝送制御部と、その反射光信号の波長或いは波長変換量を指標として設備被検部位の健全性を監視する監視部と、を備え、前記監視部は、前記センサ群の中から選択される２つ以上のセンサから出力された反射光信号の波長或いは波長変換量を相関付け、この相関を指標として設備被検部位の健全性を監視することを特徴とする。

本発明によれば、センサ設置点のごく近傍の物理量に限り検出可能なセンサを用いた場合であっても、センサ設置点間の物理量を高感度で検出でき、もって設備監視の信頼性向上と計装簡略化との両立が図られる。

本発明に係る設備監視方法および設備監視システムの実施形態を、添付図面を参照して説明する。

[第１実施形態]
図１は設備監視システムの第１実施形態を示すシステム構成図である。

本実施形態の設備監視システム100は、原子力発電プラントや火力発電プラントなどの設備の状態健全性を監視する設備監視システムである。この設備監視システム100は、図１に示すように、センサ群（110ａ〜110ｃ）と、光伝送制御部（121〜126）と、監視部（131〜135）と、を備える。

[センサ群]
設備監視システム100のセンサ群は、被検体局部の物理量を高感度で検出可能なセンサを代表するＦＢＧセンサ110ａ〜110ｂにより構成される。

ＦＢＧセンサは、その内部に設けられた回析格子間隔に応じた特定波長の光を反射する。たとえば、ＦＢＧセンサ110ａ〜110ｂが構造歪みに伴い変形するように設けられれば、ＦＢＧセンサ110ａ〜110ｂの回析格子間隔が構造歪みに応答して変化する。このため、ＦＢＧセンサ110ａ〜110ｂで反射した光の波長或いは周波数などの波長変換量から構造歪みを計測できる。また、ＦＢＧセンサ110ａ〜110ｂで反射した光の波長から、温度や圧力など構造歪みと相互変換可能な物理量も計測できる。図１は２つのＦＢＧセンサ110ａおよびＦＢＧセンサ110ｂが配管200に設けられ、１つのＦＢＧセンサ110ｃがポンプ300に設けられた例を示したものである。ＦＢＧセンサの基数および設置箇所は、設備の構造および設備監視の要求信頼性に依存する。

[光伝送制御部]
設備監視システム100の光伝送制御部（121〜126）は、センサ群に対し光パルス信号を伝送し、センサ群から出力される反射光パルス信号を受信する。この光伝送制御部は、広帯域光源121と、光伝送路122と、光パルス化手段123と、光信号変換手段124と、光信号遅延時間調節手段125と、光信号分岐手段126とにより構成される。

光伝送制御部の広帯域光源121は、広い波長域を持つ広帯域光を放つ。光伝送路122は、広帯域光源121から放たれた広帯域光をセンサ群に伝送するもので、この光を減衰させることなく伝送できる光ファイバにより構成される。

光伝送制御部の光パルス化手段123は、広帯域光源121の広帯域光をパルス化し、光パルス信号として所定周期でセンサ群（110ａ〜110ｃ）に伝送する。なお、この光パルス信号の周期は、光パルス化手段123の内部処理系にて調節され、設備監視システム100の各システム構成要素における信号処理速度などに依存する。

光伝送制御部の光信号変換手段124は、入射光の波長に応じて透過度が異なる透過フィルタ（不図示）を備える。この光信号変換手段124は、センサ群から出力された反射光パルス信号を受信し、この反射光パルス信号を透過フィルタに通す。これにより、センサ群から出力されて特定波長情報を保有する反射光パルス信号を、光強度情報を保有する反射光パルス強度信号へと変換する。

図２は光パルス信号の変換方法の説明図である。透過フィルタには、図２に示すように、入射光の波長増大と共に透過度が増加する増加帯域Ｘと入射光の波長増大と共に透過度が減少する減少帯域Ｙが設定される。また、この透過フィルタの増加帯域Ｘ或いは減少帯域Ｙのいずれか一方に、ＦＢＧセンサ110ａ〜110ｃから出力された反射光パルス信号の波長が収まるよう設定される。このため、この透過フィルタを透過した反射光パルス信号は、その波長に応じた光強度を持つ反射光パルス強度信号に変換される。なお、図２はＦＢＧセンサから出力された反射光パルス信号の波長が透過フィルタの減少帯域Ｙに収まるよう設定した例を示したものである。

光伝送制御部の光信号遅延時間調節手段125は、光伝送制御部の内部遅延時間調節系による制御を受け、センサ群から出力された反射光パルス信号が光信号変換手段124に到達する時間を任意に変更する。

光伝送制御部の光信号分岐手段126は、光信号の伝送ルートを分岐する。すなわち、光パルス化手段123から出力された光パルス信号はこの光信号分岐手段126でセンサ群に案内され、センサ群から出力された反射光パルス信号はこの光信号分岐手段126で光信号変換手段124に案内される。

[監視部]
設備監視システム100の監視部（131〜135）は、センサ群のＦＢＧセンサ110ａ〜110ｃが設置された配管200やポンプ300などの設備の異常を検出する。この監視部は、相関処理手段131と、運転条件取得手段132と、相関履歴保存手段133と、異常判定手段134と、異常判定処理管理手段135とにより構成される。

監視部の相関処理手段131は、センサ群から出力された反射光パルス信号から変換先生された反射光パルス強度信号の光強度を相関付ける。図３は設備監視システムにて生成される光強度の相関を模式的に示したものである。光強度の相関は、光強度を示す波形から生成される。なお、光強度の相関付けは、光強度を示す波形のほか、この波形における最大値や極大値の相対位置、光強度の時間積分値などに基づいた簡易な方法で生成しても良い。この相関付けに際し、２つ以上のＦＢＧセンサから出力された反射光パルス強度信号を用いる必要がある。図４は設備監視システムのＦＢＧセンサごとに弁別された反射光パルス強度信号を示したものである。

監視部の運転条件取得手段132は、相関処理手段131により生成される相関の変動要因となり得る機器運転条件を取得する。この機器運転条件は、たとえば、ポンプ300のモータ出力レベル、配管200を流れる流体の流量或いは配管200に作用する圧力など、ＦＢＧセンサ110ａ〜110ｃの設置点および設置点間の構造歪みなどの物理量変動要因となり得るものが対象となる。

監視部の相関履歴保存手段133は、光伝送制御部の光信号変換手段124により変換生成された反射光パルス強度信号の光強度の相関を、運転条件取得手段132が取得した機器運転条件と対応付け、これを相関履歴として保存する。

監視部の異常判定手段134は、相関処理手段131により生成された最新の現在相関と、相関履歴保存手段133に保存された相関履歴との差異を算出する。この差異の算出処理は、異常判定処理管理手段135から現在相関と相関履歴を受け取ったことを条件に行われる。そして、現在相関と相関履歴との差異が正常範囲から逸脱したときは、設備の異常を警告音および表示手段（不図示）への画面出力にて報知する。

監視部の異常判定処理管理手段135は、相関履歴保存手段133に保存された相関履歴のうち現在の機器運転条件と一致する機器運転条件に対応付けられた相関履歴を特定する。そして、現在相関と特定した相関履歴を異常判定手段134に渡す。

次に、設備監視システム100の作用を説明する。

設備監視システム100では、ＦＢＧセンサ110ａ〜110ｃから各センサ設置点近傍の構造歪みに応じた特定波長の反射光パルス信号が出力される。出力された反射光パルス信号は、光伝送制御部の光信号変換手段124によりその波長に応じた反射光パルス強度信号に変換される。たとえば、ＦＢＧセンサ110ａから出力された反射光パルス信号をもとに、配管200の構造歪みなどの物理量に応じた反射光パルス強度信号が生成される。また、ＦＢＧセンサ110ｃから出力された反射光パルス信号をもとに、ポンプ300の構造歪みなどの物理量に応じた反射光パルス強度信号が生成される。このため、反射光パルス強度信号の光強度を指標とし、各センサ設置点における被検体の構造歪みや構造歪みの原因となる温度や圧力などの物理量を検出できる。

設備監視システム100では、その相関処理手段131により、光信号変換手段124で変換生成された反射光パルス強度信号の光強度が相関付けられる。この相関は、ＦＢＧセンサ110ａ〜110ｃの各センサ設置点間の物理量に依存して変動する。たとえば、センサ設置点間における配管200の肉厚減少や、ポンプ300の駆動振動の伝播に基づく変形或いは振動応力割れなどが生じたとき、この反射光パルス強度信号の光強度の相関が変化する。このため、この光強度の相関を指標とし、各センサ設置点間における被検体の構造歪みや構造歪みの原因となる温度や圧力などの物理量を検出できる。このように、センサ設置点間における被検体の物理量を検出できることから、設備監視の信頼性を高めるにあたってセンサ設置点を密に分布させる必要がない。この結果、設備監視のための計装複雑化およびこれに伴うコストや故障頻度の増大を招来しないものとなる。

また、設備監視システム100では、相関履歴のうち現在の機器運転条件と一致する機器運転条件に対応付けられた相関履歴と現在相関との差異から、被検体の物理量異常の有無が判定される。すなわち、同一の条件下で生成される反射光パルス強度信号に基づいて被検体の物理量異常の有無が判定される。

次に、設備監視システム100の効果を説明する。

設備監視システム100にあっては、
(1) 設備適所に設置され、被検体の物理量に応じて変形すると共に変形量に応じ特定波長の反射光信号を出力するＦＢＧセンサにより構成されるセンサ群と、このセンサ群に広帯域光を伝送し、センサ群から出力される反射光信号を受信する光伝送制御部と、その反射光信号の波長或いは波長変換量を指標として設備被検部位の健全性を監視する監視部と、を備える。そして、監視部は、センサ群の中から選択される２つ以上のＦＢＧセンサから出力された反射光信号の波長或いは波長変換量を相関付けて、この相関を指標として設備被検部位の健全性を監視する。このため、センサ設置点のごく近傍の物理量に限り検出可能なセンサを用いた場合であっても、センサ設置点間の物理量を高感度で検出でき、もって設備監視の信頼性向上と計装簡略化との両立が図られる。

(2) 設備監視システム100の監視部は、反射光信号の波長或いは波長変換量の相関を、センサ設置点間における配管200やポンプ300などの被検体の物理量変動要因となる機器運転条件と対応付け、これを相関履歴として保存する相関履歴保存手段133を有する。また、現在の反射光信号の波長或いは波長変換量の現在相関と相関履歴保存手段133に保存された相関履歴を受け取ったことを条件に、この現在相関と相関履歴との差異が正常範囲にあるかを判定し、その差異が正常範囲から逸脱したときは設備異常を報知する異常判定手段134を有する。さらに、相関履歴保存手段133に保存された相関履歴のうち現在の機器運転条件と一致する機器運転条件に対応付けられた相関履歴を特定し、特定した相関履歴を現在相関と共に異常判定手段134に渡す異常判定処理管理手段135を有する。このため、機器の運転条件が変化したことで反射光パルス強度信号の相関が変化したとき、この相関変化を指標として設備異常とする誤判定を回避できる。この結果、設備監視の信頼性が向上する。

(3) 設備監視システム100の光伝送制御部は、センサ群に伝送される広帯域光をパルス化する光パルス化手段123を有する。また、入射光の波長に応じて透過度が異なる透過フィルタを備えてこの透過フィルタにセンサ群から出力される反射光パルス信号を透過させることにより、反射光パルス信号をその波長に応じた反射光パルス強度信号に変換する光信号変換手段124を有する。そして、設備監視システム100の監視部は、光信号変換手段124で変換生成された各反射光パルス強度信号の光強度を相関付ける相関処理手段131を有する。このため、センサ群から出力される各反射光をその強度で相関付けることができ、(1)の効果を容易に得ることができる。

[第２実施形態]
図５は設備監視システムの第２実施形態を示すシステム構成図である。

第２実施形態は、第１実施形態の設備監視システム100における相関付けの方法を変更した例である。なお、第１実施形態と同様の構成は、同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は、符号末尾に「Ａ」を付して説明する。

[センサ群]
設備監視システム100Ａのセンサ群は、歪み検出用ＦＢＧセンサ111Ａおよび温度検出用ＦＢＧセンサ112Ａが互いに隣接配置されたＦＢＧセンサ対により構成される。歪み検出用ＦＢＧセンサ111Ａおよび温度検出用ＦＢＧセンサ112Ａは、取り付け方を除いた構成において第１実施形態のＦＢＧセンサ110ａ〜110ｃと同様である。

歪み検出用ＦＢＧセンサ111Ａは、センサ設置点の構造歪みに応じて変形するよう固定される。たとえば、センサ側と構造側の両合わせ面の全面が接着剤で貼り付けられる。一方、センサ設置点の構造歪みに応じて変形せず且つ温度による伸縮変形が生じるよう固定される。たとえば、センサ側と構造側の両合わせ面の一側のみが接着剤で貼り付けられ、他側が非固定状態に設けられる。

[光伝送制御部]
設備監視システム100Ａの光伝送制御部は、光信号変換手段124Ａと、透過波長帯域補正手段127Ａと、光信号遅延時間調節手段125Ａと、を備える。

光伝送制御部の光信号変換手段124Ａは、第１実施形態と同様、入射光の波長に応じて透過度が異なる透過フィルタ（不図示）を備える。

図６は設備監視システムにおける透過フィルタ波長透過帯域の設定例を示す図である。光信号変換手段124Ａの透過フィルタにあっては、図６に示すように、一側の帯域にＦＢＧセンサ対の一方から出力された反射光パルス信号の波長が収まり且つ他側の帯域にＦＢＧセンサ対の他方から出力された反射光パルス信号の波長が収まるように設定される。

光伝送制御部の透過波長帯域補正手段127Ａは、光伝送路122にノイズが影響し、ＦＢＧセンサ対の各ＦＢＧセンサから出力された反射光パルス信号の波長シフト量が互いに異なるときに、この波長シフトによる相関シフトを是正する。すなわち、ＦＢＧセンサ対の一方のＦＢＧセンサから出力された反射光パルス信号の波長シフトに基づく反射光パルス強度信号の光強度変化と、他方のＦＢＧセンサから出力された反射光パルス信号の波長シフトに基づく反射光パルス強度信号の光強度変化とを相殺する。この相関シフトの是正は、透過フィルタの増加帯域および減少帯域の増加調子および減少調子を補正することにより行われる。

伝送制御部の光信号遅延時間調節手段125Ａは、ＦＢＧセンサ対から出力された反射光パルス信号に、他のＦＢＧセンサから出力された反射光パルス信号が混在しないよう反射光パルス信号の伝送速度を調節する。たとえば、ＦＢＧセンサ対から出力された反射光パルス信号ペアがほぼ同一時刻に到達するように反射光パルス信号の到達タイミングを調節する。

[監視手段]
設備監視システム100の光伝送制御部は、相関処理手段134Ａを備える。この相関処理手段134Ａは、光伝送制御部の光信号変換手段124Ａにて所定時間内たとえば略同時に生成された反射光パルス強度信号を対象とし、その光強度の合算値の相関付けを行う。

次に、設備監視システム100Ａの作用を説明する。

光信号変換手段124Ａが備える透過フィルタは、増加帯域或いは減少帯域のうち一側の帯域にＦＢＧセンサ対の一方から出力された反射光パルス信号の波長が収まるよう設定さる。また、他側の帯域にＦＢＧセンサ対の他方から出力された反射光パルス信号の波長が収まるように設定される。そして、監視部の相関処理手段134Ａにより、透過フィルタの増加帯域および減少帯域を透過した光強度の合算値が相関付けられる。このため、ＦＢＧセンサ対から出力される各反射光パルス信号の波長シフトに基づいた反射光パルス強度信号の相関シフトを回避できる。

図６に示す例で説明すると、温度検出用ＦＢＧセンサ112Ａから出力された反射光パルス信号の波長が長波長側にシフトしたとき、透過フィルタを透過する反射光パルス信号の光強度は増加する。一方、歪み検出用ＦＢＧセンサ111Ａから出力された反射光パルス信号の波長が長波長側にシフトしたとき、透過フィルタを透過する反射光パルス信号の光強度は減少する。透過フィルタの増加帯域の透過度増加割合と減少帯域の透過度減少割合が同調子であり且つ各反射光パルス信号の波長シフト量が同調子である限り、透過フィルタを透過する反射光パルス信号の光強度変化は相殺される。この結果、反射光パルス信号から変換生成される反射光パルス強度信号の相関は変化しない。

透過フィルタを透過する光強度変化の相殺作用は、透過フィルタ側が周辺温度などの影響で長波長側或いは短波長側に帯域ドリフトした場合であっても同様である。なお、図７は透過フィルタ側が周辺温度などの影響で帯域ドリフトしたときの上記相殺作用を模式的に示したものである。

次に、設備監視システム100Ａの効果を説明する。

設備監視システム100Ａにあっては、第１実施形態の(1)〜(3)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(4) 設備監視システム100Ａの光伝送制御部は、入射光の波長増大と共に透過度が増加する増加帯域と入射光の波長増大と共に透過度が減少する減少帯域が設定され、一側の帯域にＦＢＧセンサ対の一方から出力された反射光パルス信号の波長が収まり且つ他側の帯域にＦＢＧセンサ対の他方から出力された反射光パルス信号の波長が収まるように設定された透過フィルタを備えて、この透過フィルタにセンサ群から出力される反射光パルス信号を透過させることにより、反射光パルス信号をその波長に応じた反射光パルス強度信号に変換する光信号変換手段を有する。そして、設備監視システム100Ａの監視部は、光信号変換手段124Ａで変換生成された各反射光パルス強度信号の光強度の合算値を相関付ける。このため、光伝送路122に対するノイズによりＦＢＧセンサから出力される各反射光パルス信号の波長シフトが生じても、被検体の物理量を精度良く計測できる。

(5) 設備監視システム100Ａの光伝送制御部は、ＦＢＧセンサ対の歪み検出用ＦＢＧセンサ111Ａと温度検出用ＦＢＧセンサ112Ａから出力された反射光パルス信号の波長シフト量が異なるとき、ＦＢＧセンサ対の一方から出力された反射光パルス信号の波長シフトに基づく透過光強度変化とＦＢＧセンサ対の他方から出力された反射光パルス信号の波長シフトに基づく透過光強度変化とが相殺されるように透過フィルタの増加帯域或いは減少帯域を補正する透過波長帯域補正手段127Ａを有する。このため、ＦＢＧセンサ対から出力された各反射光パルス信号の波長シフト量が互いに相違する場合であっても、(4)で説明した効果を得ることができる。

[第３実施形態]
図８は設備監視システムの第３実施形態を示すシステム構成図である。

第３実施形態は、第２実施形態の設備監視システム100Ａにおける光伝送制御部の構成を変形した例である。なお、第２実施形態と同様の構成は、同一符号を付して説明を省略し、第２実施形態の構成を変更し或いは新たに追加した構成は、符号末尾に「Ｂ」を付して説明する。

本実施形態の設備監視システム100Ｂは、図８に示すように、光伝送路122Ｂの一部を既存の映像監視システムの光伝送路405Ｂの一部と共用している。光伝送路405Ｂは、カメラ401Ｂとカメラ映像で監視する映像監視装置402Ｂとの間を、壁404Ｂを貫通する信号用ペネトレーション403Ｂを通って敷設されている。光伝送路405Ｂは、カメラ401Ｂの映像信号を伝送している。光信号分配手段128Ｂ、129Ｂは、光伝送路122Bと光伝送路405Ｂが接続され、光パルス信号と映像信号とを分離および結合している。

次に、設備監視システム100Ｂの効果を説明する。

(6) 設備監視システム100Ｂの光伝送制御部は、光パルス信号制御式機器に光パルス信号を伝送する光伝送路122Ｂの一部を既存の映像監視システムの光伝送路405Ｂの一部と共用している。このため、歪み検出用ＦＢＧセンサ111Ａなどから成るセンサ群に光パルス信号を伝送する光伝送路を新規設ける分が少なくなることで、設備健全性を監視するために必要な計装を簡略化できる。

また、壁404Ｂ内部に歪み検出用ＦＢＧセンサ111Ａなどを設けて壁404Ｂ内部の健全性を監視する場合、設備監視システムの適用による信号用ペネトレーションの増加を回避でき、もって壁404Ｂの機械的強度等、設備の所期機能低下を回避できる。

以上、本発明に係る設備監視システムを第１実施形態〜第３実施形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

たとえば、設備被検部位の構造歪みなどの物理量を計測するセンサ群は、種々のセンサを用いて構成できる。本発明の設備監視システムを原子力発電プラントにおける原子炉容器や炉水循環系の監視に適用する場合にあっては、放射線による電離作用で発生する電流に基づき積層圧電素子に電荷が蓄電される圧電素子を設け、この圧電素子に蓄電された蓄電量に応じた量でＦＢＧセンサが変形するようにしても良い。なお、この場合は、蓄電量が飽和しないよう、適宜放電する機構を設けることが好ましい。そのほか、磁気に応じて変形する磁歪素子を設け、この磁歪素子の歪み量に応じた量でＦＢＧセンサが変形するようにしても良い。或いは、熱電対などの電圧出力型センサ或いは電流出力型センサを設け、これらセンサから出力される電圧信号或いは電流信号の大きさに応じてＦＢＧセンサが変形するようにしても良い。

また、本実施形態では、波長フィルタを備えた光信号変換手段を設け、センサ群から出力される反射光パルス信号を反射光パルス強度信号に変換する例を示したが、この構成に限られない。たとえば、光パルス化手段において光パルス信号をその波長に応じた強度を持つ光パルス強度信号に変換しておき、センサ群から出力された反射光パルス強度信号の光強度積分値を指標として、センサ設置点の物理量を計測するようにしても良い。

設備監視システムの第１実施形態を示すシステム構成図。第１実施形態の設備監視システムにて行われる光パルス信号変換の説明図。第１実施形態の設備監視システムにて生成される光強度の相関模式図。第１実施形態の設備監視システムのＦＢＧセンサごとに弁別された反射光パルス強度信号を示す図。設備監視システムの第２実施形態を示すシステム構成図。第２実施形態の設備監視システムにおける透過フィルタ波長透過帯域の設定例を示す図。第２実施形態の設備監視システムの作用一例の説明図。設備監視システムの第３実施形態を示すシステム構成図。

符号の説明

300…ポンプ,200…配管,100（100Ａ、100Ｂ）…設備監視システム,110ａ、100ｂ、100c…ＦＢＧセンサ,111Ａ…歪み計測用ＦＢＧセンサ,112Ａ…温度計測用ＦＢＧセンサ,121…広帯域光源,122…光伝送路,123…光パルス化手段,124…光信号変換手段,125…光信号遅延時間調節手段,126…信号分岐手段,127Ａ…透過波長帯域補正手段,128Ｂ、129Ｂ…光信号分配手段,131…相関処理手段,132…運転条件取得手段,133…相関履歴保存手段,134…異常判定手段,135…異常判定処理管理手段,401Ｂ…カメラ,402Ｂ…映像監視装置,403…信号用ペネトレーション。

Claims

(a) 被検体の物理量に応じ特定波長の反射光信号を出力する複数のセンサにより構成されるセンサ群を設備被検部位に設置するプロセスと、
(b) 前記センサ群に光を伝送し、センサ群から出力される反射光信号を受信するプロセスと、
(c) 前記センサ群の中から選択される２つ以上のセンサから出力された反射光信号の波長或いは波長変換量を相関付けるプロセスと、
(d) 前記相関を指標として設備被検部位の健全性を監視するプロセスと、
を設けたことを特徴とする設備監視方法。
(e) 前記プロセス(d)で生成された相関を、センサ設置点間における被検体の物理量変動要因となる機器運転条件と対応付けて相関履歴として保存するプロセスと、
(f) 前記プロセス(d)で生成された最新の現在相関と、前記プロセス(e)で保存された相関履歴のうち現在の機器運転条件と一致する機器運転条件に対応付けられた相関履歴との差異が正常範囲にあるかを判定するプロセスと、を設け、
前記プロセス(d)では、プロセス(f)で現在相関と相関履歴との差異が正常範囲から逸脱したと判定したときに設備被検部位の異常を報知することを特徴とする請求項１に記載の設備監視方法。
前記プロセス(b)では、センサ群に伝送される光をパルス化し、センサ群から出力される各反射光パルス信号を受信してこの反射光パルス信号をその波長に応じた反射光パルス強度信号に変換し、
前記プロセス(c)では、前記各反射光パルス強度信号の光強度を相関付けることを特徴とする請求項１に記載の設備監視方法。
前記プロセス(a)では、前記センサ群を、前記センサを互いに隣接配置させて成るセンサ対により構成し、
前記プロセス(b)では、センサ群に伝送される光をパルス化し、前記センサ群から出力される各反射光パルス信号を受信すると共に受信した反射光パルス信号をその波長に応じた反射光パルス強度信号に変換し、センサ群から出力された反射光パルス信号の波長がセンサ設置点間の物理量を反映しないノイズにより変化したときは、この波長の変化を解消することを特徴とする請求項１に記載の設備監視方法。
前記プロセス(b)では、光パルス信号制御式機器に伝送される光パルス信号を取得し、この取得した光パルス信号を前記センサ群に伝送すると共にそのセンサ群から出力される反射光パルス信号を受信することを特徴とする請求項１に記載の設備監視方法。
設備被検部位に設置され、被検体の物理量に応じて変形すると共に変形量に応じ特定波長の反射光信号を出力するセンサにより構成されるセンサ群と、このセンサ群に光を伝送し、センサ群から出力される反射光信号を受信する光伝送制御部と、その反射光信号の波長或いは波長変換量を指標として設備被検部位の健全性を監視する監視部と、を備え、
前記監視部は、前記センサ群の中から選択される２つ以上のセンサから出力された反射光信号の波長或いは波長変換量を相関付け、この相関を指標として設備被検部位の健全性を監視することを特徴とする設備監視システム。
前記監視部は、前記反射光信号の波長或いは波長変換量の相関を、センサ設置点間における被検体の物理量変動要因となる機器運転条件と対応付けて相関履歴として保存する相関履歴保存手段と、
現在の反射光信号の波長或いは波長変換量の現在相関と前記相関履歴保存手段に保存された相関履歴を受け取ったことを条件に、受け取った現在相関と相関履歴との差異が正常範囲にあるかを判定し、その差異が正常範囲から逸脱したときは設備被検部位の異常を報知する異常判定手段と、
前記相関履歴保存手段に保存された相関履歴のうち現在の機器運転条件と一致する機器運転条件に対応付けられた相関履歴を特定し、特定した相関履歴を現在相関と共に前記異常判定手段に渡す異常判定処理管理手段と、を有することを特徴とする請求項６に記載の設備監視システム。
前記光伝送制御部は、前記センサ群に伝送される光をパルス化する光パルス化手段と、前記センサ群から出力された各反射光パルス信号を受信し、この反射光パルス信号をその波長に応じた反射光パルス強度信号に変換する光信号変換手段とを有し、
前記監視部は、前記光信号変換手段で変換生成された各反射光パルス強度信号の光強度を相関付ける相関処理手段を有することを特徴とする請求項６に記載の設備監視システム。
前記光伝送制御部の光信号変換手段は、入射光の波長に応じて透過度が異なる透過フィルタを備え、この透過フィルタに前記センサ群から出力される各反射光パルス信号を透過させることにより、反射光パルス信号をその波長に応じた反射光パルス強度信号に変換することを特徴とする請求項８に記載の設備監視システム。
前記センサ群は、センサを互いに隣接配置されて成るＦＢＧセンサ対により構成され、
前記光伝送制御部は、前記センサ群に伝送される光をパルス化する光パルス化手段と、入射光の波長増大と共に透過度が増加する増加帯域と入射光の波長増大と共に透過度が減少する減少帯域が設定され、一側の帯域に前記センサ対の一方から出力された反射光パルス信号の波長が収まり且つ他側の帯域に前記センサ対の他方から出力された反射光パルス信号の波長が収まるように設定された透過フィルタを備えてこの透過フィルタに前記センサ群から出力される反射光パルス信号を透過させることにより、反射光パルス信号をその波長に応じた反射光パルス強度信号に変換する光信号変換手段と、を有し、
前記監視部は、前記光信号変換手段で変換生成された各反射光パルス強度信号の光強度の合算値を相関付ける相関処理手段を有することを特徴とする請求項６に記載の設備監視システム。
前記光伝送制御部は、前記ＦＢＧセンサ対の各ＦＢＧセンサから出力された反射光パルス信号が前記光信号変換手段により略同時に受信されるように反射光パルス信号の到達時刻を調節する光信号遅延時間調節手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の設備監視システム。
前記光伝送制御部は、前記センサ対の各センサから出力された反射光パルス信号の波長シフト量が互いに異なるとき、センサ対の各センサのうち、一方のセンサから出力された反射光パルス信号の波長シフトに基づく透過光強度変化と他方のセンサから出力された反射光パルス信号の波長シフトに基づく透過光強度変化とが相殺されるように、前記透過フィルタの増加帯域或いは減少帯域を補正する透過波長帯域補正手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の設備監視システム。
前記光伝送制御部は、少なくとも一部が他のシステムと共用される光伝送路を介して、前記センサ群に伝送する光を受信することを特徴とする請求項６に記載の設備監視システム。