水力発電所の保守・点検業務にIoTやAIを活用–日立らが実証実験

今回は「水力発電所の保守・点検業務にIoTやAIを活用–日立らが実証実験」についてご紹介します。

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　岩手県企業局の四十四田発電所は、水力発電施設の保守・点検業務にモノのインターネット（IoT）や人工知能（AI）技術、デジタル技術を活用したスマート化実証を行い、その第1フェーズを完了した。実証を進める日立三菱水力（日立三菱水力）と日立製作所（日立）、日立産機システム（日立産機システム）の3社が3月23日に発表した。

　多くの水力発電所は、山間部などの交通が不便な場所にあり、無人運転で長期間にわたり電力の安定供給を維持している。遠隔地から作業者が頻繁に保守・点検業務に赴いているが、作業者にとっても負担は大きく、その熟練性に依存している。そのため、近年デジタル技術の活用による遠隔監視や予兆診断の導入や技能伝承の推進による保守・点検業務のスマート化が求められているという。

　こうした背景のもと、岩手県企業局と日立三菱水力は四十四田発電所における保守・点検業務のスマート化に向けた実証実験を2021年1月に開始。2022年3月までの第1フェーズでは、デジタル技術を水力発電設備の保守・点検業務に適用可能かを検証した。その結果、作業者の負担軽減による業務の効率化や設備状態に応じた点検時期の検討、これまで発見できなかった故障原因の特定といった高度化に貢献できるとして、実証の有効性を岩手県企業局との間で確認した。

　具体的には、計器の値や設備の稼働音を、カメラ機能やマイク機能を搭載した日立独自開発のレトロフィット無線センサーを用いて数値化し、遠隔での設備状態の確認が可能になった。360度の全方位を1台で撮影できる全天球カメラや、遠隔で水平方向・垂直方向・拡大・縮小の操作ができるPTZカメラを備えた自律走行型の巡視ロボットにより、事前に指定した走行経路を移動し現場設備の計器や制御盤の表示等を撮影する実証も実施。遠隔運転も可能で、固定センサーでは確認できない箇所を監視できる。

　将来的には、運転データをクラウド上で管理することで、ダム管理などのデータとも連携し、ダムの水位と発電量の相関性を鑑みた経済合理的な水力発電所の運用支援に応用していくとしている。

　また、日立産機システムのIoT対応コントローラーに「Hitachi AI Technology/Adaptive Resonance Theory」（ART）を組み込むことで保守・点検業務のエッジコンピューティングを実現し、現場側の運転データを使って、プラント運用と設備の状態変化に関する予兆診断モデルを実装。診断モデルの精度向上を図ることで、最適な設備点検・修繕時期を示す指標としての活用に期待する。適正に定期点検のスケジュールや保守・点検業務内容を決めることで、保全業務の効率化と高度化を実現する。

　さらに、保守・点検業務の手法・手順など、熟練技術者にしか蓄積されていないノウハウを、行動観察・技能伝承ワークショップを通して引き出し、可視化・デジタル化した。また、そのノウハウをクラウド上で管理することで、多くの作業者へタイムリーかつ各自の技能レベルに応じた情報提供を可能とした。最終的には、それらのノウハウを技術伝承ツール「LXP」（Learning Experience Platform）に体系化し、設備メーカーやその顧客の知識データベースとしてプラットフォーム化し、多数の水力発電所の機器運用ノウハウの情報データ基盤として高度予防保全運用をサポートする。

　2022年度は第2フェーズとして、保守・点検業務の実際の運用における安全性・信頼性の担保やノウハウの横展開を予定している。これにより、デジタル技術を活用した保守・点検業務の従事者が効率的かつ高度に設備状態を分析して故障を回避することで、さらなる安定稼働に向けた高付加価値化の検証を追究していく。

　2023年度以降は、四十四田発電所のスマート化実証で得られた成果を、国内外の水力発電所に展開していく。岩手県企業局は他の水力発電所への横展開として、2024年度をめどに入畑発電所や胆沢第二発電所への適用を目指している。