JP6920835B2 - 設備監視装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の設備から状態情報を収集する監視システムにおいて使用する設備監視装置に関する。

従来、複数の設備から接点情報やアナログ・パルス情報を収集する監視システムが知られている。この監視システムでは、被監視装置から収集された監視情報に変化があった場合のみ監視情報を取得する。これにより、監視サーバに送信するデータパケットの容量を大きくすることなく被監視装置の状態を正確に把握することが可能となる。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１０５８０９号公報

従来の監視システムでは、設備の状態変化の有無を設備監視装置で収集し、変化があった設備の設備情報を、ネットワークを介して設備監視装置から監視サーバに通知する。このため、ネットワークの混雑や監視サーバの処理負荷の影響で状態変化通知が失われてしまった場合、監視サーバで設備の状態を正しく把握できない。

例えば、特許文献１の図１の監視システムを例にとると、被監視装置が３台ある場合（以下、設備Ａ、設備Ｂ、設備Ｃ）、あるタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３における各設備の状態が図２に示す状態であったとする。初期状態をＯＮとすると、それぞれのタイミングにおける設備ごとの状態変化の有無は図３のようになる。それぞれのタイミングでフィールド監視装置４から監視サーバ２に送信した状態変化通知のうち、タイミングＴ２で送信したものが何らかの原因で消失したとする。このとき監視サーバ２は設備状態を更新しないため、図４に示すとおりタイミングＴ２において設備Ｂと設備Ｃの状態が実際と異なるものとなる。この後、タイミングＴ３でフィールド監視装置から送信された状態変化通知を監視サーバ２が受け取ると、設備Ａと設備Ｂの状態は更新されるが、設備Ｃの状態はＯＮのままとなる。このように、状態変化通知がネットワーク中で失われ、設備の状態変化が正しく通知されないと、次に設備Ａ、設備Ｂ、設備Ｃのいずれかで状態変化が発生するまで、監視サーバが把握する設備状態と実際の設備状態とに齟齬が生じる。本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、データパケットが失われ得る環境においても、監視サーバが複数の設備の状態を正しく把握することにある。

本発明の設備監視装置は、設備の状態情報を定期的に収集する設備状態取得部と、この設備状態取得部で収集した設備の状態情報を連続して記憶する設備状態記憶部と、新しく記憶された第１の状態情報と、第１の状態情報の前に記憶された第２の状態情報とを比較することにより設備の状態が変化した状態情報のみを監視サーバに送信する状態変化通知送信部と、状態変化通知送信部の通知のタイミングとは別に、前記設備状態記憶部に保存された設備の全状態情報を前記監視サーバに送信する状態情報送信部とを備え、状態情報送信部の送信タイミングは、状態変化通知送信部で基準回数の状態情報を送信した後であることを特徴とする。

本発明の設備監視装置によれば、監視サーバが何らかの理由により状態変化通知を取り
こぼしたとしても、別のタイミングで状態情報送信部から全設備の状態情報が送信されるため、監視サーバは設備の状態を正確に把握することができる。

従来の設備監視システムの構成概念図である。 図１の設備監視システムの、所定のタイミングにおける設備状態を示す図である。 図１の設備監視システムの、所定のタイミングにおける状態変化の有無を示す図である。 図１の設備監視システムの、所定のタイミングにおける監視サーバが把握している設備状態を示す図である。 本発明の実施の形態１による設備監視システムの構成概念図である。 本発明の実施の形態１による設備監視装置のハードウエア構成図である。 本発明の実施の形態１による設備監視装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態１による設備状態取得部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１による設備状態記憶部に記憶される設備状態を示す図である。 本発明の実施の形態１による状態変化通知送信部の動作を示すフローチャートである。 図９で示す設備状態において、状態変化通知送信部の動作により表される状態変化通知を示す図である。 本発明の実施の形態１によるネットワーク品質測定部の動作を示すフローチャートである。 図１２のネットワーク品質測定部の動作によりネットワーク品質情報蓄積部に記録される再送又は送信パケットの検知時刻と再送又は送信イベントを示す図である。 図１２のネットワーク品質測定部の動作によりネットワーク品質情報蓄積部に記録される検知時刻とＲＴＴを示す図である。 本発明の実施の形態１による状態情報送信部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１による状態情報送信部に設定するパラメータの一例を示す図である。 本発明の実施の形態２による設備監視装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態２による状態変化通知送信部の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１
図５に、本発明の実施の形態１による設備監視装置１１を用いた監視システム１の例を示す。設備監視装置１１には複数の設備１０ａ、１０ｂ、１０ｃが接続されている。また、設備監視装置１１は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネットなどのネットワーク１２を介して監視サーバ１３と接続されている。

図６に、実施の形態１の設備監視装置１１のハードウエア構成の一例を示す。設備監視装置１１は、プログラムを実行するＣＰＵ２２（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵ２２とバス２６で接続されたＲＡＭ２３（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ネットワークインタフェース２４、設備インタフェース２５、磁気ディスク装置２１を備える。磁気ディスク装置２１の代わりに、フラッシュメモリやメモリカード読み書き装置などの記憶装置を備えていてもよい。ＲＡＭ２３は揮発性メモ
リの一例であり、磁気ディスク装置２１は不揮発性メモリの一例である。磁気ディスク装置２１にはＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）２１０、プログラム２１１、ファイル２１２が格納されており、装置起動時にＣＰＵ２２がこれらを読み取り、実行する。ネットワークインタフェース２４はネットワーク１２に接続されており、監視サーバ１３と通信を行う。設備インタフェース２５はＣＣ−ＬｉｎｋやＲＳ−４２２，ＲＳ−２３２Ｃ，接点などを介して設備１０ａ、１０ｂ、１０ｃと接続されており、設備の状態情報を受け取る。ネットワークインタフェース２４と設備インタフェース２５に同一のインタフェースを用いてもよい。

図７に実施の形態１の設備監視装置１１の機能ブロック図を示す。設備状態取得部３０は、設備インタフェース２５を介して設備から設備状態を取得する。設備状態記憶部３１は、設備状態取得部３０で取得した設備の状態情報を新状態と旧状態の２回分記憶する。状態変化通知送信部３２は、設備状態記憶部３１に保存されている新状態と旧状態とを比較して状態の変化を検知し、ネットワークインタフェース２４経由で監視サーバ１３に通知する。ネットワーク品質測定部３３は、ネットワークインタフェース２４で送受信する通信パケットを監視してネットワーク品質を測定する。ワークメモリ３６は、ネットワーク品質測定部３３がネットワーク品質を測定するための通信パケットを保持する。ネットワーク品質情報蓄積部３４は、ネットワーク品質測定部３３で測定したネットワーク品質情報を蓄積する。状態情報送信部３５は、状態変化通知送信部３２で状態変化通知を所定の回数、監視サーバ１３に送信したときに設備状態記憶部３１に記憶されている状態情報をネットワークインタフェース２４経由で監視サーバ１３に送信する。

次にこのように構成された実施の形態１の設備監視装置１１の状態情報取得動作を機能ブロックごとに説明する。
まず、設備状態取得部３０の動作について、図８を用いて説明する。設備状態取得部３０は、あらかじめ決められた設備状態情報収集のための時間間隔で、以下に説明するステップ１からステップ５の動作を繰り返す。
ステップ１：設備状態記憶部３１に新状態情報として保存されている状態情報を、旧状態情報として保存（旧状態領域に上書き）する（図８のＳ１）。
ステップ２：設備インタフェース２５を使って設備１０ａ、１０ｂ、１０ｃから状態情報を順に収集する（Ｓ２）。
ステップ３：設備１０ａ、１０ｂ、１０ｃの状態情報を収集し終えたらステップ４に進む（Ｓ３）。
ステップ４：収集した設備１０ａ、１０ｂ、１０ｃの状態情報を設備状態記憶部３１に新状態情報として保存（新状態領域に上書き）する（Ｓ４）。
ステップ５：設備状態記憶部３１の状態情報を更新したことを状態変化通知送信部３２に通知する（Ｓ５）。
ここでは、例として、設備状態の収集後に設備状態記憶部３１が図９のようになったとする。

次に、状態変化通知送信部３２の動作について、図１０を用いて説明する。状態変化通知送信部３２は、設備状態取得部３０から通知を受けると、以下に説明するステップ１０１からステップ１０６の動作を行う。
ステップ１０１：設備状態記憶部３１から、まだ状態の比較をしていない設備の新状態情報と旧状態情報を取得する（図１０のＳ１０１）。
ステップ１０２：取得した新旧状態情報に差異があるか確認する。差異がある場合ステップ１０３へ、差異がない場合ステップ１０４へ進む（Ｓ１０２）。
ステップ１０３：状態変化通知に、差異のある設備の新状態情報を追加し、ステップ１０４へ進む（Ｓ１０３）。
ステップ１０４：全設備の新旧状態情報を比較し終えるまでステップ１０１からステップ
１０３を繰り返す。全設備の新旧状態情報を比較し終えたらステップ１０５へ進む（Ｓ１０４）。
ステップ１０５：ステップ１０１からステップ１０３の動作で作成した状態変化通知を監視サーバ１３に送信する（Ｓ１０５）。
ステップ１０６：状態変化通知送信部３２の内部に保持する状態変化通知の送信回数のカウント値を１増やす（Ｓ１０６）。設備状態記憶部３１が図９に示す状態になっている場合に上記動作を行うと、状態変化通知は図１１に示すものとなる。

次に、ネットワーク品質測定部３３の動作について図１２を用いて説明する。ネットワーク品質測定部３３は、ネットワークインタフェース２４を流れる通信パケットを常時監視しており、通信パケットを検知するごとに、以下に説明するステップ２０１からステップ２０８の動作を行う。
ステップ２０１：検知した通信パケットのＩＰヘッダとＴＣＰヘッダを抽出する（図１２のＳ２０１）。
ステップ２０２：検知した通信パケットが、設備監視装置１１が送信した通信パケットの場合ステップ２０３へ、設備監視装置１１が受信した通信パケット（受信パケット）の場合ステップ２０６へ進む（Ｓ２０２）。
ステップ２０３：検知した通信パケットが再送した通信パケット（再送パケット）だった場合ステップ２０４へ、そうでない場合ステップ２０５へ進む。検知した通信パケットのＩＰヘッダ中の宛先・送信元ＩＰアドレス、ＴＣＰヘッダ中の宛先・送信元ポート番号、シーケンス番号が同一のパケットがワークメモリ３６に存在する場合は再送パケットと判断する（Ｓ２０３）。

ステップ２０４：再送パケットの検知時刻と再送イベントの発生を例えば図１３に示すような形でネットワーク品質情報蓄積部３４に記録し、ステップ２０８へ進む（Ｓ２０４）。
ステップ２０５：再送パケット以外の送信パケットの検知時刻と送信イベントの発生を例えば図１３に示すような形でネットワーク品質情報蓄積部３４に記録し、ステップ２０８へ進む（Ｓ２０５）。
ステップ２０６：受信パケットが応答パケットの場合ステップ２０７へ、そうでない場合ステップ２０８へ進む（Ｓ２０６）。ワークメモリ３６に、検知した受信パケットのＡＣＫ番号−１のシーケンス番号を持つ送信パケットがある場合、この送信パケットに対する応答パケットであると判断する。
ステップ２０７：送信パケットと応答パケットの検知時刻の時間差をとって往復遅延時間ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）を計算し、例えば図１４に示すような形でネットワーク品質情報蓄積部３４に記録する（Ｓ２０７）。
ステップ２０８：検知した通信パケットの検知時刻、ＩＰヘッダ情報、及びＴＣＰヘッダ情報をワークメモリ３６に格納する（Ｓ２０８）。このとき、格納されている情報が、ワークメモリ３６のあらかじめ決められた容量を超える場合は、ワークメモリ３６中の最も古い通信パケットの情報を削除する。

次に状態情報送信部３５の動作について図１５を用いて説明する。状態情報送信部３５の動作には、図１６に一例を示すように、あらかじめ設定された複数のパラメータをしきい値として用いる。監視対象設備やネットワーク１２の特性などに応じて他のパラメータを用いても良い。状態情報送信部３５は、１秒間隔で以下に説明するステップ３０１からステップ３０７の動作を行う。
ステップ３０１：状態変化通知送信部３２の状態変化通知の送信回数のカウント値がしきい値（本実施の形態では３０回）以上である場合はステップ３０４へ、そうでない場合はステップ３０２へ進む（図１５のＳ３０１）。
ステップ３０２：状態情報送信部３５の内部に保持している状態情報未送信時間がしきい
値（本実施の形態では１８００秒）以上である場合はステップ３０４へ、そうでない場合はステップ３０３へ進む（Ｓ３０２）。
ステップ３０３：状態情報未送信時間を１秒増加させ、動作を終了する（Ｓ３０３）。
ステップ３０４：ネットワーク品質情報蓄積部３４を参照し、ネットワーク品質を表す予測パケットロス率と予測ＲＴＴを計算する。予測パケットロス率は、ネットワーク品質情報蓄積部３４に蓄積されている検知時刻と、送信又は再送のイベント情報から、時刻が現在時刻の前後１０分間に含まれるものを抽出し（対象時刻は当日に限らず過去の日付の現在時刻と同時刻の前後１０分間に含まれるものも抽出する）、次の計算式によって求める。
（予測パケットロス率）［％］＝（再送情報の個数）＊１００／（送信情報の個数）
予測ＲＴＴは、ネットワーク品質情報蓄積部３４に蓄積されているＲＴＴ情報のうち、時刻が現在時刻の前後１０分間に含まれるものの平均値とする（対象時刻は当日に限らず過去の日付の現在時刻と同時刻の前後１０分間に含まれるものも抽出する）。

ステップ３０５：予測パケットロス率がしきい値（本実施の形態では０．５％）以下、かつ予測ＲＴＴがしきい値（本実施の形態では３００ｍｓ）以下の場合、ネットワーク品質がしきい値以上であると判断し、ステップ３０６へ進む。そうでない場合処理を終了する（Ｓ３０５）。
ステップ３０６：設備状態記憶部３１に記憶されている新状態情報を監視サーバ１３へ送信する（Ｓ３０６）。
ステップ３０７：状態変化通知送信部３２に保持されている状態変化通知の送信回数を０回に、内部に保持している状態情報未送信時間を０秒にそれぞれリセットする（Ｓ３０７）。

以上説明したとおり、本実施の形態による設備監視装置１１は、監視対象の設備１０ａ，１０ｂ，１０ｃの状態が一定回数変化したタイミングで、かつネットワーク品質がある一定以上の場合に設備の全状態情報を監視サーバ１３に送信する。これにより、監視サーバ１３は、設備監視装置１１から状態変化の都度送信される状態変化通知を取りこぼした場合でも、正しく状態情報を把握することができる。

実施の形態２
図１７に本発明の実施の形態２による設備監視装置１１ａの機能ブロック図を示す。図７と同一の符号は同一の機能を示すため説明を省略する。実施の形態２による設備監視装置１１ａは、設備状態記憶部３１に記憶された状態情報のハッシュ値を計算するハッシュ値計算部３７と、監視サーバ１３から状態情報要求を受信する状態情報要求受信部３８とを新たに備えている。

図１８を用いて状態変化通知送信部３２ａとハッシュ値計算部３７の動作を説明する。図９を用いて説明した第１の実施の形態での状態変化通知送信部３２の動作に、新たにステップ４０１とステップ４０２を追加する。
ステップ４０１：ハッシュ値計算部３７で、設備状態記憶部３１に記憶されている新状態情報の全体を一つのバイナリデータと見立て、このデータのハッシュ値を計算する。ハッシュ値はＭＤ５（Ｍｅｓｓａｇｅ Ｄｉｇｅｓｔ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ５）やＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｈａｓｈ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）などの一般的なアルゴリズムを用いて計算する（図１８中、Ｓ４０１）。
ステップ４０２：ステップ４０１で計算したハッシュ値を状態変化通知に追加する（Ｓ４０２）。

監視サーバ１３は、設備監視装置１１ａから受信した状態変化通知に含まれるハッシュ値と、監視サーバ１３が保有している設備状態情報から同様の方法で計算したハッシュ値
とを比較することで、設備状態を正しく把握できているかを知ることができる。計算したハッシュ値と受信したハッシュ値が異なる場合、監視サーバ１３は設備監視装置１１ａに状態情報要求を送信する。

状態情報要求受信部３８は、監視サーバ１３からの状態情報要求を受信すると、状態情報送信部３５ａを使い、設備状態記憶部３１に記憶されている新状態情報を監視サーバ１３に送信する。

以上説明したとおり、本実施の形態２による設備監視装置１１ａは、状態変化通知に、設備状態のハッシュ値を含めて送信する。監視サーバ１３は、自身が保持している状態情報に対して同様の方法で計算したハッシュ値と、設備監視装置１１ａから送信されたハッシュ値とを比較することで、自身が保持している状態情報が正しいか判断することができる。状態情報そのものを送信せずに正しさの検証が行えるため、通信データ量を抑えることができる。さらに状態情報が正しくないときに、全状態情報を監視サーバ１３に送信するため、さまざまなしきい値を設定して全状態情報の送信を管理する必要もなく、ネットワーク品質測定部３３、ワークメモリ３６、ネットワーク品質情報蓄積部３４が不要となり、装置の簡素化を図ることができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。また図中、同一符号は、同一又は相当する構成、機能を有する部分を示す。

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：設備、１１、１１ａ：設備監視装置、
３、１２：ネットワーク、２、１３：監視サーバ、２１：磁気ディスク装置、
２１０：ＯＳ、２１１：プログラム、２１２：ファイル、２２：ＣＰＵ、
２３：ＲＡＭ、２４：ネットワークインタフェース、
２５：設備インタフェース、２６：バス、３０：設備状態取得部、
３１：設備状態記憶部、３２、３２ａ：状態変化通知送信部、
３３：ネットワーク品質測定部、３４：ネットワーク品質情報蓄積部、
３５、３５ａ：状態情報送信部、３６：ワークメモリ、３７：ハッシュ値計算部、
３８：状態情報要求受信部

Claims (4)

1. 設備の状態情報を定期的に収集する設備状態取得部と、前記設備状態取得部で収集した設備の状態情報を連続して記憶する設備状態記憶部と、新しく記憶された第１の状態情報と、前記第１の状態情報の前に記憶された第２の状態情報とを比較することにより設備の状態が変化した状態情報のみを監視サーバに送信する状態変化通知送信部と、前記状態変化通知送信部の通知のタイミングとは別に、前記設備状態記憶部に保存された設備の全状態情報を前記監視サーバに送信する状態情報送信部と、を備え、
   前記状態情報送信部の送信タイミングは、前記状態変化通知送信部で基準回数の状態情報を送信した後であることを特徴とする設備監視装置。
2. 前記監視サーバとの通信における往復遅延時間と再送回数を測定するネットワーク品質測定部と、このネットワーク品質測定部で測定したネットワーク品質情報を蓄積するネットワーク品質情報蓄積部と、を備え、前記ネットワーク品質情報蓄積部に蓄積されたネットワーク品質情報から算出されるネットワーク品質が基準値を満たさない場合、前記状態情報送信部が状態情報の送信を行わないことを特徴とする請求項１に記載の設備監視装置。
3. 前記設備状態記憶部に保存されている状態情報のハッシュ値を算出するハッシュ値計算部を備え、前記状態変化通知送信部は状態情報と合わせて前記ハッシュ値を送信することを特徴とする請求項１に記載の設備監視装置。
4. 前記状態情報送信部の送信タイミングは、送信した前記ハッシュ値と前記監視サーバで算出したハッシュ値とが異なる場合に前記監視サーバからの状態情報要求を受信した時点であることを特徴とする請求項３に記載の設備監視装置。

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