特開 2024-18006 無線センサ端末、測定周波数設定方法

(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】P2024018006

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】無線センサ端末、測定周波数設定方法

(51)【国際特許分類】

   G01H 3/00 20060101AFI20240201BHJP

【ＦＩ】

G01H3/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022121035

(22)【出願日】2022-07-28

(71)【出願人】

【識別番号】301078191

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】藤森 司

【テーマコード（参考）】

2G064

【Ｆターム（参考）】

2G064AB01

2G064AB02

2G064AB13

2G064BA07

2G064BA08

2G064CC06

2G064DD08

2G064DD14

(57)【要約】

【課題】メモリ量が限られている場合でも、既存のセンサを有効活用し、精度よく物体の状態を把握する。
【解決手段】センサを介して測定対象物からの音圧信号を収集して測定する無線センサ端末であって、音圧信号を通過させる周波数帯を可変可能なバンドパスフィルタを有した第１の回路と、無線センサ端末の外部から設定された周波数帯の音圧信号の波形から音圧レベルを検出する回路であって、変化させたそれぞれの周波数帯について、音圧信号を所定の収集時間の間、所定のサンプリング間隔で収集する第２の回路と、収集されたそれぞれの周波数帯について、音圧信号の統計値を計算し、計算により得られたそれぞれの周波数帯の統計値のうち、統計値の許容範囲の中心からの距離が所定の条件を満たす統計値の計算に用いた音圧信号の周波数帯を、測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定するプロセッサと、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

センサを介して測定対象物からの音圧信号を収集して測定する無線センサ端末であって、
前記音圧信号を通過させる周波数帯を可変可能なバンドパスフィルタを有した第１の回路と、
前記無線センサ端末の外部から設定された前記周波数帯の前記音圧信号の波形から音圧レベルを検出する回路であって、変化させたそれぞれの前記周波数帯について、前記音圧信号を所定の収集時間の間、所定のサンプリング間隔で収集する第２の回路と、
収集されたそれぞれの前記周波数帯について、前記音圧信号の統計値を計算し、当該計算により得られたそれぞれの前記周波数帯の前記統計値のうち、前記統計値の許容範囲の中心からの距離が所定の条件を満たす前記統計値の計算に用いた前記音圧信号の前記周波数帯を、前記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定するプロセッサと、
を有することを特徴とする無線センサ端末。

【請求項2】

前記プロセッサは、前記無線センサ端末に無線接続されたユーザ端末から、前記周波数帯の設定を受け付ける、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ端末。

【請求項3】

前記プロセッサは、前記設定した前記測定対象物の測定に用いる周波数帯と、当該周波数帯の前記収集された音圧信号とを、前記ユーザ端末に出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線センサ端末。

【請求項4】

前記プロセッサは、前記所定の条件として、前記距離が最大である前記統計値の計算に用いた前記音圧信号の前記周波数帯を、前記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ端末。

【請求項5】

前記プロセッサは、前記所定の条件を満たす前記統計値の計算に用いた前記音圧信号の前記周波数帯と、当該周波数帯の前記収集された音圧信号とを、前記ユーザ端末に出力し、前記ユーザ端末から選択された前記周波数帯を、前記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ端末。

【請求項6】

センサを介して測定対象物からの音圧信号を収集して測定する無線センサ端末で行われる測定周波数設定方法であって、
前記音圧信号を通過させる周波数帯を可変可能に設定し、
前記無線センサ端末の外部から設定された前記周波数帯の前記音圧信号の波形から音圧レベルを検出する場合において、変化させたそれぞれの前記周波数帯について、前記音圧信号を所定の収集時間の間、所定のサンプリング間隔で収集し、
収集されたそれぞれの前記周波数帯について、前記音圧信号の統計値を計算し、当該計算により得られたそれぞれの前記周波数帯の前記統計値のうち、前記統計値の許容範囲の中心からの距離が所定の条件を満たす前記統計値の計算に用いた前記音圧信号の前記周波数帯を、前記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定する、
を有することを特徴とする測定周波数設定方法。

【請求項7】

前記無線センサ端末に無線接続されたユーザ端末から、前記周波数帯の設定を受け付ける、
ことを特徴とする請求項６に記載の測定周波数設定方法。

【請求項8】

前記設定した前記測定対象物の測定に用いる周波数帯と、当該周波数帯の前記収集された音圧信号とを、前記ユーザ端末に出力する、
ことを特徴とする請求項７に記載の測定周波数設定方法。

【請求項9】

前記所定の条件として、前記距離が最大である前記統計値の計算に用いた前記音圧信号の前記周波数帯を、前記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の測定周波数設定方法。

【請求項10】

前記所定の条件を満たす前記統計値の計算に用いた前記音圧信号の前記周波数帯と、当該周波数帯の前記収集された音圧信号とを、前記ユーザ端末に出力し、前記ユーザ端末から選択された前記周波数帯を、前記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の測定周波数設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線センサ端末、測定周波数帯設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、センサから得られるセンサ情報を収集し、設備や構造物等の物体の状態を検知することが行われている。このような技術として、例えば、特許文献１がある。特許文献１には、無線通信装置１０は、少なくとも加速度センサ１０７を備える無線通信装置１０であって、加速度センサ１０７が測定した一定時間の加速度データに対して、フーリエ変換を含む所定の演算を行い、周波数スペクトルを取得するデータ演算手段１０６と、周波数スペクトルを送信する送信手段１０１とを備える、と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１１９１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、振動センサを周期的に一定期間動作させてデータを収集している。しかし、限られたメモリ量で超音波域まで含むデータを取得しようとすると、データの収集時間を短時間にせざるを得ない。その結果、収集したデータの測定時間が、装置の状態変化時間よりも短くなり、必ずしも精度よく装置の状態を把握することができない。

【0005】

また、特定周波数域の音量を収集する場合、収集対象となる物体ごとに特徴的な周波数域が異なるため、すべての物体について特徴的な周波数域の音量を取得しようとすると、事前学習や回路調整により、特定用途に特化したセンサを構築する必要が生じてしまう。

【0006】

本発明は、メモリ量が限られている場合でも、既存のセンサを有効活用し、精度よく物体の状態を把握することが可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明にかかる無線センサ端末は、センサを介して測定対象物からの音圧信号を収集して測定する無線センサ端末であって、前記音圧信号を通過させる周波数帯を可変可能なバンドパスフィルタを有した第１の回路と、前記無線センサ端末の外部から設定された前記周波数帯の前記音圧信号の波形から音圧レベルを検出する回路であって、変化させたそれぞれの前記周波数帯について、前記音圧信号を所定の収集時間の間、所定のサンプリング間隔で収集する第２の回路と、収集されたそれぞれの前記周波数帯について、前記音圧信号の統計値を計算し、当該計算により得られたそれぞれの前記周波数帯の前記統計値のうち、前記統計値の許容範囲の中心からの距離が所定の条件を満たす前記統計値の計算に用いた前記音圧信号の前記周波数帯を、前記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定するプロセッサと、を有することを特徴とする無線センサ端末として構成される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、メモリ量が限られている場合でも、既存のセンサを有効活用し、精度よく物体の状態を把握することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施例における無線センサ端末の構成の一例を示す図である。

【図2】無線センサ端末で行われる処理（音圧測定処理）の手順を示すフローチャートである。

【図3】Ｓ２０３～Ｓ２０６までの処理の概念について説明するための図である。

【図4】Ｓ２０７の処理の概念について説明するための図である。

【図5】実データを用いて、図２に示した音圧測定処理の動作をシミュレーションしたときの結果の一例を示す図である。

【図6】音圧センサＳ１が検出した実際の測定対象物の音圧の時間的な推移を示すデータ（生データ）と、図２に示した音圧測定処理によりシミュレーションした結果との関係を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

【0011】

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

【0012】

以下の説明では、「データベース」、「テーブル」、「リスト」等の表現にて各種情報を説明することがあるが、各種情報は、これら以外のデータ構造で表現されていてもよい。データ構造に依存しないことを示すために「ＸＸテーブル」、「ＸＸリスト」等を「ＸＸ情報」と呼ぶことがある。識別情報について説明する際に、「識別情報」、「識別子」、「名」、「ＩＤ」、「番号」等の表現を用いた場合、これらについてはお互いに置換が可能である。

【0013】

同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

【0014】

また、以下の説明では、プログラムを実行して行う処理を説明する場合があるが、プログラムは、プロセッサ（例えばＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit））によって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶資源（例えばメモリ）および／またはインターフェースデバイス（例えば通信ポート）等を用いながら行うため、処理の主体がプロセッサとされてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路（例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））を含んでいてもよい。

【0015】

プログラムは、プログラムソースから計算機のような装置にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、以下の説明において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。

【実施例0016】

以下、本実施例にかかる無線センサ端末、測定周波数設定方法の一実施例について説明する。

【0017】

図１は、本実施例における無線センサ端末の構成の一例を示す図である。本実施例にかかる無線センサ端末１０００は、測定対象物の状態を検知するための音波センサＳ１に接続された周波数可変ＢＰＦ（Band-pass filter）回路１０１と、周波数可変ＢＰＦ回路１０１から出力された周波数帯域の音圧信号を検出する音圧検出回路１０２と、音圧検出回路１０２が検出した音圧信号をデジタル変換するＡＤコンバータ１０３と、ＡＤコンバータ１０３によりデジタル変換された音圧信号を入力し、入力した音圧信号の統計処理や測定処理など、無線センサ端末１０００で行われる処理の実行を司るＭＣＵ（Micro Controller Unit）１０４と、ユーザ端末Ｔ１から無線センサ端末１０００に対する各種設定を受け取るための無線インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０５とを有して構成される。ＭＣＵ１０４は、以下に示す制御や処理を行うためのマイクロプロセッサ１０４１や、各種データを記憶するメモリ１０４２を有している。以下では、音波センサＳ１が検知する対象物として、水素製造装置や質量分析器などの装置や機器である場合を例示するが、構造物など音波センサＳ１が音圧や音量を検知可能な物体であれば適用可能である。また、以下では音波センサＳ１を用いる場合を例示するが、五感のうち、触覚を検知する振動センサや、聴覚を検知するマイクセンサを用いてもよい。

【0018】

周波数可変ＢＰＦ回路１０１は、通過周波数帯を可変可能なバンドパスフィルタを有した回路であり、音波センサＳ１により検出された音圧信号のうち、所定波長の音圧信号を透過させたり、透過させた音圧信号のノイズを除去するフィルタ回路である。この例では、５ｋＨｚ～８０ｋＨｚの音圧信号を透過させているが、使用環境に応じて任意の周波数を透過させて良い。

【0019】

音圧検出回路１０２は、音圧波形から音圧レベルを検出する回路であり、周波数可変ＢＰＦ回路１０１によりフィルタリングされ、ノイズが除去された音圧信号を、所定の収集時間の間、所定のサンプリング間隔で収集する。

【0020】

ＡＤコンバータ１０３は、音圧検出回路１０２により所定のサンプリング間隔で収集された音圧信号を、デジタル信号に変換する。

【0021】

ＭＣＵ１０４は、ＡＤコンバータ１０３によりデジタル変換された上記収集された音圧信号の平均値や分散などの統計処理や、音圧の測定処理を実行する。ＭＣＵ１０４が行う具体的な処理については後述する。

【0022】

無線Ｉ／Ｆ１０５は、外部から無線センサ端末１０００に対する設定や指示を受け付け、ＭＣＵ１０４に出力する。例えば、無線Ｉ／Ｆ１０５は、ユーザが操作する外部の無線通信可能な他の端末であるユーザ端末Ｔ１の入出力Ｉ／Ｆ１１１から指定された測定モードや設定されたパラメータを、ユーザ端末Ｔ１の無線Ｉ／Ｆ１１２を介して受け取る。ユーザ端末Ｔ１の入出力Ｉ／Ｆ１１１は、例えば、測定モードとして、収集された音圧信号の統計処理を行う解析モード、解析モードにより測定された音圧信号の監視を行う監視モードのいずれのモードでの処理を実行するかについての指示を受け付ける。また、無線Ｉ／Ｆ１０５は、ユーザ端末Ｔ１の入出力Ｉ／Ｆ１１１から入力された、（１）周波数可変ＢＰＦ回路１０１を通過させる周波数帯の帯域幅、周波数の範囲、（２）解析のための収集時間（例えば、数秒～数分）、（３）収集対象の選択条件（平均値(ＲＭＳ)の最大値や最小値、分散の最大値や最小値、および、それぞれの許容範囲）、（４）監視時の収集時間（例えば、０～１０秒）、測定間隔（例えば、１日に２回）、といったパラメータを、ユーザ端末Ｔ１の無線Ｉ／Ｆ１１２を介して受け取る。ユーザ端末Ｔ１としては、例えば、スマートフォンやタブレット端末を用いることができる。

【0023】

具体的には後述するが、ＭＣＵ１０４は、音波センサＳ１が設置された直後における上記解析モードの際には、無線Ｉ／Ｆ１０５を介した無線通信により、上記外部のユーザ端末Ｔ１から指定されたパラメータを用いて、通過周波数帯を掃引しながら音圧の平均値と分散を計算する。また、ＭＣＵ１０４は、収集した各帯域の音圧レベルの音圧信号から、平均値が最大または最小であって、かつ、分散が最大または最小の帯域の音圧レベルの音圧信号を測定対象として設定する。そして、定常的に測定する上記監視モードの際は、解析モード時に設定された測定対象となる帯域の音圧信号を測定する。収集時間と測定間隔は、無線Ｉ／Ｆ１０５を介した無線通信により、上記外部のユーザ端末Ｔ１から指定されたパラメータを用いる。

【0024】

図２は、無線センサ端末１０００で行われる処理（音圧測定処理）の手順を示すフローチャートである。図２に示すように、無線センサ端末１０００は、まず、無線Ｉ／Ｆ１０５において、ユーザが操作するユーザ端末Ｔ１から、測定モードとして指定された解析モードを受け取り、測定モードを「解析モード」に設定する（Ｓ２０１）。ここでは、当該解析モードの指定とともに、測定を開始する開始周波数ｆａ（Ｈｚ）、測定を終了する終了周波数ｆｂ（Ｈｚ）、測定する周波数の帯域幅Δｆ（Ｈｚ）、測定する音圧の収集時間Ｔａ（ｓｅｃ）の入力を受け付ける。

【0025】

ＭＣＵ１０４は、周波数可変ＢＰＦ回路１０１を通過させる音圧信号の周波数を、開始周波数ｆａ（Ｈｚ）から終了周波数ｆｂ（Ｈｚ）までの間で、周波数ｆａ＋帯域幅Δｆ（Ｈｚ）、周波数ｆａ＋（２×帯域幅Δｆ（Ｈｚ））・・・、周波数ｆｂ－（２×帯域幅Δｆ（Ｈｚ））、周波数ｆｂ－（帯域幅Δｆ（Ｈｚ））というように、音圧信号を通過させる周波数をΔｆステップで変化させる（Ｓ２０２）。

【0026】

ＭＣＵ１０４は、Ｓ２０２で変化させた周波数の音圧信号を、収集時間Ｔａ（ｓｅｃ）のあいだ、所定のサンプリング間隔で収集する（Ｓ２０３）。ＭＣＵ１０４は、Ｓ２０３で収集した周波数の音圧信号の平均値と分散とを算出し（Ｓ２０４）、Ｓ２０２で設定した現在の周波数の音圧信号に対応付けて、メモリ１０４２に保持する（Ｓ２０５）。

【0027】

ＭＣＵ１０４は、変化させている周波数が終了周波数ｆｂ（Ｈｚ）になったか否かを判定し（Ｓ２０６）、変化させている周波数が終了周波数ｆｂ（Ｈｚ）になっていないと判定した場合（Ｓ２０６；Ｎｏ）、Ｓ２０３に戻り、次の帯域幅Δｆ（Ｈｚ）を加算した周波数に変化させる。

【0028】

一方、ＭＣＵ１０４は、変化させている周波数が終了周波数ｆｂ（Ｈｚ）になったと判定した場合（Ｓ２０６；Ｙｅｓ）、Ｓ２０３～Ｓ２０６でメモリ１０４２に保持したそれぞれの周波数についての音圧信号の平均値と分散の許容範囲中心からの距離に基づいて、測定周波数帯を決定する（Ｓ２０７）。

【0029】

以下、Ｓ２０３～Ｓ２０６までの処理の概念について説明する。図３では、測定対象物（例えば、水素製造装置や質量分析器）が、動作３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ…の順に行い、各動作の間には、アイドル動作３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ…が行われる。測定対象物がこのような動作を行う場合、解析モードでは、少なくとも、各動作３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃの時間変化よりも長い間、開始周波数ｆａ（Ｈｚ）から終了周波数ｆｂ（Ｈｚ）までの各帯域を測定し、各帯域における音圧の平均値と分散とを計算する（Ｓ２０３～Ｓ２０７）。

【0030】

ＭＣＵ１０４は、Ｓ２０６において、図４に示すような平均値を縦軸、分散を横軸とした平面上に、計算した値をプロットする。例えば、ＭＣＵ１０４は、図４に示すように、上記外部のユーザ端末Ｔ１から入力された、平面上における平均値と分散の許容範囲中心Ｏを受け取り、当該許容範囲中心Ｏを中心点として、平面を４つの象限４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、４０１Ｄに区分し、各象限において、平均値の許容範囲、分散の許容範囲を設定する。その後、ＭＣＵ１０４は、設定された各象限における平均値の許容範囲、分散の許容範囲を、測定周波数帯を決定するための対象範囲４０２（図４の一点鎖線の範囲）として設定する。図４の例では、各象限において上記許容範囲中心Ｏから同じ範囲が設定されている場合を例示するが、測定対象物の状態に応じて、各象限の設定範囲を異ならせてもよい。

【0031】

ＭＣＵ１０４は、上記４つの象限内であって、かつ対象範囲４０２内にある上記計算した値をプロットした点４０３Ｘのうち、許容範囲中心Ｏからのベクトルが最も大きい値となる点を、測定対象の帯域として選択する。この例では、各帯域において計算された音圧の平均値と分散を示す１７個の点がプロットされている。ＭＣＵ１０４は、上記４つの象限４０１Ａ、４０１Ｂ、４０１Ｃ、４０１Ｄの中で、許容範囲中心Ｏから最も大きい値となる対象候補点４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄを、それぞれの象限の中から選択している。

【0032】

ＭＣＵ１０４は、上記対象候補点４０３Ａ、４０３Ｂ、４０３Ｃ、４０３Ｄのうち、１つの象限および対象候補点を選択し、その結果を上記外部のユーザ端末Ｔ１に送信し、ユーザ端末Ｔ１の入出力Ｉ／Ｆ１１１が、当該端末の画面上に表示する。このとき、ＭＣＵ１０４は、上記１つの象限および対象候補点（例えば、象限４０１Ｂ、対象候補点４０３Ｂ、象限４０１Ｂにある他の点４０３Ｘを含む領域）に対応付けてメモリ１０４２に記憶されているデータ（例えば、対象候補点４０３Ｂを計算したときの音圧）についてもユーザ端末Ｔ１に送信する。ユーザ端末Ｔ１の入出力Ｉ／Ｆ１１１は、ユーザから、表示した結果に含まれる対象候補点のタッチ操作等の選択操作を受け付けると、当該対象候補点に対応する上記データを画面上に表示する。これにより、対象候補点に対応する音圧信号の時間的な推移を確認することができる。上記データの様子については図５、６を用いて後述する。

【0033】

なお、象限および対象候補点の選択は、音波センサＳ１の種類や測定対象物の種類に応じて行ってもよい。また、この例では、ＭＣＵ１０４が４つの象限および対象候補点の中から、音圧センサＳ１の種類に応じて１つの象限および対象候補点を選択する場合について説明したが、４つの象限および対象候補点を上記外部のユーザ端末Ｔ１の入出力Ｉ／Ｆ１１１に出力し、ユーザによりそのうちの１つを選択させてもよい。

【0034】

図４に示した象限４０１Ａでは、許容範囲中心Ｏを基準として、音圧の変化および平均がいずれも大きい帯域であり、ノーマリオンの機器動作に起因する音であると判断できるため、当該帯域での音圧を検出することで、測定対象物の動作の異常を検知することができる。また、図４に示した象限４０１Ｂでは、許容範囲中心Ｏを基準として、音圧の変化が大きく、平均が小さい場合であり、ノーマリオフの機器動作に起因する音であると判断できるため、上記象限４０１Ａの場合と同様、当該帯域での音圧を検出することで、測定対象物の動作の異常を検知することができる。さらに、図４に示した象限４０１Ｃでは、許容範囲中心Ｏを基準として、音圧の変化および平均がいずれも小さい場合であり、通常動作時に無音（あるいは一定以下の微かな音量）である場合には、当該無音あるいは当該微かな音量に対して一定程度の音圧の変化が生じたことにより、何らかの異常を検知したと判断できる。また、図４に示した象限４０１Ｄでは、許容範囲中心Ｏを基準として、音圧の変化が小さく、平均が大きい場合であり、定常的に生じている音圧が一定程度の割合で変化していることにより、何らかの異常の予兆があると判断できる。これらの判断は、プロットされた各点に対応付けてメモリ１０４２に記憶される各周波数の音圧信号の時間的な推移を確認することで可能となる。

【0035】

図２に戻り、ＭＣＵ１０４は、Ｓ２０７において、測定周波数帯を決定すると、測定モードとして「監視モード」に移行し、その旨を、ユーザが操作する上記外部のユーザ端末Ｔ１に通知する（Ｓ２０８）。このとき、ＭＣＵ１０４は、上記外部のユーザ端末Ｔ１から、音圧の収集時間Ｔｂ（ｓｅｃ）および測定間隔Ｔｃ（ｓｅｃ）の入力を受け付ける。

【0036】

ＭＣＵ１０４は、入力された測定間隔Ｔｃ（ｓｅｃ）待機した後（Ｓ２０９）、入力された収集時間Ｔｂ（ｓｅｃ）、Ｓ２０７で決定した測定周波数帯で音圧を測定し（Ｓ２１０）、音圧の測定結果を、無線Ｉ／Ｆ１０５を介して上記外部のユーザ端末Ｔ１に送信する（Ｓ２１１）。

【0037】

図５は、実データを用いて、図２に示した音圧測定処理の動作をシミュレーションしたときの結果の一例を示す図である。図５では、測定対象の周波数帯を定めるための対象範囲については図示を省略している。

【0038】

図４の場合と同様、ＭＣＵ１０４は、４つの象限５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄのそれぞれにおいて、許容範囲中心Ｏからのベクトルが最も大きい値となる点５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄを、測定対象の帯域として選択する。さらに、ＭＣＵ１０４は、上記点５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄのうち、上記ベクトルが最も大きい値となる点（この例では、点５０３Ｂ）を選択する。つまり、図５に示した測定対象物は、点５０３に示す値の分散、平均をもつ音圧が検出されているため、ノーマリオフの機器動作に起因する異常が発生していると判断できる。図５に示すグラフ５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃ、５０４Ｄは、上記点５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄを計算したときの帯域で収集された音圧の時間的な推移を示すグラフである。これらのグラフは、Ｓ２０３で収集された音圧から作成することができる。図４において説明したように、ユーザは、このようなグラフがユーザ端末Ｔ１の入出力Ｉ／Ｆ１１１に表示されることにより、測定対象物がどのような状態でどのような異常が生じているのかを一見して把握することができる。

【0039】

図６は、音圧センサＳ１が検出した実際の測定対象物の音圧の時間的な推移を示すデータ（生データ）と、図２に示した音圧測定処理によりシミュレーションした結果との関係を説明するための図である。図６の上段は上記生データを示しており、図２に示した音圧測定処理を実行することで、図６の下段に示すように、生データの中から所定の帯域の音圧を所定のサンプリング間隔で抽出することができる。その結果、選択された帯域の音量を所定のサンプル数で検出できるため、上記生データを用いた場合に比べ、９６０００分の１のデータ量で、測定対象物の特徴を検出することができる。この例では、１９２Ｋｂｙｔｅ／ｓｅｃであった生データが２ｂｙｔｅ／ｓｅｃに大幅に圧縮されているが、測定対象物の動作音を示す特徴的な帯域６０１、６０２、６０３においては、生データの場合と変わらず検出可能であることがわかる。

【0040】

このように、本実施例では、図１、２等において説明したように、センサ（音波センサＳ１）を介して測定対象物（例えば、水素製造装置や質量分析器）からの音圧信号を収集して測定する無線センサ端末１０００において、上記音圧信号を通過させる周波数帯を可変可能なバンドパスフィルタを有した第１の回路（周波数可変ＢＰＦ回路１０１）と、上記無線センサ端末の外部から設定された上記周波数帯の上記音圧信号の波形から音圧レベルを検出する回路であって、変化させたそれぞれの上記周波数帯について、上記音圧信号を所定の収集時間（Ｔａ（ｓｅｃ））の間、所定のサンプリング間隔で収集する第２の回路（音圧検出回路１０２）と、収集されたそれぞれの上記周波数帯について、上記音圧信号の統計値（音圧信号の平均値や分散）を計算し、当該計算により得られたそれぞれの上記周波数帯の上記統計値のうち、上記統計値の許容範囲の中心（許容範囲中心Ｏ）からの距離が所定の条件（例えば、距離が最大であるという条件）を満たす上記統計値の計算に用いた上記音圧信号の上記周波数帯を、上記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定するプロセッサ（ＭＣＵ１０４）と、を有する。これにより、メモリ量が限られている場合でも、既存のセンサを有効活用し、精度よく物体の状態を把握することができる。例えば、水素製造装置のガス漏れなど、可視化困難な情報を数値化することで、高精度な設備状態の監視を行うことができる。また、外部から無線通信を介して周波数帯を設定するので、既存のユーザインタフェースを用いた公衆無線網を介して測定対象物の遠隔監視が可能となる。さらには、無線センサ端末自体にこのようなユーザインタフェースを設けないことで、例えば、電池による長期間の動作が可能となる。

【0041】

また、図１、２等を用いて説明したように、上記プロセッサは、上記無線センサ端末に無線接続されたユーザ端末Ｔ１から、上記周波数帯の設定を受け付ける。これにより、ユーザが使い慣れた端末から上記周波数帯の設定が可能となる。

【0042】

また、図１、２等を用いて説明したように、上記プロセッサは、上記設定した上記測定対象物の測定に用いる周波数帯と、当該周波数帯の上記収集された音圧信号とを、上記ユーザ端末に出力する。これにより、ユーザは、各周波数帯における測定対象物の状態を詳細に確認することができる。

【0043】

また、図４、５等を用いて説明したように、上記プロセッサは、上記所定の条件として、上記距離が最大である上記統計値の計算に用いた上記音圧信号の上記周波数帯を、上記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定する。これにより、測定対象物の最も特徴的な事象を生じさせている周波数帯を、上記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定することができる。

【0044】

また、図１、４、５等を用いて説明したように、上記プロセッサは、上記所定の条件を満たす上記統計値の計算に用いた上記音圧信号の上記周波数帯と、当該周波数帯の上記収集された音圧信号とを、例えば、図５の点５０３Ａ、５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｄおよびグラフ５０４Ａ、５０４Ｂ、５０４Ｃ、５０４Ｄのように、上記ユーザ端末に出力し、上記ユーザ端末から選択された上記周波数帯を、上記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定する。これにより、ユーザは、各周波数帯における測定対象物の状態を詳細に確認しながら、所望の周波数帯を、上記測定対象物の測定に用いる周波数帯として設定することができる。

【0045】

本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0046】

１０００ 無線センサ端末
１０１ 周波数可変ＢＰＦ回路
１０２ 音圧検出回路
１０３ ＡＤコンバータ
１０４ ＭＣＵ
１０５ 無線Ｉ／Ｆ
１０４１ マイクロプロセッサ
１０４２ メモリ
Ｓ１ 音波センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】