特開 2025-3185 流量監視方法、流量監視装置及び流量監視システム

(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】P2025003185

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】流量監視方法、流量監視装置及び流量監視システム

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20241226BHJP

   G01F 1/00 20220101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 302S

G01F1/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023103716

(22)【出願日】2023-06-23

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504190548

【氏名又は名称】国立大学法人埼玉大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】神田 宏和

(72)【発明者】

【氏名】小椋 凌

(72)【発明者】

【氏名】山川 翔平

(72)【発明者】

【氏名】竹田 航哉

(72)【発明者】

【氏名】駒崎 峻

(72)【発明者】

【氏名】坂本 隆名

(72)【発明者】

【氏名】島村 徹也

(72)【発明者】

【氏名】安井 希子

【テーマコード（参考）】

2F030

3C223

【Ｆターム（参考）】

2F030CA03

2F030CC20

2F030CE04

3C223AA05

3C223AA06

3C223FF02

3C223FF04

3C223FF08

3C223FF13

3C223FF24

3C223FF35

3C223GG01

3C223HH02

3C223HH22

(57)【要約】

【課題】配管内の粉粒体の流量変化の検出精度を向上する流量監視方法等を提供する。
【解決手段】流量監視方法は、粉粒体が流れる配管で第１期間に発生する振動のデータである第１データを取得することと、前記第１データの前記第１期間を、複数の時間区間である複数のフレームにより区分することと、前記複数のフレームそれぞれに対応する前記第１データの対応部分における周波数特性を検出すること、前記複数のフレームでの周波数特性に基づき、前記第１データの第１特徴量を検出することと、前記第１特徴量と第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉粒体が流れる配管で第１期間に発生する振動のデータである第１データを取得することと、
前記第１データの前記第１期間を、複数の時間区間である複数のフレームにより区分することと、
前記複数のフレームそれぞれに対応する前記第１データの対応部分における周波数特性を検出すること、
前記複数のフレームでの周波数特性に基づき、前記第１データの第１特徴量を検出することと、
前記第１特徴量と第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む
流量監視方法。

【請求項2】

前記対応部分を周波数解析することで前記対応部分の周波数成分を、前記周波数特性として検出することと、
隣り合う前記フレーム間における周波数成分の変動量を検出することと、
隣り合う前記フレーム間における周波数成分の変動量に基づき、前記第１特徴量を検出することとを含む
請求項１に記載の流量監視方法。

【請求項3】

前記周波数成分の変動量の検出では、
前記周波数成分それぞれに対応する複数の周波数帯域の全てについて、隣り合う前記フレーム間で同じ周波数帯域の周波数成分の差異を検出し、
前記複数の周波数帯域での前記差異の和を、前記周波数成分の変動量として検出する
請求項２に記載の流量監視方法。

【請求項4】

前記第１期間よりも前の第２期間で前記配管で発生した振動データである第２データについて過去に検出した第２特徴量を取得することと、
前記第１特徴量と前記第２特徴量との平均値と、前記第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む
請求項１に記載の流量監視方法。

【請求項5】

前記第１期間よりも前のＮ個（Ｎは、２以上の自然数）の第（ｉ＋１）期間（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）でのＮ個の第（ｉ＋１）データについてのＮ個の第（ｉ＋１）特徴量を取得することと、
前記第１特徴量とＮ個の前記第（ｉ＋１）特徴量とを用いて移動平均値を算出することと、
前記移動平均値と前記第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む
請求項１に記載の流量監視方法。

【請求項6】

前記第１特徴量とＮ個の前記第（ｉ＋１）特徴量とを用いて複数の移動平均値を算出することと、
前記複数の移動平均値のいずれかが前記第１閾値以下である場合、前記粉粒体の流量が正常ではないと決定することとを含む
請求項５に記載の流量監視方法。

【請求項7】

前記第１特徴量が第２閾値を超える場合、前記第１期間よりも前の第２期間で前記配管で発生した振動データである第２データについて過去に検出した第２特徴量を取得することと、
前記第１特徴量と前記第２特徴量との平均値を、前記第１特徴量に決定することとを含む
請求項１から６のいずれか一項に記載の流量監視方法。

【請求項8】

前記第１特徴量が第２閾値を超える場合、前記第１期間よりも前のＭ個（Ｍは、２以上の自然数）の第（ｊ＋１）期間（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）でのＭ個の第（ｊ＋１）データについてのＭ個の第（ｊ＋１）特徴量を取得することと、
前記第１特徴量とＭ個の前記第（ｊ＋１）特徴量との平均値を、前記第１特徴量に決定することとを含む
請求項１から６のいずれか一項に記載の流量監視方法。

【請求項9】

第１粉粒体と第２粉粒体との混合体が流れる配管で発生した振動データを、前記第１データとして取得することと、
前記第１データの前記対応部分を周波数解析することで前記対応部分の周波数成分を、前記周波数特性として検出することと、
前記対応部分において、前記周波数成分が形成する第１ピーク部分及び第２ピーク部分を検出することと、
前記対応部分の周波数成分を、前記第１ピーク部分に対応する部分を含む前記第１粉粒体の第１周波数成分と、前記第２ピーク部分に対応する部分を含む前記第２粉粒体の第２周波数成分とに分割することと、
隣り合う前記フレーム間における前記第１周波数成分の変動量を検出することと、
隣り合う前記フレーム間における前記第１周波数成分の変動量に基づき、前記第１粉粒体の前記第１特徴量を検出することと、
隣り合う前記フレーム間における前記第２周波数成分の変動量を検出することと、
隣り合う前記フレーム間における前記第２周波数成分の変動量に基づき、前記第２粉粒体の前記第１特徴量を検出することと、
前記第１粉粒体の前記第１特徴量と前記第１粉粒体の前記第１特徴量とを比較し且つ前記第２粉粒体の前記第１特徴量と前記第２粉粒体の前記第１閾値とを比較することによって、前記第１粉粒体及び前記第２粉粒体の流量を監視することとを含む
請求項１に記載の流量監視方法。

【請求項10】

前記配管に取り付けられ且つ前記配管での振動を検出するセンサから検出信号を受け取ることと、
前記検出信号から前記第１期間毎の検出信号を、前記第１データとして切り出すことと、
前記粉粒体の流量を監視する処理を前記第１期間毎に繰り返し行うこととを含む
請求項１に記載の流量監視方法。

【請求項11】

請求項１に記載の流量監視方法を実行することにより前記粉粒体の流量を監視する処理回路を含む
流量監視装置。

【請求項12】

前記処理回路は、前記第１特徴量と前記第１閾値とを比較した結果、前記配管内の前記粉粒体の流量が正常でないことを示す場合に、警報の発令の指令を出力する
請求項１１に記載の流量監視装置。

【請求項13】

前記配管に取り付けられ且つ前記配管での振動を検出するセンサをさらに備え、
前記処理回路は、前記センサの検出信号から前記第１期間の検出信号を、前記第１データとして切り出す
請求項１１に記載の流量監視装置。

【請求項14】

請求項１１に記載の流量監視装置と、
プラントと、
前記プラントの配管に取り付けられ且つ前記配管での振動を検出するセンサとを備え、
前記処理回路は、前記センサの検出信号から前記第１期間の検出信号を、前記第１データとして切り出す
流量監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、粉粒体の流量監視方法、流量監視装置及び流量監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１は、粒状化された廃棄物プラスチックを輸送する輸送配管の詰まりを検知する方法を開示する。音響センサが、輸送管に取り付けられる。音響センサによって検知される粉粒体の衝突音が周波数解析され、周波数スペクトルが規定値を下回った場合に、配管詰まりが発生したと判断される。上記判断では、配管内の廃棄物プラスチックの衝突音の特徴的な周波数帯域３ｋＨｚ（キロヘルツ）－６ｋＨＺに含まれる複数のピークのスペクトル値の合計が規定値と比較される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－２０６５４６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の検知方法は、配管詰まりの発生のように廃棄物プラスチックの流量の大きい変化の発生を検知するが、大きくない流量の変化を検知できない可能性がある。本開示は、配管内の粉粒体の流量変化の検出精度を向上する流量監視方法、流量監視装置及び流量監視システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係る流量監視方法は、粉粒体が流れる配管で第１期間に発生する振動のデータである第１データを取得することと、前記第１データの前記第１期間を、複数の時間区間である複数のフレームにより区分することと、前記複数のフレームそれぞれに対応する前記第１データの対応部分における周波数特性を検出すること、前記複数のフレームでの周波数特性に基づき、前記第１データの第１特徴量を検出することと、前記第１特徴量と第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、例示的な実施の形態に係る流量監視システムの構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、実施の形態に係るセンサの構成の一例を示す断面側面図である。

【図3】図３は、実施の形態に係る流量監視装置の単体モードでの動作の一例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、実施の形態に係る流量監視装置の単体モードでの動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、処理対象期間の検出信号に対してＮ個のフレームＦを設定する例を示す図である。

【図6】図６は、１つのフレームの周波数解析処理結果の一例を示す図である。

【図7】図７は、２つのフレーム間のパワースペクトルの変動量の算出方法のイメージ図である。

【図8】図８は、実施の形態に係る流量監視装置の混合モードでの動作の一例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、実施の形態に係る流量監視装置の混合モードでの動作の一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、混合モードにおける１つのフレームの周波数解析処理結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下において、本開示の例示的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。本明細書及び請求項では、「装置」とは、１つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置を含むシステムも意味し得る。「装置」は、「設備」も含み得る。

【0008】

図１を参照しつつ、例示的な実施の形態に係る流量監視システム１００の構成を説明する。図１は、例示的な実施の形態に係る流量監視システム１００の構成の一例を示す図である。流量監視システム１００は、配管内を流れる粉粒体の流量の変化を監視する。限定されないが、本実施の形態では、流量監視システム１００は、プラント１に含まれる配管２０内を流れる粉粒体の流量を監視する。

【0009】

粉粒体は、固体粒子の集合体であり、固体的ではあるが外力に応じて流動するという流体的な性質を有する。本明細書及び請求項において、「粉粒体」は、「粉体」、「粒体」、並びに、「粉体及び粒体の混合物」を含む。粉体は、粒子径が１ｍｍ未満の粒子の集合体であってもよい。粉体は、粉体、微粉体及び超微粉体に分類される場合の粉体、微粉体及び超微粉体のいずれをも含み得る。例えば、上記のように分類される粉体は、粒子径が３μｍ（マイクロメートル）以上１ｍｍ（ミリメートル）未満の粒子の集合体であってもよく、微粉体は、粒子径が０．０１μｍ以上１０μｍ以下の粒子の集合体であってもよく、超微粉体は、粒子径が０．０００１μｍ以上０．３μｍ以下の粒子の集合体であってもよい。粒体は、粒子径が１ｍｍ以上の粒子の集合体であってもよい。粒体は、例えば、粒子径が数ｍｍ以上の粒子を含んでもよく、粒子径が数十ｍｍ以上の粒子を含んでもよい。

【0010】

流量監視システム１００は、センサ１１０と、流量監視装置１２０と、入力装置１３０と、出力装置１４０とを構成要素として含む。流量監視システム１００は、上述した構成要素の全てを含む必要はない。流量監視システム１００は、プラント１を構成要素として含んでもよい。プラント１は、流量監視システム１００の監視対象である。

【0011】

プラント１は、粉粒体が流れる配管を含むものであればよい。プラント１の例は、産業プラント、化学プラント及び環境プラントを含み得る。産業プラントの例は、食品工場、製薬工場、製鉄工場、セメント工場及び発電所等を含み得る。化学プラントの例は、化学工場、石油化学工場、石油精錬工場及びガス精錬工場等を含み得る。環境プラントの例は、廃棄物処理場及び下水処理場等を含み得る。

【0012】

プラント１が廃棄物処理場であると例示して、本実施の形態を説明する。プラント１は、焼却炉１１と、ボイラー１２と、集塵装置１３と、窒素酸化物除去装置１４と、煙突１５と、発電装置１６と、薬剤タンク１７とを含む。ボイラー１２は、焼却炉１１に接続され、例えば、焼却炉１１と一体である。集塵装置１３は、配管２０の一部である配管２０ａを介してボイラー１２と接続される。集塵装置１３は、配管２０の一部である配管２０ｂを介して窒素酸化物除去装置１４と接続される。窒素酸化物除去装置１４は、配管２０の一部である配管２０ｃを介して煙突１５と接続される。発電装置１６は、配管２０の一部である配管２０ｄを介してボイラー１２と接続される。薬剤タンク１７は、配管２０の一部である配管２０ｅを介して配管２０ａと接続される。

【0013】

プラント１は、上記の構成要素のうちの１つ以上を含まなくてもよく、上記の構成要素の他に、排ガス中の酸性ガス及び重金属類等を除去する排ガス洗浄装置、燃料又は廃棄物を貯留する貯留槽、並びに、貯留槽内の燃料又は廃棄物を焼却炉１１に移送するクレーン等の移送装置をさらに含んでもよい。

【0014】

焼却炉１１は、バイオマスを含む燃料又は廃棄物を受け入れて燃焼する。焼却炉１１で発生する燃焼ガスである排ガスは、ボイラー１２に送られる。ボイラー１２では、ボイラー１２内を流れる水が排ガスの熱により蒸発させられる。蒸気は、発電装置１６に送られ、発電装置１６内のタービン１６ａを回転する。これにより、発電装置１６は電力を生成する。ボイラー１２の排ガスは、集塵装置１３に送られる。集塵装置１３は、排ガス中に含まれるばいじんを排ガスから除去する。集塵装置１３として、ろ過式集塵器が用いられてもよい。集塵後の排ガスは、窒素酸化物除去装置１４に送られ、窒素酸化物除去装置１４は、排ガスにアンモニアガス又はアンモニア水を与えることで、排ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する。窒素酸化物除去装置１４での処理後の排ガスは、煙突１５に送られ、煙突１５から大気中に排出される。

【0015】

薬剤タンク１７は、消石灰貯留槽１７ａと、活性炭貯留槽１７ｂと、供給装置１７ｃ及び１７ｄとを含む。消石灰貯留槽１７ａは、消石灰の粉粒体を貯留する。活性炭貯留槽１７ｂは、活性炭の粉粒体を貯留する。第１供給装置１７ｃは、消石灰の粉粒体を消石灰貯留槽１７ａから配管２０ｅに供給する。消石灰の粉粒体は、第１供給装置１７ｃの作用によって、配管２０ｅを通って配管２０ａ内に供給される。第２供給装置１７ｄは、活性炭の粉粒体を活性炭貯留槽１７ｂから配管２０ｅに供給する。活性炭の粉粒体は、第２供給装置１７ｄの作用によって、配管２０ｅを通って配管２０ａ内に供給される。薬剤タンク１７は、消石灰貯留槽１７ａ及び活性炭貯留槽１７ｂの一方のみを含んでもよく、両方を含んでもよい。

【0016】

供給装置１７ｃ及び１７ｄの構造は、粉粒体を配管２０ｅを通って配管２０ａ内に供給できる構造であれば特に限定されない。例えば、供給装置１７ｃ及び１７ｄは、ブロアー又はエジェクタのような空気などのガスを噴射する構造を含み、ガスと共に粉粒体を噴射する機能を有してもよい。供給装置１７ｃ及び１７ｄは、ポンプ又はピストンのような圧送構造を含み、粉粒体を圧送する機能を有してもよい。

【0017】

消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）は、排ガス中に含まれる塩化水素（ＨＣｌ）と反応し、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）及び水を生成する。消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）は、排ガス中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）と反応し、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₃）等及び水を生成する。塩化水素及び硫黄酸化物はそれぞれ、塩化カルシウム及び亜硫酸カルシウム等として、排ガスから除去され、塩化カルシウム及び亜硫酸カルシウム等は、ばいじんとして集塵装置１３によって捕集される。

【0018】

活性炭は、排ガス中に含まれるダイオキシン類を吸着することで、排ガスからダイオキシン類を除去する。吸着後の活性炭は、ばいじんとして集塵装置１３によって捕集される。

【0019】

センサ１１０は、配管２０ｅに取り付けられる。センサ１１０は、流量監視装置１２０と、有線通信、無線通信、又は、無線通信及び有線通信の組み合わせを介して接続される。いかなる有線通信及び無線通信が用いられてもよい。センサ１１０は、配管２０ｅ及びその周囲に生じる波動を検出する。波動の例は、振動及び音等を含み得る。限定されないが、本実施の形態では、センサ１１０は、配管２０ｅで発生する振動を検出する。センサ１１０によって検出される振動の例は、配管２０ｅ内を流れる粉粒体が配管２０ｅに生じる振動、粉粒体が配管２０ｅに生じる音による振動、配管２０ｅに作用する外乱が配管２０ｅに生じる振動、配管２０ｅの外部の音による振動等を含み得る。振動は、音を含み得る。本実施の形態では、センサ１１０は、振動センサであるが、配管２０ｅ及びその周囲に生じる音を検出するマイクロフォン等のセンサであってもよい。

【0020】

図２は、実施の形態に係るセンサ１１０の構成の一例を示す断面側面図である。図２に示すように、センサ１１０は、配管２０ｅの壁２０ｅｂの外面である外壁面２０ｅａと交差する方向の１軸方向Ｄ１及びＤ２の振動を検出する構造を有する。センサ１１０は、互いに交差する２軸方向の振動を検出する構造を有してもよく、互いに交差する３軸方向の振動を検出する構造を有してもよい。本実施の形態では、１軸方向の振動を検出するセンサ１１０を用いることによって、センサ１１０の検出結果の処理量を低減できる。

【0021】

センサ１１０は、支持体１１１と、振動子１１２と、ガイド１１３と、付勢部材１１４と、検出コイル１１５と、検出回路１１６とを含む。支持体１１１は、センサ１１０の他の構成要素を支持し、配管２０ｅに取り付けられる。ガイド１１３は、円筒状の形状を有し、支持体１１１によって支持される。振動子１１２は、円柱状の形状を有し、ガイド１１３の円筒の中に配置される。振動子１１２は、配管２０ｅの外壁面２０ｅａに接近する方向Ｄ１及び離れる方向Ｄ２にスライド可能にガイド１１３によって支持される。限定されないが、本実施の形態では、方向Ｄ１及びＤ２は、外壁面２０ｅａに垂直な方向である。振動子１１２を形成する材料は、磁性材料である。

【0022】

付勢部材１１４は、振動子１１２を方向Ｄ１へ付勢する。付勢部材１１４は、振動子１１２を弾性力により付勢する。例えば、付勢部材１１４は、バネ又はベローズの構造を含み得る。振動子１１２は、付勢部材１１４によって方向Ｄ１へ弾性的に付勢されつつ、振動子１１２の先端を外壁面２０ｅａに接触させる。

【0023】

検出コイル１１５は、振動子１１２の円筒状の外周面の周囲を囲むように配置される。検出コイル１１５は、検出回路１１６と接続される。振動子１１２が方向Ｄ１及びＤ２にスライド移動すると、検出コイル１１５は誘導起電力を発生し、検出回路１１６は誘導起電力を検出する。検出回路１１６は、誘導起電力に基づき、検出コイル１１５に対する振動子１１２の位置つまり位相を検出する。検出回路１１６は、検出結果を示す信号を流量監視装置１２０に出力する。例えば、検出回路１１６は、所定のサンプリング周期毎に、振動子１１２の位相を検出し、所定のサンプリング周期毎の位相を信号強度として示す検出信号を、流量監視装置１２０に出力してもよい。上述のようなセンサ１１０は、加速度センサの１つのであるピックアップセンサの構造を有する。

【0024】

配管２０ｅ内を流れる粉粒体が配管２０ｅに振動を与えると、振動子１１２が方向Ｄ１及びＤ２に進退移動するように振動する。振動子１１２の変化する位相が検出回路１１６によって検出される。検出回路１１６は、位相及び検出タイミングを示す検出信号を流量監視装置１２０に出力する。このような検出信号は、振動子１１２の振動、つまり、配管２０ｅに発生する振動を表すことができる。

【0025】

本実施の形態では、配管２０ｅの壁２０ｅｂを通る振動の伝播を抑制するために、壁２０ｅｂに可撓性を有する部材が使用される。これにより、振動子１１２が外壁面２０ｅａに接触するポイントから離れた位置で発生する振動が、壁２０ｅｂ内を伝播して振動子１１２を振動させることが抑えられる。振動子１１２の振動は、配管２０ｅ内の粉粒体の流動状態をより高い精度で示すことができる。このような配管２０ｅとして、樹脂製の配管が用いられる。さらに、壁２０ｅｂでの振動の減衰を抑えるために、硬質樹脂製の配管２０ｅが用いられる。配管２０ｅとして、可撓性を有さない金属製の配管又は軟質樹脂製の配管が用いられてもよい。

【0026】

図１に戻り、入力装置１３０は、いかなる場所に配置されてもよい。入力装置１３０は、流量監視装置１２０と有線通信、無線通信、又は、無線通信及び有線通信の組み合わせを介して接続される。いかなる有線通信及び無線通信が用いられてもよい。入力装置１３０は、流量監視装置１２０に対して指令、情報及びデータ等を送受信することができる。例えば、入力装置１３０は、ユーザによる入力を受け付け、入力内容に対応する指令、情報及びデータ等を流量監視装置１２０に送信する。入力装置１３０は、ユーザの操作を介して入力が与えられる装置として、ボタン、レバー、ダイヤル、ジョイスティック、マウス、キー、タッチパネル、マイクロフォン及びモーションキャプチャ等のうちの１つ以上を含んでもよい。入力装置１３０は、端末装置であってもよい。端末装置の例は、スマートフォン及びタブレットなどのスマートデバイス、個人情報端末、その他の端末装置、これらを利用する装置、並びに、これらを改良した装置等であってもよい。

【0027】

出力装置１４０は、いかなる場所に配置されてもよい。出力装置１４０は、流量監視装置１２０と有線通信、無線通信、又は、無線通信及び有線通信の組み合わせを介して接続される。いかなる有線通信及び無線通信が用いられてもよい。出力装置１４０は、流量監視装置１２０に対して指令、情報及びデータ等を送受信することができる。例えば、出力装置１４０は、流量監視装置１２０から受信する情報及びデータ等を、視覚的、聴覚的、又は、これらの両方で出力することができる。出力装置１４０は、ディスプレイ、プロジェクタ、発光ランプ、インジケータ及びスピーカ等のうちの１つ以上を含んでもよい。出力装置１４０は、ディスプレイ及びプロジェクタの１つ以上を介して画像を出力し、スピーカを介して音声を出力してもよい。ディスプレイの例は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）及び無機ＥＬを含み得る。

【0028】

流量監視装置１２０は、センサ１１０の検出結果を示す信号又はデータをセンサ１１０から受信し、当該信号又はデータを処理した結果を用いて、検出結果が示し得る粉粒体の流量の状態を決定する。流量監視装置１２０は、決定結果を含む情報及びデータ等を、出力装置１４０及び外部機器等のうちの１つ以上に出力してもよい。外部機器は、流量監視システム１００の外部の機器であってもよい。

【0029】

本実施の形態では、流量監視装置１２０の例は、電子回路基板、電子制御ユニット、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、スマートフォン及びタブレットなどのスマートデバイス、並びに、その他の電子機器等を含み得る。

【0030】

流量監視装置１２０は、回路又は処理回路を含み得る。回路は、処理回路を含んでもよい。処理回路又は回路は、プロセッサＰ及び記憶装置Ｍ等を含む。本実施の形態では、流量監視装置１２０は、処理回路を含み、プロセッサＰ及び記憶装置Ｍを含む。処理回路又は回路は、他の装置との指令、情報及びデータ等の送受信を行う。処理回路又は回路は、種々の装置からの信号の入力及び制御対象への制御信号の出力を行う。

【0031】

記憶装置Ｍは、メモリ、ストレージ、又は、メモリ及びストレージの両方を含んでもよい。メモリの例は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の半導体メモリ及びＲＯＭ（Read-Only Memory）等の不揮発性の半導体メモリを含み得る。ストレージの例は、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、ハードディスク及びＳＳＤ（Solid State Drive）を含み得る。例えば、記憶装置Ｍは、処理回路又は回路が実行するプログラム、及び種々のデータ等を記憶する。

【0032】

流量監視装置１２０が有する複数の機能の少なくとも一部の機能は、プロセッサＰ及び記憶装置Ｍ等の協働により実現されてもよい。プロセッサＰと、ＲＡＭ及びＲＯＭを含むメモリとは、コンピュータシステムの構成要素として機能し得る。例えば、コンピュータシステムは、プロセッサＰがＲＡＭをワークエリアとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって、上記機能を実現してもよい。

【0033】

流量監視装置１２０が有する機能の一部又は全部は、コンピュータシステムにより実現されてもよく、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路により実現されてもよく、コンピュータシステム及びハードウェア回路の組み合わせにより実現されてもよい。流量監視装置１２０は、単一の処理回路又は回路による集中制御により処理を実行してもよく、複数の処理回路又は回路の協働による分散制御により処理を実行してもよい。

【0034】

限定されないが、例えば、プロセッサＰは、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic s Processing Unit）、マイクロプロセッサ（microprocessor）、プロセッサコア（processor core）、マルチプロセッサ（multiprocessor）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、及びリコンフィギュラブルプロセッサ等のうちの１つ以上を含み得る。プロセッサＰは、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ及びＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路等に形成されたハードウェア回路である論理回路又は専用回路によって処理を実現してもよい。流量監視装置１２０の複数の機能は、個別に１チップ化された集積回路によって実現されてもよい。流量監視装置１２０の複数の機能は、一部又は全てを含むように１チップ化された集積回路によって実現されてもよい。

【0035】

流量監視装置１２０は、単体モードと混合モードとで動作することができる。流量監視装置１２０は、入力装置１３０から受け取る指令に従って、単体モード又は混合モードで動作する。単体モードは、消石灰貯留槽１７ａ及び活性炭貯留槽１７ｂのうちの１つから消石灰又は活性炭の粉粒体が配管２０ｅに供給されるモードである。単体モードでは、流量監視装置１２０は、配管２０ｅ内を流れる１種類の粉粒体の流量を監視する。混合モードは、消石灰貯留槽１７ａ及び活性炭貯留槽１７ｂの両方から消石灰及び活性炭の粉粒体が配管２０ｅに供給されるモードである。混合モードでは、流量監視装置１２０は、配管２０ｅ内を流れる２種類の粉粒体の流量を監視する。流量監視装置１２０は、監視結果を出力装置１４０に出力し、出力装置１４０に監視結果をユーザに提示させる。

【0036】

流量監視装置１２０は、入力装置１３０への入力を介して、又は、流量監視装置１２０と接続される外部機器から、処理に使用する閾値の情報を受け取り、記憶装置Ｍに記憶する。閾値は、配管２０ｅ内を流れる粉粒体の種類、粒径、粒度分布及び流量等のうちの１つ以上に応じて設定され得る。

【0037】

図３及び図４を参照しつつ、単体モードでの流量監視装置１２０の動作を説明する。図３及び図４は、実施の形態に係る流量監視装置１２０の単体モードでの動作の一例を示すフローチャートである。以下において、流量監視装置１２０は、消石灰の粉粒体が消石灰貯留槽１７ａから配管２０ｅに所定範囲内の供給量で供給されている状態を監視するものとして説明される。粉粒体の供給量は、単位時間当たりの供給量であり、配管２０ｅにおける粉粒体の流量に対応する。

【0038】

ステップＳ１０１において、流量監視装置１２０は、センサ１１０から検出信号を継続的に受信する。検出信号は、所定のサンプリング周期毎の振動子１１２の位相を、信号強度として示す。振動子１１２の位相は、振動子１１２の振動の振幅に対応する。流量監視装置１２０は、振動子１１２の位相と検出信号の検出時刻又は検出順序とを対応付けて含む、検出信号の情報を、記憶装置Ｍに記憶する。

【0039】

次いで、ステップＳ１０２において、流量監視装置１２０は、検出信号を処理すべき処理タイミングであるか否かを判定する。処理タイミングである場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、流量監視装置１２０はステップＳ１０３に進む。処理タイミングでない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、流量監視装置１２０はステップＳ１０１に戻る。

【0040】

処理タイミングは、任意のタイミングであってもよい。例えば、処理タイミングは、入力装置１３０に入力される指令に従ったタイミングであってもよい。処理タイミングは、予め設定されたタイミングであってもよい。例えば、処理タイミングは、所定の周期毎のタイミングであってもよい。限定されないが、本実施の形態では、処理タイミングは、所定の周期毎のタイミングであり、所定の周期は１秒間である。

【0041】

次いで、ステップＳ１０３において、流量監視装置１２０は、処理タイミングＴａから所定時間だけ遡ったタイミングＴｂと処理タイミングＴａとの間の処理対象期間Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ－Ｔｂ）に含まれる検出信号の情報を記憶装置Ｍから読み出し、取得する。処理対象期間Ｔｃは、時間軸に沿って並べられたＮ個のフレームＦを含む期間である。フレームＦは、予め設定された時間期間を区画するフレームである。限定されないが、本実施の形態では、処理対象期間Ｔｃは１秒間であり、フレームＦの時間期間は１００ｍｓ（ミリ秒）である。処理対象期間Ｔｃは、時間軸に沿って隣り合うフレームＦ同士が重複期間Ｔｄだけ部分的にオーバーラップするように並べられた、Ｎ個のフレームＦを含む期間であってもよい。限定されないが、本実施の形態では、重複期間Ｔｄは、フレームＦの時間期間の１０％の割合の期間、例えば、１０ｍｓの期間である。

【0042】

次いで、ステップＳ１０４において、流量監視装置１２０は、処理対象期間Ｔｃに対してＮ個のフレームＦを順次設定する。Ｎ個のフレームＦは、隣り合うフレームＦ同士が重複期間Ｔｄだけ部分的にオーバーラップするように設定される。例えば、Ｎ個のフレームＦは、処理タイミングＴａから遡る順序で設定されてもよい。本実施の形態では、Ｎ＝１１であり、１１個の１００ｍｓのフレームＦが設定される。例えば、図５は、処理対象期間Ｔｃの検出信号に対してＮ個のフレームＦを設定する例を示す。横軸は、経過時間Ｔを示し、縦軸は、検出信号の強度Ｐである振動子１１２の位相を示す。

【0043】

次いで、ステップＳ１０５において、流量監視装置１２０は、Ｎ個のフレームＦそれぞれに含まれる検出信号の情報に対して、窓関数を用いた処理を行う。窓関数を用いる処理は、隣り合うフレームＦの検出信号の波形が、フレームＦの両端の始点及び終点において連続性を有するようにする処理である。これにより、後に行われる周波数解析による解析結果の精度が向上する。限定されないが、本実施の形態では、窓関数として、フレームＦの始点及び終点における検出信号の振幅をゼロにするハニング窓が用いられる。窓関数として、フレームＦの始点及び終点における検出信号の振幅をゼロにしないハミング窓が用いられてもよい。

【0044】

窓関数処理後の各検出信号の情報は、検出信号の検出タイミングでの信号の強度を含む。信号の強度は、振動子１１２の位相に対応する。流量監視装置１２０は、窓関数処理の前に位相を他のパラメータに変換してもよい。例えば、流量監視装置１２０は、振動子１１２の位相を振動子１１２の振幅に変換してもよい。

【0045】

次いで、ステップＳ１０６において、流量監視装置１２０は、Ｎ個のフレームＦそれぞれに含まれる窓関数処理後の検出信号の情報に対して、周波数解析処理を行う。フレームＦの周波数解析処理は、当該フレームＦに含まれる全ての検出信号についての周波数成分の分布を示すことができる。限定されないが、本実施の形態では、周波数解析手法として、フーリエ変換をベースとするスペクトル解析が用いられる。フーリエ変換の例は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）、及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を含み得る。本実施の形態では、流量監視装置１２０は、離散フーリエ変換を計算機上で高速に計算するアルゴリズムである高速フーリエ変換を用いる。

【0046】

周波数解析処理では、検出信号全体を含む周波数帯域が、一定のサンプリング周波数ｆｓ毎でサンプル数Ｍに分割される。周波数解析処理後の各フレームＦには、サンプリング周波数ｆｓ毎の周波数帯域のそれぞれについて、当該周波数帯域に含まれる信号の量が、パワーとして含まれる。例えば、図６は、１つのフレームＦの周波数解析処理結果の一例を示す図である。横軸は、周波数Ｆを示し、縦軸は、パワーＰを示す。図６は、フレームＦのパワースペクトルを示す。

【0047】

次いで、ステップＳ１０７において、流量監視装置１２０は、隣り合うフレームＦ間でのパワースペクトルの変動量を算出する。流量監視装置１２０は、隣り合う２つのフレームＦの組み合わせの全てに対して、パワースペクトルの変動量を算出する。

【0048】

流量監視装置１２０は、隣り合う２つのフレームＦの組について、２つのフレームＦ間で同じ周波数ビンにおけるパワーの差異を算出する。流量監視装置１２０は、全ての周波数ビンについてパワーの差異を算出し、全ての周波数ビンの差異の総和を、パワースペクトルの変動量として算出する。周波数ビンは、サンプリング周波数ｆｓ毎の周波数帯域に相当する。周波数ビンの総数は、サンプル数Ｍと同じである。

【0049】

例えば、流量監視装置１２０は、以下の式１に示す関係式を用いて、第ｈフレームＦ_ｈと第（ｈ－１）フレームＦ_ｈ－１との間でのパワースペクトルの変動量Ｆｌｕｘ（ｈ）を算出する。第ｈフレームＦ_ｈは、処理対象期間Ｔｃの始点から終点に向かう順序で第ｈ番目のフレームである。Ｐ_ｈ［ｋ］は、第ｈフレームＦ_ｈにおける第ｋ周波数ビンにおけるパワーである。第ｋ周波数ビンは、周波数ゼロを起点とする順序で第ｋ番目の周波数ビンである。Ｍは、周波数ビンの総数である。

【0050】

【数1】

【0051】

図７は、式１の関係式で示される２つのフレーム間のパワースペクトルの変動量の算出方法のイメージ図である。図７に示すように、パワースペクトルの変動量として、フレームＦに含まれる全周波数帯域を対象として、隣り合うフレームＦ間でのパワーの差異の総和が算出される。式１では、（Ｐ_ｈ［ｋ］－Ｐ_ｈ－１［ｋ］）の２乗の総和が算出されるが、これに限定されない。例えば、（Ｐ_ｈ［ｋ］－Ｐ_ｈ－１［ｋ］）の絶対値の総和が算出されてもよい。（Ｐ_ｈ［ｋ］－Ｐ_ｈ－１［ｋ］）について、ｈ＝１の場合、（Ｐ_ｈ［ｋ］－Ｐ_ｈ－１［ｋ］）を算出しない又はゼロとしてもよい。又は、Ｐ_０［ｋ］の対象として、処理対象期間Ｔｃの直前に処理された処理対象期間Ｔｃｐ１における第１１番目のフレームＦのパワースペクトルが用いられてもよい。

【0052】

次いで、ステップＳ１０８において、流量監視装置１２０は、パワースペクトルの変動量の特徴量を算出する。流量監視装置１２０は、隣り合う２つのフレームＦの全ての組み合わせのパワースペクトルの変動量に対して、統計量を算出する。統計量の例は、パワースペクトルの変動量の平均値、パワースペクトルの変動量の標準偏差、パワースペクトルの変動量の中央値、パワースペクトルの変動量の最頻値、及び、パワースペクトルの変動量における最大値と最小値との差異である変化幅等を含み得る。限定されないが、本実施の形態では、統計量は、パワースペクトルの変動量の平均値である。平均値の例は、相加平均値、累乗平均値、相乗平均値、調和平均値及び加重平均値等を含み得る。本実施の形態では、平均値として、相加平均値が用いられる。流量監視装置１２０は、算出した統計量を、処理対象期間Ｔｃの特徴量に決定する。

【0053】

次いで、ステップＳ１０９において、流量監視装置１２０は、処理対象期間Ｔｃの特徴量と第１閾値とを比較する。特徴量が第１閾値よりも大きい場合（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、流量監視装置１２０はステップＳ１１０に進む。特徴量が第１閾値以下の場合（ステップＳ１０９でＮｏ）、流量監視装置１２０はステップＳ１１２に進む。

【0054】

ステップＳ１１０において、流量監視装置１２０は、処理対象期間Ｔｃよりも前に処理された過去の処理対象期間Ｔｃｐに対して決定された特徴量を、記憶装置Ｍから読み出す。流量監視装置１２０は、Ｐａ個の処理対象期間Ｔｃｐの特徴量を読み出す。Ｐａは、１以上であり、本実施の形態では、Ｐａは、４である。このため、４つの処理対象期間Ｔｃｐ１、Ｔｃｐ２、Ｔｃｐ３及びＴｃｐ４の特徴量が読み出される。処理対象期間Ｔｃｐ４、Ｔｃｐ３、Ｔｃｐ２、Ｔｃｐ１及びＴｃは、この順で処理されてきた。

【0055】

次いで、ステップＳ１１１において、流量監視装置１２０は、現在及び過去の処理対象期間Ｔｃｐ４、Ｔｃｐ３、Ｔｃｐ２、Ｔｃｐ１及びＴｃの特徴量の平均値を算出し、当該平均値を処理対象期間Ｔｃの特徴量に決定する。本実施の形態では、平均値として、相加平均値が用いられる。これにより、特徴量の周期的ピークが低減される。周期的ピークは、流動する粉粒体が発生する振動以外の外乱を要因とし得る。例えば、外部からの音による振動も、周期的ピークの要因となり得る。

【0056】

ステップＳ１１２において、流量監視装置１２０は、過去の処理対象期間Ｔｃｐに対して決定された特徴量を、記憶装置Ｍから読み出す。流量監視装置１２０は、Ｐｂ個の処理対象期間Ｔｃｐの特徴量を読み出す。ＰｂはＰａよりも大きい。限定されないが、本実施の形態では、Ｐｂは、Ｐａの２倍以上であり、１４である。流量監視装置１２０は、処理対象期間Ｔｃｐ１からＴｃｐ１４の特徴量を読み出す。処理対象期間Ｔｃｐ１４からＴｃｐ１及びＴｃは、この順で処理されてきた。

【0057】

次いで、ステップＳ１１３において、流量監視装置１２０は、現在及び過去の処理対象期間Ｔｃｐ１４からＴｃｐ１及びＴｃの特徴量に対して、次数Ａの移動平均値ＭＡを１つ以上算出する。限定されないが、本実施の形態では、次数Ａは、５である。流量監視装置１２０は、処理対象期間ＴｃからＴｃｐ１４に向かう順序で、１０個の移動平均値ＭＡ１からＭＡ１０を算出する。移動平均値ＭＡ１は、処理対象期間Ｔｃ及びＴｃｐ１からＴｃｐ４の特徴量の平均値であり、移動平均値ＭＡ１０は、処理対象期間Ｔｃｐ１０からＴｃｐ１４の特徴量の平均値である。本実施の形態では、平均値として、相加平均値が用いられる。

【0058】

次いで、ステップＳ１１４において、流量監視装置１２０は、移動平均値ＭＡと第２閾値とを比較する。具体的には、流量監視装置１２０は、処理対象期間ＴｃからＴｃｐ１４に向かって順次で算出された所定数Ｌｃの移動平均値ＭＡの全てが第２閾値よりも大きいか否かを決定する。所定数Ｌｃの移動平均値ＭＡのうちの１つは、処理対象期間Ｔｃの特徴量を含む。本実施の形態では、Ｌｃは、１０である。流量監視装置１２０は、移動平均値ＭＡ１からＭＡ１０のいずれもが第２閾値よりも大きい場合（ステップＳ１１４でＹｅｓ）、流量監視装置１２０はステップＳ１１５に進む。この場合、処理タイミングＴａから過去１０秒間にわたる移動平均値が、第２閾値よりも大きいことになる。流量監視装置１２０は、移動平均値ＭＡ１からＭＡ１０のいずれかが第２閾値以下の場合（ステップＳ１１４でＮｏ）、ステップＳ１１６に進む。

【0059】

ステップＳ１１５において、流量監視装置１２０は、粉粒体の供給量が所定範囲内にある、つまり、粉粒体の供給量が正常であることを決定する。流量監視装置１２０は、ステップＳ１０１へ戻り、ステップＳ１０１からＳ１１４の処理を、処理タイミング毎に繰り返す。

【0060】

ステップＳ１１６において、流量監視装置１２０は、粉粒体の供給量が所定範囲内にない、つまり、粉粒体の供給量が正常でないことを決定する。

【0061】

次いで、ステップＳ１１７において、流量監視装置１２０は、粉粒体の供給量が正常でないことを示す警報を、出力装置１４０に出力させる。

【0062】

上述のようなステップＳ１０１からＳ１１７により、流量監視装置１２０は、処理タイミング、例えば、処理対象期間Ｔｃ毎のタイミングに、粉粒体の供給量が正常であるか否かを決定する処理を行う。流量監視装置１２０は、上記決定に、全ての周波数帯域における検出信号の周波数特性を用いる。これにより、粉粒体の供給量の変動についての検出精度が向上する。さらに、流量監視装置１２０は、上記決定に、処理対象期間Ｔｃにおける周波数特性の変動量の特徴量を用いる。これにより、粉粒体の供給量の可否の検出精度が向上する。さらに、流量監視装置１２０は、上記決定に、特徴量の移動平均を用いる。これにより、外乱による特徴量の変動が平滑化され、粉粒体の供給量の可否の検出精度が向上する。

【0063】

第１閾値及び第２閾値は、粉粒体の種類、粒径、粒度分布及び供給流量のうちの１つ以上に応じて、予め設定され記憶装置Ｍに記憶される。例えば、第１閾値及び第２閾値は、プラント１の試験運転の際のセンサ１１０の検出信号のデータを用いて設定されてもよく、プラント１の操業中におけるセンサ１１０の検出信号の蓄積データを用いて設定されてもよく、これらの両方のデータを用いて設定されてもよい。試験運転では、プラント１の環境を様々な環境に変えることができ、それにより、多様な第１閾値及び第２閾値の設定が可能である。

【0064】

図８及び図９を参照しつつ、混合モードでの流量監視装置１２０の動作を説明する。図８及び図９は、実施の形態に係る流量監視装置１２０の混合モードでの動作の一例を示すフローチャートである。以下では、流量監視装置１２０は、消石灰の粉粒体が消石灰貯留槽１７ａから配管２０ｅに所定範囲内の第１供給量で供給され、活性炭の粉粒体が活性炭貯留槽１７ｂから配管２０ｅに所定範囲内の第２供給量で供給されている状態を監視するものとして説明される。

【0065】

ステップＳ２０１からＳ２０６はそれぞれ、単体モードのステップＳ１０１からＳ１０６と同じである。

【0066】

ステップＳ２０７において、流量監視装置１２０は、Ｎ個のフレームＦそれぞれのパワースペクトルにおいて、２つのピーク部分を検出する。消石灰の粉粒体と活性炭の粉粒体とは、粒形状、粒径、粒度分布、供給量、密度及び流動特性等のうちの１つ以上に関して、互いに異なる特性を有する。このため、消石灰の粉粒体と活性炭の粉粒体とは、互いに異なる周波数特性を有し、それ故、パワースペクトルにおいて、例えば、図１０に示すように、２つのピーク部分である２つの山を形成する。図１０は、混合モードにおける１つのフレームの周波数解析処理結果の一例を示す図である。図１０に示すように、消石灰の粉粒体及び活性炭の粉粒体の混合体は、２つの周波数帯域においてピーク部分Ｐ１及びＰ２を形成する。

【0067】

消石灰の粉粒体のパワースペクトルが形成するピーク部分の特徴と、活性炭の粉粒体のパワースペクトルが形成するピーク部分の特徴とは、予め設定されて記憶装置Ｍに記憶されている。ピーク部分の特徴は、ピーク部分の周波数帯域、ピーク部分のパワー等を含み得る。ピーク部分の特徴は、粉粒体の種類、粒径、粒度分布及び供給流量に応じて、設定され得る。例えば、ピーク部分の特徴は、プラント１の試験運転の際のセンサ１１０の検出データを用いて設定されてもよく、プラント１の操業中におけるセンサ１１０の検出データの蓄積データを用いて設定されてもよく、これらの両方のデータを用いて設定されてもよい。流量監視装置１２０は、記憶装置Ｍに記憶されるピーク部分の特徴を用いて２つのピーク部分を検出する。

【0068】

次いで、ステップＳ２０８において、流量監視装置１２０は、２つのピーク部分に基づき、各フレームＦのパワースペクトルを２つに分割する。これにより、消石灰の粉粒体に関する第１パワースペクトルと、活性炭の粉粒体に関する第２パワースペクトルとが形成される。第１パワースペクトルは、２つのピーク部分の一方に対応するピーク部分を含み、第２パワースペクトルは、２つのピーク部分の他方に対応するピーク部分を含む。パワースペクトルの分割方法の例は、独立成分分析（ＩＣＡ：Independent Component Analysis）及び非負値行列因子分解（ＮＭＦ：Nonnegative Matrix Factorization）等を含み得る。独立成分分析及び非負値行列因子分解はいずれも、音源に対応して音に関するデータを分離する手法である。

【0069】

ステップＳ２０８に続くステップＳ２０９からＳ２１５において、流量監視装置１２０は、Ｎ個のフレームＦの第１パワースペクトルに対してステップＳ１０７からＳ１１３と同様の処理を行い、Ｎ個のフレームＦの第２パワースペクトルに対してステップＳ１０７からＳ１１３と同様の処理を行う。ステップＳ２１１では、消石灰に設定された第１閾値と、活性炭に設定された第１閾値とが用いられる。

【0070】

ステップＳ２１６において、流量監視装置１２０は、消石灰に関する所定数Ｌｃの移動平均値と消石灰の第２閾値とを比較し、活性炭に関する所定数Ｌｃの移動平均値と活性炭の第２閾値とを比較する。流量監視装置１２０は、消石灰に関する所定数Ｌｃの移動平均値のいずれもが消石灰に設定された第２閾値よりも大きく且つ活性炭に関する所定数Ｌｃの移動平均値のいずれもが活性炭に設定された第２閾値よりも大きい場合（ステップＳ２１６でＹｅｓ）、流量監視装置１２０はステップＳ２１７に進む。上記以外の場合（ステップＳ２１６でＮｏ）、流量監視装置１２０はステップＳ２１８に進む。

【0071】

ステップＳ２１７において、流量監視装置１２０は、消石灰の粉粒体及び活性炭の粉粒体の両方の供給量が正常であることを決定する。流量監視装置１２０は、ステップＳ２０１へ戻り、ステップＳ２０１からＳ２１６の処理を、処理タイミング毎に繰り返す。

【0072】

ステップＳ２１８において、流量監視装置１２０は、消石灰の粉粒体及び活性炭の粉粒体の少なくとも一方の供給量が正常でないことを決定する。さらに、例えば、流量監視装置１２０は、消石灰に関する所定数Ｌｃの移動平均値のいずれかが消石灰の第２閾値以下の場合、消石灰の供給量が正常でないことを決定してもよい。流量監視装置１２０は、活性炭に関する所定数Ｌｃの移動平均値のいずかが活性炭の第２閾値以下の場合、活性炭の供給量が正常でないことを決定してもよい。

【0073】

次いで、ステップＳ２１９において、流量監視装置１２０は、決定結果を示す警報を、出力装置１４０に出力させる。

【0074】

上述のようなステップＳ２０１からＳ２１９により、流量監視装置１２０は、処理タイミング毎に、消石灰の粉粒体の供給量及び活性炭の粉粒体の供給量が正常であるか否かを決定する。流量監視装置１２０は、上記決定において、消石灰の粉粒体の周波数特性と活性炭の粉粒体の周波数特性とを個別に決定して用いる。これにより、消石灰の粉粒体及び活性炭の粉粒体それぞれの供給量の可否の検出精度が向上する。

【0075】

［その他の実施の形態］
以上、本開示の例示的な実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されない。すなわち、本開示の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。

【0076】

例えば、実施の形態では、流量監視装置１２０は、単体モードで１つの粉粒体の流量を監視し、混合モードで２つの粉粒体の流量を監視するが、これに限定されない。例えば、流量監視装置１２０は、混合モードで３つ以上の粉粒体の流量を監視してもよい。この場合、流量監視装置１２０は、Ｎ個のフレームＦそれぞれのパワースペクトルにおいて、３つ以上のピーク部分を検出し、検出したピーク部分に基づき、各フレームＦのパワースペクトルを３つ以上に分割してもよい。さらに、流量監視装置１２０は、分割されたパワースペクトルのそれぞれについて、２つの粉粒体の混合モードと同様の処理をしてもよい。

【0077】

本開示の技術の各態様例は、以下のように挙げられる。本開示の第１態様に係る流量監視方法は、粉粒体が流れる配管で第１期間に発生する振動のデータである第１データを取得することと、前記第１データの前記第１期間を、複数の時間区間である複数のフレームにより区分することと、前記複数のフレームそれぞれに対応する前記第１データの対応部分における周波数特性を検出すること、前記複数のフレームでの周波数特性に基づき、前記第１データの第１特徴量を検出することと、前記第１特徴量と第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含む。

【0078】

上記態様によると、第１期間を形成する複数のフレームでの周波数特性を用いて、第１データの第１特徴量が検出される。第１特徴量は、周波数特性に関する特徴として、第１期間の全体にわたる特徴を示すことができる。つまり、第１特徴量は、第１期間の全体にわたる周波数特性が考慮された特徴である。粉粒体の流量の監視は、このような第１特徴量と第１閾値との比較結果を用いるため、監視精度を向上できる。

【0079】

上記第１態様において、本開示の第２態様に係る流量監視方法は、前記対応部分を周波数解析することで前記対応部分の周波数成分を、前記周波数特性として検出することと、隣り合う前記フレーム間における周波数成分の変動量を検出することと、隣り合う前記フレーム間における周波数成分の変動量に基づき、前記第１特徴量を検出することとを含んでもよい。

【0080】

上記態様によると、第１特徴量は、隣り合うフレーム間における周波数成分の変動量を用いて検出される。第１特徴量は、第１期間の全体にわたる周波数特性の変動を示すことができる。このような第１特徴量と第１閾値との比較結果を用いることによって、粉粒体の流量の監視精度が向上する。

【0081】

上記第２態様において、本開示の第３態様に係る流量監視方法では、前記周波数成分の変動量の検出では、前記周波数成分それぞれに対応する複数の周波数帯域の全てについて、隣り合う前記フレーム間で同じ周波数帯域の周波数成分の差異を検出し、前記複数の周波数帯域での前記差異の和を、前記周波数成分の変動量として検出してもよい。

【0082】

上記態様によると、隣り合うフレーム間における周波数成分の変動量は、周波数成分それぞれに対応する複数の周波数帯域の全てについてのフレーム間における変動量を含む。隣り合うフレーム間における周波数成分の変動量は、複数の周波数帯域の全体にわたる変動量を示す。このような変動量に基づく第１特徴量は、複数の周波数帯域の全体にわたる周波数成分を示すことができる。

【0083】

上記の第１態様から第３態様のいずれかにおいて、本開示の第４態様に係る流量監視方法は、前記第１期間よりも前の第２期間で前記配管で発生した振動データである第２データについて過去に検出した第２特徴量を取得することと、前記第１特徴量と前記第２特徴量との平均値と、前記第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することと含んでもよい。

【0084】

上記態様によると、粉粒体の流量の監視に、第１特徴量と過去に検出された第２特徴量との平均値が用いられる。これにより、第１特徴量が平滑化される。第１特徴量が、配管への一時的又は瞬間的な外乱による影響を受けた場合でも、外乱が監視結果に与える影響が低減される。よって、監視精度が向上する。

【0085】

上記の第１態様から第４態様のいずれかにおいて、本開示の第５態様に係る流量監視方法は、前記第１期間よりも前のＮ個（Ｎは、２以上の自然数）の第（ｉ＋１）期間（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）でのＮ個の第（ｉ＋１）データについてのＮ個の第（ｉ＋１）特徴量を取得することと、前記第１特徴量とＮ個の前記第（ｉ＋１）特徴量とを用いて移動平均値を算出することと、前記移動平均値と前記第１閾値とを比較することによって、前記粉粒体の流量を監視することとを含んでもよい。

【0086】

上記態様によると、粉粒体の流量の監視に、第１特徴量と過去に検出されたＮ個の特徴量との移動平均値が用いられる。これにより、第１特徴量がさらに平滑化される。第１特徴量が受ける外乱が監視結果に与える影響がさらに低減される。

【0087】

上記第５態様において、本開示の第６態様に係る流量監視方法は、前記第１特徴量とＮ個の前記第（ｉ＋１）特徴量とを用いて複数の移動平均値を算出することと、前記複数の移動平均値のいずれかが前記第１閾値以下である場合、前記粉粒体の流量が正常ではないと決定することとを含んでもよい。

【0088】

上記態様によると、Ｎ個の第（ｉ＋１）期間及び第１期間にわたって、移動平均値のいずれもが第１閾値を超える場合に、粉粒体の流量が正常であると決定される。つまり、粉粒体の流量が正常な状態が継続している場合に、粉粒体の流量が正常であると決定される。よって、粉粒体の流量の監視精度が向上する。

【0089】

上記の第１態様から第６態様のいずれかにおいて、本開示の第７態様に係る流量監視方法は、前記第１特徴量が第２閾値を超える場合、前記第１期間よりも前の第２期間で前記配管で発生した振動データである第２データについて過去に検出した第２特徴量を取得することと、前記第１特徴量と前記第２特徴量との平均値を、前記第１特徴量に決定することとを含んでもよい。

【0090】

上記態様によると、第１特徴量と第２特徴量との平均値が、第１特徴量に決定される。これにより、第１特徴量が、第１特徴量よりも前に検出された特徴量に合わせるように、平滑化される。つまり、第２閾値を超えるような特徴量の周期的ピークが低減される。周期的ピークは、流動する粉粒体が発生する振動以外の外乱を要因とし得る。このような外乱が特徴量に与える影響が軽減される。

【0091】

上記の第１態様から第６態様のいずれかにおいて、本開示の第８態様に係る流量監視方法は、前記第１特徴量が第２閾値を超える場合、前記第１期間よりも前のＭ個（Ｍは、２以上の自然数）の第（ｊ＋１）期間（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）でのＭ個の第（ｊ＋１）データについてのＭ個の第（ｊ＋１）特徴量を取得することと、前記第１特徴量とＭ個の前記第（ｊ＋１）特徴量との平均値を、前記第１特徴量に決定することとを含んでもよい。

【0092】

上記態様によると、第１特徴量とＭ個の第（ｊ＋１）特徴量との平均値が、第１特徴量に決定される。これにより、第１特徴量が、第１特徴量よりも前に検出された複数の特徴量に合わせるように、平滑化される。特徴量の周期的ピークの効果的な低減が可能である。

【0093】

上記の第１態様から第８態様のいずれかにおいて、本開示の第９態様に係る流量監視方法は、第１粉粒体と第２粉粒体との混合体が流れる配管で発生した振動データを、前記第１データとして取得することと、前記第１データの前記対応部分を周波数解析することで前記対応部分の周波数成分を、前記周波数特性として検出することと、前記対応部分において、前記周波数成分が形成する第１ピーク部分及び第２ピーク部分を検出することと、前記対応部分の周波数成分を、前記第１ピーク部分に対応する部分を含む前記第１粉粒体の第１周波数成分と、前記第２ピーク部分に対応する部分を含む前記第２粉粒体の第２周波数成分とに分割することと、隣り合う前記フレーム間における前記第１周波数成分の変動量を検出することと、隣り合う前記フレーム間における前記第１周波数成分の変動量に基づき、前記第１粉粒体の前記第１特徴量を検出することと、隣り合う前記フレーム間における前記第２周波数成分の変動量を検出することと、隣り合う前記フレーム間における前記第２周波数成分の変動量に基づき、前記第２粉粒体の前記第１特徴量を検出することと、前記第１粉粒体の前記第１特徴量と前記第１粉粒体の前記第１特徴量とを比較し且つ前記第２粉粒体の前記第１特徴量と前記第２粉粒体の前記第１閾値とを比較することによって、前記第１粉粒体及び前記第２粉粒体の流量を監視することとを含んでもよい。

【0094】

上記態様によると、第１データの対応部分の周波数成分が、第１粉粒体の第１周波数成分と、第２粉粒体の第２周波数成分とに分割される。さらに、第１周波数成分及び第２周波数成分それぞれについて、第１特徴量が検出され、第１粉粒体の第１特徴量及び第２粉粒体の第１特徴量がそれぞれの第１閾値と比較される。第１粉粒体の流量及び第２粉粒体の流量それぞれの監視が可能である。

【0095】

上記の第１態様から第９態様のいずれかにおいて、本開示の第１０態様に係る流量監視方法は、前記配管に取り付けられ且つ前記配管での振動を検出するセンサから検出信号を受け取ることと、前記検出信号から前記第１期間毎の検出信号を、前記第１データとして切り出すことと、前記粉粒体の流量を監視する処理を前記第１期間毎に繰り返し行うこととを含んでもよい。

【0096】

上記態様によると、センサから検出信号を受け取りつつ、粉粒体の流量を周期的に監視することが可能である。これにより、例えば、粉粒体が配管を通って送られる工程中に、粉粒体の流量に異常が発生した場合、センサの検出信号を用いた周期的な監視によって異常が即座に検出され得る。

【0097】

本開示の第１１態様に係る流量監視装置は、上記の第１態様から第１０態様のいずれかに係る流量監視方法を実行することにより前記粉粒体の流量を監視する処理回路を含む。上記態様によると、本開示の各態様に係る流量監視方法と同様の効果が得られる。

【0098】

上記第１１態様において、本開示の第１２態様に係る流量監視装置の前記処理回路は、前記第１特徴量と前記第１閾値とを比較した結果、前記配管内の前記粉粒体の流量が正常でないことを示す場合に、警報の発令の指令を出力してもよい。上記態様によると、流量監視装置は、粉粒体の流量が正常でないことを報知することができる。

【0099】

上記の第１１態様又は第１２態様において、本開示の第１３態様に係る流量監視装置は、前記配管に取り付けられ且つ前記配管での振動を検出するセンサをさらに備え、前記処理回路は、前記センサの検出信号から前記第１期間の検出信号を、前記第１データとして切り出してもよい。上記態様によると、流量監視装置は、配管の振動を計測し、計測結果に基づき流量を監視することができる。

【0100】

本開示の第１４態様に係る流量監視システムは、上記の第１１態様又は第１２態様に係る流量監視装置と、プラントと、前記プラントの配管に取り付けられ且つ前記配管での振動を検出するセンサとを備え、前記処理回路は、前記センサの検出信号から前記第１期間の検出信号を、前記第１データとして切り出す。上記態様によると、本開示の各態様に係る流量監視装置と同様の効果が得られる。流量監視システムは、配管の振動を計測し、計測結果に基づき流量を監視することができる。

【0101】

本開示は、本開示の各態様に係る流量監視方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであってもよい。このようなコンピュータプログラムは、本開示の各態様に係る流量監視方法と同様の効果を奏することができる。当該コンピュータプログラムは、例えば、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムであってもよく、記録媒体のドライブ装置を用いて当該記録媒体から読み出されコンピュータにインストールされるように構成されてもよい。当該コンピュータプログラムは、例えば、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるプログラムであってもよく、コンピュータにダウンロードされインストールされるように構成されてもよい。

【0102】

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ、従来の回路、及び／又は、それらの組み合わせ、を含む回路又は処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、又は手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、又は、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラム又は構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、又はユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。

【0103】

本明細書で用いた序数、数量等の数字は、全て本開示の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本開示は例示された数字に制限されない。構成要素間の接続関係は、本開示の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。

【0104】

本開示は、その本質的な特徴の範囲から逸脱することなく、様々なかたちで実施され得るように、本開示の範囲は、明細書の記載よりも添付の請求項によって定義されるため、例示的な実施の形態及び変形例は、例示的なものであって限定的なものではない。請求項及びその範囲内にあるすべての変更、又は、請求項及びその範囲の均等物は、請求項によって包含されることが意図されている。

【符号の説明】

【0105】

１ プラント
１００ 流量監視システム
１１０ センサ
１２０ 流量監視装置
２０ｅ 配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】