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JP7233258B2 - Abnormal diagnosis device - Google Patents
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JP7233258B2 - Abnormal diagnosis device - Google Patents

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Description

本発明は、プラントまたは装置の異常診断装置に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device for plants or equipment.

発電プラントや関連する装置には、監視及び制御を目的として、温度計、圧力計及び流量計などの多くのセンサーが設置されている。近年では、橋梁や道路などのインフラ設備にも加速度センサー等のセンサーを設置し、設備の状態監視を監視することも実施されている。 Power plants and associated equipment are equipped with many sensors such as thermometers, pressure gauges and flow meters for monitoring and control purposes. In recent years, sensors such as acceleration sensors have also been installed in infrastructure facilities such as bridges and roads to monitor the status of facilities.

このようなセンサーデータの特徴は、複数の関連するセンサーデータがあり、ある時間周期で計測された多次元の時系列データであるということである。このような多次元の時系列データを活用した状態監視方法には様々な方法が提案されている。 The feature of such sensor data is that there are multiple related sensor data, and it is multidimensional time-series data measured in a certain time period. Various methods have been proposed for condition monitoring methods utilizing such multidimensional time-series data.

例えば、特許文献1には、適応共鳴理論を用いた技術として「診断対象のプラントに設置される各種センサからの複数の計測データに対し、適応共鳴理論により正常時のデータで判別したカテゴリーに属するデータと前記複数の計測データとの空間上の距離の差分に基づき、前記診断対象のプラント全体の異常度を求める異常度算出部を備えることを特徴とするプラント異常診断装置」が開示されている。 For example, in Patent Document 1, as a technique using the adaptive resonance theory, "A plurality of measurement data from various sensors installed in the plant to be diagnosed belongs to the category discriminated by the normal data by the adaptive resonance theory. A plant abnormality diagnosis device characterized by comprising an abnormality degree calculation unit that calculates the abnormality degree of the entire plant to be diagnosed based on the difference in the spatial distance between the data and the plurality of measurement data. .

ここで、適応共鳴理論(ART: Adaptive Resonance Theory、以下ARTと称す)とは、多次元データを類似度に応じて複数のカテゴリーに分類する手法であり、例えば非特許文献1に記載されている。ARTを用いることで、多次元のデータをクラスタリングしてカテゴリーに分割することで、異常を検知することができる。 Here, adaptive resonance theory (ART: Adaptive Resonance Theory, hereinafter referred to as ART) is a technique for classifying multidimensional data into a plurality of categories according to similarity. . By using ART, anomalies can be detected by clustering multidimensional data and dividing it into categories.

国際公開第2018/052568号WO2018/052568

G.A.Carpenter and S.Grossberg, “ART2:Self-OrganizatioNo.f stable category recognition codes for analog input patterns”, Applied Optics, Vol26, No.23, 1987G.A.Carpenter and S.Grossberg, "ART2: Self-OrganizationNo.f stable category recognition codes for analog input patterns", Applied Optics, Vol26, No.23, 1987

特許文献1では、図1に示すように、正常時の運転データ(学習データ)が分類されたカテゴリー(正常カテゴリー)から逸脱した運転データ(診断データ)を基に設備の異常を検出する。異常の程度とどの信号の逸脱が大きいかを判断するために、正常時のデータと現状の計測データとの差分に基づき異常度、異常寄与度を算出している。 In Patent Literature 1, as shown in FIG. 1, an abnormality in equipment is detected based on operating data (diagnostic data) that deviates from a category (normal category) into which operating data (learning data) during normal operation is classified. In order to determine the degree of anomaly and which signal has the greatest deviation, the degree of anomaly and the degree of contribution to anomaly are calculated based on the difference between the normal data and the current measurement data.

ここで、特許文献1における異常度、異常寄与度を図を用いて説明する。 Here, the degree of anomaly and the degree of contribution to anomaly in Patent Literature 1 will be described with reference to the drawings.

図2に示すように、異常を検知した際に、現在のデータkから最も近接する正常カテゴリー(図2の例ではカテゴリー3)の重心までの距離を異常度と定義している。異常度は、データの異常の程度を示す。 As shown in FIG. 2, when an abnormality is detected, the distance from the current data k to the center of gravity of the closest normal category (category 3 in the example of FIG. 2) is defined as the degree of abnormality. The degree of anomaly indicates the extent of data anomaly.

また、図3に示すように、異常度ベクトルを各計測値の成分(図3の例ではx1、x2)に分解したものを異常寄与度と定義している。異常寄与度は、どの信号が正常からの逸脱が大きいかを示す。 Further, as shown in FIG. 3, the degree of abnormality contribution is defined by decomposing the degree-of-abnormality vector into the components of each measurement value (x1 and x2 in the example of FIG. 3). The anomaly contribution indicates which signals deviate more from normal.

しかしながら、特許文献1に記載された異常度及び異常寄与度を用いた場合、異常時の計測データが大きく変化しないにも関わらず、異常寄与度が大きく変化するケースがあった。その例を図4を用いて説明する。 However, when using the degree of anomaly and the degree of contribution to anomaly described in Patent Document 1, there were cases where the degree of anomaly contribution changed significantly even though the measured data at the time of anomaly did not change significantly. An example thereof will be described with reference to FIG.

図4は、図2、図3に示したデータkが異常となった状態に加え、近傍に新しいデータmが計測された状況を示している。データkの最近傍の正常カテゴリーは、カテゴリー3であるが、データmの最近傍の正常カテゴリーはカテゴリー1となる。その結果、両データの異常度の値は大きく変化しないが、異常寄与度が大きく変化する。すなわち、データkでは、x2の異常寄与度が大きかったのに対し、データmでは、データx1の異常寄与度が大きくなる。 FIG. 4 shows a state in which new data m is measured in the vicinity in addition to the state in which data k shown in FIGS. 2 and 3 is abnormal. The nearest normal category for data k is category 3, while the nearest normal category for data m is category 1. As a result, the value of the degree of anomaly of both data does not change significantly, but the degree of contribution to anomaly changes greatly. That is, in data k, the degree of contribution to abnormality of x2 is large, but in data m, the degree of contribution to abnormality of data x1 is large.

このように、特許文献1に記載の方法では、計測データ自体は大きく変化していないにも関わらず、異常寄与度が大きく変化し、異常寄与度に基づいた異常原因の推定ができない場合があった。 As described above, in the method described in Patent Document 1, although the measurement data itself does not change significantly, the degree of contribution to abnormality may change significantly, and the cause of abnormality cannot be estimated based on the degree of contribution to abnormality. rice field.

上記課題を解決するために、本発明に係る異常診断装置は、診断対象に備えられた複数のセンサから出力された運転データを複数のカテゴリーに分類するカテゴリー計算部と、前記複数のカテゴリーの基準点を計算する基準点計算部と、前記基準点と現在の運転データとを比較して、前記現在の運転データの異常度を計算する異常度計算部と、を有するデータ分類部を備え、前記基準点は、正常カテゴリーの重心ベクトルの加重平均として求め、現在のデータから前記基準点までの距離が大きくなるほど、加重平均の係数が小さくなるよう設定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an abnormality diagnosis apparatus according to the present invention includes a category calculation unit that classifies driving data output from a plurality of sensors provided on a diagnosis target into a plurality of categories; A data classification unit having a reference point calculation unit that calculates a reference point and an abnormality degree calculation unit that compares the reference point with current operation data and calculates the degree of abnormality of the current operation data, The reference point is obtained as a weighted average of centroid vectors of the normal category, and is set such that the coefficient of the weighted average decreases as the distance from the current data to the reference point increases.

本発明は以上の構成を備えるため、近傍の計測データで異常寄与度が大きく変化することがなく、異常原因の推定の精度を向上することができる。 Since the present invention has the above configuration, it is possible to improve the accuracy of estimating the cause of abnormality without a large change in the degree of contribution to abnormality in nearby measurement data.

従来のデータを分類する方法を示す図。A diagram showing how to classify conventional data. 従来の方法で異常度を計算した例を示す図。The figure which shows the example which calculated the degree of abnormality by the conventional method. 従来の方法で異常寄与度計算した例を示す図。The figure which shows the example which calculated the abnormality contribution by the conventional method. 従来の方法で異常寄与度計算した場合の課題を示す図。The figure which shows the subject at the time of calculating an abnormality contribution by the conventional method. 本発明の実施例の構成を示す図。The figure which shows the structure of the Example of this invention. 運転データデータベースに格納されている運転データの例を示す図。The figure which shows the example of the driving data stored in the driving data database. 本発明の実施例のデータ分類部の構成の例を示す図。The figure which shows the example of a structure of the data classification part of the Example of this invention. 本発明の異常度の計算方法を示す図。The figure which shows the calculation method of the degree of abnormality of this invention. 分類されたカテゴリーのトレンドグラフの一例を示す図。The figure which shows an example of the trend graph of the classified category. 異常度及び異常寄与度のトレンドグラフの一例を示す図。The figure which shows an example of the trend graph of an abnormality degree and an abnormality contribution. テストデータを示す図。The figure which shows test data. テストデータを用い、従来の方法で異常度を計算した例を示す図。The figure which shows the example which calculated the degree of abnormality by the conventional method using test data. テストデータを用い、従来の方法で異常寄与度を計算した例を示す図。The figure which shows the example which calculated the abnormality contribution by the conventional method using test data. テストデータを用い、本発明の方法で異常度を計算した例を示す図。The figure which shows the example which calculated the degree of abnormality by the method of this invention using test data. テストデータを用い、本発明の方法で異常寄与度を計算した例を示す図。The figure which shows the example which calculated the abnormality contribution with the method of this invention using test data.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、下記具体的内容に発明自体が限定されることを意図するものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following is merely an example of implementation, and the invention itself is not intended to be limited to the following specific contents.

図5は本発明の一実施形態にかかる構成を示す。本実施例は、本発明の診断装置をプラントの異常診断に利用した例であり、プラント10、運転データデータベース20、データ分類部30、分類結果データベース40、および表示・操作部50を備える。以下に各構成要素の概要を述べる。なお、異常診断の対象はプラントに限られず、その他の装置等にも適用することができる。 FIG. 5 shows a configuration according to one embodiment of the invention. The present embodiment is an example in which the diagnosis apparatus of the present invention is used for plant abnormality diagnosis, and includes a plant 10 , an operation data database 20 , a data classification section 30 , a classification result database 40 and a display/operation section 50 . An outline of each component is described below. It should be noted that the target of abnormality diagnosis is not limited to plants, and can be applied to other devices.

プラント10は、センサーを備え、プラントの制御及び監視のために利用される。センサーの例としては流量計、温度計、圧力計などがあるが、これに限られない。 The plant 10 is equipped with sensors and utilized for plant control and monitoring. Examples of sensors include, but are not limited to, flowmeters, thermometers, and pressure gauges.

運転データデータベース20には、プラント10のセンサーで計測されたプラントの運転データが、例えば1分毎の時系列データとして保存される。保存された運転データのうち、表示・操作部50で正常データとして指定された運転データが学習データとして切り出され、データ分類部30に送られる。また、運転データデータベース20には、プラント10でリアルタイムに計測されたデータも一時的に格納されたのち、診断データとして一定の周期でデータ分類部30に送られる。 The operation data database 20 stores the plant operation data measured by the sensors of the plant 10 as time-series data for each minute, for example. Of the stored operating data, the operating data designated as normal data by the display/operation unit 50 is cut out as learning data and sent to the data classification unit 30 . In addition, data measured in real time at the plant 10 is also temporarily stored in the operation data database 20, and then sent as diagnostic data to the data classification unit 30 at regular intervals.

データ分類部30は、ARTをベースとしたクラスタリングアルゴリズム(以下、改良ARTと称す)を用いて、多次元の運転データを複数のカテゴリーに分類する。 The data classification unit 30 classifies multidimensional driving data into multiple categories using an ART-based clustering algorithm (hereinafter referred to as improved ART).

ここで、ARTについて説明する。ARTでは、入力されたデータを複数のカテゴリー(クラスタ)に分類し、それぞれの入力データに対して分類されたカテゴリー番号を割り当てる。カテゴリーとは、類似性を持つデータのまとまりを表し、同じカテゴリー番号が割り当てられた入力データは類似度が高いことを示す。 Here, ART is explained. ART classifies input data into multiple categories (clusters) and assigns a classified category number to each input data. A category represents a group of data having similarity, and input data to which the same category number is assigned has a high degree of similarity.

学習フェーズでは、設備が正常な状態の運転データ(学習データ)をARTに入力する。ARTはデータの類似度に応じて、運転データ(学習データ)を複数のカテゴリーに分類するため、運転データが正常な場合に生成するカテゴリー(正常カテゴリー)を規定する。 In the learning phase, the operating data (learning data) of the equipment in a normal state is input to ART. Since ART classifies the driving data (learning data) into multiple categories according to the similarity of the data, it defines the category (normal category) generated when the driving data is normal.

診断フェーズでは、正常データを学習したARTに診断したい運転データ(診断データ)を入力する。その結果、学習データとの類似度が高いデータは、学習フェーズと同じカテゴリーに分類される。しかし、設備になんらかの異常が生じた場合など、データの傾向が変わった場合には、学習データとは異なるカテゴリー(新規カテゴリー)に分類される。 In the diagnosis phase, the driving data (diagnosis data) to be diagnosed is input to the ART that has learned normal data. As a result, data with a high degree of similarity to learning data are classified into the same category as the learning phase. However, when the tendency of the data changes, such as when some kind of abnormality occurs in the equipment, the data is classified into a category (new category) different from the learning data.

本実施例に係る改良ARTを用いたデータ分類装置30は、データの分類結果として、入力された多次元のデータが分類されるカテゴリー番号、異常度、各計測データの異常寄与度を出力する。 The data classification device 30 using improved ART according to the present embodiment outputs the category number into which the input multidimensional data is classified, the degree of abnormality, and the degree of contribution to abnormality of each measurement data as a result of data classification.

分類結果データベース40は、データ分類部30から出力されたカテゴリー番号、異常度、異常寄与度を管理する。また、各カテゴリー選択の基準となる重み係数及び各カテゴリーに分類されたデータの重心データを保存する。 The classification result database 40 manages the category number, the degree of abnormality, and the degree of contribution to abnormality output from the data classification section 30 . In addition, weighting coefficients that serve as criteria for selection of each category and center-of-gravity data of data classified into each category are stored.

表示・操作部50は、学習データ、診断データの条件を設定をする。プラント10のセンサーで計測された運転データは、この条件に基づいて学習データであるか診断データであるかが判断される。また、表示・操作部50は、カテゴリー番号、異常度、及び異常寄与度のトレンドグラフを表示する。なお、表示・操作部50は、表示部と操作部がそれぞれ分離して構成されるようにしても良い。 The display/operation unit 50 sets conditions for learning data and diagnosis data. Based on this condition, it is determined whether the operating data measured by the sensor of the plant 10 is learning data or diagnostic data. The display/operation unit 50 also displays a trend graph of the category number, the degree of abnormality, and the degree of contribution to abnormality. The display/operation unit 50 may be constructed by separating the display unit and the operation unit.

次に、本実施例に係る異常診断の方法について、図6乃至図10を用いて詳細に説明する。 Next, the abnormality diagnosis method according to this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 10. FIG.

プラント10は、機器とそれをつなぐ配管、バルブ等から構成される。機器と配管には、プラントの状態の監視および制御のために、流量計、温度計、圧力計などのセンサーが設置されている。これらのセンサーには、例えば、温度計であれば、「TIC001」のようなタグがついている。このタグが各センサーのIDとなり、IDにより各センサーを識別する。 The plant 10 is composed of equipment and pipes, valves, and the like that connect the equipment. Equipment and piping are equipped with sensors such as flowmeters, thermometers, and pressure gauges for monitoring and controlling plant conditions. These sensors are tagged, for example, "TIC001" if they are thermometers. This tag becomes the ID of each sensor, and each sensor is identified by the ID.

運転データデータベース20は、プラント10のセンサーで計測されたデータを時系列データとして記録する。運転データの一例を図6に示す。図6に示すように、プラント10に設置されたセンサーで測定された時間毎の運転データとして、「Time」の列には運転データを計測した時刻、他の列には「FIC001」「PIC001」等のIDで特定されるセンサーで測定した値が記録されている。この時間間隔は任意に指定することが可能であるが、本実施例では1分としている。 The operation data database 20 records the data measured by the sensors of the plant 10 as time-series data. An example of operating data is shown in FIG. As shown in FIG. 6, as the operation data for each hour measured by the sensor installed in the plant 10, the time when the operation data was measured in the "Time" column, and "FIC001" and "PIC001" in the other columns. The value measured by the sensor specified by the ID such as is recorded. Although this time interval can be arbitrarily specified, it is set to 1 minute in this embodiment.

データ分類部30は、改良ARTを用いて運転データを分類する。データ分類部30の詳細な構成を図7に示す。データ分類部30は、カテゴリー計算部31、基準値計算部32、異常度計算部33、及び異常寄与度計算部34からなる。 The data classification unit 30 classifies driving data using improved ART. A detailed configuration of the data classification unit 30 is shown in FIG. The data classification unit 30 includes a category calculation unit 31 , a reference value calculation unit 32 , an anomaly degree calculation unit 33 and an anomaly contribution degree calculation unit 34 .

カテゴリー計算部31では、運転データの類似度に応じて、運転データをカテゴリーに分類する。学習フェーズで運転データ(学習データ)が分類されたカテゴリーは正常カテゴリーとする。カテゴリーに分類する詳細なアルゴリズムは、非特許文献1及び特許文献1に記載されているため、ここでは、説明を割愛する。 The category calculation unit 31 classifies the driving data into categories according to the degree of similarity of the driving data. The category into which the driving data (learning data) is classified in the learning phase is the normal category. A detailed algorithm for classifying into categories is described in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, so the description is omitted here.

基準点計算部32では、異常度を計算するための基準点を計算する。異常度は、基準点と現在の運転データ(診断データ)との偏差情報に基づいて計算される。 The reference point calculator 32 calculates a reference point for calculating the degree of abnormality. The degree of anomaly is calculated based on deviation information between the reference point and current driving data (diagnostic data).

図8を用いて、本発明に係る異常度を計算する方法を説明する。本実施例においては、基準点として正常カテゴリーの重心の加重平均gaを式(1)で計算する。 A method of calculating the degree of abnormality according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the weighted average g a of the centroids of the normal category is calculated by equation (1) as the reference point.

Figure 0007233258000001
Figure 0007233258000001

ここで、giは、正常カテゴリーjの重心ベクトル(座標)、di (k)は、giから現在の計測データkまでの距離である。f(x)はxの単調減少関数であり、本実施例では、例として式(2)のシグモイド関数を用いた。 Here, g i is the centroid vector (coordinates) of normal category j, and d i (k) is the distance from g i to the current measurement data k. f(x) is a monotonically decreasing function of x, and in this embodiment, the sigmoid function of equation (2) is used as an example.

Figure 0007233258000002
Figure 0007233258000002

式(2)によれば、距離がdi (k)が大きくなるに従い、f(di (k))は小さくなる。すなわち、加重平均gaの係数は、計測データmに近い正常カテゴリーでは大きくなり、遠いカテゴリーは小さくなる。特に、(2)式で用いたシグモイド関数はxが大きくなると値がゼロに漸近する関数であるため、距離di (k)が大きいカテゴリーの係数はゼロに近くなり、基準点の計算に影響を与えない。 According to equation (2), f(d i (k) ) decreases as the distance d i (k) increases. That is, the coefficient of the weighted average g a is large for normal categories close to the measurement data m, and small for far categories. In particular, since the sigmoid function used in equation (2) is a function whose value asymptotically approaches zero as x increases, the coefficient of the category with a large distance d i (k) approaches zero, affecting the calculation of the reference point. do not give

すなわち、式(1)で求めた基準点は、各カテゴリーの重心座標のうち、計測データに近いカテゴリーの重心の平均値となる。 That is, the reference point obtained by Equation (1) is the average value of the centroids of the categories closest to the measurement data among the centroid coordinates of each category.

異常度計算部33は、基準点計算部32で求めた基準点の座標と現在の計測データkの座標から、現在の計測データkの異常度を求める。異常度は両者の距離で定義され、式(3)の異常度ベクトルda (k)の大きさが異常度である。 The degree-of-abnormality calculation unit 33 obtains the degree of abnormality of the current measurement data k from the coordinates of the reference point obtained by the reference point calculation unit 32 and the coordinates of the current measurement data k. The degree of anomaly is defined by the distance between the two, and the magnitude of the degree of anomaly vector d a (k) in Equation (3) is the degree of anomaly.

Figure 0007233258000003
Figure 0007233258000003

異常寄与度計算部34は、異常度計算部33で求めた異常度ベクトルda (k)の各成分をxiとして、パラメータiの異常寄与度 Riを以下の式(4)で求める。 The abnormality contribution calculator 34 calculates the abnormality contribution R i of the parameter i by the following equation (4), with each component of the abnormality vector d a (k) calculated by the abnormality calculator 33 as xi.

Figure 0007233258000004
Figure 0007233258000004

分類結果データベース40は、データ分類部30で求めた各データのカテゴリー番号、異常度、異常寄与度を格納する。 The classification result database 40 stores the category number, the degree of abnormality, and the degree of contribution to abnormality of each data obtained by the data classification unit 30 .

表示・操作部50は、分類結果データベース40に格納されたデータ及び運転データデータベース20に格納された運転データを表示する。図9に分類されたカテゴリーのトレンドグラフを示す。時間の変化に伴ってカテゴリーが変化し、プラントの状態が変化していることがわかる。図9の例では、カテゴリー1から3までは正常カテゴリー、カテゴリー4は新規カテゴリーである。 The display/operation unit 50 displays the data stored in the classification result database 40 and the operating data stored in the operating data database 20 . FIG. 9 shows a trend graph of classified categories. It can be seen that the category changes with time, and the state of the plant changes. In the example of FIG. 9, categories 1 to 3 are normal categories and category 4 is a new category.

図10に、図9と同じ時間の異常度及び異常寄与度の表示例を示す。黒線で示したものが異常度である。異常寄与度は、式(4)で求めるため、各パラメータの異常寄与度の合計が異常度となる。本図に示した例は、パラメータが2つの例であり、パラメータx1の異常寄与度R1とパラメータx2の異常寄与度R2を合計が異常度である。図9と図10を比較すると、カテゴリーが新規カテゴリーであるカテゴリー4となった時間から異常度が大きくなっていることがわかる。 FIG. 10 shows a display example of the degree of anomaly and the degree of contribution to anomaly at the same time as in FIG. The black line indicates the degree of anomaly. Since the degree of contribution to abnormality is obtained by Equation (4), the sum of the degrees of contribution to abnormality of each parameter is the degree of abnormality. The example shown in this figure is an example with two parameters, and the sum of the anomaly contribution R1 of the parameter x1 and the anomaly contribution R2 of the parameter x2 is the degree of anomaly. Comparing FIG. 9 and FIG. 10, it can be seen that the degree of abnormality increases from the time when the category becomes category 4, which is a new category.

次に、テストデータを用いて、従来のアルゴリズムと本実施例で示したアルゴリズムを比較した結果を図11乃至図15用いて説明する。 Next, the results of comparing the conventional algorithm and the algorithm shown in this embodiment using test data will be described with reference to FIGS. 11 to 15. FIG.

図11に二次元のテストデータを示す。学習データは、50点あり、ARTで分類した結果、9つのカテゴリーに分類された。◆で図示した点は、各カテゴリーの重心を示す。診断データは、31点あり、診断時には、左から右の順にデータを入力した。 FIG. 11 shows two-dimensional test data. There were 50 learning data points, and as a result of classification by ART, they were classified into 9 categories. The point illustrated with ♦ indicates the center of gravity of each category. There are 31 diagnostic data, and the data were entered in order from left to right at the time of diagnosis.

従来のアルゴリズムで異常度及び異常寄与度を求めた結果を図12及び図13に示す。図12に示した異常度は、なめらかに変化しない点が、時間が7分及び21分のところにあるが、不連続性はなく、従来アルゴリズムであっても異常度の計算に大きな問題はないことがわかる。一方、図13に示した異常寄与度では、時間が7分のところで最も近接する正常カテゴリーの重心が異常寄与度が不連続に変化している。最も近接する正常カテゴリーが変化することで、異常寄与度がこのように不連続に変化する場合、このデータを用いて異常原因を推定すると判断を誤る可能性がある。 FIG. 12 and FIG. 13 show the results of obtaining the degree of anomaly and the degree of contribution to anomaly using a conventional algorithm. The degree of anomaly shown in FIG. 12 does not change smoothly at 7 minutes and 21 minutes, but there is no discontinuity, and there is no major problem in calculating the degree of anomaly even with the conventional algorithm. I understand. On the other hand, in the degree of contribution of abnormality shown in FIG. 13, the degree of contribution of abnormality changes discontinuously at the centroid of the closest normal category at the time of 7 minutes. If the abnormal contribution changes in such a discontinuous manner due to changes in the closest normal category, using this data to extrapolate the cause of the abnormality may be misleading.

次に、本発明のアルゴリズムで異常度及び異常寄与度を求めた結果を図14及び図15に示す。従来のアルゴリズムを用いた場合と比較して、異常度の傾向はあまり変わらないが、異常寄与度のグラフには、不連続な変化がないことがわかる。 Next, FIG. 14 and FIG. 15 show the results of obtaining the degree of anomaly and the degree of contribution to anomaly using the algorithm of the present invention. Compared to the case of using the conventional algorithm, the tendency of the degree of anomaly does not change much, but it can be seen that there is no discontinuous change in the graph of the degree of anomaly contribution.

以上のように、本発明の異常診断装置を用いることで、計測データが近いにも関わらず、異常寄与度が大きく変化する事象が解消される。すなわち、異常寄与度を用いて異常原因を推定する場合の精度が向上する。 As described above, by using the abnormality diagnosis apparatus of the present invention, the event that the degree of contribution to abnormality changes significantly despite the closeness of the measurement data can be resolved. That is, the accuracy is improved when estimating the cause of abnormality using the degree of contribution to abnormality.

なお、本実施例では、データクラスタリング技術としてARTを用いた例を示したが、その他のクラスタリング技術を用いても良い。また、f(x)としてシグモイド関数を用いたが、1/xなど別の関数を用いても良い。 In this embodiment, an example using ART as a data clustering technique is shown, but other clustering techniques may be used. Also, although the sigmoid function is used as f(x), another function such as 1/x may be used.

10:プラント
20:運転データデータベース
30:データ分類部
31:カテゴリー計算部
32:基準値計算部
33:異常度計算部
34:及び異常寄与度計算部
40:分類結果データベース
50:表示部
10: Plant 20: Operation data database 30: Data classification unit 31: Category calculation unit 32: Reference value calculation unit 33: Abnormality degree calculation unit 34: Abnormal contribution calculation unit 40: Classification result database 50: Display unit

Claims (9)

診断対象に備えられた複数のセンサから出力された運転データを複数のカテゴリーに分類するカテゴリー計算部と、
前記複数のカテゴリーの基準点を計算する基準点計算部と、
前記基準点と現在の運転データとを比較して、前記現在の運転データの異常度を計算する異常度計算部と、
を有するデータ分類部を備え、
前記基準点は、正常カテゴリーの重心ベクトルの加重平均として求め、現在のデータから前記基準点までの距離が大きくなるほど、加重平均の係数が小さくなるよう設定することを特徴とする異常診断装置。
a category calculation unit that classifies driving data output from a plurality of sensors provided in a diagnosis target into a plurality of categories;
a reference point calculator that calculates reference points for the plurality of categories;
a degree-of-abnormality calculation unit that compares the reference point with the current operating data and calculates the degree of abnormality of the current operating data;
a data classifier having
The abnormality diagnosis apparatus, wherein the reference point is obtained as a weighted average of centroid vectors of normal categories, and is set such that the greater the distance from the current data to the reference point, the smaller the coefficient of the weighted average.
前記異常度計算部は、前記基準点と現在の運転データとの偏差情報に基づき、前記現在の運転データの異常度を計算することを特徴とする請求項1に記載の異常診断装置。 2. The abnormality diagnosis device according to claim 1, wherein the abnormality degree calculator calculates the degree of abnormality of the current operating data based on deviation information between the reference point and the current operating data. 前記異常度計算部は、前記基準点と現在の運転データとの距離に基づき、前記現在の運転データの異常度を計算することを特徴とする請求項1または2に記載の異常診断装置。 3. The abnormality diagnosis device according to claim 1, wherein the degree-of-abnormality calculator calculates the degree of abnormality of the current operating data based on the distance between the reference point and the current operating data. 前記運転データは、前記複数のセンサからそれぞれ出力された計測データからなる多次元データであることを特徴とする請求項3に記載の異常診断装置。 4. The abnormality diagnosis apparatus according to claim 3, wherein said operating data is multi-dimensional data composed of measurement data output from said plurality of sensors. 前記複数の計測データ毎の軸方向における前記異常度の成分を異常寄与度として計算する異常寄与度計算部を備えることを特徴とする請求項4に記載の異常診断装置。 5. The abnormality diagnosis apparatus according to claim 4, further comprising an abnormality contribution degree calculation unit that calculates, as an abnormality contribution degree, the component of the degree of abnormality in the axial direction for each of the plurality of pieces of measurement data. 入力された前記運転データのうち、前記診断対象が正常であるときの運転データを学習データとして前記データ分類部に出力する運転データデータベースを備え、
前記カテゴリー計算部は、前記学習データが分類されたカテゴリーを正常カテゴリーとして分類することを特徴とする請求項5に記載の異常診断装置。
an operating data database for outputting, from among the input operating data, operating data when the diagnosis target is normal as learning data to the data classification unit;
6. The abnormality diagnosis apparatus according to claim 5, wherein the category calculation unit classifies the category into which the learning data is classified as a normal category.
前記現在のデータから前記基準点までの距離に基づいて加重平均の係数が規定されることを特徴とする請求項6に記載の異常診断装置。 7. An abnormality diagnosis apparatus according to claim 6, wherein a weighted average coefficient is defined based on the distance from said current data to said reference point. 前記データ分類部から出力された分類結果を表示する表示・操作部を備えることを特徴とする請求項7に記載の異常診断装置。 8. The abnormality diagnosis device according to claim 7, further comprising a display/operation unit that displays the classification results output from the data classification unit. 前記分類結果は、前記カテゴリー計算部が分類したカテゴリーの番号と、前記異常度を含むことを特徴とする請求項に記載の異常診断装置。 9. The abnormality diagnosis apparatus according to claim 8 , wherein the classification result includes the category number classified by the category calculation unit and the degree of abnormality.
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