(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023089923
(43)【公開日】2023-06-28
(54)【発明の名称】異常検知システム
(51)【国際特許分類】
G01M 99/00 20110101AFI20230621BHJP
G01H 17/00 20060101ALI20230621BHJP
【ＦＩ】
G01M99/00 Z
G01H17/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022144338
(22)【出願日】2022-09-12
(31)【優先権主張番号】P 2021203778
(32)【優先日】2021-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 さやか
(72)【発明者】
【氏名】内山 泰生
(72)【発明者】
【氏名】山本 優
【テーマコード（参考）】
2G024
2G064
【Ｆターム（参考）】
2G024AD01
2G024BA22
2G024BA27
2G024CA13
2G024FA04
2G024FA06
2G024FA11
2G064AA01
2G064AA11
2G064AB01
2G064AB02
2G064AB22
2G064BA02
2G064BD02
2G064CC41
2G064DD02
(57)【要約】
【課題】電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知可能な、設備機器の異常検知システムを提供する。
【解決手段】異常検知システム１は、設備機器側装置２と、異常検知装置３と、を備え、設備機器側装置２は、共振周波数が、設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサ２１と、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部２５と、を備え、異常検知装置３は、信号を受信する受信部３１と、信号を受信する時間間隔を基に、設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部３４と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】異常検知システム１は、設備機器側装置２と、異常検知装置３と、を備え、設備機器側装置２は、共振周波数が、設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサ２１と、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部２５と、を備え、異常検知装置３は、信号を受信する受信部３１と、信号を受信する時間間隔を基に、設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部３４と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
設備機器の異常を検知する異常検知システムであって、
前記設備機器に取り付けられる設備機器側装置と、異常検知装置と、を備え、
前記設備機器側装置は、
共振周波数が、前記設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、前記設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサと、
前記振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部と、
を備え、
前記異常検知装置は、
前記信号を受信する受信部と、
前記信号を受信する時間間隔を基に、前記設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部と、
を備えることを特徴とする設備機器の異常検知システム。
前記設備機器に取り付けられる設備機器側装置と、異常検知装置と、を備え、
前記設備機器側装置は、
共振周波数が、前記設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、前記設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサと、
前記振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部と、
を備え、
前記異常検知装置は、
前記信号を受信する受信部と、
前記信号を受信する時間間隔を基に、前記設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部と、
を備えることを特徴とする設備機器の異常検知システム。
【請求項2】
前記設備機器が正常に稼働する際の前記時間間隔が正規分布するとみなし、当該正規分布の平均値に標準偏差を基にした値を減算することで下限閾値が設定され、前記平均値に前記標準偏差を基にした前記値を加算することで上限閾値が設定され、
前記診断部は、前記信号を受信する前記時間間隔が、前記下限閾値より小さいか、前記上限閾値より大きい場合に、前記設備機器の稼働状態が異常であると診断する
ことを特徴とする請求項１に記載の設備機器の異常検知システム。
前記診断部は、前記信号を受信する前記時間間隔が、前記下限閾値より小さいか、前記上限閾値より大きい場合に、前記設備機器の稼働状態が異常であると診断する
ことを特徴とする請求項１に記載の設備機器の異常検知システム。
【請求項3】
前記診断部は、
前記信号を受信する前記時間間隔から、前記設備機器が正常に稼働する際の前記時間間隔の平均値を減算した差分を、前記設備機器が正常に稼働する際の前記時間間隔の標準偏差で除算して得られる偏差値の、一定時間内における累積値の絶対値を計算し、
前記累積値の絶対値を、前記設備機器が正常に稼働する際の、前記累積値の絶対値の標準偏差で除算して得られる累積値の偏差値が、判定閾値よりも大きい場合に、前記設備機器の稼働状態が異常であると診断することを特徴とする請求項１に記載の設備機器の異常検知システム。
前記信号を受信する前記時間間隔から、前記設備機器が正常に稼働する際の前記時間間隔の平均値を減算した差分を、前記設備機器が正常に稼働する際の前記時間間隔の標準偏差で除算して得られる偏差値の、一定時間内における累積値の絶対値を計算し、
前記累積値の絶対値を、前記設備機器が正常に稼働する際の、前記累積値の絶対値の標準偏差で除算して得られる累積値の偏差値が、判定閾値よりも大きい場合に、前記設備機器の稼働状態が異常であると診断することを特徴とする請求項１に記載の設備機器の異常検知システム。
【請求項4】
前記振動発電センサは、前記設備機器が発する振動を受ける基部と、前記基部に接続軸を介して接続された錘と、前記接続軸から離間した位置で前記基部に接続された圧電素子と、を備え、前記設備機器が振動すると前記錘が振動し、共振により前記圧電素子に圧力が作用することで前記圧電素子が発電することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の設備機器の異常検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、設備機器の異常を検知する異常検知システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、設備機器等に取り付けられたセンサにより、稼働中の設備機器等の状態を取得し、これを情報処理装置等に送信して解析することで、設備機器等の異常を検知することが行われている。
例えば特許文献１には、鉄道車両の台車における所望の部位に設置されるセンサと、センサから出力された信号を通信する通信部と、通信部から通信された信号を判断する判断部と、を備えた台車健全性監視装置が開示されている。台車健全性監視装置には、圧電素子を有する長尺の板部を、板部の板面に直交する方向へのたわみを許容するように支持し、鉄道車両の振動による板部のたわみ振動によって発電を行う振動発電装置が設けられている。振動発電装置は、鉄道車両に設けられたセンサへ電源を供給する。
また、特許文献２には、ベルトコンベアの異常を検知するセンサと、センサで取得されたデータを送信するデータ送信部と、ベルトコンベアによる振動によって発電し、センサによるデータ取得、およびデータ送信のための電力を供給する振動発電装置と、を備える構成が開示されている。
特許文献１、２に開示されたような構成では、異常を検出するためのセンサと、センサで検出した信号を送信するデータ送信部と、これらに電力を供給する振動発電装置とが必要であり、部品点数が多くなる。
例えば特許文献１には、鉄道車両の台車における所望の部位に設置されるセンサと、センサから出力された信号を通信する通信部と、通信部から通信された信号を判断する判断部と、を備えた台車健全性監視装置が開示されている。台車健全性監視装置には、圧電素子を有する長尺の板部を、板部の板面に直交する方向へのたわみを許容するように支持し、鉄道車両の振動による板部のたわみ振動によって発電を行う振動発電装置が設けられている。振動発電装置は、鉄道車両に設けられたセンサへ電源を供給する。
また、特許文献２には、ベルトコンベアの異常を検知するセンサと、センサで取得されたデータを送信するデータ送信部と、ベルトコンベアによる振動によって発電し、センサによるデータ取得、およびデータ送信のための電力を供給する振動発電装置と、を備える構成が開示されている。
特許文献１、２に開示されたような構成では、異常を検出するためのセンサと、センサで検出した信号を送信するデータ送信部と、これらに電力を供給する振動発電装置とが必要であり、部品点数が多くなる。
【0003】
これに対し、特許文献３には、主軸を回転自在に支持する軸受装置の外周面上に複数の振動発電装置を配置し、これら複数の振動発電装置のそれぞれが、主軸の回転時に生じる振動で発電して、発電量情報を処理装置に送信し、処理装置が、複数の振動発電装置の発電量の違いに基づいて、主軸の回転振れを検知する構成が開示されている。
このような構成では、振動発電装置の発電量を基に異常を検知するため、軸受装置の状態を取得するためのセンサを特段には要しないが、振動発電装置を複数個、必要とするため、依然として部品点数が多くなる。
電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知することが望まれている。
このような構成では、振動発電装置の発電量を基に異常を検知するため、軸受装置の状態を取得するためのセンサを特段には要しないが、振動発電装置を複数個、必要とするため、依然として部品点数が多くなる。
電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－２０４７１３号公報
【特許文献2】特開２０２１－１０７５号公報
【特許文献3】特開２０１８－１３６８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知可能な、設備機器の異常検知システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、設備機器の異常を検知する異常検知システムとして、設備機器に加速度センサ等を設置することなく、当該設備機器に振動によって発電する振動発電センサを取り付け、前記振動発電センサで得られる発電情報（電力量、時刻情報）に基づき、設備機器の稼働状態が異常であると診断する異常検知装置と、を含んで構成することで、簡易な構成ながら設備機器の異常を精度よく検知できる点に着眼し、本発明に至った。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の異常検知システムは、設備機器の異常を検知する異常検知システムであって、前記設備機器に取り付けられる設備機器側装置と、異常検知装置と、を備え、前記設備機器側装置は、共振周波数が、前記設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、前記設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサと、前記振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部と、を備え、前記異常検知装置は、前記信号を受信する受信部と、前記信号を受信する時間間隔を基に、前記設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、振動発電センサは、設備機器が発する振動によって発電する。設備機器側装置は、振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達すると、送信部で信号を送信する。送信部で信号を送信することによって、振動発電センサで得られた電力量が消費されるので、設備機器側装置は、電力量が消費された後に、新たに振動発電センサで得られた電力を蓄え、再び電力量が電力閾値に到達すると、送信部で信号を送信する。このように、信号は、時間間隔をおいて、繰り返し送信される。
また、振動発電センサの共振周波数は、設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定されている。このため、設備機器が正常に稼働している場合には、振動発電センサは設備機器の振動に共振し、発電量が多くなる。設備機器が正常に稼働しておらず、設備機器が発する振動の周波数が正常に稼働している場合に比べて増大または減少し、振動発電センサの共振周波数からずれた場合においては、振動発電センサにおける振動が抑えられ、発電量が少なくなる。また、設備機器が正常に稼働しておらず、設備機器が発する振動の振幅が正常に稼働している場合に比べて増大した場合においては、振動発電センサにおける発電量が多くなり、振幅が減少した場合においては、発電量が少なくなる。いずれの場合においても、結果として、設備機器が正常に稼働していない場合においては、設備機器が正常に稼働している場合よりも、発電量が多く、または少なくなる。
ここで、振動発電センサにおける発電量が多ければ、振動発電センサで得られた電力量がより速く電力閾値に到達するため、送信部で信号を送信する時間間隔は小さくなる。逆に、振動発電センサにおける発電量が少なければ、送信部で信号を送信する時間間隔は大きくなる。すなわち、設備機器が正常に稼働してない場合においては、設備機器が正常に稼働している場合よりも、受信部で信号を受信する時間間隔が、大きく、または小さくなっている。異常検知装置の診断部は、この時間間隔を基に、設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
このように、上記のような構成においては、設備機器が正常に稼働している場合に設備機器が発する振動に対し、周波数や振幅のいずれか一方にでも大きな差異がある場合に、設備機器の稼働状態が異常であると判断され得るので、精度良く、設備機器の異常を検知することができる。
また、上記のように設備機器の異常を検知するに際し、必要となる振動発電センサは、基本的に１つあればよい。また、当該振動発電センサの他に、他の種類のセンサを特段に必要としない。このため、構成を簡易なものとすることができる。
このようにして、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知可能な、設備機器の異常検知システムを提供することが可能となる。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の異常検知システムは、設備機器の異常を検知する異常検知システムであって、前記設備機器に取り付けられる設備機器側装置と、異常検知装置と、を備え、前記設備機器側装置は、共振周波数が、前記設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、前記設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサと、前記振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部と、を備え、前記異常検知装置は、前記信号を受信する受信部と、前記信号を受信する時間間隔を基に、前記設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、振動発電センサは、設備機器が発する振動によって発電する。設備機器側装置は、振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達すると、送信部で信号を送信する。送信部で信号を送信することによって、振動発電センサで得られた電力量が消費されるので、設備機器側装置は、電力量が消費された後に、新たに振動発電センサで得られた電力を蓄え、再び電力量が電力閾値に到達すると、送信部で信号を送信する。このように、信号は、時間間隔をおいて、繰り返し送信される。
また、振動発電センサの共振周波数は、設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定されている。このため、設備機器が正常に稼働している場合には、振動発電センサは設備機器の振動に共振し、発電量が多くなる。設備機器が正常に稼働しておらず、設備機器が発する振動の周波数が正常に稼働している場合に比べて増大または減少し、振動発電センサの共振周波数からずれた場合においては、振動発電センサにおける振動が抑えられ、発電量が少なくなる。また、設備機器が正常に稼働しておらず、設備機器が発する振動の振幅が正常に稼働している場合に比べて増大した場合においては、振動発電センサにおける発電量が多くなり、振幅が減少した場合においては、発電量が少なくなる。いずれの場合においても、結果として、設備機器が正常に稼働していない場合においては、設備機器が正常に稼働している場合よりも、発電量が多く、または少なくなる。
ここで、振動発電センサにおける発電量が多ければ、振動発電センサで得られた電力量がより速く電力閾値に到達するため、送信部で信号を送信する時間間隔は小さくなる。逆に、振動発電センサにおける発電量が少なければ、送信部で信号を送信する時間間隔は大きくなる。すなわち、設備機器が正常に稼働してない場合においては、設備機器が正常に稼働している場合よりも、受信部で信号を受信する時間間隔が、大きく、または小さくなっている。異常検知装置の診断部は、この時間間隔を基に、設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
このように、上記のような構成においては、設備機器が正常に稼働している場合に設備機器が発する振動に対し、周波数や振幅のいずれか一方にでも大きな差異がある場合に、設備機器の稼働状態が異常であると判断され得るので、精度良く、設備機器の異常を検知することができる。
また、上記のように設備機器の異常を検知するに際し、必要となる振動発電センサは、基本的に１つあればよい。また、当該振動発電センサの他に、他の種類のセンサを特段に必要としない。このため、構成を簡易なものとすることができる。
このようにして、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知可能な、設備機器の異常検知システムを提供することが可能となる。
【0007】
本発明の一態様においては、前記設備機器が正常に稼働する際の前記時間間隔が正規分布するとみなし、当該正規分布の平均値に標準偏差を基にした値を減算することで下限閾値が設定され、前記平均値に前記標準偏差を基にした前記値を加算することで上限閾値が設定され、前記診断部は、前記信号を受信する前記時間間隔が、前記下限閾値より小さいか、前記上限閾値より大きい場合に、前記設備機器の稼働状態が異常であると診断する。
上記のように、異常検知装置の診断部では、振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達するたびに振動発電装置から信号が送信される時間間隔を、設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断するための基準としている。
ここで、上記のような構成によれば、設備機器が正常に稼働する際において受信部で信号を受信する時間間隔を正規分布とみなし、その正規分布の平均値、及び標準偏差に基づいて、下限閾値、及び上限閾値を設定し、診断部では、信号を受信する時間間隔が、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器の稼働状態が異常であると診断する。これにより、設備機器の稼働状態における振動状態にばらつき（揺らぎ）があっても、設備機器の異常を精度よく検知することが可能となる。
上記のように、異常検知装置の診断部では、振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達するたびに振動発電装置から信号が送信される時間間隔を、設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断するための基準としている。
ここで、上記のような構成によれば、設備機器が正常に稼働する際において受信部で信号を受信する時間間隔を正規分布とみなし、その正規分布の平均値、及び標準偏差に基づいて、下限閾値、及び上限閾値を設定し、診断部では、信号を受信する時間間隔が、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器の稼働状態が異常であると診断する。これにより、設備機器の稼働状態における振動状態にばらつき（揺らぎ）があっても、設備機器の異常を精度よく検知することが可能となる。
【0008】
本発明の一態様においては、前記診断部は、前記信号を受信する前記時間間隔から、前記設備機器が正常に稼働する際の前記時間間隔の平均値を減算した差分を、前記設備機器が正常に稼働する際の前記時間間隔の標準偏差で除算して得られる偏差値の、一定時間内における累積値の絶対値を計算し、前記累積値の絶対値を、前記設備機器が正常に稼働する際の、前記累積値の絶対値の標準偏差で除算して得られる累積値の偏差値が、判定閾値よりも大きい場合に、前記設備機器の稼働状態が異常であると診断する。
例えば設備機器に部位損傷が生じ、強くかつ非常に短い、ひげが立つようなパルス的な振動が、周期的に生じるような場合においては、振動発電センサにおける発電量も同様に、強くかつ短い、パルス的な成分を有する電力波形となる。この場合には、パルス的な成分による振幅の増加は短い時間内のものであるため、振動発電センサにおける発電量は増加するものの、その増加量は非常に小さい。したがって、設備機器側装置の送信部が信号を送信する時間間隔は、設備機器が正常に稼働する際に比べると僅かに小さくなる。このように、設備機器が正常に稼働する際と、異常が生じた場合との、時間間隔の差異が僅かな場合において、診断部が、信号を受信する時間間隔の値の大きさによって設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断しようとしても、診断を正しく行えない可能性がある。
ここで、信号を受信する時間間隔から、設備機器が正常に稼働する際の時間間隔の平均値を減算した差分を、設備機器が正常に稼働する際の時間間隔の標準偏差で除算することによって偏差値を計算することを考える。このような偏差値は、設備機器が正常に稼働していると、概ね０に近い値となる傾向を示すが、上記のようなパルス的な振動が生じると、信号を受信する時間間隔が、設備機器が正常に稼働する際の時間間隔よりも僅かに短くなるために、設備機器が正常に稼働する際の値よりも少し小さい、負の値となる傾向を示す。このように計算される偏差値は、パルス的な振動が生じたとしても依然として正常時の０とは大きく変わらない値であるために、これ単体をもって設備機器の稼働状態を診断するためには用い得ない。しかし、パルス的な振動が周期的に生じる場合においては、偏差値の値の、一定の時間範囲内における累計値を計算すれば、それは、正常時の値との差分が蓄積されて、正常時の値との差異がより大きく反映された値となっているはずである。
このような考えに基づき、上記のような構成においては、偏差値の累積値の絶対値を、設備機器の稼働状態が異常であるか否かの診断に使用する。診断部は特に、診断をより正確に行うために、累積値の絶対値を、設備機器が正常に稼働する際の、累積値の絶対値の標準偏差で除算することによって、累積値の偏差値を計算する。このようにして計算された累積値の偏差値を、判定閾値と比較し、累積値の偏差値が判定閾値よりも大きい場合に、設備機器の稼働状態が異常であると診断する。これにより、設備機器が正常に稼働する際に比べて振動発電センサにおける発電量が僅かにしか異ならないような異常が生じた場合においても、設備機器の異常を精度よく検知することが可能となる。
例えば設備機器に部位損傷が生じ、強くかつ非常に短い、ひげが立つようなパルス的な振動が、周期的に生じるような場合においては、振動発電センサにおける発電量も同様に、強くかつ短い、パルス的な成分を有する電力波形となる。この場合には、パルス的な成分による振幅の増加は短い時間内のものであるため、振動発電センサにおける発電量は増加するものの、その増加量は非常に小さい。したがって、設備機器側装置の送信部が信号を送信する時間間隔は、設備機器が正常に稼働する際に比べると僅かに小さくなる。このように、設備機器が正常に稼働する際と、異常が生じた場合との、時間間隔の差異が僅かな場合において、診断部が、信号を受信する時間間隔の値の大きさによって設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断しようとしても、診断を正しく行えない可能性がある。
ここで、信号を受信する時間間隔から、設備機器が正常に稼働する際の時間間隔の平均値を減算した差分を、設備機器が正常に稼働する際の時間間隔の標準偏差で除算することによって偏差値を計算することを考える。このような偏差値は、設備機器が正常に稼働していると、概ね０に近い値となる傾向を示すが、上記のようなパルス的な振動が生じると、信号を受信する時間間隔が、設備機器が正常に稼働する際の時間間隔よりも僅かに短くなるために、設備機器が正常に稼働する際の値よりも少し小さい、負の値となる傾向を示す。このように計算される偏差値は、パルス的な振動が生じたとしても依然として正常時の０とは大きく変わらない値であるために、これ単体をもって設備機器の稼働状態を診断するためには用い得ない。しかし、パルス的な振動が周期的に生じる場合においては、偏差値の値の、一定の時間範囲内における累計値を計算すれば、それは、正常時の値との差分が蓄積されて、正常時の値との差異がより大きく反映された値となっているはずである。
このような考えに基づき、上記のような構成においては、偏差値の累積値の絶対値を、設備機器の稼働状態が異常であるか否かの診断に使用する。診断部は特に、診断をより正確に行うために、累積値の絶対値を、設備機器が正常に稼働する際の、累積値の絶対値の標準偏差で除算することによって、累積値の偏差値を計算する。このようにして計算された累積値の偏差値を、判定閾値と比較し、累積値の偏差値が判定閾値よりも大きい場合に、設備機器の稼働状態が異常であると診断する。これにより、設備機器が正常に稼働する際に比べて振動発電センサにおける発電量が僅かにしか異ならないような異常が生じた場合においても、設備機器の異常を精度よく検知することが可能となる。
【0009】
本発明の一態様においては、前記振動発電センサは、前記設備機器が発する振動を受ける基部と、前記基部に接続軸を介して接続された錘と、前記接続軸から離間した位置で前記基部に接続された圧電素子と、を備え、前記設備機器が振動すると前記錘が振動し、共振により前記圧電素子に圧力が作用することで前記圧電素子が発電する。
このような構成によれば、振動発電センサは、設備機器が振動すると、振動発電センサの基部が、設備機器が発する振動を受ける。すると、基部が設備機器とともに振動し、基部に接続軸を介して接続された錘が振動する。錘の振動との共振により、圧電素子に圧力が作用し、圧電素子において電力が発生される。このような構成の振動発電センサを用いることで、異常検知システムを適切に実現することができる。
このような構成によれば、振動発電センサは、設備機器が振動すると、振動発電センサの基部が、設備機器が発する振動を受ける。すると、基部が設備機器とともに振動し、基部に接続軸を介して接続された錘が振動する。錘の振動との共振により、圧電素子に圧力が作用し、圧電素子において電力が発生される。このような構成の振動発電センサを用いることで、異常検知システムを適切に実現することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知可能な、設備機器の異常検知システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第１実施形態に係る異常検知システムの概略構成を示す図である。
【図4】振動発電センサにおける共振周波数と発電量との相関を示す図である。
【図5】蓄電部における蓄電量の変化の例を示す図である。
【図6】設備機器の稼働状態によって変化する、振動発電センサにおける発電量を示す図である。
【図7】設備機器が正常に稼働している場合における、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。
【図8】設備機器の振動の振幅が大きくなった場合における、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。
【図9】設備機器の振動の周波数が変化した場合や、振動の振幅が小さくなった場合における、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。
【図10】実際の設備機器における、設備機器の稼働状態に応じた振動発電センサの発電量の変化と、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。
【図11】本発明の第１実施形態に係る異常検知システムにおける、異常検知方法の流れを示すフローチャートである。
【図12】正常に稼働している設備機器に、ある時点を契機として異常が生じた場合における、振動発電センサにおける発電量の変化を示す図である。
【図15】本発明の第２実施形態に係る異常検知システムにおける、異常検知方法の流れを示すフローチャートである。
【図16】本発明の異常検知システムにおける、振動発電センサの変形例を示す図である。
【図17】本発明の異常検知システムにおける、振動発電センサの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明は、設備機器に取り付けられる設備機器側装置と異常検知装置とを備える設備機器の異常を検知する設備機器の異常検知システムである。設備機器側装置は、設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサと、振動発電センサで得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、信号を送信する送信部とを備えている。また、異常検知装置は、信号を受信する時間間隔を基に、設備機器の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部を備えている。
以下、添付図面を参照して、本発明による異常検知システムを実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
以下、添付図面を参照して、本発明による異常検知システムを実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
【0013】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る異常検知システムの概略構成を示す図を図１に示す。図２は、図１の異常検知システムの機能構成を示すブロック図である。
図１に示されるように、異常検知システム１は、監視対象となる振動を発生する設備機器１００に取り付けられる設備機器側装置２と、異常検知装置３と、を備えている。異常検知システム１は、設備機器１００の異常を検知する。
本実施形態においては、設備機器１００は、例えば室内の空気を循環させるサーキュレータ等の、軸受に支持されて常時一定の速さで回転する回転体を備えたものである。設備機器１００は、これに限られず、常時一定の速さや状態で動作する駆動系を備えたものであれば、どのようなものであってもよい。
図２に示されるように、設備機器側装置２は、振動発電センサ２１と、蓄電部２２と、制御部２３と、時刻取得部２４と、送信部２５と、を備えている。
本発明の第１実施形態に係る異常検知システムの概略構成を示す図を図１に示す。図２は、図１の異常検知システムの機能構成を示すブロック図である。
図１に示されるように、異常検知システム１は、監視対象となる振動を発生する設備機器１００に取り付けられる設備機器側装置２と、異常検知装置３と、を備えている。異常検知システム１は、設備機器１００の異常を検知する。
本実施形態においては、設備機器１００は、例えば室内の空気を循環させるサーキュレータ等の、軸受に支持されて常時一定の速さで回転する回転体を備えたものである。設備機器１００は、これに限られず、常時一定の速さや状態で動作する駆動系を備えたものであれば、どのようなものであってもよい。
図２に示されるように、設備機器側装置２は、振動発電センサ２１と、蓄電部２２と、制御部２３と、時刻取得部２４と、送信部２５と、を備えている。
【0014】
図３は、図２の異常検知システムの設備機器側装置に備えられた振動発電センサの構成を示す図である。
図３に示されるように、振動発電センサ２１は、設備機器１００において、振動の発生状態を監視すべき所定の部位に装着される。振動発電センサ２１は、設備機器１００が発する振動によって発電する。振動発電センサ２１は、設備機器１００の振動を受けると、その振動エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。振動発電センサ２１は、基部２１１と、振動子２１０と、圧電素子２１４と、を備えている。
基部２１１は、設備機器１００の所定の部位に固定されている。基部２１１は、例えば板状で、設備機器１００の所定の部位の表面１００ｆに沿って、溶接、接着、ボルト締結等によって固定されている。基部２１１は、設備機器１００が発する振動を受ける。
振動子２１０は、接続軸２１２と、錘２１３と、を備えている。接続軸２１２は、基部２１１と錘２１３とを接続する。接続軸２１２は、表面１００ｆに直交する方向に延びている。接続軸２１２は、例えば、帯板状、または棒状をなしている。錘２１３は、接続軸２１２の先端部に設けられている。設備機器１００が振動すると、振動子２１０は、錘２１３の質量によって、基部２１１側の基端部を中心として、錘２１３とともに、錘２１３側の先端部が揺動するように、接続軸２１２が弾性変形する。振動子２１０を構成する錘２１３の質量、接続軸２１２の長さ、剛性等は、設備機器１００が振動すると錘２１３が振動するように設定されている。ここで、振動子２１０は、その共振周波数が、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定されている。
圧電素子２１４は、接続軸２１２から離間した位置に配置されている。圧電素子２１４には、例えばピエゾ素子等を用いることができる。圧電素子２１４は、接続軸２１２に対し、接続軸２１２が延伸する方向に交差する方向に間隔を開けて配置されている。本実施形態において、圧電素子２１４は、接続軸２１２が延伸する方向に交差する方向の両側に一対配置されている。各圧電素子２１４は、支持部材２１５を介して基部２１１に接続されている。支持部材２１５は、基部２１１から、接続軸２１２と平行に延びている。圧電素子２１４は、支持部材２１５において、接続軸２１２に対向する側に設けられている。圧電素子２１４は、設備機器１００の振動を受けて、錘２１３を有した振動子２１０が振動して接続軸２１２が圧電素子２１４に接触することによって、圧力が加えられると電気エネルギーを発生する。
本実施形態においては、例えば図３において上側に位置する圧電素子２１４により正の方向の起電力が生じ、下側に位置する圧電素子２１４により負の方向の起電力が生じるように構成されている。したがって、圧電素子２１４により発電される発電量の時刻歴の波形データである発電波形データは、例えば後に説明に用いられる図６に示されるような、時間とともに値が０を中心として略一定の周期で正と負の値を交互にとるような、交流電圧の波形データである。このようにして、発電波形データは、設備機器１００の振動の振幅に対応した大きさの振幅と、設備機器１００の振動と略同等の周波数を有する波形となる。
図３に示されるように、振動発電センサ２１は、設備機器１００において、振動の発生状態を監視すべき所定の部位に装着される。振動発電センサ２１は、設備機器１００が発する振動によって発電する。振動発電センサ２１は、設備機器１００の振動を受けると、その振動エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。振動発電センサ２１は、基部２１１と、振動子２１０と、圧電素子２１４と、を備えている。
基部２１１は、設備機器１００の所定の部位に固定されている。基部２１１は、例えば板状で、設備機器１００の所定の部位の表面１００ｆに沿って、溶接、接着、ボルト締結等によって固定されている。基部２１１は、設備機器１００が発する振動を受ける。
振動子２１０は、接続軸２１２と、錘２１３と、を備えている。接続軸２１２は、基部２１１と錘２１３とを接続する。接続軸２１２は、表面１００ｆに直交する方向に延びている。接続軸２１２は、例えば、帯板状、または棒状をなしている。錘２１３は、接続軸２１２の先端部に設けられている。設備機器１００が振動すると、振動子２１０は、錘２１３の質量によって、基部２１１側の基端部を中心として、錘２１３とともに、錘２１３側の先端部が揺動するように、接続軸２１２が弾性変形する。振動子２１０を構成する錘２１３の質量、接続軸２１２の長さ、剛性等は、設備機器１００が振動すると錘２１３が振動するように設定されている。ここで、振動子２１０は、その共振周波数が、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定されている。
圧電素子２１４は、接続軸２１２から離間した位置に配置されている。圧電素子２１４には、例えばピエゾ素子等を用いることができる。圧電素子２１４は、接続軸２１２に対し、接続軸２１２が延伸する方向に交差する方向に間隔を開けて配置されている。本実施形態において、圧電素子２１４は、接続軸２１２が延伸する方向に交差する方向の両側に一対配置されている。各圧電素子２１４は、支持部材２１５を介して基部２１１に接続されている。支持部材２１５は、基部２１１から、接続軸２１２と平行に延びている。圧電素子２１４は、支持部材２１５において、接続軸２１２に対向する側に設けられている。圧電素子２１４は、設備機器１００の振動を受けて、錘２１３を有した振動子２１０が振動して接続軸２１２が圧電素子２１４に接触することによって、圧力が加えられると電気エネルギーを発生する。
本実施形態においては、例えば図３において上側に位置する圧電素子２１４により正の方向の起電力が生じ、下側に位置する圧電素子２１４により負の方向の起電力が生じるように構成されている。したがって、圧電素子２１４により発電される発電量の時刻歴の波形データである発電波形データは、例えば後に説明に用いられる図６に示されるような、時間とともに値が０を中心として略一定の周期で正と負の値を交互にとるような、交流電圧の波形データである。このようにして、発電波形データは、設備機器１００の振動の振幅に対応した大きさの振幅と、設備機器１００の振動と略同等の周波数を有する波形となる。
【0015】
図４は、振動発電センサにおける共振周波数と発電量との相関を示す図である。
図４に示されるように、振動発電センサ２１においては、設備機器１００から振動発電センサ２１に伝わる振動の周波数が、錘２１３を備えた振動子２１０の共振周波数に近いほど、発電量が多く、共振周波数から離れるほど、発電量が少なくなる。振動子２１０の共振周波数は、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定されている。つまり、設備機器１００が正常に稼働している状態では、振動発電センサ２１の圧電素子２１４における発電量が多くなる。設備機器１００が、何らかの原因で正常に稼働しなくなり、設備機器１００で発生する振動の周波数が、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数から離れると、振動発電センサ２１に設備機器１００から伝わる振動が、振動発電センサ２１の共振周波数から離れ、発電量が低下する。
図４に示されるように、振動発電センサ２１においては、設備機器１００から振動発電センサ２１に伝わる振動の周波数が、錘２１３を備えた振動子２１０の共振周波数に近いほど、発電量が多く、共振周波数から離れるほど、発電量が少なくなる。振動子２１０の共振周波数は、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定されている。つまり、設備機器１００が正常に稼働している状態では、振動発電センサ２１の圧電素子２１４における発電量が多くなる。設備機器１００が、何らかの原因で正常に稼働しなくなり、設備機器１００で発生する振動の周波数が、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数から離れると、振動発電センサ２１に設備機器１００から伝わる振動が、振動発電センサ２１の共振周波数から離れ、発電量が低下する。
【0016】
蓄電部２２は、振動発電センサ２１の圧電素子で発生した電気エネルギーを得て、蓄電する。蓄電部２２としては、例えばコンデンサ（キャパシタ）等を用いることができる。
制御部２３は、蓄電部２２に蓄電された電力量を監視している。制御部２３は、蓄電部２２における蓄電量が、予め設定された電力閾値Ｖｐ（図５参照）に到達した場合、時刻取得部２４から、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報を取得する。時刻取得部２４は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、電波時計等を用いたものである。制御部２３は、蓄電部２２における蓄電量が、予め設定された電力閾値Ｖｐに到達した場合、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報とを関連付けた信号を、送信部２５に送信する。ここで、電力閾値Ｖｐは、蓄電部２２における蓄電可能な最大電力量よりも低く、かつ、次に説明する送信部２５において、１回の送信動作に要する電力量以上となるように設定される。本実施形態においては、電力閾値Ｖｐは、送信部２５において、１回の送信動作に要する電力量と略同等となるように設定されている。
制御部２３は、蓄電部２２に蓄電された電力量を監視している。制御部２３は、蓄電部２２における蓄電量が、予め設定された電力閾値Ｖｐ（図５参照）に到達した場合、時刻取得部２４から、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報を取得する。時刻取得部２４は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、電波時計等を用いたものである。制御部２３は、蓄電部２２における蓄電量が、予め設定された電力閾値Ｖｐに到達した場合、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報とを関連付けた信号を、送信部２５に送信する。ここで、電力閾値Ｖｐは、蓄電部２２における蓄電可能な最大電力量よりも低く、かつ、次に説明する送信部２５において、１回の送信動作に要する電力量以上となるように設定される。本実施形態においては、電力閾値Ｖｐは、送信部２５において、１回の送信動作に要する電力量と略同等となるように設定されている。
【0017】
送信部２５は、制御部２３から信号を受け取ると、その信号を、異常検知装置３に、無線ＬＡＮ等を介した通信手段により送信する。送信部２５は、信号を送信する際、蓄電部２２に蓄電された電力量を消費する。上記のように、本実施形態においては、電力閾値Ｖｐは１回の送信動作に要する電力量と略同等となるように設定されているため、蓄電部２２における蓄電量は、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す信号を送信するたびに減少し、リセットされる。このように、送信部２５は、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに、蓄電部２２に蓄えられた電力量を消費して、信号を送信する。
図５は、蓄電部における蓄電量の変化の例を示す図である。
図５に示すように、設備機器１００の振動によって振動発電センサ２１が発電することで、蓄電部２２における蓄電量が増加していき、その蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達すると（図５における時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４のタイミング）、送信部２５から信号を送信する。送信部２５で信号を送信することにより、蓄電部２２に蓄えられた電力量が消費される。その後、設備機器１００の振動によって振動発電センサ２１が発電することによって、蓄電部２２における蓄電量が再び増加していく。このようにして、設備機器１００が稼働している間、蓄電部２２における電力量は、発電により増加して、電力閾値Ｖｐに到達するたびに、信号の送信によって消費されて減少することが、繰り返される。
図５は、蓄電部における蓄電量の変化の例を示す図である。
図５に示すように、設備機器１００の振動によって振動発電センサ２１が発電することで、蓄電部２２における蓄電量が増加していき、その蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達すると（図５における時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４のタイミング）、送信部２５から信号を送信する。送信部２５で信号を送信することにより、蓄電部２２に蓄えられた電力量が消費される。その後、設備機器１００の振動によって振動発電センサ２１が発電することによって、蓄電部２２における蓄電量が再び増加していく。このようにして、設備機器１００が稼働している間、蓄電部２２における電力量は、発電により増加して、電力閾値Ｖｐに到達するたびに、信号の送信によって消費されて減少することが、繰り返される。
【0018】
図２に示されるように、異常検知装置３は、受信部３１と、記憶部３２と、演算部３３と、診断部３４と、結果出力部３５と、を備えている。
受信部３１は、送信部２５から通信手段を介して送信された信号を受信する。受信部３１は、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに送信部２５から送信される信号を受信する。記憶部３２は、受信部３１で受信した信号を記憶する。記憶部３２は、受信した信号に含まれる、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報と、を蓄積して記憶する。
演算部３３は、受信部３１で、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに、送信部２５から送信される信号に含まれる時刻情報の差分を、時間間隔ΔＴ（図５参照）として算出する。より詳細には、演算部３３は、受信部３１で新たに受信した信号に含まれる時刻情報と、その直前に受信部３１で受信した信号に含まれる時刻情報との間の間隔である、時間間隔ΔＴを算出する。
受信部３１は、送信部２５から通信手段を介して送信された信号を受信する。受信部３１は、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに送信部２５から送信される信号を受信する。記憶部３２は、受信部３１で受信した信号を記憶する。記憶部３２は、受信した信号に含まれる、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報と、を蓄積して記憶する。
演算部３３は、受信部３１で、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに、送信部２５から送信される信号に含まれる時刻情報の差分を、時間間隔ΔＴ（図５参照）として算出する。より詳細には、演算部３３は、受信部３１で新たに受信した信号に含まれる時刻情報と、その直前に受信部３１で受信した信号に含まれる時刻情報との間の間隔である、時間間隔ΔＴを算出する。
【0019】
図６は、設備機器の稼働状態によって変化する、振動発電センサにおける発電量を示す図である。図７は、設備機器が正常に稼働している場合における、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。図８は、設備機器の振動の振幅が大きくなった場合における、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。図９は、設備機器の振動の周波数が変化した場合や、振動の振幅が小さくなった場合における、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。
図６において、区間Ａ１は、設備機器１００が正常に稼働している場合における、振動発電センサ２１での発電量を示している。設備機器１００が正常に稼働している場合、振動発電センサ２１は、振動子２１０が設備機器１００の振動に共振し、大きな発電量で発電する（図４参照）。この区間Ａ１では、図７に示すように、蓄電部２２における蓄電量は、概ね時間間隔ΔＴごとに電力閾値Ｖｐに到達し、そのたびに、送信部２５によって、信号が送信されている。
図６において、区間Ａ１は、設備機器１００が正常に稼働している場合における、振動発電センサ２１での発電量を示している。設備機器１００が正常に稼働している場合、振動発電センサ２１は、振動子２１０が設備機器１００の振動に共振し、大きな発電量で発電する（図４参照）。この区間Ａ１では、図７に示すように、蓄電部２２における蓄電量は、概ね時間間隔ΔＴごとに電力閾値Ｖｐに到達し、そのたびに、送信部２５によって、信号が送信されている。
【0020】
図６において、区間Ａ２は、設備機器１００が、設備機器１００に生じた何らかの異常により、正常に稼働している場合と同じ周波数のまま、より大きな振幅で振動した状態である。この場合においては、設備機器１００の振動が、設備機器１００が正常に稼働している場合と同じ周波数のままであるため、振動発電センサ２１における発電は、振動子２１０が設備機器１００の振動に共振しながら、効率良く行われる。設備機器１００の振幅が大きいため、振動発電センサ２１における時間あたりの発電量は増大する。これにより、図８に示すように、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達するまでの時間間隔ΔＴ’は、設備機器が正常に稼働している場合（図７参照）の時間間隔ΔＴに比較すると、小さくなる。
また、区間Ａ２とは逆に、設備機器１００が、正常に稼働している場合と同じ周波数のまま、より小さな振幅で振動すると、振動発電センサ２１における時間あたりの発電量は減少し、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達するまでの時間間隔ΔＴ”は、例えば図９に示されるように、大きくなる。
また、区間Ａ２とは逆に、設備機器１００が、正常に稼働している場合と同じ周波数のまま、より小さな振幅で振動すると、振動発電センサ２１における時間あたりの発電量は減少し、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達するまでの時間間隔ΔＴ”は、例えば図９に示されるように、大きくなる。
【0021】
図６において、区間Ａ３では、設備機器１００に生じた何らかの異常により、設備機器１００の振動の周波数が、設備機器１００が正常に稼働している場合に比較して高くなっている。この場合、設備機器１００の振動の周波数が高くなることで、振動発電センサ２１の振動子２１０の共振周波数から離れ、振動発電センサ２１における発電量は少なくなる。設備機器１００の振動の周波数が、区間Ａ３とは逆に低くなる場合も、振動発電センサ２１の振動子２１０の共振周波数から離れるので、振動発電センサ２１における発電量は少なくなる。その結果、図９に示すように、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達するまでの時間間隔ΔＴ”は、設備機器が正常に稼働している場合（図７参照）の時間間隔ΔＴに比較して大きくなる。
このように、時間間隔ΔＴは、設備機器１００が正常に稼働している場合に比較し、設備機器１００の稼働状態に応じて増大、または減少する。
このように、時間間隔ΔＴは、設備機器１００が正常に稼働している場合に比較し、設備機器１００の稼働状態に応じて増大、または減少する。
【0022】
診断部３４は、上記のように算出された時間間隔ΔＴを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。診断部３４は、上記のように算出された時間間隔ΔＴが、予め設定された下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。
図１０は、実際の設備機器における、設備機器の稼働状態に応じた振動発電センサの発電量の変化と、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。図１０は、特に、設備機器１００が、正常に稼働している状態から、異常が発生し、振動の周波数が正常時とは異なる値となった状態に、遷移した場合を示すものである。
図１０に示されるように、実際の設備機器１００において、設備機器１００が正常に稼働している場合には、その振動状態（主に振幅）にゆらぎがあり、振動発電センサ２１における発電量にも揺らぎが生じている。結果として、送信部２５によって信号が送信されてから、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達するまでの時間間隔にも、揺らぎが生じている。
ここで、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴが正規分布するとみなし、下限閾値、及び上限閾値を設定することができる。例えば、下限閾値は、時間間隔ΔＴの平均値μに、標準偏差σを基にした値を減算することで設定される。この場合には、任意な正値を設定可能な変数ａを用いて、下限閾値Ａを、例えばＡ＝μ－ａ×σとして表すことができる。同様に、上限閾値は、平均値μに、標準偏差σを基にした値を加算することで設定される。この場合には、上限閾値Ｂを、例えばＢ＝μ＋ａ×σとして表すことができる。
図１０は、実際の設備機器における、設備機器の稼働状態に応じた振動発電センサの発電量の変化と、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。図１０は、特に、設備機器１００が、正常に稼働している状態から、異常が発生し、振動の周波数が正常時とは異なる値となった状態に、遷移した場合を示すものである。
図１０に示されるように、実際の設備機器１００において、設備機器１００が正常に稼働している場合には、その振動状態（主に振幅）にゆらぎがあり、振動発電センサ２１における発電量にも揺らぎが生じている。結果として、送信部２５によって信号が送信されてから、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達するまでの時間間隔にも、揺らぎが生じている。
ここで、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴが正規分布するとみなし、下限閾値、及び上限閾値を設定することができる。例えば、下限閾値は、時間間隔ΔＴの平均値μに、標準偏差σを基にした値を減算することで設定される。この場合には、任意な正値を設定可能な変数ａを用いて、下限閾値Ａを、例えばＡ＝μ－ａ×σとして表すことができる。同様に、上限閾値は、平均値μに、標準偏差σを基にした値を加算することで設定される。この場合には、上限閾値Ｂを、例えばＢ＝μ＋ａ×σとして表すことができる。
【0023】
図１０に示されるように、実際の設備機器１００において、設備機器１００の稼働状態に、何らかの原因で異常が生じ、その振動の周波数が変化すると、振動発電センサ２１における発電量が減少する。このため、送信部２５によって信号が送信されてから、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達して、再び信号を発するまでの時間間隔が、設備機器１００が正常に稼働している場合に比べると、大きくなっている。また、設備機器１００の振幅が変化すると、振動発電センサ２１における発電量が増加、または減少し、これに応じて、時間間隔が、設備機器１００が正常に稼働している場合に比べると、大きくなるか、または小さくなる。診断部３４は、このように発電量によって値が変化する時間間隔を、下限閾値及び上限閾値と比較することで、設備機器１００の異常を検知する。
ここで、上記の変数ａの値を小さく設定しすぎると、上限閾値が過剰に小さく、かつ下限閾値が大きくなり、設備機器１００が正常稼働しつつも例外的な動作を一時的に行った場合等に、これを過敏に異常と誤診してしまうことがある。したがって、変数ａの値は、適度に大きな値とするのが望ましい。例えば、変数ａは、３以上の値とするのが望ましい。
例えば、図１０の例においては、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴは、平均値μ＝１．１５、標準偏差σ＝０．５３となる。これに対し、設備機器１００に異常が生じて周波数が変化した後には、時間間隔は、１１．５程度の値となっている。上記の上限閾値Ｂを表す式に、これらの値を代入して、変数ａを逆算すると、ａ＝１９．６となる。このため、上記のように例えばａ＝３と設定すると、図１０に示されるような時間間隔の変化が生じた際に、設備機器１００の稼働状況が異常であると診断することができる。
ここで、上記の変数ａの値を小さく設定しすぎると、上限閾値が過剰に小さく、かつ下限閾値が大きくなり、設備機器１００が正常稼働しつつも例外的な動作を一時的に行った場合等に、これを過敏に異常と誤診してしまうことがある。したがって、変数ａの値は、適度に大きな値とするのが望ましい。例えば、変数ａは、３以上の値とするのが望ましい。
例えば、図１０の例においては、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴは、平均値μ＝１．１５、標準偏差σ＝０．５３となる。これに対し、設備機器１００に異常が生じて周波数が変化した後には、時間間隔は、１１．５程度の値となっている。上記の上限閾値Ｂを表す式に、これらの値を代入して、変数ａを逆算すると、ａ＝１９．６となる。このため、上記のように例えばａ＝３と設定すると、図１０に示されるような時間間隔の変化が生じた際に、設備機器１００の稼働状況が異常であると診断することができる。
【0024】
結果出力部３５は、診断部３４における診断結果を、必要に応じて出力する。診断部３４で、算出された時間間隔ΔＴが、予め設定された下限閾値より小さいか、上限閾値より大きく、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断された場合、結果出力部３５は、設備機器１００における稼働状態が異常であることを示す情報を外部に出力する。結果出力部３５は、例えば、図１に示されるように、異常検知装置３に備えられたモニタであり、設備機器１００の稼働状態に異常が生じたことを示す情報を、メッセージ等により表示することができる。結果出力部３５は、設備機器１００の稼働状態に異常が生じたことを、アラーム音、アラーム音声等により外部に出力してもよい。また、結果出力部３５は、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断された場合に、設備機器１００の稼働を停止させるための信号を、設備機器１００の稼働を制御する制御装置に送信するようにしてもよい。診断部３４で、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断されていない場合に、結果出力部３５は、設備機器１００の稼働状態が正常であることを示す情報を出力するようにしてもよい。
【0025】
図１１は、本発明の第１実施形態に係る異常検知システムにおける、異常検知方法の流れを示すフローチャートである。
図１１に示されるように、上記異常検知システム１において、設備機器１００の異常検知を行うには、設備機器１００の稼働中、制御部２３で、蓄電部２２に蓄電された電力量を監視する（ステップＳ１）。設備機器１００の稼働中、設備機器１００の振動を受けて振動発電センサ２１で発電した電力が、蓄電部２２に蓄えられる。
制御部２３では、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達したか否かを、一定時間間隔毎に確認する（ステップＳ２）。その結果、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達していなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ１に戻り、蓄電量の監視を継続する。
ステップＳ２で、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達した場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、制御部２３は、所定の信号を出力する（ステップＳ３）。この場合、制御部２３では、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報を時刻取得部２２により取得する。さらに、制御部２３では、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報とを関連付けた信号を、送信部２５から異常検知装置３に送信させる。
図１１に示されるように、上記異常検知システム１において、設備機器１００の異常検知を行うには、設備機器１００の稼働中、制御部２３で、蓄電部２２に蓄電された電力量を監視する（ステップＳ１）。設備機器１００の稼働中、設備機器１００の振動を受けて振動発電センサ２１で発電した電力が、蓄電部２２に蓄えられる。
制御部２３では、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達したか否かを、一定時間間隔毎に確認する（ステップＳ２）。その結果、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達していなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ１に戻り、蓄電量の監視を継続する。
ステップＳ２で、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達した場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、制御部２３は、所定の信号を出力する（ステップＳ３）。この場合、制御部２３では、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報を時刻取得部２２により取得する。さらに、制御部２３では、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報とを関連付けた信号を、送信部２５から異常検知装置３に送信させる。
【0026】
送信部２５から信号が送信されると、異常検知装置３の受信部３１が、信号を受信する（ステップＳ１１）。異常検知装置３では、信号を受信すると、受信した信号に含まれる、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報とを、記憶部３２に記憶させる（ステップＳ１２）。
その後、演算部３３では、送信部２５から信号を受信する時間間隔ΔＴを算出する（ステップＳ１３）。演算部３３は、受信部３１で新たに受信した信号に含まれる時刻情報と、その直前に受信部３１で受信した信号に含まれる時刻情報との間の間隔である、時間間隔ΔＴを算出する。
次いで、診断部３４で、設備機器１００の稼働状態における異常の有無を判定する（ステップＳ１４）。これには、診断部３４で、算出された時間間隔ΔＴが、予め設定された下限閾値より小さいか、上限閾値より大きいか否かを判定する。その結果。時間間隔ΔＴが、予め設定された下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。
その後、結果出力部３５で、診断部３４における診断結果を出力する（ステップＳ１５）。診断部３４で、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断された場合、結果出力部３５は、設備機器１００の稼働状態が異常であることを示す情報を出力する。このとき、診断部３４で、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断されていない場合、結果出力部３５は、設備機器１００の稼働状態が正常であることを示す情報を出力するようにしてもよい。
その後、演算部３３では、送信部２５から信号を受信する時間間隔ΔＴを算出する（ステップＳ１３）。演算部３３は、受信部３１で新たに受信した信号に含まれる時刻情報と、その直前に受信部３１で受信した信号に含まれる時刻情報との間の間隔である、時間間隔ΔＴを算出する。
次いで、診断部３４で、設備機器１００の稼働状態における異常の有無を判定する（ステップＳ１４）。これには、診断部３４で、算出された時間間隔ΔＴが、予め設定された下限閾値より小さいか、上限閾値より大きいか否かを判定する。その結果。時間間隔ΔＴが、予め設定された下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。
その後、結果出力部３５で、診断部３４における診断結果を出力する（ステップＳ１５）。診断部３４で、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断された場合、結果出力部３５は、設備機器１００の稼働状態が異常であることを示す情報を出力する。このとき、診断部３４で、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断されていない場合、結果出力部３５は、設備機器１００の稼働状態が正常であることを示す情報を出力するようにしてもよい。
【0027】
上述したような異常検知システムによれば、設備機器１００の異常を検知する異常検知システム１であって、設備機器１００に取り付けられる設備機器側装置２と、異常検知装置３と、を備え、設備機器側装置２は、共振周波数が、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、設備機器１００が発する振動によって発電する振動発電センサ２１と、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部２５と、を備え、異常検知装置３は、信号を受信する受信部３１と、信号を受信する時間間隔ΔＴを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部３４と、を備える。
このような構成によれば、振動発電センサ２１は、設備機器１００が発する振動によって発電する。設備機器側装置２は、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達すると、送信部２５で信号を送信する。送信部２５で信号を送信することによって、振動発電センサ２１で得られた電力量が消費されるので、設備機器側装置２は、電力量が消費された後に、新たに振動発電センサ２１で得られた電力を蓄え、再び電力量が電力閾値Ｖｐに到達すると、送信部２５で信号を送信する。このように、信号は、時間間隔ΔＴをおいて、繰り返し送信される。
また、振動発電センサ２１の共振周波数は、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定されている。このため、設備機器１００が正常に稼働している場合には、振動発電センサ２１は設備機器１００の振動に共振し、発電量が多くなる。設備機器１００が正常に稼働しておらず、設備機器１００が発する振動の周波数が正常に稼働している場合に比べて増大または減少し、振動発電センサ２１の共振周波数からずれた場合においては、振動発電センサ２１における振動が抑えられ、発電量が少なくなる。また、設備機器１００が正常に稼働しておらず、設備機器１００が発する振動の振幅が正常に稼働している場合に比べて増大した場合においては、振動発電センサ２１における発電量が多くなり、振幅が減少した場合においては、発電量が少なくなる。いずれの場合においても、結果として、設備機器１００が正常に稼働していない場合においては、設備機器１００が正常に稼働している場合よりも、発電量が多く、または少なくなる。
ここで、振動発電センサ２１における発電量が多ければ、振動発電センサ２１で得られた電力量がより速く電力閾値Ｖｐに到達するため、送信部２５で信号を送信する時間間隔ΔＴは小さくなる。逆に、振動発電センサ２１における発電量が少なければ、送信部２５で信号を送信する時間間隔ΔＴは大きくなる。すなわち、設備機器１００が正常に稼働してない場合においては、設備機器１００が正常に稼働している場合よりも、受信部３１で信号を受信する時間間隔ΔＴが、大きく、または小さくなっている。異常検知装置３の診断部３４は、この時間間隔ΔＴを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
このように、上記のような構成においては、設備機器１００が正常に稼働している場合に設備機器１００が発する振動に対し、周波数や振幅のいずれか一方にでも大きな差異がある場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると判断され得るので、精度良く、設備機器１００の異常を検知することができる。
また、上記のように設備機器１００の異常を検知するに際し、必要となる振動発電センサ２１は、基本的に１つあればよい。また、当該振動発電センサ２１の他に、他の種類のセンサを特段に必要としない。このため、構成を簡易なものとすることができる。
このようにして、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器１００の異常を精度よく検知可能な、設備機器１００の異常検知システム１を提供することが可能となる。
このような構成によれば、振動発電センサ２１は、設備機器１００が発する振動によって発電する。設備機器側装置２は、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達すると、送信部２５で信号を送信する。送信部２５で信号を送信することによって、振動発電センサ２１で得られた電力量が消費されるので、設備機器側装置２は、電力量が消費された後に、新たに振動発電センサ２１で得られた電力を蓄え、再び電力量が電力閾値Ｖｐに到達すると、送信部２５で信号を送信する。このように、信号は、時間間隔ΔＴをおいて、繰り返し送信される。
また、振動発電センサ２１の共振周波数は、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定されている。このため、設備機器１００が正常に稼働している場合には、振動発電センサ２１は設備機器１００の振動に共振し、発電量が多くなる。設備機器１００が正常に稼働しておらず、設備機器１００が発する振動の周波数が正常に稼働している場合に比べて増大または減少し、振動発電センサ２１の共振周波数からずれた場合においては、振動発電センサ２１における振動が抑えられ、発電量が少なくなる。また、設備機器１００が正常に稼働しておらず、設備機器１００が発する振動の振幅が正常に稼働している場合に比べて増大した場合においては、振動発電センサ２１における発電量が多くなり、振幅が減少した場合においては、発電量が少なくなる。いずれの場合においても、結果として、設備機器１００が正常に稼働していない場合においては、設備機器１００が正常に稼働している場合よりも、発電量が多く、または少なくなる。
ここで、振動発電センサ２１における発電量が多ければ、振動発電センサ２１で得られた電力量がより速く電力閾値Ｖｐに到達するため、送信部２５で信号を送信する時間間隔ΔＴは小さくなる。逆に、振動発電センサ２１における発電量が少なければ、送信部２５で信号を送信する時間間隔ΔＴは大きくなる。すなわち、設備機器１００が正常に稼働してない場合においては、設備機器１００が正常に稼働している場合よりも、受信部３１で信号を受信する時間間隔ΔＴが、大きく、または小さくなっている。異常検知装置３の診断部３４は、この時間間隔ΔＴを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
このように、上記のような構成においては、設備機器１００が正常に稼働している場合に設備機器１００が発する振動に対し、周波数や振幅のいずれか一方にでも大きな差異がある場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると判断され得るので、精度良く、設備機器１００の異常を検知することができる。
また、上記のように設備機器１００の異常を検知するに際し、必要となる振動発電センサ２１は、基本的に１つあればよい。また、当該振動発電センサ２１の他に、他の種類のセンサを特段に必要としない。このため、構成を簡易なものとすることができる。
このようにして、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器１００の異常を精度よく検知可能な、設備機器１００の異常検知システム１を提供することが可能となる。
【0028】
また、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴが正規分布するとみなし、当該正規分布の平均値μに標準偏差σを基にした値（ａ×σ）を減算することで下限閾値が設定され、平均値μに標準偏差σを基にした値（ａ×σ）を加算することで上限閾値が設定され、診断部３４は、信号を受信する時間間隔ΔＴが、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。
上記のように、異常検知装置３の診断部３４では、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに振動発電装置２から信号が送信される時間間隔ΔＴを、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断するための基準としている。
ここで、上記のような構成によれば、設備機器１００が正常に稼働する際において受信部３１で信号を受信する時間間隔ΔＴを正規分布とみなし、その正規分布の平均値μ、及び標準偏差σに基づいて、下限閾値、及び上限閾値を設定し、診断部３４では、信号を受信する時間間隔ΔＴが、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。これにより、設備機器１００の稼働状態における振動状態にばらつき（揺らぎ）があっても、設備機器１００の異常を精度よく検知することが可能となる。
上記のように、異常検知装置３の診断部３４では、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに振動発電装置２から信号が送信される時間間隔ΔＴを、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断するための基準としている。
ここで、上記のような構成によれば、設備機器１００が正常に稼働する際において受信部３１で信号を受信する時間間隔ΔＴを正規分布とみなし、その正規分布の平均値μ、及び標準偏差σに基づいて、下限閾値、及び上限閾値を設定し、診断部３４では、信号を受信する時間間隔ΔＴが、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。これにより、設備機器１００の稼働状態における振動状態にばらつき（揺らぎ）があっても、設備機器１００の異常を精度よく検知することが可能となる。
【0029】
また、振動発電センサ２１は、設備機器１００が発する振動を受ける基部２１１と、基部２１１に接続軸２１２を介して接続された錘２１３と、接続軸２１２から離間した位置で基部２１１に接続された圧電素子２１４と、を備え、設備機器１００が振動すると錘２１３が振動し、共振により圧電素子２１４に圧力が作用することで圧電素子２１４が発電する。
このような構成によれば、振動発電センサ２１は、設備機器１００が振動すると、振動発電センサ２１の基部２１１が、設備機器１００が発する振動を受ける。すると、基部２１１が設備機器１００とともに振動し、基部２１１に接続軸２１２を介して接続された錘２１３が振動する。錘２１３の振動との共振により、圧電素子２１４に圧力が作用し、圧電素子２１４において電力が発生される。このような構成の振動発電センサ２１を用いることで、異常検知システム１を適切に実現することができる。
このような構成によれば、振動発電センサ２１は、設備機器１００が振動すると、振動発電センサ２１の基部２１１が、設備機器１００が発する振動を受ける。すると、基部２１１が設備機器１００とともに振動し、基部２１１に接続軸２１２を介して接続された錘２１３が振動する。錘２１３の振動との共振により、圧電素子２１４に圧力が作用し、圧電素子２１４において電力が発生される。このような構成の振動発電センサ２１を用いることで、異常検知システム１を適切に実現することができる。
【0030】
（第１実施形態の変形例）
次に、上記第１実施形態として示した異常検知システムの変形例を説明する。
上記第１実施形態においては、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴが正規分布するとみなし、下限閾値Ａを、時間間隔ΔＴの平均値μに、標準偏差σを基にした値を減算することで、Ａ＝μ－ａ×σとして設定し、上限閾値Ｂを、平均値μに、標準偏差σを基にした値を加算することで、Ｂ＝μ＋ａ×σとして設定したうえで、診断部３４が、時間間隔ΔＴが、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断した。
これは、時間間隔ΔＴの偏差値をαとしたときに、時間間隔ΔＴは次式（１）
ΔＴ＝μ＋α×σ ・・・（１）
として表され、式（１）における時間間隔ΔＴの値が、設備機器１００に異常が生じた際にこれを診断し得る上限閾値及び下限閾値としての、適切な値となるように、変数ａを設定する、という考えに基づいている。
本変形例では、診断部３４は、信号を受信する時間間隔ΔＴではなく、信号を受信する時間間隔ΔＴの偏差値αを、設備機器１００の異常の診断に使用する。より詳細には、式（１）を変形した、偏差値αに関する次式（２）
α＝（ΔＴ－μ）／σ ・・・（２）
を基に、診断部３４は、信号を受信する時間間隔ΔＴから、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの平均値μを減算した差分（ΔＴ－μ）を、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの標準偏差σで除して、偏差値αを計算する。このようにして、標準偏差σで除算することにより、ばらつき幅が標準偏差σで基準化される。
そして、診断部３４は、偏差値αに関して適切に設定された上限閾値と下限閾値に対して偏差値αを比較し、偏差値αが、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。
設備機器１００が正常に稼働する際においては、上記の差分（ΔＴ－μ）は、概ね０に近い値となるため、偏差値αも０に近い値となる。したがって、正の閾値を例えば３と設定し、偏差値αの絶対値が、正の閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断するようにしてもよい。偏差値αを直接、上限閾値、下限閾値と比較する場合には、上限閾値と下限閾値は、例えばそれぞれ３、－３と設定するのが望ましい。
次に、上記第１実施形態として示した異常検知システムの変形例を説明する。
上記第１実施形態においては、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴが正規分布するとみなし、下限閾値Ａを、時間間隔ΔＴの平均値μに、標準偏差σを基にした値を減算することで、Ａ＝μ－ａ×σとして設定し、上限閾値Ｂを、平均値μに、標準偏差σを基にした値を加算することで、Ｂ＝μ＋ａ×σとして設定したうえで、診断部３４が、時間間隔ΔＴが、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断した。
これは、時間間隔ΔＴの偏差値をαとしたときに、時間間隔ΔＴは次式（１）
ΔＴ＝μ＋α×σ ・・・（１）
として表され、式（１）における時間間隔ΔＴの値が、設備機器１００に異常が生じた際にこれを診断し得る上限閾値及び下限閾値としての、適切な値となるように、変数ａを設定する、という考えに基づいている。
本変形例では、診断部３４は、信号を受信する時間間隔ΔＴではなく、信号を受信する時間間隔ΔＴの偏差値αを、設備機器１００の異常の診断に使用する。より詳細には、式（１）を変形した、偏差値αに関する次式（２）
α＝（ΔＴ－μ）／σ ・・・（２）
を基に、診断部３４は、信号を受信する時間間隔ΔＴから、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの平均値μを減算した差分（ΔＴ－μ）を、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの標準偏差σで除して、偏差値αを計算する。このようにして、標準偏差σで除算することにより、ばらつき幅が標準偏差σで基準化される。
そして、診断部３４は、偏差値αに関して適切に設定された上限閾値と下限閾値に対して偏差値αを比較し、偏差値αが、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。
設備機器１００が正常に稼働する際においては、上記の差分（ΔＴ－μ）は、概ね０に近い値となるため、偏差値αも０に近い値となる。したがって、正の閾値を例えば３と設定し、偏差値αの絶対値が、正の閾値より大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断するようにしてもよい。偏差値αを直接、上限閾値、下限閾値と比較する場合には、上限閾値と下限閾値は、例えばそれぞれ３、－３と設定するのが望ましい。
【0031】
このようにして、本変形例においても、診断部３４は、信号を受信する時間間隔ΔＴを基に、より詳細には時間間隔ΔＴから式（２）により計算される偏差値αを使用して、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
特に、本変形例においては、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴが正規分布するとみなし、診断部３４は、信号を受信する時間間隔ΔＴから、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの平均値μを減算した差分を、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの標準偏差σで除した、偏差値αを計算し、偏差値αを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
このようにした場合においても、上記第１実施形態と同様に、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器１００の異常を精度よく検知可能な、設備機器１００の異常検知システムを提供することが可能となる。
特に、本変形例においては、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴが正規分布するとみなし、診断部３４は、信号を受信する時間間隔ΔＴから、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの平均値μを減算した差分を、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの標準偏差σで除した、偏差値αを計算し、偏差値αを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
このようにした場合においても、上記第１実施形態と同様に、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器１００の異常を精度よく検知可能な、設備機器１００の異常検知システムを提供することが可能となる。
【0032】
［第２実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る異常検知システムについて説明する。第２実施形態は、特に、第１実施形態の変形例の、更なる変形例ともなっている。第２実施形態の異常検知システム１Ａ（図１参照）においては、診断部３４Ａにおける処理内容が、第１実施形態及び第１実施形態の変形例とは異なっている。したがって、第２実施形態においては、主に、診断部３４Ａの処理内容を説明し、第１実施形態及び第１実施形態の変形例の異常検知システムと同じ構成に関しては説明を割愛する。
図１２は、正常に稼働している設備機器に、ある時点を契機として異常が生じた場合における、振動発電センサにおける発電量の変化を示す図である。図１３は、図１２の場合の、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。図１２、図１３においては、設備機器１００が正常に稼働している状態は区間Ａ４として、及び、設備機器１００に異常が生じている状態は区間Ａ５として、それぞれ図示されている。
次に、本発明の第１実施形態に係る異常検知システムについて説明する。第２実施形態は、特に、第１実施形態の変形例の、更なる変形例ともなっている。第２実施形態の異常検知システム１Ａ（図１参照）においては、診断部３４Ａにおける処理内容が、第１実施形態及び第１実施形態の変形例とは異なっている。したがって、第２実施形態においては、主に、診断部３４Ａの処理内容を説明し、第１実施形態及び第１実施形態の変形例の異常検知システムと同じ構成に関しては説明を割愛する。
図１２は、正常に稼働している設備機器に、ある時点を契機として異常が生じた場合における、振動発電センサにおける発電量の変化を示す図である。図１３は、図１２の場合の、蓄電部における蓄電量の変化を示す図である。図１２、図１３においては、設備機器１００が正常に稼働している状態は区間Ａ４として、及び、設備機器１００に異常が生じている状態は区間Ａ５として、それぞれ図示されている。
【0033】
例えば設備機器１００に部位損傷が生じ、強くかつ非常に短い、ひげが立つようなパルス的な振動が、周期的に生じるような場合には、振動発電センサ２１における発電量においても同様に、図１２に区間Ａ５として示されるように、強くかつ短い、パルス的な成分を有する電力波形となる。この場合には、パルス的な成分による振幅の増加は短い時間内のものであるため、振動発電センサ２１における発電量は増加するものの、その増加量は非常に小さい。したがって、設備機器側装置２の送信部２５が信号を送信する時間間隔ΔＴは、設備機器１００が正常に稼働する際に比べると僅かに小さくなる。
例えば図１３においては、区間Ａ４の、設備機器１００が正常に稼働している状態においては、時間間隔ΔＴは、平均値μ＝３．４７秒となっている。これに対し、設備機器１００に異常が発生してパルス的な振動が周期的に生じる状態である区間Ａ５の、最初の時間間隔ΔＴにおいては、２．８３秒と、平均値μよりも小さい間隔となっている。
図１２の場合において、区間Ａ４の、設備機器１００が正常に稼働している状態においては、標準偏差σは０．３４秒となっている。ここで、第１実施形態で変数ａ＝３としたときの下限閾値Ａと上限閾値Ｂは、それぞれ、
Ａ＝μ－ａ×σ＝３．４７－３×０．３４＝２．４５
Ｂ＝μ＋ａ×σ＝３．４７＋３×０．３４＝４．４９
となる。すなわち、この場合においては、設備機器１００に異常が生じているにもかかわらず、時間間隔ΔＴ＝２．８３秒は、下限閾値Ａ以上、上限閾値Ｂ以下の値となっており、第１実施形態における診断部３４は、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断しない。
第１実施形態の変形例においても同様に、式（２）においては、偏差値αは、
α＝（ΔＴ－μ）／σ＝（２．８３－３．４７）／０．３４＝－１．８８
と、設備機器１００が正常に稼働する際の偏差値αの値の平均である０に比較的近く、この場合においても診断部３４は、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断しない。
このように、設備機器１００が正常に稼働する際と、異常が生じた場合との、時間間隔ΔＴの差異が僅かな場合において、診断部３４が、信号を受信する時間間隔ΔＴの値の大きさによって設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断しようとしても、診断を正しく行えない可能性がある。
例えば図１３においては、区間Ａ４の、設備機器１００が正常に稼働している状態においては、時間間隔ΔＴは、平均値μ＝３．４７秒となっている。これに対し、設備機器１００に異常が発生してパルス的な振動が周期的に生じる状態である区間Ａ５の、最初の時間間隔ΔＴにおいては、２．８３秒と、平均値μよりも小さい間隔となっている。
図１２の場合において、区間Ａ４の、設備機器１００が正常に稼働している状態においては、標準偏差σは０．３４秒となっている。ここで、第１実施形態で変数ａ＝３としたときの下限閾値Ａと上限閾値Ｂは、それぞれ、
Ａ＝μ－ａ×σ＝３．４７－３×０．３４＝２．４５
Ｂ＝μ＋ａ×σ＝３．４７＋３×０．３４＝４．４９
となる。すなわち、この場合においては、設備機器１００に異常が生じているにもかかわらず、時間間隔ΔＴ＝２．８３秒は、下限閾値Ａ以上、上限閾値Ｂ以下の値となっており、第１実施形態における診断部３４は、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断しない。
第１実施形態の変形例においても同様に、式（２）においては、偏差値αは、
α＝（ΔＴ－μ）／σ＝（２．８３－３．４７）／０．３４＝－１．８８
と、設備機器１００が正常に稼働する際の偏差値αの値の平均である０に比較的近く、この場合においても診断部３４は、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断しない。
このように、設備機器１００が正常に稼働する際と、異常が生じた場合との、時間間隔ΔＴの差異が僅かな場合において、診断部３４が、信号を受信する時間間隔ΔＴの値の大きさによって設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断しようとしても、診断を正しく行えない可能性がある。
【0034】
ここで、信号を受信する時間間隔ΔＴから、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの平均値μを減算した差分を、設備機器が正常に稼働する際の時間間隔の標準偏差で除算することによって、すなわち式（２）で示されるような偏差値αを計算することを考える。このような偏差値αは、設備機器１００が正常に稼働していると、概ね０に近い値となる傾向を示すが、上記のようなパルス的な振動が生じると、信号を受信する時間間隔ΔＴが、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴよりも僅かに短くなるために、設備機器１００が正常に稼働する際の値よりも少し小さい、負の値となる傾向を示す。実際に上記の例においては、偏差値αは、－１．８８となっている。このように計算される偏差値αは、パルス的な振動が生じたとしても依然として正常時の０とは大きく変わらない値であるために、これ単体をもって設備機器１００の稼働状態を診断するためには用い得ない。しかし、パルス的な振動が周期的に複数回生じる場合においては、偏差値αの値の、一定の時間範囲内における累計値を計算すれば、それは、正常時の値との差分が蓄積されて、正常時の値との差異がより大きく反映された値となっているはずである。
このような考えに基づき、本実施形態における診断部３４Ａは、偏差値αの累計値、または偏差値αの累計値の絶対値を計算し、これを用いて、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。本実施形態においては、診断部３４Ａは、偏差値αの累計値の絶対値Ｒを
Ｒ＝｜Σα｜
として計算し、これを用いて、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
図１４は、偏差値αと、累積値の絶対値Ｒの、図１２の場合の変化を示す図である。図１４においては、Ｐ１として示される丸印で偏差値αが、Ｐ２として示される三角印で累積値の絶対値Ｒが、それぞれ描かれている。設備機器１００に異常が生じた際においては、累積値の絶対値Ｒは、偏差値α（の絶対値）よりも、大きな値となっている。
なお、偏差値αは、設備機器１００が正常に稼働している場合においては、概ね０に近い値とはなるものの、厳密には０とは異なる値をとる。このため、累計値を計算する時間範囲を長くしすぎれば、設備機器１００が正常に稼働していたとしても、累計値の絶対値が大きくなりすぎて、設備機器１００の稼働状態が異常であると、診断部３４Ａが診断する可能性がある。したがって、累計値を計算する時間範囲は、このような誤診がなされないように、長すぎない時間範囲として、適切に決定する必要がある。
このような考えに基づき、本実施形態における診断部３４Ａは、偏差値αの累計値、または偏差値αの累計値の絶対値を計算し、これを用いて、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。本実施形態においては、診断部３４Ａは、偏差値αの累計値の絶対値Ｒを
Ｒ＝｜Σα｜
として計算し、これを用いて、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
図１４は、偏差値αと、累積値の絶対値Ｒの、図１２の場合の変化を示す図である。図１４においては、Ｐ１として示される丸印で偏差値αが、Ｐ２として示される三角印で累積値の絶対値Ｒが、それぞれ描かれている。設備機器１００に異常が生じた際においては、累積値の絶対値Ｒは、偏差値α（の絶対値）よりも、大きな値となっている。
なお、偏差値αは、設備機器１００が正常に稼働している場合においては、概ね０に近い値とはなるものの、厳密には０とは異なる値をとる。このため、累計値を計算する時間範囲を長くしすぎれば、設備機器１００が正常に稼働していたとしても、累計値の絶対値が大きくなりすぎて、設備機器１００の稼働状態が異常であると、診断部３４Ａが診断する可能性がある。したがって、累計値を計算する時間範囲は、このような誤診がなされないように、長すぎない時間範囲として、適切に決定する必要がある。
【0035】
診断部３４Ａは、更に、診断をより正確に行うために、設備機器１００が正常に稼働する際の累積値の絶対値Ｒが正規分布するとみなし、累積値の絶対値Ｒを、設備機器１００が正常に稼働する際の、累積値の絶対値Ｒの標準偏差σＲで除算することによって、累積値の偏差値βを計算する。累積値の偏差値βを計算するには、正確には、累積値の絶対値Ｒから、設備機器１００が正常に稼働する際の、累積値の絶対値Ｒの平均値μＲを減算した差分を、設備機器１００が正常に稼働する際の、累積値の絶対値Ｒの標準偏差σＲで除算する必要がある。しかし、設備機器１００が正常に稼働する際の、累積値の絶対値Ｒの平均値μＲは、０にほぼ等しい値となるため、平均値μＲを減算せずとも、上記のような除算のみで、累積値の偏差値βが計算される。このようにして、標準偏差σＲで除算することにより、ばらつき幅が標準偏差σＲで基準化される。
診断部３４Ａは、このようにして計算された累積値の偏差値βを、判定閾値と比較し、累積値の偏差値βが判定閾値よりも大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。これにより、設備機器１００が正常に稼働する際に比べて振動発電センサ２１における発電量が僅かにしか異ならないような異常が生じた場合においても、設備機器１００の異常を精度よく検知することが可能となる。
診断部３４Ａは、このようにして計算された累積値の偏差値βを、判定閾値と比較し、累積値の偏差値βが判定閾値よりも大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。これにより、設備機器１００が正常に稼働する際に比べて振動発電センサ２１における発電量が僅かにしか異ならないような異常が生じた場合においても、設備機器１００の異常を精度よく検知することが可能となる。
【0036】
上記のように、累積値の偏差値βには、設備機器１００の微細な挙動の変化が敏感に反映されるから、設備機器１００の異常を精度よく検出することができる。しかし、その反面、設備機器１００が正常に稼働しているにもかかわらず、設備機器１００に異常が生じていると誤って診断する可能性もある。
これを抑制するために、本実施形態においては、診断部３４Ａは、第１実施形態の変形例として説明したような偏差値αを基にした異常診断を、１次診断として実行し、その後に、上記のような累積値の偏差値βを基にした異常診断を、２次診断として実行する。
この、第２実施形態における異常検知方法を、図１１、図１５を用いて説明する。図１５は、第２実施形態に係る異常検知システムにおける、異常検知方法の流れを示すフローチャートである。
これを抑制するために、本実施形態においては、診断部３４Ａは、第１実施形態の変形例として説明したような偏差値αを基にした異常診断を、１次診断として実行し、その後に、上記のような累積値の偏差値βを基にした異常診断を、２次診断として実行する。
この、第２実施形態における異常検知方法を、図１１、図１５を用いて説明する。図１５は、第２実施形態に係る異常検知システムにおける、異常検知方法の流れを示すフローチャートである。
【0037】
異常検知システム１Ａにおいて、設備機器１００の異常検知を行うには、設備機器１００の稼働中、制御部２３で、蓄電部２２に蓄電された電力量を監視する（ステップＳ１）。設備機器１００の稼働中、設備機器１００の振動を受けて振動発電センサ２１で発電した電力が、蓄電部２２に蓄えられる。
制御部２３では、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達したか否かを、一定時間間隔毎に確認する（ステップＳ２）。その結果、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達していなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ１に戻り、蓄電量の監視を継続する。
ステップＳ２で、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達した場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、制御部２３は、所定の信号を出力する（ステップＳ３）。この場合、制御部２３では、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報を時刻取得部２２により取得する。さらに、制御部２３では、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報とを関連付けた信号を、送信部２５から異常検知装置３に送信させる。
制御部２３では、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達したか否かを、一定時間間隔毎に確認する（ステップＳ２）。その結果、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達していなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ１に戻り、蓄電量の監視を継続する。
ステップＳ２で、蓄電部２２の電力量が、電力閾値Ｖｐに到達した場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、制御部２３は、所定の信号を出力する（ステップＳ３）。この場合、制御部２３では、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報を時刻取得部２２により取得する。さらに、制御部２３では、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報とを関連付けた信号を、送信部２５から異常検知装置３に送信させる。
【0038】
送信部２５から信号が送信されると、異常検知装置３の受信部３１が、信号を受信する（ステップＳ１１）。異常検知装置３では、信号を受信すると、受信した信号に含まれる、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報と、蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻を示す時刻情報とを、記憶部３２に記憶させる（ステップＳ１２）。
その後、演算部３３では、送信部２５から信号を受信する時間間隔ΔＴを算出する（ステップＳ１３）。演算部３３は、受信部３１で新たに受信した信号に含まれる時刻情報と、その直前に受信部３１で受信した信号に含まれる時刻情報との間の間隔である、時間間隔ΔＴを算出する。
その後、演算部３３では、送信部２５から信号を受信する時間間隔ΔＴを算出する（ステップＳ１３）。演算部３３は、受信部３１で新たに受信した信号に含まれる時刻情報と、その直前に受信部３１で受信した信号に含まれる時刻情報との間の間隔である、時間間隔ΔＴを算出する。
【0039】
次いで、診断部３４Ａで、設備機器１００の稼働状態における異常の有無を判定する（ステップＳ２０）。これにはまず、図１５に示されるように、診断部３４Ａは、信号を受信する時間間隔ΔＴから、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの平均値μを減算した差分（ΔＴ－μ）を、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの標準偏差σで除して、偏差値αを計算する（ステップＳ２１）。
この偏差値αを用いて、診断部３４Ａは、１次診断を行う。具体的には、診断部３４Ａは、偏差値αの絶対値を、例えば３として設定された第１判定閾値と比較する（ステップＳ２２）。
この１次診断において、偏差値αの絶対値が第１判定閾値よりも大きければ（ステップＳ２２のＹｅｓ）、診断部３４Ａは、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断し（ステップＳ２７）、図１１のステップＳ１５へ遷移する。偏差値αの絶対値が第１判定閾値以下であれば（ステップＳ２２のＮｏ）、ステップＳ２３へ遷移する。
ステップＳ２３においては、診断部３４Ａは、偏差値αの絶対値を、例えば１として設定された第２判定閾値と比較する。
偏差値αの絶対値が第２判定閾値以下であれば（ステップＳ２３のＮｏ）、診断部３４Ａは、偏差値αは十分に小さいため、設備機器１００の稼働状態が正常であると診断し（ステップＳ２６）、図１１のステップＳ１５へ遷移する。偏差値αの絶対値が第２判定閾値より大きければ（ステップＳ２２のＮｏ）、ステップＳ２４へ遷移する。
この偏差値αを用いて、診断部３４Ａは、１次診断を行う。具体的には、診断部３４Ａは、偏差値αの絶対値を、例えば３として設定された第１判定閾値と比較する（ステップＳ２２）。
この１次診断において、偏差値αの絶対値が第１判定閾値よりも大きければ（ステップＳ２２のＹｅｓ）、診断部３４Ａは、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断し（ステップＳ２７）、図１１のステップＳ１５へ遷移する。偏差値αの絶対値が第１判定閾値以下であれば（ステップＳ２２のＮｏ）、ステップＳ２３へ遷移する。
ステップＳ２３においては、診断部３４Ａは、偏差値αの絶対値を、例えば１として設定された第２判定閾値と比較する。
偏差値αの絶対値が第２判定閾値以下であれば（ステップＳ２３のＮｏ）、診断部３４Ａは、偏差値αは十分に小さいため、設備機器１００の稼働状態が正常であると診断し（ステップＳ２６）、図１１のステップＳ１５へ遷移する。偏差値αの絶対値が第２判定閾値より大きければ（ステップＳ２２のＮｏ）、ステップＳ２４へ遷移する。
【0040】
このように、偏差値αの絶対値が第１判定閾値以下であるため、設備機器１００の稼働状態が異常であるとは診断できず、かつ、偏差値αの絶対値が第２判定閾値より大きいため、設備機器１００の稼働状態が正常であるとも判断できない場合に、処理がステップＳ２４へ遷移する。このような場合に、診断部３４Ａは、２次診断を行う。
具体的には、診断部３４Ａは、偏差値αの一定時間における累積値を計算し、この累積値の絶対値Ｒを、設備機器１００が正常に稼働する際の、累積値の絶対値Ｒの標準偏差σＲで除算した、累積値の偏差値βを計算する（ステップＳ２４）。
そして、診断部３４Ａは、累積値の偏差値βを、例えば３として設定された第３判定閾値（判定閾値）と比較する（ステップＳ２５）。
累積値の偏差値βが第３判定閾値以下であれば（ステップＳ２５のＮｏ）、診断部３４Ａは、設備機器１００の稼働状態が正常であると診断し（ステップＳ２６）、図１１のステップＳ１５へ遷移する。累積値の偏差値βが第３判定閾値より大きければ（ステップＳ２５のＮｏ）、診断部３４Ａは、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断し（ステップＳ２７）、図１１のステップＳ１５へ遷移する。
その後、図１１に戻り、結果出力部３５で、診断部３４Ａにおける診断結果を出力する（ステップＳ１５）。
具体的には、診断部３４Ａは、偏差値αの一定時間における累積値を計算し、この累積値の絶対値Ｒを、設備機器１００が正常に稼働する際の、累積値の絶対値Ｒの標準偏差σＲで除算した、累積値の偏差値βを計算する（ステップＳ２４）。
そして、診断部３４Ａは、累積値の偏差値βを、例えば３として設定された第３判定閾値（判定閾値）と比較する（ステップＳ２５）。
累積値の偏差値βが第３判定閾値以下であれば（ステップＳ２５のＮｏ）、診断部３４Ａは、設備機器１００の稼働状態が正常であると診断し（ステップＳ２６）、図１１のステップＳ１５へ遷移する。累積値の偏差値βが第３判定閾値より大きければ（ステップＳ２５のＮｏ）、診断部３４Ａは、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断し（ステップＳ２７）、図１１のステップＳ１５へ遷移する。
その後、図１１に戻り、結果出力部３５で、診断部３４Ａにおける診断結果を出力する（ステップＳ１５）。
【0041】
このような異常検知システム１Ａは、第１実施形態と同様に、設備機器１００の異常を検知する異常検知システム１Ａであって、設備機器１００に取り付けられる設備機器側装置２と、異常検知装置３と、を備え、設備機器側装置２は、共振周波数が、設備機器１００が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、設備機器１００が発する振動によって発電する振動発電センサ２１と、振動発電センサ２１で得られた電力量が電力閾値Ｖｐに到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部２５と、を備え、異常検知装置３は、信号を受信する受信部３１と、信号を受信する時間間隔ΔＴを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する診断部３４Ａと、を備える。
このような異常検知システム１Ａにおいても、第１実施形態と同様に、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器１００の異常を精度よく検知することができる。
このような異常検知システム１Ａにおいても、第１実施形態と同様に、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器１００の異常を精度よく検知することができる。
【0042】
また、診断部３４Ａは、信号を受信する時間間隔ΔＴから、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの平均値μを減算した差分を、設備機器１００が正常に稼働する際の時間間隔ΔＴの標準偏差σで除算して得られる偏差値αの、一定時間内における累積値の絶対値Ｒを計算し、累積値の絶対値Ｒを、設備機器１００が正常に稼働する際の、累積値の絶対値Ｒの標準偏差σＲで除算して得られる累積値の偏差値βが、判定閾値（第３判定閾値）よりも大きい場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断する。
特に、本実施形態においては、診断部３４Ａは、偏差値αを計算し、偏差値αの絶対値が第１判定閾値よりも大きければ、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断し、偏差値αの絶対値が、第１判定閾値より小さい第２判定閾値以下であれば、設備機器１００の稼働状態が正常であると診断し、偏差値αの絶対値が、第１判定閾値以下であり、かつ第２判定閾値より大きい場合に、累積値の偏差値βを計算して、累積値の偏差値βを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
このような構成によれば、既に説明したように、設備機器１００の異常を精度よく検知することが可能となる。
特に、本実施形態においては、診断部３４Ａは、偏差値αを計算し、偏差値αの絶対値が第１判定閾値よりも大きければ、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断し、偏差値αの絶対値が、第１判定閾値より小さい第２判定閾値以下であれば、設備機器１００の稼働状態が正常であると診断し、偏差値αの絶対値が、第１判定閾値以下であり、かつ第２判定閾値より大きい場合に、累積値の偏差値βを計算して、累積値の偏差値βを基に、設備機器１００の稼働状態が異常であるか否かを診断する。
このような構成によれば、既に説明したように、設備機器１００の異常を精度よく検知することが可能となる。
【0043】
（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態においては、診断部３４Ａは、時間間隔ΔＴから偏差値αを計算し、この偏差値αの、一定時間内における累積値の絶対値Ｒを計算して、これを用いて、設備機器１００の異常を診断したが、精度上問題がないようであれば、絶対値を計算せずに、累積値を用いて、設備機器１００の異常を診断してもよい。
また、上記第２実施形態においては、診断部３４Ａは、１次診断として、偏差値αを用いて設備機器１００の異常を診断し、その後、２次診断として、累積値の絶対値Ｒを用いて設備機器１００の異常を診断したが、同様に精度上問題がないようであれば、１次診断を行わずに、累積値の絶対値Ｒのみを用いて、設備機器１００の異常を診断するように構成してもよい。
上記第２実施形態においては、診断部３４Ａは、時間間隔ΔＴから偏差値αを計算し、この偏差値αの、一定時間内における累積値の絶対値Ｒを計算して、これを用いて、設備機器１００の異常を診断したが、精度上問題がないようであれば、絶対値を計算せずに、累積値を用いて、設備機器１００の異常を診断してもよい。
また、上記第２実施形態においては、診断部３４Ａは、１次診断として、偏差値αを用いて設備機器１００の異常を診断し、その後、２次診断として、累積値の絶対値Ｒを用いて設備機器１００の異常を診断したが、同様に精度上問題がないようであれば、１次診断を行わずに、累積値の絶対値Ｒのみを用いて、設備機器１００の異常を診断するように構成してもよい。
【0044】
（第１及び第２実施形態の他の変形例）
なお、本発明の異常検知システムは、図面を参照して説明した上述の各実施形態や変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な、他の変形例が考えられる。
例えば、上記各実施形態では、時刻取得部２４を、設備機器側装置２に備えるようにしたが、これに限られない。
例えば、時刻取得部２４を、異常検知装置３に備えるようにしてもよい。その場合、設備機器側装置２では、制御部２３が蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した場合、送信部２５で、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報を送信する。異常検知装置３では、信号を受信すると、異常検知装置３に備えた時刻取得部２４において、信号を受信した時刻を取得し、これを、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻情報とする。演算部３３では、このようにして取得した時刻情報に基づき、時間間隔ΔＴを算出する。
なお、本発明の異常検知システムは、図面を参照して説明した上述の各実施形態や変形例に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な、他の変形例が考えられる。
例えば、上記各実施形態では、時刻取得部２４を、設備機器側装置２に備えるようにしたが、これに限られない。
例えば、時刻取得部２４を、異常検知装置３に備えるようにしてもよい。その場合、設備機器側装置２では、制御部２３が蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した場合、送信部２５で、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達したことを示す情報を送信する。異常検知装置３では、信号を受信すると、異常検知装置３に備えた時刻取得部２４において、信号を受信した時刻を取得し、これを、蓄電部２２における蓄電量が電力閾値Ｖｐに到達した時刻情報とする。演算部３３では、このようにして取得した時刻情報に基づき、時間間隔ΔＴを算出する。
【0045】
特に、このように時刻取得部２４を異常検知装置３に備えるようにした場合においては、異常検知装置３側で、受信部３１が最後に信号を受信した時刻から経過した時間を、計測することが可能となる。例えば、設備機器１００に生じた異常により、振動発電センサ２１による発電量が著しく減少するような場合には、設備機器側装置２から長時間にわたって信号が送信されない。このような場合に、上記各実施形態においては、異常検知装置３は設備機器側装置２からの信号を待つのみの構成となっているため、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断することができず、異常の検知が遅れてしまう。これに対し、上記のように、異常検知装置３側で、受信部３１が最後に信号を受信した時刻から経過した時間を、計測するように構成すれば、診断部３４が、経過した時間が、所定の時間閾値よりも大きくなった場合に、設備機器１００の稼働状態が異常であると診断することが可能となる。これにより、設備機器１００の異常を迅速に検知することができる。
このような構成においては、設備機器１００の稼働状態が正常であるにもかかわらず、送信部２５と受信部３１との間の通信状況が悪化して、信号が異常検知装置３へと送信されないような不具合をも、検知することが可能となる。
このような構成においては、設備機器１００の稼働状態が正常であるにもかかわらず、送信部２５と受信部３１との間の通信状況が悪化して、信号が異常検知装置３へと送信されないような不具合をも、検知することが可能となる。
【0046】
（その他の変形例）
また、異常検知システム１、１Ａにおいて監視対象となる設備機器１００は、振動を発するものであれば、いかなるものであってもよい。
また、振動発電センサ２１は、上記各実施形態において説明したものとは異なる構成を有していてもよい。例えば、振動発電センサは、上記各実施形態と同様に、基部と、基部に接続軸を介して接続された錘とを有しつつも、上記各実施形態とは異なって、圧電素子を接続軸に沿わせて接合した構成としてもよい。この場合においては、設備機器１００が振動して錘が振動すると、接続軸が撓み、これにより生じる応力を圧電素子が検出して、発電する。あるいは、接続軸そのものを、圧電素子により実現しても構わない。このような振動発電センサを用いた場合においても、上記各実施形態と同様に、異常検知システムを適切に実現可能である。
また、異常検知システム１、１Ａにおいて監視対象となる設備機器１００は、振動を発するものであれば、いかなるものであってもよい。
また、振動発電センサ２１は、上記各実施形態において説明したものとは異なる構成を有していてもよい。例えば、振動発電センサは、上記各実施形態と同様に、基部と、基部に接続軸を介して接続された錘とを有しつつも、上記各実施形態とは異なって、圧電素子を接続軸に沿わせて接合した構成としてもよい。この場合においては、設備機器１００が振動して錘が振動すると、接続軸が撓み、これにより生じる応力を圧電素子が検出して、発電する。あるいは、接続軸そのものを、圧電素子により実現しても構わない。このような振動発電センサを用いた場合においても、上記各実施形態と同様に、異常検知システムを適切に実現可能である。
【0047】
基本的に、振動発電センサは、設備機器の振動に伴って、特に当該振動の周波数で共振することにより発電量が多くなり、他の振動数では発電量が少なくなるような性質を有するものであれば、上記各実施形態のように圧電素子を有するものでなくとも、適用可能である。
例えば、異常検知システムには、図１６に示されるような、電磁誘導式の振動発電センサ４０を適用することができる。振動発電センサ４０は、バネ４１、錘４２、コイル４３、及びこれらを内部に有する筐体４４を備えている。バネ４１の一端は、筐体４４に固定されている。バネ４１の他端は、磁石により形成された錘４２に固定されている。錘４２は、筐体４４に対して、バネ４１の延伸する方向に移動自在に設けられている。コイル４３は、錘４２の周りを周回するように設けられている。筐体４４は、設備機器に固定されている。
このような構成において、設備機器が振動し、筐体４４も共に振動すると、バネ４１が伸縮し、錘４２がバネ４１の延伸する方向に往復するように、例えば図１６において左右方向に移動する。すると、コイル４３には、錘４２が移動する方向に応じて、互いに反対側の方向に、交互に誘導電流が流れる。この誘導電流を取り出すことで、上記各実施形態として説明したような発電波形データを得ることができる。
例えば、異常検知システムには、図１６に示されるような、電磁誘導式の振動発電センサ４０を適用することができる。振動発電センサ４０は、バネ４１、錘４２、コイル４３、及びこれらを内部に有する筐体４４を備えている。バネ４１の一端は、筐体４４に固定されている。バネ４１の他端は、磁石により形成された錘４２に固定されている。錘４２は、筐体４４に対して、バネ４１の延伸する方向に移動自在に設けられている。コイル４３は、錘４２の周りを周回するように設けられている。筐体４４は、設備機器に固定されている。
このような構成において、設備機器が振動し、筐体４４も共に振動すると、バネ４１が伸縮し、錘４２がバネ４１の延伸する方向に往復するように、例えば図１６において左右方向に移動する。すると、コイル４３には、錘４２が移動する方向に応じて、互いに反対側の方向に、交互に誘導電流が流れる。この誘導電流を取り出すことで、上記各実施形態として説明したような発電波形データを得ることができる。
【0048】
あるいは、異常検知システムには、図１７に示されるような、静電誘導式の振動発電センサ５０を適用することができる。振動発電センサ５０は、バネ５１、錘５２、抵抗５３、金属体５４、帯電体５５、及びこれらを内部に有する筐体５６を備えている。バネ５１の一端は、筐体５６に固定されている。バネ５１の他端は、導体により形成された錘５２に固定されている。錘５２は、筐体５６に対して、バネ５１の延伸する方向に移動自在に設けられている。錘５２は、抵抗５３を介して、導体である金属体５４に接続されている。抵抗５３の、導体５４側は、接地されている。錘５２と、金属体５４には、これらに対向するように、エレクトレットなどの帯電体５５が設けられている。
このような構成において、設備機器が振動し、筐体５６も共に振動すると、バネ５１が伸縮し、錘５２がバネ５１の延伸する方向に往復するように、例えば図１７において左右方向に移動する。例えば帯電体５５が、負の電荷を有する場合には、錘５２が右方向に移動して帯電体５５に接近すると、正の電荷を有するように帯電し、これに伴い、負の電荷が抵抗５３を介して右側へ移動することで、左方向への電流が流れる。逆に、錘５２が左方向に移動して帯電体５５から離間すると、錘５２に帯電していた正の電荷が抵抗５３を介して流出することで、右方向への電流が流れる。このようにして生じる電流を取り出すことで、上記各実施形態として説明したような発電波形データを得ることができる。
このような構成において、設備機器が振動し、筐体５６も共に振動すると、バネ５１が伸縮し、錘５２がバネ５１の延伸する方向に往復するように、例えば図１７において左右方向に移動する。例えば帯電体５５が、負の電荷を有する場合には、錘５２が右方向に移動して帯電体５５に接近すると、正の電荷を有するように帯電し、これに伴い、負の電荷が抵抗５３を介して右側へ移動することで、左方向への電流が流れる。逆に、錘５２が左方向に移動して帯電体５５から離間すると、錘５２に帯電していた正の電荷が抵抗５３を介して流出することで、右方向への電流が流れる。このようにして生じる電流を取り出すことで、上記各実施形態として説明したような発電波形データを得ることができる。
【0049】
図１６、図１７に示されるような構成において、振動数は、バネ４１、５１の剛性と錘４２、５２の重さで調整することができる。
このようにして、共振振動数を、設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定することにより、図１６、図１７に示される振動発電センサ４０、５０を、上記各実施形態の振動発電センサ２１に替えて、用いることができる。
すなわち、設備機器の異常を検知する異常検知システムを、設備機器に取り付けられる設備機器側装置と、異常検知装置と、を備え、設備機器側装置は、共振周波数が、設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサ４０、５０と、振動発電センサ４０、５０で得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部と、を備え、異常検知装置は、信号を受信する受信部と、信号を受信する時間間隔が、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器の稼働状態が異常であると診断する診断部と、を備える構成とすることができる。
このような場合においても、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知可能な、設備機器の異常検知システムを提供することが可能となる。
このようにして、共振振動数を、設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定することにより、図１６、図１７に示される振動発電センサ４０、５０を、上記各実施形態の振動発電センサ２１に替えて、用いることができる。
すなわち、設備機器の異常を検知する異常検知システムを、設備機器に取り付けられる設備機器側装置と、異常検知装置と、を備え、設備機器側装置は、共振周波数が、設備機器が正常に稼働する際の振動の周波数となるように設定され、設備機器が発する振動によって発電する振動発電センサ４０、５０と、振動発電センサ４０、５０で得られた電力量が電力閾値に到達するたびに、当該電力量を消費して、信号を送信する送信部と、を備え、異常検知装置は、信号を受信する受信部と、信号を受信する時間間隔が、下限閾値より小さいか、上限閾値より大きい場合に、設備機器の稼働状態が異常であると診断する診断部と、を備える構成とすることができる。
このような場合においても、電源供給が必要なセンサを用いず、簡易な構成で、設備機器の異常を精度よく検知可能な、設備機器の異常検知システムを提供することが可能となる。
【0050】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【0051】
１、１Ａ 異常検知システム ３４ 診断部
２ 設備機器側装置 １００ 設備機器
３ 異常検知装置 ２１１ 基部
２１、４０、５０ 振動発電センサ ２１２ 接続軸
２５ 送信部 ２１３ 錘
３１ 受信部 ２１４ 圧電素子
２ 設備機器側装置 １００ 設備機器
３ 異常検知装置 ２１１ 基部
２１、４０、５０ 振動発電センサ ２１２ 接続軸
２５ 送信部 ２１３ 錘
３１ 受信部 ２１４ 圧電素子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】