導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置及堵塞診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置及診斷方法。縮小堵塞急劇發(fā)展時從堵塞發(fā)生到被檢測出的時間。由接收部接收來自差壓變送器（壓力檢測部）的差壓（壓力）數(shù)據(jù)。特征量運算部將接收的差壓數(shù)據(jù)的時間序列分為多個區(qū)間求出該每個區(qū)間表示壓力晃動狀態(tài)的特征量。指標(biāo)值運算部對各所述區(qū)間根據(jù)到該區(qū)間為止的一定時間區(qū)間的特征量求出表示導(dǎo)壓管堵塞狀態(tài)的指標(biāo)值。變化率運算部就各所述區(qū)間對到該區(qū)間為止的一定時間區(qū)間的指標(biāo)值做平滑化處理，根據(jù)該平滑化處理后的指標(biāo)值求出各區(qū)間指標(biāo)值的變化率。判定部根據(jù)由變化率運算部求出的指標(biāo)值變化率對導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)進行判定。采用移動平均處理、最小二乘法等作為變化率運算部的平滑化處理。
【專利說明】導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置及堵塞診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將對壓力有晃動的測定對象的壓力引導(dǎo)至壓力檢測部診斷導(dǎo)壓管的堵塞的導(dǎo)壓管的堵塞的診斷裝置及堵塞診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在過程工業(yè)領(lǐng)域中，例如為了對過程變量進行檢測并對過程進行控制，使用了壓力變送器及差壓變送器。壓力變送器也被稱為壓力傳送器，差壓變送器也被稱為差壓傳送器。壓力變送器是測定絕對壓力及計示壓力的，差壓變送器是測定兩點之間的差壓的，是用于壓力、流量、液位、比重等的過程變量測定的。一般，采用壓力？差壓變送器(以下、統(tǒng)稱時僅稱為變送器)對過程變量進行測定的時候，從測定對象的流體流動的過程配管通過被稱之為導(dǎo)壓管的細(xì)的管路，將測定對象的壓力引導(dǎo)至變送器(壓力檢測部)。
[0003]在這種裝置結(jié)構(gòu)中，由于測定對象的緣故有時固體形狀物等會附著在導(dǎo)壓管的內(nèi)部，將導(dǎo)壓管堵塞。一旦導(dǎo)壓管完全堵塞的話，過程變量就無法正確地測定了，因此將對成套設(shè)備產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。但是，由于導(dǎo)壓管完全堵塞之前會將壓力傳遞給變送器，因而堵塞的影響難以在過程變量的測定值中顯現(xiàn)。
[0004]針對這種問題，不需要導(dǎo)壓管的遠(yuǎn)程密封型的壓力變送器也已被實用化了。但是，采用導(dǎo)壓管對過程變量進行測定的成套設(shè)備非常之多，要求以在線方式來實現(xiàn)導(dǎo)壓管的堵塞診斷功能。
[0005]針對這種課題，已經(jīng)被建議的有利用流體的壓力晃動來對導(dǎo)壓管的堵塞進行診斷的方法及裝置。
[0006]例如在專利文獻(xiàn)I中，示出了根據(jù)壓力的最大變動幅度(最大值與最小值之差)的減少能夠檢測出導(dǎo)壓管的堵塞。
[0007]在專利文獻(xiàn)2、3中，公開了采用壓力或差壓的晃動的大小、及由其算出的參數(shù)對導(dǎo)壓管的堵塞進行檢測.診斷的裝置.方法。
[0008]在專利文獻(xiàn)4中，公開了根據(jù)從差壓提取的晃動的標(biāo)準(zhǔn)偏差、或功率譜密度等的反映晃動的大小的統(tǒng)計量及函數(shù)對導(dǎo)壓管的狀態(tài)進行診斷的裝置.方法。
[0009]在專利文獻(xiàn)5中，示出了根據(jù)壓力晃動的上下晃動次數(shù)等、晃動的速度來對堵塞進行診斷的裝置.方法。此外，該專利文獻(xiàn)5所記載的發(fā)明不是基于壓力或差壓的晃動的振幅，而是基于晃動的速度(頻率)這一點是與其他的專利文獻(xiàn)I?4所記載的發(fā)明不同的，但利用壓力或差壓的晃動這一點是共同的。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)I日本特公平7-11473號公報
[0013]專利文獻(xiàn)2日本專利第3139597號公報
[0014]專利文獻(xiàn)3日本專利第3129121號公報
[0015]專利文獻(xiàn)4日本特表2002-538420號公報[0016]專利文獻(xiàn)5日本特開2010-127893號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的課題
[0018]但是，在現(xiàn)有的多數(shù)根據(jù)壓力晃動來檢測出導(dǎo)壓管的堵塞的裝置?方法中，存在自堵塞發(fā)生之后直到被檢測出為止會產(chǎn)生一定的時滯這樣的問題。該時滯是因如下所述的理由而產(chǎn)生的。
[0019]對導(dǎo)壓管的堵塞進行診斷的裝置?方法的大多數(shù)是利用流體的壓力晃動的。因為將作為不規(guī)則的流體的特性(壓力或差壓)作為診斷的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來使用，由壓力晃動得到的“特征量(表示壓力的晃動狀態(tài)的特征量)”(例如，由差壓的晃動的上下晃動次數(shù)、I階差分晃動(從上次的測定值Dp (1-1) ?此次的測定值Dp(i)求出的晃動。Dp(i)-Dp(1-1))、2階差分晃動(I階差分晃動的后向差分。從上上次的測定值Dp(1-2) ?上次的測定值Dp(1-l) ?此次的測定值Dp(i)求出的晃動。Dp(i)-2Dp(1-l)+Dp(1-2))等)中也包含因堵塞以外的要素而產(chǎn)生的偏差。為此，將特征量原封不動地用于診斷是困難的。
[0020]因此，診斷中有利用由某個一定的時間區(qū)間的特征量求出的“指標(biāo)值(表示導(dǎo)壓管的堵塞的狀態(tài)的指標(biāo)值)”(例如、上下晃動次數(shù)的一定區(qū)間的移動平均、I階差分晃動的一定區(qū)間的平方和平均、2階差分晃動的一定區(qū)間的平方和平均等)。
[0021]此時，如果將求解指標(biāo)值的時間區(qū)間拉長的話，可以抑制指標(biāo)值的偏差，所以診斷精度將會上升。而另一方面，如果將求解指標(biāo)值的時間區(qū)間拉長的話，堵塞的影響被指標(biāo)值反映為止所花費的時間就將會變長。作為結(jié)果，假如想要確保某種程度的診斷精度的話，堵塞的影響被指標(biāo)值反映之前某種程度的時間將成為必要。因而，從發(fā)生堵塞到堵塞被檢測出為止這期間將會產(chǎn)生一定的時滯。
[0022]此時，在堵塞的發(fā)展十分緩慢的情況下，從發(fā)生堵塞到堵塞被檢測出為止的時滯為可以忽視的大小，不成為問題。但是，在堵塞的發(fā)展較快的情況下，從發(fā)生堵塞到堵塞被檢測出為止的時滯則將變?yōu)椴蝗莺鲆暤拇笮　?br> [0023]本發(fā)明正是為了解決這樣的課題而做出的，其目的在于，提供一種能夠使堵塞急劇地發(fā)展時的從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測出為止的時滯縮小的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置及堵塞診斷方法。
[0024]用于解決課題的手段
[0025]為了實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明提供一種導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置，其診斷對壓力有晃動的測定對象的壓力引導(dǎo)至壓力檢測部的導(dǎo)壓管的堵塞，其特征在于，包括:接收部，其接收來自于所述壓力檢測部的壓力數(shù)據(jù)；特征量運算部，其將由所述接收部接收的壓力數(shù)據(jù)的時間序列分為多個區(qū)間，并求出表示每個該區(qū)間的所述壓力的晃動狀態(tài)的特征量；指標(biāo)值運算部，其對于每個所述區(qū)間，根據(jù)到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的所述特征量來求出表示所述導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)的指標(biāo)值；變化率運算部，其對于每個所述區(qū)間，對到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的所述指標(biāo)值進行平滑化處理，根據(jù)該平滑化處理后的指標(biāo)值求出各區(qū)間的指標(biāo)值的變化率；以及判定部，其根據(jù)由所述變化率運算部求出的指標(biāo)值的變化率，對所述導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)進行判定。
[0026]本發(fā)明為了使堵塞急劇地發(fā)展時產(chǎn)生的、從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測出為止的時滯縮小，而著眼于表示導(dǎo)壓管的堵塞的狀態(tài)的指標(biāo)值的變化率。著眼于指標(biāo)值的變化率的原委如下:當(dāng)堵塞發(fā)展時，指標(biāo)值由正常的范圍朝異常的范圍發(fā)生變化。此時，如果堵塞的發(fā)展程度為急劇的情形時，雖然產(chǎn)生上述的時滯，但指標(biāo)值在較短時間內(nèi)發(fā)生變化。在短時間內(nèi)變化就是說，雖然以指標(biāo)值來觀察時是差為較小的變化，但變化率卻變成通常時看不到的那樣大的值。而且，變化率變大的時刻多為指標(biāo)值達(dá)到異常范圍的時刻的某種程度之前的時刻。作為結(jié)果得知，與通過指標(biāo)值變成范圍以外來進行檢測相比，通過對指標(biāo)值的變化率變成較通常值大的情形進行檢測，則可以更早地檢測出急劇的堵塞的發(fā)展。
[0027]而且，
【發(fā)明者】們已查明如下情況:不是單純地求出指標(biāo)值的變化率，而是利用移動平均處理及最小二乘法等平滑化處理，在以一定的時間幅度對指標(biāo)值進行了平滑化的基礎(chǔ)上再求出變化率是有效的。必須在平滑化的基礎(chǔ)上來求出變化率的理由如下:在求出變化率之際，如果只是單純地取差分(前向差分、后向差分)的話，則存在無法順利地僅求得因堵塞而產(chǎn)生的變化率的問題。其理由是，使用流體(不規(guī)則)而引起的數(shù)據(jù)的偏差被包含在指標(biāo)值中。即使指標(biāo)值的偏差較小，但如果由該指標(biāo)值單純地求差分(前向差分、后向差分)的話，也往往是差分的偏差表現(xiàn)得比指標(biāo)值的偏差大。
[0028]作為用于對一旦取差分則偏差將會變大的情形進行說明的例子，考慮到如圖16的U )所示那樣的對-0.5至0.5的范圍的值隨機地取得的數(shù)據(jù)。圖16的(a )所示的數(shù)據(jù)的后向差分變?yōu)槿鐖D16的(b )那樣，該范圍為-1至I，標(biāo)準(zhǔn)偏差也將變得比原來的數(shù)據(jù)大。由于存在這樣的問題，為了利用變化率對堵塞進行檢測，有必要在去除指標(biāo)值的中的偏差的基礎(chǔ)上，僅取出因堵塞而產(chǎn)生的變化率。
[0029]通過在平滑化的基礎(chǔ)上來求出變化率，可以一邊從有偏差的指標(biāo)值中將偏差去除，一邊僅取出本來想關(guān)注的因?qū)汗艿亩氯绊懚a(chǎn)生的指標(biāo)值的變化。由于除了著眼于指標(biāo)值的變化率，還能夠順利地從指標(biāo)值的變化率僅取出因?qū)汗艿亩氯绊懚a(chǎn)生的變化，因此可以使堵塞急劇地發(fā)展時的從堵塞發(fā)生到堵塞被發(fā)現(xiàn)為止的時滯縮小。
[0030]此外，在本發(fā)明中，雖然根據(jù)指標(biāo)值的變化率對導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)進行判定，但也可以將根據(jù)該指標(biāo)值的變化率的判定和根據(jù)指標(biāo)值的判定進行組合。這樣的話，不論堵塞的發(fā)展慢/快與否，都可以更迅速地檢測出更廣范圍的堵塞。
[0031]另外，在本發(fā)明中，把差壓變送器或壓力變送器那樣的對壓力或差壓進行檢測的裝置或方法統(tǒng)稱為壓力檢測部，來自于壓力檢測部的壓力數(shù)據(jù)包含差壓數(shù)據(jù)。即，壓力檢測部如果是對差壓進行檢測的話，則壓力數(shù)據(jù)意味著2點之間的差壓，壓力檢測部如果是對壓力進行檢測的話，則壓力數(shù)據(jù)意味著絕對壓力或計示壓力。在本發(fā)明中，不僅將絕對壓力、計示壓力，也包含差壓均稱為壓力數(shù)據(jù)。
[0032]另外，本發(fā)明不作為導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置，而作為導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法也是可以實現(xiàn)的。
[0033]發(fā)明的效果
[0034]根據(jù)本發(fā)明，因為是將由接收部接收的壓力數(shù)據(jù)的時間序列劃分成多個區(qū)間，求出表示每個該區(qū)間的壓力的晃動的狀態(tài)的特征量，對于各區(qū)間的每一個，根據(jù)到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的特征量來求出表示導(dǎo)壓管的堵塞的狀態(tài)的指標(biāo)值，對于各區(qū)間的每一個，對該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的指標(biāo)值進行平滑化處理，根據(jù)該平滑化處理后的指標(biāo)值來求出各區(qū)間的指標(biāo)值的變化率，根據(jù)該求得的指標(biāo)值的變化率，來對導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)進行判定，所以能夠僅取出本來想關(guān)注的因?qū)汗艿亩氯挠绊懚a(chǎn)生的指標(biāo)值的變化，可以使堵塞急劇地發(fā)展時的從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測到為止的時滯縮小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是采用本發(fā)明的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置的差壓測定系統(tǒng)的一示例的概略圖。
[0036]圖2是示出本發(fā)明的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置的第I的實施方式(實施方式I)的主要部分的框圖。
[0037]圖3是示出圖1所示的差壓測定系統(tǒng)的導(dǎo)壓管產(chǎn)生疑似性的堵塞而測定到的實際的差壓數(shù)據(jù)的圖。
[0038]圖4是實施方式I中的特征量運算部的特征量的運算狀況的示意圖。
[0039]圖5是實施方式I中的指標(biāo)值運算部的指標(biāo)值的運算狀況的示意圖。
[0040]圖6是實施方式I中的變化率運算部的指標(biāo)值變化率的運算狀況的示意圖。
[0041]圖7是利用實施方式I中的變化率運算部進行平滑化處理(移動平均處理)并求出的指標(biāo)值變化率的變化的示意圖。
[0042]圖8是不進行平滑化處理，作為單純的后向差分求得的指標(biāo)值變化率的變化的示意圖。
[0043]圖9是作為參考的指標(biāo)值的后向差分的計算方法的示意圖。
[0044]圖10是利用實施方式I中的指標(biāo)值運算部得到的指標(biāo)值的變化的示意圖。
[0045]圖11是對于變化率運算部適用最小二乘法作為平滑化處理來求出指標(biāo)值變化率時的(實施方式2)例子的說明圖。
[0046]圖12是實施方式2中的變化率運算部的指標(biāo)值變化率的運算狀況的示意圖。
[0047]圖13是利用實施方式2中的變化率運算部進行平滑化處理(最小二乘法)并求得的指標(biāo)值變化率的變化的示意圖。
[0048]圖14是實施方式3的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置的主要部分的示意框圖。
[0049]圖15是表示利用指標(biāo)值/指標(biāo)值變化率的堵塞檢測方法與堵塞的發(fā)展速度的關(guān)系的圖。
[0050]圖16是對當(dāng)取差分時偏差將變大的情形進行說明的圖。
【具體實施方式】
[0051 ] 以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細(xì)的說明。
[0052]圖1是示出作為采用本發(fā)明的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置的系統(tǒng)的一例的差壓測定系統(tǒng)的概略圖。在該差壓測定系統(tǒng)中，差壓變送器5對通過由過程配管I所分叉的導(dǎo)壓管
3、4所引導(dǎo)的流體的壓力差進行檢測。此外，在該系統(tǒng)中，在過程配管I中設(shè)有節(jié)流孔2，從夾著該節(jié)流孔2的前后位置導(dǎo)壓管3、4被分叉。
[0053]〔實施方式I〕
[0054]圖2是本發(fā)明的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置的第I實施方式(實施方式I)的主要部分的框圖。該導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置100包括:接收部6、特征量運算部7、指標(biāo)值運算部8、變化率運算部9、判定部10、基準(zhǔn)特性存儲部11以及警報輸出部12。
[0055]接收部6接收來自于差壓變送器5的差壓數(shù)據(jù)。來自于該差壓變送器5的差壓數(shù)據(jù)相當(dāng)于本發(fā)明所說的來自于壓力檢測部的壓力數(shù)據(jù)。特征量運算部7將由接收部6接收的差壓數(shù)據(jù)的時間序列劃分成多個區(qū)間，求出表示每個該區(qū)間的壓力的晃動狀態(tài)的特征量。在該實施方式中，假設(shè)是求出晃動的上下晃動次數(shù)作為特征量。此外，關(guān)于求出晃動的上下晃動次數(shù)的方法，因為本 申請人:在先提案的專利文獻(xiàn)5中記載有其具體的方法，所以在此詳細(xì)的說明予以省略。
[0056]指標(biāo)值運算部8取得由特征量運算部7求得的特征量，對每一個所述區(qū)間，根據(jù)到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的特征量來求出表示導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)的指標(biāo)值。在該實施方式中，作為指標(biāo)值，求出一定的時間區(qū)間的特征量的平均(移動平均)作為指標(biāo)值。
[0057]變化率運算部9取得由指標(biāo)值運算部8求得的指標(biāo)值，對每一個所述區(qū)間，將到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的指標(biāo)值進行平滑化處理，根據(jù)被該平滑化處理了的指標(biāo)值來求出各區(qū)間的指標(biāo)值的變化率(指標(biāo)值變化率)。 [0058]由變化率運算部9求得的“指標(biāo)值變化率”不是由指標(biāo)值的差分(前向差分？后向差分等)得到的單純的變化率，而是對一定的時間區(qū)間(一定樣本數(shù)或一定期間)的“指標(biāo)值”進行平滑化處理而求得的變化率。在本實施方式中，變化率運算部9如下所述地求出指標(biāo)值變化率。
[0059](I)對由指標(biāo)值運算部8取得的指標(biāo)值進行移動平均處理作為平滑化處理。
[0060]假如設(shè)第i個指標(biāo)值為X [i] (i = 1,2,3,……)、設(shè)移動平均數(shù)為N、設(shè)第j個
移動平均值為 y [j] (j = Ν,Ν+1,Ν+2,......)的話，則 y [j] = (x [j]+x [j_l]+x [j_2]
+......+X [j-N+1]) / No
[0061](2)根據(jù)由⑴得到的值求出后向差分，作為指標(biāo)值變化率。
[0062]假如設(shè)第j個移動平均值為y [j] (j = N, N+l, N+2,……)、設(shè)第k個指標(biāo)值變化率為 z [k] (k = N+l, N+2, N+3,......)的話，則 z [k]:= y [k] -y [k_l]。
[0063]判定部10在基準(zhǔn)特性運算時和判定時其功能是不同的，進行如下的動作。
[0064].基準(zhǔn)特性運算時
[0065](I)根據(jù)由堵塞未產(chǎn)生時的差壓數(shù)據(jù)所得到的指標(biāo)值變化率來求出平均值μ、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。
[0066](2)根據(jù)由(I)得到的平均值μ、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ來求出“ μ _3 σ ”、“ μ +3 σ ”。
[0067](3)將由⑵得到的“ μ ±3 O ”作為基準(zhǔn)特性輸出至基準(zhǔn)特性存儲部11。
[0068]?判定時
[0069]檢查由想對有無堵塞的進行判定的差壓數(shù)據(jù)得到的指標(biāo)值變化率是否在從基準(zhǔn)特性存儲部11取得的基準(zhǔn)特性“ μ ±3 σ ”的范圍內(nèi)，來判定導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)有無變化。在此情況下，當(dāng)指標(biāo)值變化率在“μ ±3 σ ”的范圍內(nèi)時，就判定“導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)沒有變化”，當(dāng)指標(biāo)值變化率在“ μ ±3 σ ”的范圍之外時，則判定“導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)有變化”。
[0070]基準(zhǔn)特性存儲部11將在基準(zhǔn)特性運算時從判定部10取得的基準(zhǔn)特性“ μ ± 3 σ ”進行存儲，將判定時、基準(zhǔn)特性運算時存儲的基準(zhǔn)特性“μ ±3 σ ”輸出至判定部10。
[0071]警報輸出部12在根據(jù)來自于判定部10的判定結(jié)果，判定為“導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)有變化”時，開始輸出堵塞警報，之后持續(xù)地輸出堵塞警報直到警報被復(fù)位為止。堵塞警報被輸出時，視為“異常(堵塞發(fā)生)”。堵塞警報未被輸出時，視為“正常(無堵塞)”。
[0072]圖3示出了導(dǎo)壓管產(chǎn)生疑似性的堵塞而測定到的實際的差壓數(shù)據(jù)。該差壓數(shù)據(jù)如下:前半600秒的數(shù)據(jù)為無堵塞時的數(shù)據(jù)(正常數(shù)據(jù))，后半600秒的數(shù)據(jù)為有堵塞時的數(shù)據(jù)(異常數(shù)據(jù))。因此，基于該差壓數(shù)據(jù)的話，可以看作為在數(shù)據(jù)的第600秒發(fā)生了堵塞。
[0073]導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置100由接收部6接收這種差壓數(shù)據(jù)，對導(dǎo)壓管的堵塞進行診斷。以下，就順著導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置100中的各部分的運算流程來對診斷導(dǎo)壓管的堵塞的狀況進行說明。
[0074]圖4是特征量運算部7的特征量的運算狀況的示意圖。特征量運算部7將由接收部6接收的差壓數(shù)據(jù)的時間序列劃分成多個區(qū)間，求出晃動的上下晃動次數(shù)作為表示每個該區(qū)間的壓力的晃動狀態(tài)的特征量。在此例中，將40個數(shù)據(jù)作為I個區(qū)間，對差壓數(shù)據(jù)進行分割，求出每個該區(qū)間的晃動的上下晃動回數(shù)作為特征量。將由該特征量運算部7求得的特征量送至指標(biāo)值運算部8。
[0075]圖5是指標(biāo)值運算部8的指標(biāo)值的運算狀況的示意圖。指標(biāo)值運算部8取得由特征量運算部7求得的特征量，對每個所述區(qū)間根據(jù)到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的特征量來求出表示導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)的指標(biāo)值。在此例中，將40個數(shù)據(jù)作為I個區(qū)間，求出每個該區(qū)間中的多個(在圖的例子中為40個數(shù)據(jù))特征量的平均(移動平均)，求出該平均(移動平均)作為指標(biāo)值。將由該指標(biāo)值運算部8求得的指標(biāo)值送至變化率運算部9。
[0076]圖6是變化率運算部9的指標(biāo)值變化率的運算狀態(tài)的示意圖。變化率運算部9取得由指標(biāo)值運算部8求得的指標(biāo)值，對每個所述區(qū)間，將到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的指標(biāo)值進行平滑化處理，根據(jù)該被平滑化處理了的指標(biāo)值，求出各區(qū)間的指標(biāo)值的變化率。在此例中，將40個數(shù)據(jù)作為I個區(qū)間，求出每個該區(qū)間中的多個(在圖的例子中為10個數(shù)據(jù))指標(biāo)值的平均(移動平均)，求出其與同樣地求得的相鄰的區(qū)間的指標(biāo)值的平均(移動平均)之間的差，作為該區(qū)間的指標(biāo)值變化率。在此例中，將相鄰的區(qū)間作為后方的區(qū)間，求出后向差分作為指標(biāo)值變化率。
[0077]由變化率運算部9求得的指標(biāo)值變化率被送至判定部10。基準(zhǔn)特性存儲部11中存儲有基準(zhǔn)特性運算時得到的基準(zhǔn)特性“ μ ±3 σ ”。判定部10讀出該基準(zhǔn)特性存儲部11中存儲的基準(zhǔn)特性“μ ±3 O ”、即正常數(shù)據(jù)的平均±3 O，并檢查來自于變化率運算部9的指標(biāo)值變化率是否在基準(zhǔn)特性“ μ ±3 O ”的范圍內(nèi)。在此，如果指標(biāo)值變化率在“ μ ±3 O ”的范圍內(nèi)的話，判定部10就判定為“導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)沒有變化”；如果指標(biāo)值變化率在“μ ±3σ ”的范圍之外的話，判定部10則判定為“導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)有變化”。
[0078]圖7示出了由變化率運算部9進行平滑化處理(移動平均處理)并求出的指標(biāo)值變化率的變化。圖8示出了不進行平滑化處理而作為單純的后向差分(參見圖9)求出的指標(biāo)值變化率的變化。在不進行平滑化處理而求出指標(biāo)值變化率的情況下，如圖8所示，常常會產(chǎn)生一定量的變化，沒有把握住因堵塞的發(fā)生而引起的變化。對此，進行平滑化處理(移動平均處理)并求出指標(biāo)值變化率的話，如圖7所示，僅在急劇的堵塞剛發(fā)生后的時間帶產(chǎn)生超過閾值的較大變化。在此例中，從堵塞發(fā)生30秒之后(從數(shù)據(jù)開始第630秒)，閾值變化率偏離“μ ±3σ ”的范圍，堵塞即被檢測出。在這種情況下，從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測出，產(chǎn)生30秒的時滯。
[0079]圖10示出了由指標(biāo)值運算部8得到的指標(biāo)值的變化。由該指標(biāo)值運算部8得到的指標(biāo)值從約600秒到約800秒呈連續(xù)下降趨勢，到800秒前后下降趨勢漸漸穩(wěn)定下來。由此可知，利用該指標(biāo)值進行堵塞檢測的話，到堵塞的影響被指標(biāo)值反映為止將花費時間，從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測出將產(chǎn)生某種程度的時滯。
[0080]對于該指標(biāo)值，以正常數(shù)據(jù)的平均±3 σ作為基準(zhǔn)特性，當(dāng)變成正常數(shù)據(jù)的平均±3σ的范圍之外的時候，則判定為發(fā)生了堵塞。在此例中，從堵塞發(fā)生50秒后(從數(shù)據(jù)開始第650秒)，由指標(biāo)值運算部8得到的指標(biāo)值偏離正常數(shù)據(jù)的平均±3 σ，堵塞即被檢測出。在這種情況下，從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測出，產(chǎn)生50秒的時滯。
[0081]將圖7所示的指標(biāo)值變化率的變化與圖10所示的指標(biāo)值的變化進行比較可知，在本實施方式中，通過使用由變化率運算部9得到的指標(biāo)值變化率，成功地將從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測出的時滯自50秒縮短至30秒，為使用指標(biāo)值時的約60%。
[0082]〔實施方式2〕
[0083]在實施方式I中，用移動平均處理作為變化率運算部9的平滑化處理求出了指標(biāo)值變化率，在實施方式2中，用最小二乘法作為平滑化處理求出了指標(biāo)值變化率。此外，在該實施方式2中，只是變化率運算部9的內(nèi)部處理不同，其結(jié)構(gòu)與圖2所示的是相同的。為此，對實施方式2也用圖2所示的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0084]在實施方式2中，對于從指標(biāo)值運算部8取得的指標(biāo)值，變化率運算部9就每一個所述區(qū)間，對到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的指標(biāo)值適用最小二乘法作為平滑化處理，將得到的直線的斜率作為該區(qū)間的指標(biāo)值變化率。
[0085]適用最小二乘法求出指標(biāo)值變化率時的例子在圖11中示出。在此例中，將一定的時間區(qū)間設(shè)為10個數(shù)據(jù)的量，對該10個數(shù)據(jù)量的指標(biāo)值適用最小二乘法作為平滑化處理。
[0086]假如對第I~第10個指標(biāo)值采用最小二乘法的話，將得到圖11的(a )中實線所示的直線。同樣地，如果每次將指標(biāo)值錯開I個數(shù)據(jù)且采用最小二乘法的話，就得到圖11的(b)~(d)那樣的直線。
[0087]對于以后的數(shù)據(jù)，一邊每次`錯開I個數(shù)據(jù)一邊重復(fù)同樣的處理。將這樣得到的直線的斜率作為指標(biāo)值變化率。該實施方式2中的變化率運算部9的指標(biāo)值變化率的運算狀態(tài)在圖12中示出。
[0088]由該變化率運算部9求得的指標(biāo)值變化率被送至判定部10?；鶞?zhǔn)特性存儲部11存儲有基準(zhǔn)特性運算時得到的基準(zhǔn)特性“ μ ±3 σ ”。判定部?ο讀出該基準(zhǔn)特性存儲部11中所存儲的基準(zhǔn)特性“μ ±3 σ ”、即正常數(shù)據(jù)的平均±3 σ，并檢查來自于變化率運算部9的指標(biāo)值變化率是否在基準(zhǔn)特性“μ ±3 σ ”的范圍內(nèi)。在此，如果指標(biāo)值變化率是在“ μ ±3 σ ”的范圍內(nèi)的話，判定部10就判定“導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)無變化”；如果指標(biāo)值變化率在“ μ ±3 σ ”的范圍之外的話，則判定“導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)有變化”。
[0089]圖13示出了由實施方式2中的變化率運算部9進行平滑化處理(最小二乘法)并求得的指標(biāo)值變化率的變化。如實施方式I中說明了的那樣，在不進行平滑化處理而求出指標(biāo)值變化率的情況下(參見圖8)，常常會產(chǎn)生一定量的變化，而無法把握因堵塞的發(fā)生而引起的變化。對此，如果進行平滑化處理(最小二乘法)后再求出指標(biāo)值變化率的話，如圖13所示，僅在急劇的堵塞剛發(fā)生后的時間帶產(chǎn)生超過閾值的較大變化。在此例中，從堵塞發(fā)生30秒之后(從數(shù)據(jù)開始第630秒)，指標(biāo)值變化率偏離“μ ±3σ ”的范圍，堵塞即被檢測出。在這種情況下，從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測出，產(chǎn)生30秒的時滯。
[0090]在該實施方式2中，也與圖10所示的指標(biāo)值的變化相比可知，通過使用由變化率運算部9得到的指標(biāo)值變化率，成功地將從堵塞發(fā)生到堵塞被檢測出的時滯自50秒縮短至30秒，為使用指標(biāo)值時的約60%。
[0091]〔實施方式3〕[0092]在實施方式1、2中，僅用由變化率運算部9得到的指標(biāo)值變化率來判定有無導(dǎo)壓管的堵塞，但在實施方式3中，將采用由變化率運算部9得到的指標(biāo)值變化率的判定與采用由指標(biāo)值運算部8得到的指標(biāo)值的判定進行組合。
[0093]圖14是示出實施方式3的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置100的主要部分的框圖。在實施方式3中，不僅將由變化率運算部9得到的指標(biāo)值變化率送至判定部10，而且還將由指標(biāo)值運算部8得到的指標(biāo)值也送至判定部10。
[0094]判定部10在基準(zhǔn)特性運算時與判定時其功能是不同的，進行如下的動作。
[0095].基準(zhǔn)特性運算時
[0096](I)根據(jù)由堵塞未發(fā)生時的差壓數(shù)據(jù)得到的指標(biāo)值變化率求出平均值μ、標(biāo)準(zhǔn)偏
差σ ο
[0097](2)根據(jù)由(I)得到的平均值μ、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ求出“ μ _3 σ ”、“ μ +3 σ ”。
[0098](3)根據(jù)由堵塞未發(fā)生時的差壓數(shù)據(jù)得到的指標(biāo)值求出平均值μ ’、標(biāo)準(zhǔn)偏差
ο f ο
[0099](4)根據(jù)由(3)得到的平均值μ ’、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ ’求出「μ ’ -3σ ’」、「μ ’ +3 σ ’」。
[0100](5)將由(2)和(4)得到的「μ ±3σ」、「μ ’ ±3σ ’」作為基準(zhǔn)特性輸出至基準(zhǔn)特性存儲部11。
[0101]?判定時
[0102]檢查從要進行有無堵塞判定的差壓數(shù)據(jù)得到的指標(biāo)值變化率是否在從基準(zhǔn)特性存儲部11取得的基準(zhǔn)特性“ μ ±3 σ ”的范圍內(nèi)，還要檢查從要進行有無堵塞判定的差壓數(shù)據(jù)得到的指標(biāo)值是否在基準(zhǔn)特性“μ ’ ±30 ’”的范圍內(nèi)，來判定有無堵塞。
[0103]在這種情況下，當(dāng)指標(biāo)值變化率在“ μ ±3 σ ”的范圍內(nèi)、且指標(biāo)值在“ μ ’ ±3 σ ’ ”的范圍內(nèi)時，就判定為“正常(導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)無變化、堵塞也未發(fā)生)”，除此以外的情形、即指標(biāo)值變化率在“ P ±3σ ”的范圍之外時或者指標(biāo)值在“ μ ’ ±3σ ’”的范圍之外時，則判定為“異常(導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)有變化、或者發(fā)生了堵塞)”。
[0104]在該實施方式3中，將指標(biāo)值變化率和指標(biāo)值一并使用的理由是由于緩慢的堵塞的發(fā)展用指標(biāo)值變化率無法檢測出，而有必要利用指標(biāo)值來進行判定的緣故。通過除了使用指標(biāo)值，還使用指標(biāo)值變化率，則不論堵塞的發(fā)展快慢與否，都可以更迅速地檢測出更廣范圍的堵塞。
[0105]圖15表示利用指標(biāo)值/指標(biāo)值變化率的堵塞檢測方法與堵塞的發(fā)展速度之間的關(guān)系。利用指標(biāo)值變化率的堵塞檢測方法，雖然在導(dǎo)壓管的堵塞發(fā)展較快的情況下，能夠較早地檢測出，發(fā)展發(fā)展較慢的情況下，則無法檢測出。另一方面，利用指標(biāo)值的堵塞檢測方法，雖然即便在導(dǎo)壓管的堵塞較慢的情況下也能夠檢測出，但在發(fā)展速度較快的情況下，雖能檢測出但將較慢。通過將2種堵塞檢測方法并用便可以取長補短。但判定部10也利用指標(biāo)值只是本發(fā)明的實施方式的一種，并不是本發(fā)明必須的構(gòu)成要素。
[0106]此外，在上述的實施方式中，以將壓力檢測部作為差壓變送器，由接收部接收來自于該差壓變送器的差壓數(shù)據(jù)為例進行了說明，但將壓力檢測部作為壓力變送器，由接收部接收來自于該壓力變送器的壓力數(shù)據(jù)的情況下，也同樣地可以進行導(dǎo)壓管的堵塞的診斷。[0107]另外，在上述的實施方式中，以采用壓力變送器或差壓變送器作為壓力檢測部，由位于變送器外部的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置的接收部接收來自于這些變送器的數(shù)據(jù)為例進行了說明，但也可以將壓力檢測部設(shè)為變送器內(nèi)部的壓力傳感器或差壓傳感器，由變送器內(nèi)部的接收部接收該傳感器的輸出，并在變送器內(nèi)部進行一部分乃至全部的運算。
[0108]另外，在上述的實施方式中，以專利文獻(xiàn)5中所記載的、將壓力的上下晃動次數(shù)作為特征量，將該特征量指標(biāo)值化了的方法為例進行了說明，但本發(fā)明的實施并不限于該方法。本發(fā)明只要是基于壓力晃動的導(dǎo)壓管堵塞指標(biāo)值的話都能夠適用，壓力？差壓的I階差分晃動的平方和平均、2階差分晃動的平方和平均、最大值i最小值的差等的、現(xiàn)有方法所使用的其他的指標(biāo)值都可以利用。
[0109]例如，作為“特征量”、“指標(biāo)值”、“指標(biāo)值變化率”、“基準(zhǔn)特性”可以列舉如下的例子。
[0110].“特征量”的例子:晃動的上下晃動次數(shù)、I階差分晃動、2階差分晃動、晃動的振幅的大小。
[0111]?“指標(biāo)值”的例子:一定區(qū)間的樣本中所包含的晃動的上下晃動次數(shù)的移動平均、I階差分晃動的平方和平均、2階差分晃動的平方和平均、晃動的分散、極大值與極小值之差、功率譜的高頻率成分的大小。
[0112]?“指標(biāo)值變化率”的例子:進行了單純移動平均處理的數(shù)據(jù)的斜率、進行了加權(quán)移動平均處理的數(shù)據(jù)的斜率、由最小二乘法求得的直線的斜率、利用樣條函數(shù)？高斯函數(shù)進行了平滑化的數(shù)據(jù)的斜率、極大值與極小值之差的斜率(變化量)、功率譜的高頻率成分大小的斜率(變化量)。
[0113]?“基準(zhǔn)特性”的例子:“指標(biāo)值變化率”的最大值、最小值、平均值±3X標(biāo)準(zhǔn)偏差。〔實施方式的擴展〕
[0114]以上，參照實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明并不限于上述實施方式。對于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進行能夠理解的各種更改。
[0115]符號說明 [0116]L...配管、2…節(jié)流孔、3，4…導(dǎo)壓管、5…差壓變送器、6…接收部、7…特征量運算部、8…指標(biāo)值運算部、9...變化率運算部、10...判定部、11...基準(zhǔn)特性存儲部、12...警報輸出部、100…導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置，其診斷將對壓力有晃動的測定對象的壓力引導(dǎo)至壓力檢測部的導(dǎo)壓管的堵塞，其特征在于，包括: 接收部，其接收來自于所述壓力檢測部的壓力數(shù)據(jù)； 特征量運算部，其將由所述接收部接收的壓力數(shù)據(jù)的時間序列分為多個區(qū)間，并求出表示每個該區(qū)間的所述壓力的晃動狀態(tài)的特征量； 指標(biāo)值運算部，其對于每個所述區(qū)間，根據(jù)到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的所述特征量來求出表示所述導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)的指標(biāo)值； 變化率運算部，其對于每個所述區(qū)間，對到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的所述指標(biāo)值進行平滑化處理，根據(jù)該平滑化處理后的指標(biāo)值求出各區(qū)間的指標(biāo)值的變化率；以及判定部，其根據(jù)由所述變化率運算部求出的指標(biāo)值的變化率，對所述導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)進行判定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置，其特征在于， 所述變化率運算部采用移動平均處理作為所述平滑化處理來求出所述指標(biāo)值的變化率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置，其特征在于， 所述變化率運算部采用最小二乘法作為所述平滑化處理來求出所述指標(biāo)值的變化率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷裝置，其特征在于， 所述判定部根據(jù)由所述變化率運算部求出的指標(biāo)值的變化率和由所述指標(biāo)值運算部求出的指標(biāo)值來對所述導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)進行判定。
5.一種導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其診斷將對壓力有晃動的測定對象的壓力引導(dǎo)至壓力檢測部的導(dǎo)壓管的堵塞，其特征在于，包括以下步驟: 接收步驟，其接收來自于所述壓力檢測部的壓力數(shù)據(jù)； 特征量運算步驟，其將由所述接收步驟接收的壓力數(shù)據(jù)的時間序列分為多個區(qū)間，并求出表示每個該區(qū)間的所述壓力的晃動狀態(tài)的特征量； 指標(biāo)值運算步驟，其對于每個所述區(qū)間，根據(jù)到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的所述特征量來求出表示所述導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)的指標(biāo)值； 變化率運算步驟，其對于每個所述區(qū)間，對到該區(qū)間為止的一定的時間區(qū)間的所述指標(biāo)值進行平滑化處理，根據(jù)該平滑化處理后的指標(biāo)值求出各區(qū)間的指標(biāo)值的變化率；以及判定步驟，其根據(jù)由所述變化率運算步驟求出的指標(biāo)值的變化率來對所述導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)進行判定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其特征在于， 所述變化率運算步驟采用移動平均處理作為所述平滑化處理來求出所述指標(biāo)值的變化率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其特征在于， 所述變化率運算步驟采用最小二乘法作為所述平滑化處理來求出所述指標(biāo)值的變化率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)壓管的堵塞診斷方法，其特征在于， 所述判定步驟根據(jù)由所述變化率運算步驟求出的指標(biāo)值的變化率和由所述指標(biāo)值運算步驟求出的指標(biāo)值來對所述導(dǎo)壓管的堵塞狀態(tài)進行判定。
【文檔編號】G01M3/28GK103575482SQ201310303865
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月18日
【發(fā)明者】佐藤洋平, 田原鐵也, 田中雅人 申請人:阿自倍爾株式會社