JP6909670B2 - Anomaly detection method and anomaly detection system - Google Patents
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Description
本発明は、空調機の異常を検知する異常検知方法および異常検知システムに関する。 The present invention relates to an abnormality detection method and an abnormality detection system for detecting an abnormality in an air conditioner.
空調機の国内事業は飽和状態にあり,顧客への設備の提供だけではなく、設備の運用・保守も一括して請け負うサービスを事業化する必要に迫られている。業務用空調機や冷凍冷蔵機器においては、2015年4月より施行されたフロン排出抑制法により、利用者による冷媒漏洩の簡易点検が義務づけられた。このように空調機の故障またはその兆候を検知する異常検知は、生産効率の向上、点検作業やメンテナンスのコスト低減のために極めて重要である。このため、空調機が出力する複数のID(Identifier)に紐付けられたデータをもとに、対象空調機が正常か異常かを判定する。 The domestic business of air conditioners is saturated, and there is an urgent need to commercialize a service that not only provides equipment to customers, but also collectively undertakes the operation and maintenance of equipment. For commercial air conditioners and refrigerating and refrigerating equipment, the Freon Emission Control Law, which came into effect in April 2015, requires users to perform simple inspections of refrigerant leaks. Abnormality detection for detecting an air conditioner failure or a sign thereof is extremely important for improving production efficiency and reducing inspection work and maintenance costs. Therefore, it is determined whether the target air conditioner is normal or abnormal based on the data associated with the plurality of IDs (Identifiers) output by the air conditioner.
また、空調機を対象とした異常検知では、季節や機差による異常検知感度の低下抑制のため、空調機1台に対し、過去1年分の正常なセンサデータを学習し、評価している。例えば、特許文献1には、センサ信号の類似度でセンサをグループ化し、学習データを構築する方法が開示されている。さらに、評価する空調機のセンサ信号をもとに、類似度の高いセンサグループに振り分け、その学習データを利用する方法が開示されている。また、特許文献2には、k-mean法でセンサ信号をグループ化し、学習データを構築する方法が開示されている。さらに、評価する空調機のセンサ信号をもとに、一番近いクラスタに振り分け、その学習データを利用する方法が開示されている。
In addition, in abnormality detection for air conditioners, normal sensor data for the past year is learned and evaluated for one air conditioner in order to suppress the decrease in abnormality detection sensitivity due to seasons and machine differences. .. For example,
特許文献1に記載のセンサ信号に基づいた正常なセンサデータのグループ化(学習データ)および評価するセンサデータの分類方法は、評価センサに対して類似度の高い正常な学習センサデータを用いることが出来るため、高感度にセンサの異常を検知することが可能である。
As a method for grouping normal sensor data (learning data) based on the sensor signal described in
特許文献2に記載のセンサ信号に基づいた正常なセンサデータのグループ化(学習データ)および評価するセンサデータの分類方法は、評価センサに対してk-mean法により適したクラスタの学習センサデータを用いることが出来るため、高速かつ高感度にセンサの異常を検知することが可能である。
As a method for grouping normal sensor data (learning data) based on the sensor signal described in
しかし、様々な空調機の類似度の高いセンサ信号を寄せ集めて学習データを構築するため、空調機内で影響を受けあう関連センサ同士の変化を考慮できない。 However, since learning data is constructed by collecting sensor signals with high similarity of various air conditioners, it is not possible to consider changes in related sensors that are affected by each other in the air conditioner.
本発明は、センサ同士の影響を考慮して空調機の異常を検知することが可能な異常検知システムおよび異常検知方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an abnormality detection system and an abnormality detection method capable of detecting an abnormality in an air conditioner in consideration of the influence between sensors.
本発明にかかる異常検知システムは、複数の第1の空調機のそれぞれに設けられた1または複数のセンサから出力される第1のセンサ信号間の類似度に基づいて、前記第1の空調機をグループ化した学習データを構築し、第2の空調機に設けられた1または複数のセンサから出力される第2のセンサ信号から得られた前記第2のセンサ信号間の類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類し、分類された前記グループの学習データに基づいて、前記第2の空調機の異常を判定する、ことを特徴とする異常検知方法として構成される。 The abnormality detection system according to the present invention is the first air conditioner based on the similarity between the first sensor signals output from one or a plurality of sensors provided in each of the plurality of first air conditioners. Is constructed, and based on the similarity between the second sensor signals obtained from the second sensor signals output from one or more sensors provided in the second air conditioner. The second air conditioner is classified into a similar group in the training data, and an abnormality of the second air conditioner is determined based on the classified training data of the group. It is configured as an abnormality detection method.
また、本発明は、上記異常検知方法を用いた異常検知システムとしても把握される。 The present invention is also understood as an abnormality detection system using the above abnormality detection method.
本発明によれば、センサ同士の影響を考慮して空調機の異常を検知することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect an abnormality in an air conditioner in consideration of the influence between sensors.
図1Aは、本実施例における異常検知システム1000の構成例である。図1Aに示すように、異常検知システム1000は、センサ信号蓄積部103と、学習空調機グループ化部104と、評価空調機分類部113と、センサ信号入力部121および131と、特徴ベクトル抽出部122および132と、異常測度算出部123および133と、しきい値算出部124と、異常判定部134と、関連センサ特定部135とを有して構成されている。図1Aでは、センサ信号入力部、特徴ベクトル抽出部、異常測度算出部が、2つ設けられている例を示しているが、それぞれ、同様の機能を有した1つのセンサ信号入力部、特徴ベクトル抽出部、異常測度算出部として構成してもよい。 異常検知システム1000は、ハードウェアとしては、例えば、一般的なサーバ装置から構成され、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、HDD(Hard Disk Drive)等の外部記憶装置、CD(Compact Disk)やDVD(Digital Versatile Disk)等の可搬性を有するコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に対して情報を読み書きする読書装置、キーボードやマウス等の入力装置、ディスプレイ等の出力装置、通信ネットワークに接続するためのNIC(Network Interface Card)等の通信装置、これらを連結するシステムバス等の内部通信線を有している。本システムが有する上記各部が実行する処理は、外部記憶装置に記憶されている所定のプログラムをメモリにロードしてCPUで実行することで実現可能となる。
FIG. 1A is a configuration example of the
上記所定のプログラムは、読書装置を介して記憶媒体から、あるいは、通信装置を介してネットワークから、外部記憶装置に記憶(ダウンロード)され、メモリ上にロードされて、CPUにより実行されるようにしてもよい。また、読書装置を介して、記憶媒体から、あるいは通信装置を介してネットワークから、メモリ上に直接ロードされ、CPUにより実行されるようにしてもよい。さらに、外部記憶装置に記憶された上記所定のプログラムを、情報処理装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルで上記記録媒体に記録して提供したり、配布してもよい。さらには、上記所定のプログラムを、通信ネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供したり、配布してもよい。 The predetermined program is stored (downloaded) in an external storage device from a storage medium via a reading device or from a network via a communication device, loaded on the memory, and executed by the CPU. May be good. Further, it may be loaded directly onto the memory from the storage medium via the reading device or from the network via the communication device and executed by the CPU. Further, the predetermined program stored in the external storage device may be recorded on the recording medium in a file in a format that can be installed in the information processing device or in an executable format, and provided or distributed. Further, the above-mentioned predetermined program may be provided or distributed by storing it on a computer connected to a communication network and downloading it via the network.
異常検知システム1000の動作には、多数サイトの正常な空調機である学習空調機(第1の空調機)のセンサ信号(第1のセンサ信号)をもとにした「学習データグループ化」100と、評価対象となる評価空調機(第2の空調機)のセンサ信号(第2のセンサ信号)をもとにした「学習データグループへの分類」110と、その分類した学習データグループのセンサ信号をもとにした「学習」120と、評価空調機のセンサ信号に基づき空調機の異常を検知する「評価」130の四つのフェーズがある。空調機には、空調を制御するために、例えば、温度センサ、電流センサ、圧力センサ等の様々なセンサが設けられており、これらのセンサから出力されたセンサ信号に基づいて、各フェーズの処理が実行される。なお、以下では、センサから出力されるセンサ信号が1つである前提で説明しているが、1つのセンサから複数のセンサ信号が出力される場合も同様に考えることができる。
For the operation of the
学習データグループ化100では、センサ信号蓄積部103が、多数サイトの学習空調機101に装着されたセンサから出力されるセンサ信号102を、周期的な所定時間ごとに受信し、記憶装置に蓄積する。学習空調機グループ化部104が、蓄積されたセンサ信号102をグループ化する。
In the learning data grouping 100, the sensor
学習データグループへの分類110では、センサ信号蓄積部103が、評価空調機111に装着されたセンサから出力されるセンサ信号112、および多数サイトの学習空調機101に装着されたセンサから出力されるセンサ信号102を、周期的な所定時間ごとに受信し、記憶装置に蓄積する。学習空調機グループ化部104が、蓄積されたこれらのセンサ信号をグループ化し、評価空調機分類部113が、評価空調機111を学習データグループに分類する。
In the
学習120では、評価空調機分類部113が、評価空調機111のセンサ信号をもとに学習データグループに分類すると、センサ信号入力部121が、評価空調機分類部113が分類したセンサ信号を入力し、特徴ベクトル抽出部122が、入力されたセンサ信号をもとに特徴ベクトルを抽出し、異常測度算出部123が、予め指定された学習期間の特徴ベクトルを用いて所定時間毎(以下、各時刻と表現する場合もある)の特徴ベクトル毎に異常測度を算出する。しきい値算出部124は、算出された学習データの異常測度に応じたしきい値を算出する。
In the learning 120, when the evaluation air
評価130では、センサ信号入力部131が、評価空調機111に装着されたセンサから出力されるセンサ信号112を入力すると、特徴ベクトル抽出部132が、入力されたセンサ信号112をもとに特徴ベクトルを抽出し、異常測度算出部133が、予め指定された学習期間の特徴ベクトルを用いて所定時間毎の特徴ベクトル毎に異常測度を算出する。異常判定部134は、算出され異常測度と学習データの異常測度から求めたしきい値124との比較により異常を判定し、関連センサ特定部135が、異常の関連センサを特定する。
In the
具体的には後述するが、学習空調機グループ化部104は、センサ信号蓄積部103により、センサ信号102を基にしたセンサ信号102の類似度で多数サイトの学習空調機101をグループ化し、学習データグループ群を構築する。評価空調機分類部113は、センサ信号蓄積部103が受信した評価空調機111のセンサ信号112を基に、評価空調機111と学習空調機グループ化部104により構築された学習データグループ群とを比較し、評価空調機111を、上記学習データグループ群の中で類似度の高い学習空調機101により構成される学習データグループに分類する。
Specifically, as will be described later, the learning air
図1Bは、図1Aに示した異常検知システム1000の全体構成を示す図である。多数サイトの学習空調機101、101’、101’’に装着されたセンサから出力されるセンサ信号102、102’、102’’は、異常検知システム1000を構成するサーバ装置が設けられたデータセンタ140へ、無線あるいは記録媒体を介して送られる。さらに、センサ信号蓄積部103がこれらの信号を蓄積し、学習空調機グループ化部104へ入力され、学習データグループ化される。
FIG. 1B is a diagram showing the overall configuration of the
また、評価空調機111に装着されたセンサから出力されるセンサ信号112は、上記データセンタ140へ、無線あるいは記録媒体を介して送られる。さらに、センサ信号蓄積部103がこれらの信号を蓄積し、評価空調機分類部113へ入力され、学習空調機グループ化部104で構築された多数の学習データグループの中から類似度の高い学習データグループを選定する。センサ信号入力部121は、その学習データグループの学習データを受け取り、特徴ベクトル抽出部122が特徴ベクトルを抽出し、異常測度算出部123が予め指定された学習期間の特徴ベクトルを用いて所定時間毎の特徴ベクトル毎に異常測度を算出する。当該処理を経て、しきい値算出部124が学習データの異常測度に応じたしきい値を算出する。
Further, the
さらに、データセンタ140に伝送された評価空調機111のセンサ信号112は、センサ信号入力部131に入力され、特徴ベクトル抽出部132が特徴ベクトルを抽出し、異常測度算出部133が予め指定された学習期間の特徴ベクトルを用いて所定時間毎の特徴ベクトル毎に異常測度を算出する。当該処理を経て、前記で算出したしきい値124と比較し、異常判定部134が異常を判定し、関連センサ特定部135が、異常に関連するセンサを特定する。
Further, the
特徴ベクトル抽出部122、132では、センサ信号に対し平均を0、分散を1とする正準化を施す。そして、短時間の変化を抽出するため、ある時刻t (t=0,1,2,…)に対して±w (w=0,1,2,…)のウィンドウを設け、次式の通り、ウィンドウ幅(2w+1)×センサ数(M)の要素からなるベクトルx(t)を1時刻につき1個抽出する。
In the feature
ここでxm(t)(m=1,2,…,M)は正準化後の時刻tのm番目のセンサ信号である。 Here, x m (t) (m = 1, 2, ..., M) is the m-th sensor signal at time t after normalization.
また、異常測度算出部123、133では、局所部分空間法(LSC:Local Subspace Classifier)を採用している。LSCは、未知データに対するk個の近傍データxi(i=1,…,k)を用いてk-1次元の部分空間を作成する。そして、未知データとk-1次元の部分空間の投影距離に基づいて、異常かどうかを判定する方法である。異常測度は未知データとk-1次元の部分空間の投影距離で表わされるため、未知データに最も近い部分空間上の点を求めればよい。したがって、未知データとk個の近傍データxi(i=1,…,k)からbを算出するには、未知データをk個並べた行列Qとxi(i=1,…,k)を並べた行列Xから次式により相関行列Cを求める。
Further, the anomaly
そして、次式によりbを計算する。 Then, b is calculated by the following equation.
ここで、1kは要素が全て1であるk次元ベクトルである。この式は、未知データとの二乗誤差が最少となるxi(i=1,…,k)の線形結合の係数ベクトルをbとすることを意味する。異常測度算出部123、133による異常測定は、未知データとそれに最も近い部分空間上の点の差の二乗和平方根を算出することにより行われる。また、当該異常測定において異常であるか否かを判定するためのしきい値を適切に決めるため、しきい値算出部124は、学習データの交差検証により自動的に設定する。
Here, 1 k is a k-dimensional vector whose elements are all 1. This equation means that the coefficient vector of the linear combination of x i (i = 1, ..., K) that minimizes the square error with unknown data is b. The anomaly measurement by the anomaly
まず、異常測度算出部123、133は、学習データをN個のグループに等分割し、グループ毎に、そのグループを除く学習データを用いて、LSCにより各データの異常測度を算出する。次に、しきい値算出部124は、異常測度算出部123、133が算出した異常測度を昇降順にソートし、データ総数に対する比率が予め指定した0〜1のパラメータ値に到達する異常測度の値をしきい値とする。学習データに異常が含まれていないと仮定するならば、パラメータ値を1に設定する。この場合、しきい値は異常測度の最大値となる。最後に、異常判定部134は、異常測度算出部123、133が算出した異常測度が、しきい値算出部124が設定したしきい値を超えるか否かを判定し、当該しきい値を超えると判定した場合は異常であると判断し、それ以外は正常であると判断する。
First, the anomaly
関連センサ特定部135では、異常が連続して検知されている異常区間を求め、区間毎に二次元分布密度に基づき関連センサを抽出する。そのためには、学習時に、学習空調機グループ化部104が、正常データの二次元特徴分布密度を、2種類のセンサ信号の総当たりで計算して画像形式で保存しておく。この画像を分布密度画像と呼ぶ。異常検知時に、評価空調機分類部113が、検知した異常データが分布密度画像のどこにプロットされたかに応じてセンサの孤立度を算出し、孤立度の大きいものから順に異常関連センサとして抽出する。これは、異常データの分布が正常データの分布から離れているセンサを見つけることを意味する。
The related
次に、図2と図3を用いて学習空調機のグループ化および評価空調機の分類方法について説明する。 Next, a method for grouping learning air conditioners and classifying evaluation air conditioners will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
図2は、多数サイトの正常な空調機である学習空調機をグループ化するフロー図である。最初に、センサ信号蓄積部103は、多数サイトの学習空調機101に装着されたセンサから受信したセンサ信号102を記憶装置に蓄積し、学習空調機グループ化部104が蓄積されたセンサ信号102をグループ化する(S201)。具体的には、学習空調機グループ化部104は、任意の学習空調機101を基準とし、各学習データグループ(S202)、各空調機(S203)、各センサ(S204)、各学習期間区分(S205)に対して、以下の処理を繰り返す。
FIG. 2 is a flow diagram for grouping learning air conditioners, which are normal air conditioners at many sites. First, the sensor
ここでステップS205における学習期間区分は、1年を複数に分割した区分とすることができる。例えば、1年を12分割し、1ヶ月毎とする。学習空調機グループ化部104は、各学習空調機101の全センサデータの中から任意の2種類のセンサデータを抽出し、抽出したセンサデータのすべての組み合わせに対し、2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフあるいは数時間毎の最大値、最小値、平均値といった頻度分布を作成する(S206)。さらに、学習空調機グループ化部104は、各学習空調機101について、同じ2種類のセンサ(例えば、温度センサと圧力センサ)における2次元分布密度グラフあるいは頻度分布グラフ間の類似度を算出し(S207)、その類似度を基に各学習空調機101をグループ化し(S208)、学習空調機101の学習データグループを構築する(S209)。S206の具体的な処理については図4を用いて後述し、S207、S208の具体的な処理については、図6を用いて後述する。
Here, the learning period division in step S205 can be a division in which one year is divided into a plurality of parts. For example, one year is divided into 12 and every month. The learning air
図3は、評価空調機111に対し類似度の高い学習グループを選定するフロー図である。
最初に、センサ信号蓄積部103は、評価空調機111から受信したセンサ信号112を記憶装置に記憶し、評価空調機分類部113が、記憶装置に記憶されている上記センサ信号112を読み取る(S301)。評価空調機分類部113は、評価する期間を設定し(S302)、学習空調機101から受信した、その期間における学習データグループ毎のセンサ信号102を読み取る。評価空調機分類部113は、各センサ(S303)、各学習データグループ(S304)に対して、以下の処理を繰り返す。評価空調機分類部113は、評価空調機111のセンサ信号112、および学習データグループ毎のセンサ信号102に対し、S206の場合と同様に、2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフあるいは数時間毎の最大値、最小値、平均値といった頻度分布を作成する(S305)。さらに、評価空調機分類部113は、評価空調機111と各学習データグループの各学習空調機101との間で、同じ2種類のセンサ(例えば、温度センサと圧力センサ)における2次元分布密度グラフあるいは頻度分布グラフ間の類似度を算出する(S306)。最後に、評価空調機分類部113は、評価空調機111に対して、類似度の高い学習データグループ順に順位をつけ(S307)、評価空調機111を、類似度順位1位の学習データグループへ分類する(S308)。S302からS308を各評価空調機分、繰り返す。S305の具体的な処理については図9を用いて後述し、S306の具体的な処理については、図10を用いて後述する。
FIG. 3 is a flow chart for selecting a learning group having a high degree of similarity to the
First, the sensor
上記に記載の通り、学習空調機101のグループ化および評価空調機111の分類には、2種類のセンサにおける2次元分布密度、あるいは各センサにおける数時間毎の最大値、最小値、平均値の頻度分布の類似度を利用する。これら2種類の学習空調機のグループ化および評価空調機の分類について、以下に実施例1、実施例2として記載する。
As described above, the grouping and evaluation of the learning
実施例1では、2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフを用いた、学習空調機101のグループ化および評価空調機111の分類方法について説明する。
In the first embodiment, a method of grouping the learning
図2に示したように、多数サイトの学習空調機101をグループ化するには、2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフを作成するステップS206、各空調機について、同じ2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフ間の類似度を算出するステップS207、その類似度を基に各学習空調機191をグループ化するステップS208が存在する。以下に具体的な処理について説明する。
As shown in FIG. 2, in order to group the learning
図4は、2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフの作成フロー図である(学習データグループ化)。 FIG. 4 is a flow chart for creating a two-dimensional distribution density graph for two types of sensors (learning data grouping).
センサ信号蓄積部103は、多数サイトの学習空調機101に装着されたセンサ信号102を受信して記憶装置に蓄積し、蓄積したセンサ信号102をグループ化する学習空調機グループ化部104に入力する(S401)。学習空調機グループ化部104は、各センサについて蓄積されたセンサ信号102について、ステップS403からS406の処理を実行する(S402)。学習空調機グループ化部104は、全ての学習空調機におけるセンサ2個総当り処理により、2次元の分布密度グラフの縦横のスケールが同じになるようにセンサ信号の種類毎の最大値(MAX)と最小値(MIN)を求める(S403)。具体的には、学習空調機101が設置された環境等によって、同じ種類のセンサであっても、そのセンサの検知範囲が異なる場合がある。例えば、温度センサであれば、ある学習空調機101では−10℃〜+40℃に設定されている一方、他の学習空調機101では−5℃〜+45℃に設定さる。したがって、学習空調機グループ化部104は、まず上記最大値と最小値とを求め、以下の処理を実行する。
The sensor
続いて、学習空調機グループ化部104は、上記最小値から最大値を指定された数Nで分割する際の刻み幅Sを算出する(S404)。上記刻み幅Sは、例えば、S=(MAX−MIN)/Nで計算できる。さらに、学習空調機グループ化部104は、予備の処理範囲を設けるため、上記最小値と最大値から外側に範囲を広げて分布密度算出の処理範囲を算出する(S405)。広げる範囲は、例えばMINをMIN−S×M、MAXをMAX+S×Mに変更する。ここでMは予め決められた1以上の整数とする。続いて、学習空調機グループ化部104は、学習期間の全データについて、特徴値(F)からビン番号(BNO)を次式で算出する(S406)。
Subsequently, the learning air
BNO=INT((F−MIN)/(MAX−MIN))
ただしINT(X)はXの整数部を表す。
BNO = INT ((F-MIN) / (MAX-MIN))
However, INT (X) represents the integer part of X.
学習空調機グループ化部104は、各学習期間、および各空調機に対して、センサ2個総当り処理により2次元の分布密度グラフを作成するため、ステップS407からS411までの処理を実行する。(S407)。
The learning air
学習空調機グループ化部104は、各学習期間区分(S407)、各空調機(S408)、各センサ(S409)に対して、以下の処理を繰り返す。ここでステップS407における学習期間区分は、S205と同様に設定すればよい。総当りには、2個のセンサが同じ種類、同じセンサである場合を含む。学習空調機グループ化部104は、分布密度算出用の二次元配列を確保し、すべての要素に0をセットする。配列のサイズはN+2Mである。学習空調機グループ化部104は、学習期間の全データについて、2個のセンサ値のビン番号に対応する配列の要素に1を加算する。この処理により、センサ2個による二次元の頻度分布(ヒストグラム)が算出される。学習空調機グループ化部104は、この頻度分布を画像に変換し、変換した画像と当該画像を識別するための識別番号(ID)とを対応付けて保存する(S410)。変換方法については後述する。図示はしていないが、学習空調機グループ化部104は、二次元配列のサイズおよびステップS403で算出した各センサ信号の最小値と最大値を記録しておく。
The learning air
ステップS410における、画像変換方法の例を説明する。学習空調機グループ化部104は、配列要素の最大値、すなわち最大頻度を求める。画像サイズは、配列サイズと同じとし、各要素の値から対応する座標の画素値を、例えば255×配列の要素値/最大頻度とする。255は画素値を8ビットで表す場合の最大値であり、この値を用いれば、そのままビットマップ形式で保存できる。
An example of the image conversion method in step S410 will be described. The learning air
上記処理により得られた画像は、二次元の特徴空間上で密度が高いところが高い画素値で表されているため、分布密度画像と呼ぶこととする。 The image obtained by the above processing is referred to as a distributed density image because the high density part in the two-dimensional feature space is represented by a high pixel value.
図5は、画像化した2次元分布密度グラフの例である。画素値の0を白、最大を黒、その間をグレーの濃淡で表したものである。ただし、画像の作り方は、上記方法に限定されない。例えば単純な頻度分布ではなく、1個のデータにガウス分布や他の重みつきフィルタを割り当て、それを重畳するようにしてもよい。または、上記方法で得られた画像に所定サイズの最大値フィルタをかけたり、平均フィルタ、その他の重みつきフィルタをかけたりしてもよい。また必ずしも画像形式で保存する必要はなく二次元配列をテキスト形式で保存してもよい。また、画素値はグレーの濃淡ではなく、分布の有る画素を1、分布の無い画素を0としたニ値化二次元配列のテキスト形式で保存してもよい。 FIG. 5 is an example of an imaged two-dimensional distribution density graph. The pixel value of 0 is represented by white, the maximum is represented by black, and the space between them is represented by shades of gray. However, the method of creating an image is not limited to the above method. For example, instead of a simple frequency distribution, a Gaussian distribution or another weighted filter may be assigned to one data and superposed on the data. Alternatively, the image obtained by the above method may be filtered with a maximum value of a predetermined size, an average filter, or another weighted filter. Further, it is not always necessary to save in the image format, and the two-dimensional array may be saved in the text format. Further, the pixel value is not a shade of gray, and may be saved in a text format of a binarized two-dimensional array in which the pixel with distribution is 1 and the pixel without distribution is 0.
図5では、一例として、ある学習空調機101に設けられているセンサA(温度センサ)、センサB(圧力センサ)についての分布密度画像を示している。スケール化されたセンサAの最小値から最大値を横軸、スケール化されたセンサBの最小値から最大値を横軸とし、温度t1における圧力p1が(X1,Y1)としてプロットされ、温度t2における圧力p2が(X2,Y2)としてプロットされ、当該分布密度画像が識別情報S0001A0001(S0001:サイトナンバー、A0001:空調機ナンバー)に対応付けられていることがわかる。このように、学習空調機グループ化部104は、すべての学習空調機101に設けられているすべてのセンサから選択した2つのセンサの組み合わせについて、このような画像化した2次元分布密度グラフを生成し、識別番号に対応付ける。 ステップS411では、学習空調機グループ化部104は、上記処理で算出された2次元分布密度グラフを記憶装置に格納するとともに、評価空調機分類部113に出力する。このように、2次元分布密度グラフは、2種類のセンサの出力値の相関関係を示すグラフであるといえる。
FIG. 5 shows, as an example, distribution density images of a sensor A (temperature sensor) and a sensor B (pressure sensor) provided in a learning
図6は、各学習空調機101について、同じ2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフ間の類似度算出および類似度判定のフロー図である。図4で作成したすべての学習空調機101の2次元分布密度を学習空調機グループ化部104に入力する(S601)。まず、学習空調機グループ化部104は、任意の学習空調機101を基準とし、各学習データグループ(S602)、各センサ(S603)、各学習期間区分(S604)、各学習空調機(S605)に対して、以下の処理を繰り返す。ここでステップS604における学習期間区分は、S205と同様に設定すればよい。
FIG. 6 is a flow chart of similarity calculation and similarity determination between two-dimensional distribution density graphs in the same two types of sensors for each learning
学習空調機グループ化部104は、任意の学習空調機101の中から選択した基準空調機と残りの学習空調機101との間で、同じ2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフ間の類似度を算出し(S606)、その類似度を判定する(S607)。つまり、類似度の判定とは、類似度が高く、学習空調機101が基準空調機と同じグループに分類できるか否かを判定することを意味する。基準空調機と残りの学習空調機101のそれぞれとの間で同じ2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフ間の類似度が、例えば80%以上の場合、学習空調機グループ化部104は、比較した学習空調機101が基準空調機と同グループに属すると判断する。類似度レベルは固定ではなく、調整可能である。ただし、類似度レベルが低すぎると異常検知精度が落ちる可能性が高くなる。学習空調機グループ化部104は、この類似度判定にもとづき、基準空調機と類似度が高い学習空調機101とをグループ化する(S608)。
The learning air
なお、学習空調機グループ化部104は、基準空調機およびグループ化された学習空調機101を除いた残りの学習空調機101から、再度、基準空調機を設定し、ステップS601からステップS608を繰り返し、学習空調機101の学習データグループを構築する。
The learning air
図7は、各学習空調機に対する2次元分布密度グラフの類似度算出方法を説明する図である。学習空調機グループ化部104は、ステップS606にて作成した全学習空調機101に対する2次元分布密度グラフをもとに、全学習空調機101の中から基準空調機701を選定し(S1)、その残りの学習空調機702の中から選んだそれぞれの学習空調機101に対し、同じ2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフを比較703することで(S2)、類似度を算出する。例えば、学習空調機グループ化部104は、基準空調機701の分布密度画像と、それぞれの学習空調機101の分布密度画像とを重ね合わせた基準空調機重畳分布密度画像を読み取り、その重畳部分の面積の大きさにより、上記類似度を算出する。この処理を各センサ、および各学習期間区分に対して繰り返す。例えば、同じ2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフは、分布の有る画素を1、分布の無い画素を0としたニ値化二次元配列で表される。そして、類似度は以下で示される。
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of calculating the similarity of the two-dimensional distribution density graph for each learning air conditioner. The learning air
類似度(%)=基準空調機と比較する空調機の2次元分布密度グラフが共に「1」
を示す画素数/基準空調機の2次元分布密度グラフが「1」を示す画素数
図8は、各学習空調機について、同じ2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフの類似度表の例である。当該類似度表は、ステップS607において、学習空調機グループ化部104により出力される。
Similarity (%) = 2D distribution density graph of air conditioner compared with standard air conditioner is "1"
Number of pixels showing / Number of pixels whose 2D distribution density graph of the reference air conditioner shows "1" FIG. 8 is an example of a similarity table of the 2D distribution density graphs of the same two types of sensors for each learning air conditioner. be. The similarity table is output by the learning air
学習空調機グループ化部104は、基準空調機801に対する残りの学習空調機802の類似度を算出し、類似度表を作成し、その類似度を判定する。つまり、類似度の判定とは、類似度が高く、同じグループに分類できるか判定することを意味する。基準空調機801と残りの空調機802の同センサにおける2次元分布密度グラフ間の類似度が、例えば、全て閾値として定められた数値80%以上の場合、基準空調機801と同グループと判断する。図8において、例えば、基準空調機である空調機1に設けられているセンサAおよびセンサBの2次元分布密度グラフと、学習空調機である空調機2に設けられているセンサAおよびセンサBの2次元分布密度グラフとの類似度は、1月は85%であり、2月は90%であることを示している。このように、学習空調機グループ化部104は、基準空調機と学習空調機との間で、すべてのセンサの組み合わせについて、類似度を算出し、その結果を上記類似度表として出力する。上記閾値は固定ではなく、任意の値に調整可能である。ただし、上記閾値の値が低すぎると異常検知精度が落ちる可能性が高くなる。学習空調機グループ化部104は、この類似度判定にもとづき、基準空調機801と類似度が高い学習空調機802をグループ化する。
The learning air
なお、学習空調機グループ化部104は、基準空調機801およびグループ化された学習空調機を除いた残りの空調機から、再度基準空調機803を設定し、ステップS601からステップS608を繰り返し、学習空調機101の学習データグループを構築する。
The learning air
図3に示すように、評価空調機111に対し類似度の高い学習グループを選定するには、評価空調機111の評価期間にて、2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフを作成するステップS305、評価空調機111と各学習データグループに属する学習空調機101の同じ2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフ間の類似度を算出するステップS306、その類似度を基に順位をつけ(S307)、類似度順位が1位の学習データグループに分類するステップS308が存在する。以下に具体的な処理について説明する。
As shown in FIG. 3, in order to select a learning group having a high degree of similarity to the
図9は、評価空調機111の評価期間にて、2種類のセンサにおける2次元分布密度グラフの作成フロー図である(学習データグループへの分類)。 FIG. 9 is a flow chart for creating a two-dimensional distribution density graph for two types of sensors during the evaluation period of the evaluation air conditioner 111 (classification into a learning data group).
センサ信号蓄積部103は、評価空調機111に装着されたセンサ信号112を評価空調機分類部113に入力する。さらに、センサ信号蓄積部103は、評価期間における学習データグループ毎に分類された学習空調機101のセンサ信号102も評価空調機分類部113に入力する(S901)。
The sensor
評価空調機分類部113は、各センサについて、ステップ903からS906の処理を実行する(S902)。評価空調機分類部113は、ステップS403の場合と同様に、全ての学習空調機におけるセンサ2個総当り処理により2次元の分布密度グラフの縦横のスケールが同じになるようにセンサ信号の種類毎の最大値(MAX)と最小値(MIN)を求める(S903)。評価空調機分類部113は、ステップS404の場合と同様に、最小値から最大値を指定された数Nで分割する際の刻み幅Sを算出し(S904)、最小値と最大値から外側に範囲を広げて分布密度算出の処理範囲を算出する(S905)。評価空調機分類部113は、評価期間の全データについて、ステップS406の場合と同様に、特徴値(F)からビン番号(BNO)を算出する(S906)。
The evaluation air
評価空調機分類部113は、評価期間、評価空調機111および各学習データグループに対して、センサ2個総当り処理により2次元の分布密度グラフを作成するため、ステップS907からS911までの処理を実行する。(S907)。
The evaluation air
評価空調機分類部113は、ステップS407〜S409の場合と同様、評価期間(S907)、各センサ(S908)、各学習データグループに属するすべての学習空調機101(S909)に対して、以下の処理を繰り返す。センサ2個の総当りには、2個のセンサが同じものである場合を含む。評価空調機分類部113は、2次元分布密度算出用の二次元配列を確保し、すべての要素に0をセットする。配列のサイズはN+2Mである。評価空調機分類部113は、学習期間の全データについて、2個のセンサ値のビン番号に対応する配列の要素に1を加算する。この処理により、センサ2個による二次元の頻度分布(ヒストグラム)が算出される。評価空調機分類部113は、この頻度分布を画像に変換し、変換した画像と当該画像を識別するための識別番号(ID)とを対応付けて保存する(S910)。変換方法については後述する。図示はしていないが、評価空調機分類部113は、二次元配列のサイズおよびステップS903で算出した各センサ信号の最小値と最大値を記録しておく。ステップS910における画像変換方法については、ステップS410の場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。
Similar to the case of steps S407 to S409, the evaluation air
図10は、評価空調機と各学習データグループに属する学習空調機の同センサにおける2次元分布密度グラフ間の類似度算出および類似度判定のフロー図である。まず、学習空調機グループ化部104は、図4で作成した学習空調機101の全2次元分布密度と評価空調機111の2次元分布密度を評価空調機分類部113に入力する(S1001)。評価空調機分類部113は、各評価空調機(S1002)、各センサ(S1003)、各学習グループ(S1004)に対して、以下の処理を繰り返す。図11に示すように、評価空調機分類部113は、評価空調機111と各学習グループに属するすべての学習空調機101の同センサにおける2次元分布密度グラフ間の類似度を算出する(S1005)。例えば、評価空調機分類部113は、各学習グループに属するすべての学習空調機101に設けられている2種類のセンサの組み合わせにおける分布密度画像を重ね合わせた学習空調機重畳分布密度画像と、評価空調機111の分布密度画像とを重ね合わせた重畳分布密度画像を読み取り、その重畳部分の面積の大きさにより、上記類似度を算出する。図11では、例えば、評価空調機が有するセンサAおよびセンサBの組み合わせにおける分布密度画像と、学習データグループ1に分類されるそれぞれの学習空調機101が有するセンサAおよびセンサBの組み合わせにおける上記学習空調機重畳分布との類似度が89%であることを示している。
FIG. 10 is a flow chart of similarity calculation and similarity determination between the two-dimensional distribution density graphs of the evaluation air conditioner and the learning air conditioner belonging to each learning data group in the same sensor. First, the learning air
最後に、評価空調機分類部113は、評価空調機111に対して、類似度の高い学習データグループ順に順位をつけ(S1006)、類似度順位1位の学習データグループへ分類する(S1007)。例えば、図11では、評価空調機分類部113は、評価空調機111と各学習データグループとの間における上記類似度を算出すると、算出した類似度を比較し、学習データグループ1が最も評価空調機111に類似しているため、類似度の順位を1に設定する。上記比較において、各センサの組み合わせにおける上記学習空調機重畳分布との類似度の平均値が最も高い値の場合に、当該順位を1に設定すればよい。そして、評価空調機分類部113は、分類された学習グループのセンサデータを学習し、評価空調機の異常を検知する。
Finally, the evaluation air
図12は、評価空調機の学習データグループへの分類結果を表示する画面の例である。当該画面は、例えば、異常検知システム1000を構成するサーバ装置に接続されたディスプレイに出力される。上記サーバ装置の入力装置は、ユーザから、評価空調機の分類画面1201から表示対象の評価空調機および評価期間の指定を受け付ける。例えば、上記入力装置は、ユーザから、評価空調機ID選択ウィンドウ1202で、評価空調機111の識別番号(ID)の選択を受け付ける。また、上記入力装置は、評価期間ウィンドウ1203から、選択された評価空調機111の評価期間の開始日と終了日の入力を受け付ける。上記入力装置が開始ボタン1205の押下を受け付けると、図9、10の評価空調機の学習データグループへの分類フローが開始される。分類終了後、分類結果欄1204に、評価空調機101に対する類似度1位の学習データグループと類似度1206が表示される。また、その下の欄には、学習データグループに含まれる各サイトの空調機リスト1207が表示される。
FIG. 12 is an example of a screen for displaying the classification result of the evaluation air conditioner into the learning data group. The screen is output to, for example, a display connected to the server device constituting the
また、分類結果欄1204には、評価空調機と分類された学習データグループの各センサの類似度1208が表示される。これらの表示は、例えば、評価空調機分類部113により行われる。
Further, in the
上記実施例1によれば、学習空調機101のセンサ信号の類似度で空調機をグループ化し、評価空調機111のセンサ信号を基に、センサ信号同士の相関関係を用いて類似度の高い空調機グループを学習することにより、短期間のデータ蓄積で高感度な異常検知が可能になる。また、多数サイトの既存の空調機を利用できることから、多様かつ大量の学習データ数を確保できるため、異常検知の高感度化および虚報の抑制が可能である。また、上記実施例では、2種類のセンサの相関関係を用いて空調機同士の類似を判定することとしたが、3種類以上のセンサの相関関係を用いた場合も同様に考えることができる。
According to the first embodiment, the air conditioners are grouped according to the similarity of the sensor signals of the learning
次に、各センサにおける数時間毎の最大値、最小値、平均値の頻度分布を用いた、学習空調機のグループ化および評価空調機の分類方法について説明する。 Next, a method of grouping learning air conditioners and classifying evaluation air conditioners using the frequency distribution of the maximum value, the minimum value, and the average value every few hours in each sensor will be described.
図2に示したように、多数サイトの学習空調機101をグループ化するには、各センサにおける数時間毎の最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフを作成するステップS206、各学習空調機101の同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布間の類似度を算出するステップS207、その類似度を基に各学習空調機101をグループ化するステップS208が存在する。以下に具体的な処理について説明する。
As shown in FIG. 2, in order to group the learning
図13は、各センサにおける数時間毎の最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフの作成フロー図である(学習データグループ化)。 FIG. 13 is a flow chart for creating a frequency distribution graph of the maximum value, the minimum value, and the average value every several hours in each sensor (learning data grouping).
センサ信号蓄積部103は、多数サイトの学習空調機101に装着されたセンサ信号102を受信して記憶装置に蓄積し、蓄積したセンサ信号102をグループ化する学習空調機グループ化部104に入力する(S1301)。学習空調機グループ化部104は、各センサについて蓄積されたセンサ信号102について、ステップS1303からS1306の処理を実行する(S1302)。学習空調機グループ化部104は、全ての学習空調機における頻度分布グラフのスケールが同じになるようにセンサ信号の種類毎の最大値(MAX)と最小値(MIN)を求める(S1303)。学習空調機グループ化部104は、最小値から最大値を指定された数Nで分割する際の刻み幅Sを算出する(S1304)。ステップS1303、S1304は、図4に示したステップS403、S404と同様であるため、ここではその説明を省略する。学習空調機グループ化部104は、予備の処理範囲を設けるため、上記最小値と最大値から外側に範囲を広げて頻度分布算出の処理範囲を算出する(S1305)。広げる範囲は、例えばMINをMIN−S×M、MAXをMAX+S×Mに変更する。ここでMは予め決められた1以上の整数とする。
The sensor
学習空調機グループ化部104は、各学習期間、および各空調機に対して、各センサにおける数時間毎の最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフを作成するため、ステップS1307からS1311までの処理を実行する(S1307)。
The learning air
学習空調機グループ化部104は、各学習期間区分(S1307)、各空調機(S1308)、各センサ(S1309)に対して、以下の処理を繰り返す。ここでステップS1307における学習期間区分は、S205と同様に設定すればよい。学習空調機グループ化部104は、頻度分布算出用の二次元配列を確保し、すべての要素に0をセットする。配列のサイズはN+2Mである。学習空調機グループ化部104は、学習期間の全データについて、1個のセンサ値に対応する配列の要素に1を加算する)。この処理により、頻度分布(ヒストグラム)が算出される。学習空調機グループ化部104は、この頻度分布をデータとして、あるいは画像に変換し、変換した画像と当該画像を識別するための識別番号(ID)とを対応付けて保存する(S1310)。図示はしていないが、学習空調機グループ化部104は、ニ次元配列のサイズおよびステップS1303で算出した各センサ信号の最小値と最大値を記録しておく。
The learning air
図14は、各センサにおける数時間毎の最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフの例である。学習空調機グループ化部104は、例えば1ヶ月間の各センサにおける1時間毎の最大値、最小値、平均値を用いて、上記頻度分布グラフを作成する。
FIG. 14 is an example of a frequency distribution graph of the maximum value, the minimum value, and the average value every several hours in each sensor. The learning air
具体的には、学習空調機グループ化部104は、図14に示すように、ある学習空調機101のセンサAのセンサ信号101について、1週間毎に、センサ信号101の最大値、最小値、平均値を求める。図14では、例えば、第1週におけるセンサAの最大値、最小値、平均値は、MAX1、MIN1、AVE1であることをあらわしている。センサBについても同様である。
Specifically, as shown in FIG. 14, the learning air
学習空調機グループ化部104は、各センサについて、センサ信号101の最大値、最小値、平均値を求めると、それぞれの頻度分布グラフに積み重ねる。図14では、例えば、学習空調機グループ化部104は、センサAが温度センサである場合、頻度分布算出の処理範囲である横軸に温度をとり、縦軸に頻度数(出現回数)をとる。学習空調機グループ化部104は、センサAにおける第1週の最大値MAX1と第2週の最大値MAX2が同じ値t3であるため、上記頻度分布の温度t3にその回数(この場合は2回)を積み重ねる。一方、第3週の最大値MAX3は、第1週の最大値MAX1および第2週の最大値MAX2よりも低い値t2であるため、学習空調機グループ化部104は、上記頻度分布の温度t2にその回数(この場合は1回)を積み重ねる。センサ信号101の平均値、最小値についても同様に考えることができる。また、学習空調機グループ化部104は、センサBについても同様の処理を実行する。学習空調機グループ化部104は、学習空調機101のすべてのセンサについて、このような頻度分布グラフを生成し、上記識別番号(図14では、識別情報S0001A0001(S0001:サイトナンバー、A0001:空調機ナンバー)に対応付けて記憶装置に画像として保存する。分布の有る画素を1、分布の無い画素を0としたニ値化二次元配列のテキスト形式で保存してもよい。このように、頻度分布グラフは、所定期間におけるセンサの出力値から得られる統計値(最大値、最小値、平均値)を集計したグラフであるといえる。
When the learning air
図15は、各学習空調機101の同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフ間の類似度算出および類似度判定のフロー図である。図13で作成した学習空調機101の各センサにおける数時間毎の最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフを学習空調機グループ化部104に入力する(S1501)。まず、学習空調機グループ化部104は、任意の学習空調機101を基準とし、各学習データグループ(S1502)、各センサ(S1503)、各学習期間区分(S1504)、各学習空調機(S1505)に対して、以下の処理を繰り返す。ここでステップS1504における学習期間区分は、S205と同様に設定すればよい。
FIG. 15 is a flow chart of similarity calculation and similarity determination between frequency distribution graphs of maximum value, minimum value, and average value in the same sensor of each learning
学習空調機グループ化部104は、任意の学習空調機101の中から選択した基準空調機と残りの学習空調機101との間で、同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフ間のそれぞれの類似度を算出し(S1506)、その類似度を判定する(S1507)。つまり、類似度の判定とは、実施例1の場合と同様、類似度が高く、学習空調機101が基準空調機と同じグループに分類できるか判定することを意味する。基準空調機と残りの学習空調機101のそれぞれとの間で同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフ間のそれぞれの類似度が、例えば80%以上の場合、学習空調機グループ化部104は、比較した学習空調機101が基準空調機と同グループに属すると判断する。類似度レベルについては、実施例1の場合と同様に考えることができる。学習空調機グループ化部104は、この類似度判定にもとづき、基準空調機と類似度が高い学習空調機101とをグループ化する(S1508)。
The learning air
なお、学習空調機グループ化部104は、基準空調機およびグループ化された学習空調機101を除いた残りの学習空調機101から、再度、基準空調機を設定し、ステップS1501からステップS1508を繰り返し、学習空調機101の学習データグループを構築する。
The learning air
図16は、各学習空調機の同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフの類似度算出方法を説明する図である。学習空調機グループ化部104は、ステップS1606にて作成した全学習空調機101の各センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフをもとに、全学習空調機101の中から基準空調機1601を選定し(SS1)、その残りの学習空調機1602の中から選んだそれぞれの学習空調機101に対し、同センサにおける最大値、最小値、平均値のそれぞれの頻度分布グラフを比較1603することで(SS2)、類似度を算出する。例えば、学習空調機グループ化部104は、基準空調機1601の最大値の頻度分布グラフの画像と、それぞれの学習空調機101の最大値の頻度分布グラフの画像とを重ね合わせた基準空調機重畳頻度分布画像を読み取り、その重畳部分の面積の大きさにより、上記類似度を算出する。この処理を各センサ、および各学習期間区分に対して繰り返す。例えば、同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフは、分布の有る画素を1、分布の無い画素を0としたニ値化二次元配列で表される。
そして、類似度は以下で示される。
FIG. 16 is a diagram illustrating a method of calculating the similarity of the frequency distribution graph of the maximum value, the minimum value, and the average value in the same sensor of each learning air conditioner. The learning air
And the similarity is shown below.
類似度(%)=基準空調機と比較する空調機の頻度分布グラフが共に「1」を示す画素数/基準空調機の頻度分布グラフが「1」を示す画素数
図17は、各学習空調機の同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフの類似度表の例である。当該類似度表は、ステップS607において、学習空調機グループ化部104により出力される。
Similarity (%) = Number of pixels in which the frequency distribution graph of the air conditioner compared with the standard air conditioner shows "1" / Number of pixels in which the frequency distribution graph of the standard air conditioner shows "1" Figure 17 shows each learning air conditioner. This is an example of the similarity table of the frequency distribution graph of the maximum value, the minimum value, and the average value in the same sensor of the machine. The similarity table is output by the learning air
学習空調機グループ化部104は、基準空調機1701に対する残りの学習空調機1702の類似度を算出し、類似度表を作成し、その類似度を判定する。つまり、類似度の判定とは、類似度が高く、同じグループに分類できるか判定することを意味する。基準空調機1701と残りの空調機1702の同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフ間の類似度が、例えば、全て閾値として定められた数値80%以上の場合、基準空調機1701と同グループと判断する。図17において、例えば、基準空調機である空調機1に設けられているあるセンサの最大値の頻度分布グラフと、学習空調機である空調機2に設けられている同センサの最大値の頻度分布グラフとの類似度は、1月は85%であり、2月は90%であることを示している。このように、学習空調機グループ化部104は、基準空調機と学習空調機との間で、すべての同センサについて、類似度を算出し、その結果を上記類似度表として出力する。上記閾値は固定ではなく、任意の値に調整可能である。ただし、上記閾値の値は、実施例1の場合と同様に設定すればよい。学習空調機グループ化部104は、この類似度判定にもとづき、基準空調機1701と類似度が高い学習空調機1702をグループ化する。
The learning air
なお、学習空調機グループ化部104は、基準空調機1701およびグループ化された学習空調機を除いた残りの空調機から、再度基準空調機1703を設定し、ステップS1501からステップS1508を繰り返し、学習空調機101の学習データグループを構築する。
The learning air
図3に示したように、評価空調機111に対し類似度の高い学習グループを選定するには、評価空調機111の評価期間にて同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフを作成するステップS305、評価空調機111と各学習データグループに属する学習空調機101の同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフ間の類似度を算出するステップS306、その類似度を基に順位をつけ(S307)、類似度順位が1位の学習データグループに分類するステップS308が存在する。以下に具体的な処理について説明する。
As shown in FIG. 3, in order to select a learning group having a high degree of similarity to the
図18は、評価空調機111の評価期間にて、同センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフの作成フロー図である(学習データグループへの分類)。
FIG. 18 is a flow chart for creating a frequency distribution graph of the maximum value, the minimum value, and the average value in the
センサ信号蓄積部103は、評価空調機111に装着されたセンサ信号112を評価空調機分類部113に入力する。さらに、センサ信号蓄積部103は、評価期間における学習データグループ毎に分類された学習空調機101のセンサ信号102も評価空調機分類部113に入力する(S1801)。
The sensor
評価空調機分類部113は、各センサについて、ステップ1803からS1806の処理を実行する(S1802)。評価空調機分類部113は、ステップS1303の場合と同様に、全ての学習空調機における頻度分布グラフのスケールが同じになるようにセンサ信号の種類毎の最大値(MAX)と最小値(MIN)を求める(S1803)。評価空調機分類部113は、ステップS1304の場合と同様に、最小値から最大値を指定された数Nで分割する際の刻み幅Sを算出し(S1804)、最小値と最大値から外側に範囲を広げて分布密度算出の処理範囲を算出する(S1805)。
The evaluation air
評価空調機分類部113は、評価期間、評価空調機111および各学習データグループに対して、各センサにおける最大値、最小値、平均値の頻度分布グラフを作成するため、ステップS1807からS1811までの処理を実行する(S1807)。
The evaluation air
評価空調機分類部113は、ステップS1307〜S1309の場合と同様、評価期間(S1807)、各センサ(S1808)、各学習データグループに属するすべての学習空調機101(S1809)に対して、以下の処理を繰り返す。評価空調機分類部113は、頻度分布算出用の二次元配列を確保し、すべての要素に0をセットする。配列のサイズはN+2Mである。評価空調機分類部113は、学習期間の全データについて、1個のセンサ値に対応する配列の要素に1を加算する。この処理により、センサ1個による頻度分布(ヒストグラム)が算出される。評価空調機分類部113は、この頻度分布を画像に変換し、変換した画像と当該画像を識別するための識別番号(ID)とを対応付けて保存する(S1810)。図示はしていないが、評価空調機分類部113は、二次元配列のサイズおよびステップS1803で算出した各センサ信号の最小値と最大値を記録しておく。
Similar to the case of steps S1307 to S1309, the evaluation air
図19は、評価空調機と各学習データグループに属する学習空調機の同センサにおける頻度分布グラフ間の類似度算出および類似度判定のフロー図である。まず、学習空調機グループ化部104は、図13で作成した学習空調機101の全頻度分布と評価対象となる空調機の頻度分布を評価空調機分類部113に入力する(S1901)。評価空調機分類部113は、各評価空調機(S1902)、各センサ(S1903)、各学習グループ(S1904)に対して、以下の処理を繰り返す。評価空調機分類部113は、評価空調機と各学習グループの同センサにおける頻度分布グラフ間の類似度を算出する(S1905)。例えば、評価空調機分類部113は、図11に示した場合と同様の考え方で、各学習グループに属するすべての学習空調機101に設けられている同センサにおける頻度分布画像を重ね合わせた学習空調機重畳頻度分布画像と、評価空調機111の頻度分布画像とを重ね合わせた重畳頻度分布画像を読み取り、その重畳部分の面積の大きさにより、上記類似度を算出する。
FIG. 19 is a flow chart of similarity calculation and similarity determination between the frequency distribution graphs of the evaluation air conditioner and the learning air conditioner belonging to each learning data group in the same sensor. First, the learning air
最後に、評価空調機分類部113は、評価空調機111に対して、類似度の高い学習データグループ順に順位をつけ(S1906)、類似度順位1位の学習データグループへ分類する(S1907)。当該分類の方法については、図11と同様の考え方で実行すればよい。そして、評価空調機分類部113は、分類された学習グループのセンサデータを学習し、評価空調機111の異常を検知する。
Finally, the evaluation air
上記実施例2によれば、学習空調機101のセンサ信号の類似度で空調機をグループ化し、評価空調機111のセンサ信号を基に、センサ信号から得られる統計値を用いて類似度の高い空調機グループを学習することにより、短期間のデータ蓄積で高感度な異常検知が可能になる。また、多数サイトの既存の空調機を利用できることから、多様かつ大量の学習データ数を確保できるため、異常検知の高感度化および虚報の抑制が可能である。
According to the second embodiment, the air conditioners are grouped according to the similarity of the sensor signals of the learning
以上、実施例1、実施例2の手法を適用した異常検知システムにより、空調機1台に対し、過去1年分の正常なセンサデータを学習し、評価する方式において、空調機の季節や機差による影響を低減させ、空調機の異常を高感度かつ早期に検出することが可能となる。すなわち、正常な空調機のセンサ信号の類似度で空調機をグループ化し、評価する空調機のセンサ信号を基に、類似度の高い空調機グループに分類することにより、例えば、学習データを蓄積する期間(例えば1年間)とする等、短期間のデータ蓄積で高感度に異常を検知することができる。 As described above, in the method of learning and evaluating the normal sensor data for the past one year for one air conditioner by the abnormality detection system to which the methods of Examples 1 and 2 are applied, the season and the machine of the air conditioner are used. It is possible to reduce the influence of the difference and detect abnormalities in the air conditioner with high sensitivity and at an early stage. That is, by grouping the air conditioners according to the similarity of the sensor signals of the normal air conditioners and classifying them into the air conditioner groups having a high degree of similarity based on the sensor signals of the air conditioners to be evaluated, for example, learning data is accumulated. Abnormalities can be detected with high sensitivity by accumulating data for a short period of time, such as a period (for example, one year).
101…学習空調機、102、202種類のセンサ信号、103、203…センサ信号入力部、104、204…特徴ベクトル抽出部、105、205…異常測度算出部、106…しきい値算出部、120…センサ信号蓄積部、201…評価空調機、206…異常判定部、207…関連センサ特定部。 101 ... Learning air conditioner, 102, 202 types of sensor signals, 103, 203 ... Sensor signal input unit, 104, 204 ... Feature vector extraction unit, 105, 205 ... Abnormal measurement calculation unit, 106 ... Threshold calculation unit, 120 ... Sensor signal storage unit, 201 ... Evaluation air conditioner, 206 ... Abnormality determination unit, 207 ... Related sensor identification unit.
Claims (4)
第2の空調機に設けられた1または複数のセンサから出力される第2のセンサ信号を基に前記第2の空調機と前記グループ化した学習データとを比較し、前記第2の空調機と前記グループ化した学習データとの類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類し、
分類された前記グループの学習データに基づいて、前記第2の空調機の異常を判定する異常検知方法において、
前記グループ化において、複数の第1のセンサ信号間の相関関係を示す学習分布密度グラフを生成し、生成した前記学習分布密度グラフの類似度に基づいて、前記学習データを構築し、
前記分類において、複数の第2のセンサ信号間の相関関係を示す評価分布密度グラフを生成し、生成した前記評価分布密度グラフと前記学習分布密度グラフとの類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類する、
ことを特徴とする異常検知方法。 Learning data in which the first air conditioners are grouped is constructed based on the similarity between the first sensor signals output from one or a plurality of sensors provided in each of the plurality of first air conditioners. ,
Based on the second sensor signals output from one or more sensors provided in the second air conditioner, the second air conditioner is compared with the grouped learning data, and the second air conditioner is compared. And the second air conditioner are classified into similar groups in the training data based on the degree of similarity with the grouped training data.
Based on the training data classified the group, in abnormality detection method for determining an abnormality of the second air-conditioner,
In the grouping, a learning distribution density graph showing the correlation between the plurality of first sensor signals is generated, and the learning data is constructed based on the similarity of the generated learning distribution density graph.
In the classification, an evaluation distribution density graph showing the correlation between the plurality of second sensor signals is generated, and the second evaluation distribution density graph is based on the similarity between the generated evaluation distribution density graph and the learning distribution density graph. Classify the air conditioners into similar groups in the training data,
Anomaly detection method characterized by this.
第2の空調機に設けられた1または複数のセンサから出力される第2のセンサ信号を基に前記第2の空調機と前記グループ化した学習データとを比較し、前記第2の空調機と前記グループ化した学習データとの類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類し、 Based on the second sensor signals output from one or more sensors provided in the second air conditioner, the second air conditioner is compared with the grouped learning data, and the second air conditioner is compared. And the second air conditioner are classified into similar groups in the training data based on the degree of similarity with the grouped training data.
分類された前記グループの学習データに基づいて、前記第2の空調機の異常を判定する異常検知方法において、 In the abnormality detection method for determining the abnormality of the second air conditioner based on the learned data of the classified group.
前記グループ化において、所定期間における第1のセンサ信号から得られる統計値を集計した学習頻度分布グラフを生成し、生成した前記学習頻度分布グラフの類似度に基づいて、前記学習データを構築し、 In the grouping, a learning frequency distribution graph that aggregates the statistical values obtained from the first sensor signal in a predetermined period is generated, and the learning data is constructed based on the similarity of the generated learning frequency distribution graph.
前記分類において、所定期間における第2のセンサ信号から得られる統計値を集計した評価頻度分布グラフを生成し、生成した前記評価頻度分布グラフと前記学習頻度分布グラフとの類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類する、 In the above classification, an evaluation frequency distribution graph that aggregates statistical values obtained from the second sensor signal in a predetermined period is generated, and based on the degree of similarity between the generated evaluation frequency distribution graph and the learning frequency distribution graph, the above The second air conditioner is classified into a similar group in the training data.
ことを特徴とする異常検知方法。 Anomaly detection method characterized by this.
第2の空調機に設けられた1または複数のセンサから出力される第2のセンサ信号を基に前記第2の空調機と前記グループ化した学習データとを比較し、前記第2の空調機と前記グループ化した学習データとの類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類する分類部と、 Based on the second sensor signals output from one or more sensors provided in the second air conditioner, the second air conditioner is compared with the grouped learning data, and the second air conditioner is compared. And a classification unit that classifies the second air conditioner into similar groups in the training data based on the degree of similarity with the grouped training data.
分類された前記グループの学習データに基づいて、前記第2の空調機の異常を判定する異常判定部と、 An abnormality determination unit that determines an abnormality of the second air conditioner based on the classified learning data of the group, and an abnormality determination unit.
を備える異常検知システムにおいて、 In an abnormality detection system equipped with
前記グループ化部は、複数の第1のセンサ信号間の相関関係を示す学習分布密度グラフを生成し、生成した前記学習分布密度グラフの類似度に基づいて、前記学習データを構築し、 The grouping unit generates a learning distribution density graph showing the correlation between the plurality of first sensor signals, and constructs the learning data based on the similarity of the generated learning distribution density graph.
前記分類部は、複数の第2のセンサ信号間の相関関係を示す評価分布密度グラフを生成し、生成した前記評価分布密度グラフと前記学習分布密度グラフとの類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類する、 The classification unit generates an evaluation distribution density graph showing the correlation between the plurality of second sensor signals, and based on the degree of similarity between the generated evaluation distribution density graph and the learning distribution density graph, the second Classify the air conditioners of the above into similar groups in the training data.
ことを特徴とする異常検知システム。 Anomaly detection system characterized by this.
第2の空調機に設けられた1または複数のセンサから出力される第2のセンサ信号を基に前記第2の空調機と前記グループ化した学習データとを比較し、前記第2の空調機と前記グループ化した学習データとの類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類する分類部と、 Based on the second sensor signals output from one or more sensors provided in the second air conditioner, the second air conditioner is compared with the grouped learning data, and the second air conditioner is compared. And a classification unit that classifies the second air conditioner into similar groups in the training data based on the degree of similarity with the grouped training data.
分類された前記グループの学習データに基づいて、前記第2の空調機の異常を判定する異常判定部と、 An abnormality determination unit that determines an abnormality of the second air conditioner based on the classified learning data of the group, and an abnormality determination unit.
を備える異常検知システムにおいて、 In an abnormality detection system equipped with
前記グループ化部は、所定期間における第1のセンサ信号から得られる統計値を集計した学習頻度分布グラフを生成し、生成した前記学習頻度分布グラフの類似度に基づいて、前記学習データを構築し、 The grouping unit generates a learning frequency distribution graph that aggregates statistical values obtained from the first sensor signal in a predetermined period, and constructs the learning data based on the similarity of the generated learning frequency distribution graph. ,
前記分類部は、所定期間における第2のセンサ信号から得られる統計値を集計した評価頻度分布グラフを生成し、生成した前記評価頻度分布グラフと前記学習頻度分布グラフとの類似度に基づいて、前記第2の空調機を前記学習データの中で類似するグループに分類する、 The classification unit generates an evaluation frequency distribution graph that aggregates statistical values obtained from the second sensor signal in a predetermined period, and based on the degree of similarity between the generated evaluation frequency distribution graph and the learning frequency distribution graph, the classification unit generates an evaluation frequency distribution graph. The second air conditioner is classified into a similar group in the training data.
ことを特徴とする異常検知システム。 Anomaly detection system characterized by this.
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