特許 7298637 減肉検出システム、減肉検出方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-19

(45)【発行日】2023-06-27

(54)【発明の名称】減肉検出システム、減肉検出方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/82 20060101AFI20230620BHJP

【ＦＩ】

G01N27/82

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021038480

(22)【出願日】2021-03-10

(65)【公開番号】P2022138545

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2022-02-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(72)【発明者】

【氏名】吉田 英樹

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０８１０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４７１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００３５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９４４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１６１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２８４７６０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ７／００ － Ｇ０１Ｂ ７／３４

Ｇ０１Ｎ ２７／７２ － Ｇ０１Ｎ ２７／９０９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の磁界センサを備えた磁界センサアレイにより計測された、金属設備の監視領域における磁界分布に基づいて、前記監視領域における複数の磁気双極子の集合体である分極磁荷の空間分布を演算する分極磁荷分布演算部と、
前記分極磁荷分布演算部が算出した前記分極磁荷の空間分布に基づいて前記監視領域における減肉分布を演算する減肉分布演算部と、
を備え、
前記監視領域は、最小検出領域で格子状に分割され、
前記分極磁荷は、前記複数の磁気双極子を前記最小検出領域単位で連続的に配置して近似したものであり、
前記最小検出領域のサイズは、前記磁界センサの数である観測点の数が、前記監視領域の格子点の数よりも多くなるように設定される、
減肉検出システム。

【請求項2】

複数の磁界センサを備えた磁界センサアレイにより計測された、金属設備の監視領域における磁界分布に基づいて、前記監視領域における複数の磁気双極子の集合体である分極磁荷の空間分布を演算する分極磁荷分布演算部と、
前記分極磁荷分布演算部が算出した前記分極磁荷の空間分布に基づいて前記監視領域における減肉分布を演算する減肉分布演算部と、
を備え、
前記監視領域は、最小検出領域で格子状に分割され、
前記分極磁荷は、前記複数の磁気双極子を前記最小検出領域単位で連続的に配置して近似したものであり、
前記分極磁荷分布演算部は、前記最小検出領域で前記分極磁荷を求め、
前記減肉分布演算部は、前記監視領域における減肉の深さに対応する、各最小検出領域における前記分極磁荷の高さを求めることで、前記監視領域における前記減肉の深さを求める、
減肉検出システム。

【請求項3】

前記金属設備の着磁方向を演算する着磁方向演算部と、
前記着磁方向を含む情報に基づいて、単一の分極磁荷が生じる各前記磁界センサの位置での磁界分布を示す磁界分布関数を演算するパラメータ演算部と、
を更に備え、
前記分極磁荷分布演算部は、前記磁界分布関数を含む情報によって算出される前記各磁界センサの位置における磁界分布の推定値と、前記各磁界センサが計測した前記磁界分布の計測値と、に基づいて、前記分極磁荷の空間分布を演算する、
請求項１又は２に記載の減肉検出システム。

【請求項4】

前記分極磁荷分布演算部は、前記推定値と前記計測値との差が最小となるように数理計画問題を求解することで前記分極磁荷の空間分布を算出する、
請求項３に記載の減肉検出システム。

【請求項5】

前記減肉分布演算部は、前記分極磁荷の空間分布と、前記監視領域の着磁量を含む情報から設定される係数と、に基づいて前記監視領域における減肉分布を算出する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の減肉検出システム。

【請求項6】

複数の磁界センサを備えた磁界センサアレイにより計測された、金属設備の監視領域における磁界分布に基づいて、前記監視領域における複数の磁気双極子の集合体である分極磁荷の空間分布を演算するステップと、
前記分極磁荷の空間分布に基づいて前記監視領域における減肉分布を演算するステップと、
を含み、
前記監視領域は、最小検出領域で格子状に分割され、
前記分極磁荷は、前記複数の磁気双極子を前記最小検出領域単位で連続的に配置して近似したものであり、
前記最小検出領域のサイズは、前記磁界センサの数である観測点の数が、前記監視領域の格子点の数よりも多くなるように設定される、
減肉検出方法。

【請求項7】

複数の磁界センサを備えた磁界センサアレイにより計測された、金属設備の監視領域における磁界分布に基づいて、前記監視領域における複数の磁気双極子の集合体である分極磁荷の空間分布を演算するステップと、
前記分極磁荷の空間分布に基づいて前記監視領域における減肉分布を演算するステップと、
を含み、
前記監視領域は、最小検出領域で格子状に分割され、
前記分極磁荷は、前記複数の磁気双極子を前記最小検出領域単位で連続的に配置して近似したものであり、
前記分極磁荷の空間分布を演算するステップは、前記最小検出領域で前記分極磁荷を求め、
前記減肉分布を演算するステップは、前記監視領域における減肉の深さに対応する、各最小検出領域における前記分極磁荷の高さを求めることで、前記監視領域における前記減肉の深さを求める、
減肉検出方法。

【請求項8】

コンピュータを、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の減肉検出システムとして機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、減肉検出システム、減肉検出方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

石油・石油化学のプラント等で使用される金属製の設備（以下、「金属設備」という。）では、局部腐食等が原因で肉厚が薄くなる減肉という現象が発生する場合がある。この減肉が進行すると、金属設備に孔が開いてしまうおそれがある。このため、プラント全体に張り巡らされた金属設備の中から、局部腐食等によって生じた減肉を早期に検出する必要がある。

【0003】

以下の特許文献１及び非特許文献１には、金属設備の減肉を検出する従来の技術が開示されている。例えば、特許文献１に記載のシステムでは、減肉が発生した箇所では静磁界が低下することを利用して、減肉が生じた場合の磁界強度パターン（以下、「減肉パターン」という。）と、磁界センサで検出された磁界強度パターンとのパターンマッチングにより減肉を検出可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１５／１７９２３７号

【非特許文献】

【0005】

【文献】「Inverse Analysis of Multiple Cracks Using Magnetic Flux Leakage Considering the Size of Flux Gate Sensor」, 日本ＡＥＭ学会誌, Vol. 21, No.1(2013).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、金属設備の減肉の存在を検出することができても、減肉の立体形状を推定することはできない。これは、減肉の平面形状や深さ等の形状情報や、磁界センサと減肉との距離（以下、「スタンドオフ」という。）によって減肉パターンが変化するためである。ここで、様々な減肉形状やスタンドオフごとの減肉パターンを予め用意しておけば、減肉の立体形状を推定することも可能である。しかしながら、減肉の形状は多種多様であるため、膨大な数の減肉パターンが必要になり現実的でない。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、減肉の立体形状を推定可能な減肉検出システム、減肉検出方法及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）本発明の一態様は、複数の磁界センサを備えた磁界センサアレイにより計測された、金属設備の監視領域における磁界分布に基づいて、前記監視領域における複数の磁気双極子の集合体である分極磁荷の空間分布を演算する分極磁荷分布演算部と、前記分極磁荷分布演算部が算出した前記分極磁荷の空間分布に基づいて前記監視領域における減肉分布を演算する減肉分布演算部と、を備える減肉検出システムである。

【0009】

（２）上記（１）の減肉検出システムであって、前記監視領域は、最小検出領域で格子状に分割され、前記分極磁荷は、前記複数の磁気双極子を前記最小検出領域単位で連続的に配置することで近似したものであってもよい。

【0010】

（３）上記（２）の減肉検出システムであって、前記最小検出領域のサイズは、前記磁界センサの数である観測点の数が、前記監視領域の格子点の数よりも多くなるように設定されてもよい。

【0011】

（４）上記（１）から上記（３）のいずれかの減肉検出システムであって、前記金属設備の着磁方向を演算する着磁方向演算部と、前記着磁方向を含む情報に基づいて、単一の分極磁荷が生じる各前記磁界センサの位置での磁界分布を示す磁界分布関数を演算するパラメータ演算部と、を更に備え、前記分極磁荷分布演算部は、前記磁界分布関数を含む情報によって算出される前記各磁界センサの位置における磁界分布の推定値と、前記各磁界センサが計測した前記磁界分布の計測値と、に基づいて、前記分極磁荷の空間分布を演算してもよい。

【0012】

（５）上記（４）の減肉検出システムであって、前記分極磁荷分布演算部は、前記推定値と前記計測値との差が最小となるように数理計画問題を求解することで前記分極磁荷の空間分布を算出してもよい。

【0013】

（６）上記（１）から上記（５）のいずれかの減肉検出システムであって、前記減肉分布演算部は、前記分極磁荷の空間分布と、前記監視領域の着磁量を含む情報から設定される係数と、に基づいて前記監視領域における減肉分布を算出してもよい。

【0014】

（７）本発明の一態様は、複数の磁界センサを備えた磁界センサアレイにより計測された、金属設備の監視領域における磁界分布に基づいて、前記監視領域における複数の磁気双極子の集合体である分極磁荷の空間分布を演算するステップと、前記分極磁荷の空間分布に基づいて前記監視領域における減肉分布を演算するステップと、を含む減肉検出方法である。

【0015】

（８）本発明の一態様は、コンピュータを、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の減肉検出システムとして機能させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように、本発明によれば、減肉の立体形状を推定できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態による減肉検出システムの要部構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る磁界センサアレイの取り付け位置を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る磁界分布の一例を説明する図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る磁気双極子の空間分布の概略図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る磁気双極子モデルを示す図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る分極磁荷モデルを示す図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る減肉検出システムのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の実施形態による減肉検出システム、減肉検出方法及びプログラムについて詳細に説明する。以下では、まず本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の実施形態の詳細について説明する。

【0019】

〔概要〕
本発明の実施形態は、金属配管などの金属設備における監視領域の減肉の立体形状を推定することを可能とするものである。例えば、減肉の平面形状や深さ等の形状情報やスタンドオフによって減肉パターンが変化する場合であっても、減肉の立体形状を推定することを可能とするものである。

【0020】

特許文献１に開示された技術では、減肉の形状（２次元的形状）や深さをそもそも推定することはできない。そのため、あらかじめ様々な減肉形状やスタンドオフに対応できるよう膨大な数の減肉パターンを用意しておくというアプローチを行うことが必要となり現実的でない。すなわち、特許文献１に開示された技術では、減肉の形状（２次元的形状）や深さを推定することができず、当然に減肉の立体形状を推定することはできない。

【0021】

上述した非特許文献１には、検査対象となる金属設備の平面における減肉の存在を検出することができ、減肉の形状を推定する技術が開示されている。しかしながら、上述した非特許文献１に開示された技術では、減肉の立体形状を推定することについては開示されていない。さらに、金属設備内の磁気双極子の格子点の数が多いため、磁界センサのセンサノイズが配管減肉形状の推定に影響を与えやすく減肉形状を推定する際に誤差が大きくなる。例えば、立体的な減肉形状を推定するためには、２次元平面だけでなく３次元空間に磁気双極子の格子点を配置することになる。そうすると、磁気双極子の格子点の数が静的磁界の観測点（磁界センサの位置）の数より多くなる場合がある。また、製品化を考慮すると、磁界センサの数を減らしてコストを削減する必要があり観測点も少なくなる。そのため、たとえ磁気双極子の配置間隔を広げたとしても観測点の数より格子点の数が多い状況になる。したがって、プラントのような外部環境の下で磁気センサを長期間使用した場合には、センサノイズが大きくなり、少ない静的磁界の観測点から減肉の立体形状を推定することは困難である。

【0022】

また、非特許文献１の技術では、深さ方向に磁気双極子で離散化し格子点を配置している。そのため、減肉の深さを推定する際に離散化誤差が発生する。

【0023】

本発明の実施形態の減肉検出システムは、複数の磁界センサが計測した、金属設備の所定領域における静磁界の磁界分布を用いて、その所定領域の分極磁荷空間分布を算出する。そして、本発明の実施形態の減肉検出システムは、この分極磁荷空間分布に基づいて監視領域における減肉分布を演算する。これにより、パターンマッチングを用いずに、金属設備の所定領域における減肉の立体形状を推定可能となる。また、本発明の実施形態の減肉検出システムは、磁気双極子を連続近似した分極磁荷を用いるため、離散化誤差の発生を防止することができ、精度よく減肉の深さを推定することができる。

【0024】

〔詳細〕
〈減肉検出システム〉
図１は、本発明の一実施形態による減肉検出システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の減肉検出システム１は、磁界計測装置１０、データ送信装置２０、データ受信装置３０、及び計測管理装置４０を備える。

【0025】

磁界計測装置１０は、金属設備の所定領域における静磁界の磁界分布を計測する。そして、磁界計測装置１０は、計測した金属設備における所定領域の磁界分布をデータ送信装置２０から計測管理装置４０に対して送信する。この金属設備は、強磁性体材料であればよく、例えば、石油・石油化学のプラントに敷設された金属製の配管（以下、「金属配管」という。）や、タンク、鉄筋等である。本実施形態では、金属設備は、強磁性体材料で作成された金属配管である場合について説明する。

【0026】

以下に、本発明の一実施形態に係る磁界計測装置１０の概略構成の一例を説明する。図１に示すように、磁界計測装置１０は、磁界センサアレイ１１及び磁界測定部１２を備える。

【0027】

磁界センサアレイ１１は、複数の磁界センサ１１０（磁界センサ１１０－１，１１０－２，…１１０－Ｎ（Ｎは整数））を備える。図２は、本発明の一実施形態に係る磁界センサアレイ１１の取り付け位置を示す図である。なお、各磁界センサ１１０が設置された位置（以下、「センサ位置」という。）は、観測点に相当する。

【0028】

複数の磁界センサ１１０は、それぞれ磁界密度を計測する。図２に示すように、金属設備の所定領域（以下、「監視領域」という。）１００において、減肉が発生しているか否かを監視する場合には、磁界センサアレイ１１は、監視領域１００における静磁界の磁界空間分布（以下、「磁界分布」という。）を計測する。なお、本実施形態では、各磁界センサ１１０が監視領域１００の表面に接して配置されてもよいし、所定の距離ｓだけ離れて設置されてもよい。また、各磁界センサ１１０と監視領域１００の表面との距離ｓは、全て一定であってもよいし、互いに異なってもよい。複数の磁界センサ１１０は、それぞれが計測した磁界密度を磁界測定部１２に出力する。なお、図２に示すｘ軸方向を金属配管の長手方向、ｙ軸方向を金属配管の周方向（又は短手方向）、ｚ軸方向を金属配管表面の法線方向と称する場合がある。

【0029】

図１に戻り、磁界測定部１２は、磁界分布取得部１２１及び磁界分布格納部１２２を備える。

【0030】

磁界分布取得部１２１は、磁界センサアレイ１１が計測した監視領域１００における磁界分布を取得する。そして、磁界分布取得部１２１は、複数の磁界センサ１１０のそれぞれが計測した磁界密度を磁界分布格納部１２２に格納する。

【0031】

データ送信装置２０は、通信ネットワークＮを介してデータ受信装置３０に情報を送信する。例えば、データ送信装置２０は、データ受信装置３０から計測実施の指令である磁界計測指令を受信した場合には、磁界分布取得部１２１で取得された磁界分布（以下、「磁界データ」ともいう。）をデータ受信装置３０に送信する。

【0032】

通信ネットワークＮは、無線通信の伝送路（例えば、無線ＬＡＮ）であってもよく、有線通信の伝送路であってもよく、無線通信の伝送路及び有線通信の伝送路の組み合わせであってもよい。通信ネットワークＮは、携帯電話回線網などの移動体通信網、無線パケット通信網、インターネット及び専用回線又はそれらの組み合わせであってもよい。例えば、通信ネットワークＮは、省電力広域ネットワーク(LPWAN：Low-power Wide-area)を用いてもよいし、短距離無線通信規格であるＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＢＬＥ等を用いてもよい。

【0033】

データ受信装置３０は、計測管理装置４０からの磁界計測指令を通信ネットワークＮを介してデータ送信装置２０に送信する。データ受信装置３０は、データ送信装置２０から通信ネットワークＮを介して磁界データを受信する。

【0034】

計測管理装置４０は、金属設備の残留磁界を利用して金属設備の減肉の立体形状を検出する。図３は、本発明の一実施形態に係る磁界分布の一例を説明する図である。図４は、本発明の一実施形態に係る磁気双極子の空間分布の概略図である。

【0035】

金属配管は、残留磁界を有しており、内部に一様な磁気双極子を有するとみなすことができる。磁気双極子とは、微小な正負の磁極の対のことであり、換言すれば、微小な磁石である。本実施形態では、磁気双極子の密度は、金属配管のいたるところで一様に分布していると仮定する。この仮定において、金属配管に減肉が生じていない場合には、その金属配管の磁気双極子の空間分布は一様である。なお、この磁気双極子は、ループ状に流れる渦電流とみなすことができる。すなわち、磁気双極子の空間分布は、ループ状に流れる渦電流の空間分布であるとみなすことができる。

【0036】

計測管理装置４０は、データ受信装置３０で受信した磁界データに基づいて、減肉が発生した３次元領域（以下、「減肉領域」という。）における分極磁荷の分布（以下、「分極磁荷空間分布」という。）を演算する。そして、計測管理装置４０は、分極磁荷空間分布から、監視領域１００における減肉分布を演算する。

【0037】

図５は、監視領域１００において３次元配置した磁気双極子の格子点を示す図である。図５には、減肉領域内の磁気双極子が格子点に配置されている。減肉からの磁界分布は、減肉が発生する前の磁界分布から、減肉が発生した後の磁界分布を差し引くことで得ることができる。ここで、この減肉からの磁界分布から減肉領域の磁気双極子をモデル化すると、図５に示すように、監視領域１００を分割する単位格子の格子点のうち、減肉領域の各格子点において磁気双極子が配置されたモデル（以下、「磁気双極子モデル」という。）となる。ただし、この磁気双極子モデルは、磁気双極子が配置される格子点の数が静的磁界の観測点（磁界センサの位置）の数より多くなる場合がある。

【0038】

計測管理装置４０は、図５に例示した磁気双極子モデルではなく、図６に例示するような最小検出領域単位で磁気双極子を磁気双極子を連続的に配置することで近似したモデル（以下、「分極磁荷モデル」という。）を用いる。例えば、計測管理装置４０は、磁界計測装置１０が計測した磁界分布に基づいて分極磁荷モデルを生成する。

【0039】

最小検出領域は、検出したい減肉形状の解像度に対応するものであり、磁気双極子が格子点に配列する単位格子よりも大きい領域である。すなわち、分極磁荷モデルの監視領域１００は単位格子よりも大きい最小検出領域で格子状に分割されている。したがって、分極磁荷モデルでは、分極磁荷の格子点の数を静的磁界の観測点の数よりも少なくすることが可能である。本実施形態では、最小検出領域のサイズは、観測点の数が監視領域１００の格子点の数よりも多くなるように設定される。計測管理装置４０は、監視領域１００を分割する最小検出領域で分極磁荷を求める。この各分極磁荷のｚ軸方向の高さは、減肉の深さに相当する。そのため、計測管理装置４０は、減肉領域の各最小検出領域における分極磁荷の高さを求めることで、減肉の深さを求めることができる。

【0040】

図１に戻り、計測管理装置４０の要部構成について説明する。計測管理装置４０は、計測指令部４１、分極磁荷分布算出部４２及び減肉分布算出部４３を備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。記憶装置は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、又はＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。例えば、計測管理装置４０は、例えば、パーソナルコンピュータ又はワークステーション等のコンピュータによって実現される。

【0041】

計測指令部４１は、データ受信装置３０を介して磁界分布取得部１２１に磁界計測指令を送信する。例えば、計測指令部４１は、予めユーザに指定されたタイミングで磁界計測指令を送信する。

【0042】

分極磁荷分布算出部４２は、着磁方向演算部５０、着磁方向格納部５１、パラメータ演算部５２、パラメータ格納部５３、分極磁荷分布演算部５４、及び分極磁荷分布格納部５５を備える。

【0043】

着磁方向演算部５０は、磁界分布格納部１２２に格納された磁界分布を読み込み、読み込んだ磁界分布に基づいて金属設備の着磁方向を算出する。例えば、着磁方向演算部５０は、磁界分布に基づいて金属設備の着磁方向を公知の技術を用いて算出する。着磁方向演算部５０は、算出した金属設備の着磁方向の情報を着磁方向格納部５１に格納する。なお、着磁方向が既知である場合には、予め着磁方向格納部５１に着磁方向の情報が格納されてもよい。

【0044】

パラメータ演算部５２は、着磁方向格納部５１に格納された着磁方向の情報、各磁界センサ１１０の位置、各最小検出領域の位置及び着磁量などを含む情報に基づいて、単一の分極磁荷が生じる各センサ位置での磁界の分布を示す関数（以下、「磁界分布関数」という。）を演算する。図６に示す例では、検出領域を２４個の最小検出領域に分割しているため、パラメータ演算部５２は、１つのセンサ位置に対して２４通りの磁界分布関数を求める。パラメータ演算部５２は、算出した磁界分布関数をパラメータ格納部５３に格納する。

【0045】

パラメータ格納部５３には、磁界分布関数、数理計画問題の正則化関数、数理計画問題の正則化項の重みパラメータなどの情報が格納されている。

【0046】

分極磁荷分布演算部５４は、パラメータ格納部５３に格納されている磁界分布関数、数理計画問題の正則化関数、数理計画問題の正則化項の重みパラメータ、及び磁界計測装置１０が計測した磁界分布を用いて逆問題を解くことで分極磁荷空間分布を演算する。例えば、分極磁荷分布演算部５４は、パラメータ格納部５３に格納されている磁界分布関数に基づいて、各センサ位置における磁束密度の推定値を求める。すなわち、分極磁荷分布演算部５４は、分極磁荷空間分布を有する金属設備が各センサ位置に作る磁束密度の推定値を求める。そして、分極磁荷分布演算部５４は、各センサ位置の磁束密度の計測値（各磁界センサ１１０により計測された磁束密度）と、各センサ位置の磁束密度の推定値との差が最適となるように数理計画問題（最適化問題）を求解することで分極磁荷空間分布を算出する。分極磁荷分布演算部５４は、算出した分極磁荷空間分布を分極磁荷分布格納部５５に格納する。

【0047】

減肉分布算出部４３は、減肉分布演算パラメータ格納部６０、減肉分布演算部６１、及び減肉分布格納部６２を備える。

【0048】

減肉分布演算パラメータ格納部６０は、監視領域１００の着磁量や各最小検出減肉単位の透磁率などのパラメータが格納されている。

【0049】

減肉分布演算部６１は、分極磁荷分布格納部５５から分極磁荷空間分布を取得する。そして、減肉分布演算部６１は、取得した分極磁荷空間分布に基づいて、その監視領域１００における減肉分布を算出する。この減肉分布は、減肉のｚ軸方向、すなわち減肉の深さの分布であって、その分布の広がりは減肉の表面形状を示す。したがって、減肉分布演算部６１は、監視領域１００における減肉分布を算出することで、減肉の立体形状を推定することができる。

【0050】

減肉分布演算部６１は、例えば、分極磁荷分布格納部５５に格納されている分極磁荷空間分布と、ある係数αとを用いて監視領域１００における減肉分布を算出してもよい。この係数αとは、分極磁荷空間分布から減肉分布に変更するためのパラメータである。例えば、係数αは、減肉分布演算パラメータ格納部６０に格納されている着磁量や透磁率などのパラメータによって定まる値である。例えば、減肉分布演算部６１は、分極磁荷空間分布に対して係数αを乗算することで減肉分布を算出してもよい。

【0051】

〈減肉検出方法〉
次に、減肉検出システム１の動作について説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る減肉検出システム１の減肉分布を算出する動作の概要を示すフローチャートである。

【0052】

計測指令部４１は、予め設定された時刻に到達した場合やユーザからの指示に基づいて、データ受信装置３０を介して磁界分布取得部１２１に磁界計測指令を送信する（ステップＳ１０１）。磁界分布取得部１２１は、磁界計測指令を受信すると、磁界センサアレイ１１の各磁界センサ１１０を駆動することで、磁界センサアレイ１１から磁界分布を取得する（ステップＳ１０２）。磁界分布取得部１２１は、磁界センサアレイ１１から取得した磁界分布を磁界分布格納部１２２に格納する（ステップＳ１０３）。

【0053】

計測管理装置４０は、データ受信装置３０を介して磁界分布格納部１２２に格納された磁界分布を取得する（ステップＳ１０４）。着磁方向演算部５０は、磁界センサアレイ１１で計測された磁界分布に基づいて金属設備の着磁方向を算出する（ステップＳ１０５）。そして、着磁方向演算部５０は、算出した金属設備の着磁方向の情報を着磁方向格納部５１に格納する（ステップＳ１０６）。

【0054】

パラメータ演算部５２は、着磁方向格納部５１に格納された着磁方向の情報や、各磁界センサ１１０の位置、各最小検出領域の位置及び監視空間１００の着磁量などを含む情報に基づいて、単一の分極磁荷が生じる各センサ位置での磁界の分布を示す磁界分布関数を演算する（ステップＳ１０７）。ここで、最小検出領域の大きさや位置は、例えば、予めユーザによって設定されてもよい。パラメータ演算部５２は、演算した磁界分布関数をパラメータ格納部５３に格納する（ステップＳ１０８）。

【0055】

分極磁荷分布演算部５４は、パラメータ格納部５３から磁界分布関数、数理計画問題の正則化関数、及び数理計画問題の正則化項の重みパラメータを読み込む。そして、分極磁荷分布演算部５４は、磁界分布格納部１２２に格納された磁界分布や、パラメータ格納部５３から読み込んだ磁界分布関数などの情報から最小二乗法を用いることで、減肉領域における分極磁荷空間密度を解く（ステップＳ１０９）。分極磁荷分布演算部５４は、分極磁荷空間密度を分極磁荷分布格納部５５に格納する（ステップＳ１１０）。

【0056】

減肉分布演算部６１は、分極磁荷分布格納部５５に格納された分極磁荷空間密度及び減肉分布演算パラメータ格納部６０に格納された監視空間１００の着磁量などのパラメータを読み込む（ステップＳ１１１）。減肉分布演算部６１は、読み込んだ分極磁荷空間密度及び着磁量などのパラメータに基づいて減肉分布を算出する（ステップＳ１１２）。減肉分布演算部６１は、算出した減肉分布を減肉分布格納部６２に格納する（ステップＳ１１３）。例えば、減肉分布格納部６２に格納された減肉分布は、表示装置に表示されたり、他の情報処理装置に出力されたりする。

【0057】

以上の通り、本実施形態の減肉検出システム１は、複数の磁界センサ１１０を備えた磁界センサアレイに１１より計測された、金属設備の監視領域における磁界分布を用いて、監視領域１００の減肉を検出する。減肉検出システム１は、磁界センサアレイが計測した磁界分布に基づいて分極磁荷空間分布を演算し、その演算した分極磁荷空間分布に基づいて監視領域１００における減肉分布を演算する。これにより、減肉検出システム１は、監視領域１００の減肉の立体形状を推定できる。

【0058】

例えば、減肉検出システム１は、磁界センサアレイが計測した磁界分布に基づいて分極磁荷空間分布を演算し、その演算した分極磁荷空間分布に基づいて監視領域１００における減肉分布を演算する。これにより、減肉検出システム１は、監視領域１００の減肉を検出するにあたって、特許文献１に開示されているパターンマッチングを用いる必要がないため、実用的な演算時間内で減肉を検出することができる。

【0059】

また、外部環境の下で磁界センサ１１０を長期間利用するとセンサノイズが大きくなる。非特許文献１に開示された技術では、磁気双極子の格子点を３次元空間に多く配置するため、磁気センサ１０による測定点の数に対して推定するパラメータ数が多くなる。推定するパラメータ数が増えるとセンサノイズの影響を受けやすく減肉形状の推定誤差が大きくなる。したがって、磁界センサ１１０を長期間利用することを想定する減肉検出システムに、非特許文献１に開示された技術を適用した場合、減肉形状の推定誤差が大きくなる。本実施形態の減肉検出システム１は、減肉形状を推定するにあたって、磁気双極子の空間分布ではなく、複数の磁気双極子を連続近似した分極磁荷の空間分布を用いることで、計算に用いられる格子点の数を減らし推定するパラメータ数を少なくする。そして、減肉検出システム１は、解像度を変更せずに、観測点の数が格子点（最小検出領域の格子点）のよりも多くないように設定可能である。これにより、減肉検出システム１は、減肉形状の推定誤差を低減し、減肉形状の推定性能を向上させることができる。

【0060】

また、非特許文献１に記載の技術では、ｚ軸方向に磁気双極子が離散化して配置されている。そのため、減肉深さを推定する際に離散化誤差が発生する。本実施形態では、分極磁荷を用いるため、減肉深さ方向における離散化誤差は発生しない。

【0061】

また、本実施形態の減肉検出システム１は、金属設備の着磁方向を演算する着磁方向演算部５０を備えてもよい。これにより、金属設備の着磁方向を自動的に算出され、配管などの金属設備の着磁に関する情報が一切ない場合であっても、減肉の形状を算出することが可能になる。また、本実施形態の減肉検出システム１は、着磁量（スカラー量）のみを実測するだけで、減肉の深さを算出することが可能になる。

【0062】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１…減肉検出システム
１０…磁界計測装置
４０…計測管理装置
４１…計測指令部
４２…分極磁荷分布算出部
４３…減肉分布算出部
５０…着磁方向演算部
５１…着磁方向格納部
５２…パラメータ演算部
５３…パラメータ格納部
５４…分極磁荷分布演算部
５５…分極磁荷分布格納部
６０…減肉分布演算パラメータ格納部
６１…減肉分布演算部
６２…減肉分布格納部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】