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JP7540932B2 - Anomaly detection device and method - Google Patents
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Description

本発明は、異常検知の技術に関し、プラント等の設備が出力する複数の時系列センサ信号に基づいて異常を早期に検知するための技術に関する。 The present invention relates to anomaly detection technology, and to a technology for early detection of anomalies based on multiple time-series sensor signals output by equipment such as a plant.

例えば、電力会社では、ガスタービンの廃熱等を利用した地域暖房用温水の供給や、工場向けに高圧蒸気や低圧蒸気の供給を行っている。このようにガスタービン等を用いた各種プラント等の設備において、設備の不具合等またはその不具合等の兆候を異常として検知する異常検知や予防保全の技術は、社会への損害を最小限に抑えるためにも極めて重要である。対象となる設備は、ガスタービンや蒸気タービンのみならず、水力発電所での水車、風力発電所の風車、原子力発電所の原子炉、航空機や重機のエンジン、鉄道車両や軌道、エスカレータ、エレベータ、および各種の機器・部品のレベルも挙げられる。これらの設備でも、例えば搭載電池の劣化・寿命等による不具合が生じ得る。このため、上記異常検知や予防保全を必要とする設備には枚挙に暇がない。対象設備には、様々な物理情報を取得するための複数のセンサが設けられる。各センサは、時系列センサ信号を出力する。上記異常検知等のためのシステムは、センサ毎の監視基準に従って、対象設備の状態が正常か異常か等を判定・検知する。 For example, electric power companies supply hot water for district heating using waste heat from gas turbines, and supply high-pressure steam and low-pressure steam to factories. In facilities such as various plants using gas turbines, anomaly detection and preventive maintenance technologies that detect malfunctions or symptoms of malfunctions as abnormalities are extremely important in order to minimize damage to society. Target facilities include not only gas turbines and steam turbines, but also water turbines at hydroelectric power plants, wind turbines at wind power plants, nuclear reactors at nuclear power plants, engines of aircraft and heavy machinery, railroad cars and tracks, escalators, elevators, and various levels of equipment and parts. Malfunctions may occur in these facilities due to, for example, deterioration or lifespan of on-board batteries. For this reason, there are countless facilities that require the above-mentioned anomaly detection and preventive maintenance. The target facilities are provided with multiple sensors for acquiring various physical information. Each sensor outputs a time-series sensor signal. The above-mentioned system for anomaly detection, etc., judges and detects whether the target facilities are in a normal or abnormal state according to the monitoring criteria for each sensor.

上記異常検知等に係わる先行技術例としては、特開2014―142697号公報(特許文献1)が挙げられる。特許文献1には、過去の正常データの学習に基づいて算出される異常測度をしきい値と比較することによって異常の有無を検知する方法が開示されている。さらに、特許文献1には、検知した異常について、対策・調査等の次の行動の決定を支援する情報を提示することを目的として、センサ信号の二次元の分布に基づいて異常に関連するセンサを特定する旨の方法が開示されている。 An example of prior art related to the above-mentioned anomaly detection is JP 2014-142697 A (Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a method for detecting the presence or absence of an anomaly by comparing an anomaly measure calculated based on learning of past normal data with a threshold value. Furthermore, Patent Document 1 discloses a method for identifying sensors related to an anomaly based on the two-dimensional distribution of sensor signals, with the aim of presenting information that supports the decision of the next action, such as countermeasures or investigation, for the detected anomaly.

特開2014―142697号公報JP 2014-142697 A

上記異常検知等を行う従来技術では、設備を含む環境において、日本の四季のように、季節に応じて気温等が変動する季節変動がある場合に、季節変動の影響によって設備の状態を誤検知する可能性がある。特許文献1の異常検知方法では、学習した正常データから逸脱したデータを異常として検知する。そのため、この方法では、学習期間が1年未満の場合、季節変動に起因したセンサ信号値の逸脱を異常として検知してしまう。すなわち、設備の異常が実際には無いのに異常として検知してしまうという誤検知が発生する。また、この方法では、設備の異常の真の要因は抽出されない。 In conventional technologies for performing the above-mentioned anomaly detection, when there are seasonal variations in temperature and other factors in the environment including the equipment, such as the four seasons in Japan, there is a possibility that the equipment condition may be erroneously detected due to the influence of seasonal variations. In the anomaly detection method of Patent Document 1, data that deviates from learned normal data is detected as an anomaly. Therefore, with this method, if the learning period is less than one year, deviations in sensor signal values caused by seasonal variations are detected as an anomaly. In other words, erroneous detection occurs in which an equipment anomaly is detected as an anomaly when in fact there is no such anomaly. Furthermore, with this method, the true cause of the equipment anomaly cannot be extracted.

従来の異常判定・検知のための学習では、例えば少なくとも1週間以上の期間を学習期間として学習処理が必要である。その学習期間を超える比較的長期の期間で、季節変動として気温等の変動がある場合、異常判定・検知に誤りが発生する場合がある。 In conventional learning for anomaly judgment and detection, a learning process is required with a learning period of, for example, at least one week. If there are seasonal fluctuations in temperature, etc., over a relatively long period that exceeds the learning period, errors may occur in anomaly judgment and detection.

また、上記のような課題に対し、学習期間を長くすることで対処を図ることも一案である。すなわち、季節変動の影響を学習できるように、季節変動が反映される長さの期間(例えば1年以上)を学習期間とすることが挙げられる。しかし、学習期間がそのように長期となる場合、計算機の負荷も高くなり、データ量も多くなるので、現実的ではなく、季節変動の影響を除去できる高精度な異常判定・検知ができるようになるまでの準備期間が長くなってしまう。 One idea for addressing the above issues is to extend the learning period. That is, the learning period could be set to a length that reflects seasonal fluctuations (for example, one year or more) so that the effects of seasonal fluctuations can be learned. However, such a long learning period increases the load on the computer and the amount of data, making it unrealistic and lengthening the preparation period until highly accurate anomaly determination and detection that can remove the effects of seasonal fluctuations can be achieved.

本発明の目的は、上記異常検知等の技術に関して、季節変動を考慮して異常判定・検知の誤りを低減できる技術を提供することである。 The object of the present invention is to provide a technology that can reduce errors in anomaly determination and detection by taking seasonal variations into account with respect to the above-mentioned anomaly detection technology.

本発明のうち代表的な実施の形態は、以下に示す構成を有する。実施の形態の異常検知装置は、環境内の設備に設けられた複数のセンサから複数のセンサ信号を入力し、前記環境内の気温または他のパラメータによる季節変動値の信号を入力し、前記複数のセンサ信号を、前記季節変動値との相関が高い第1種センサ信号と低い第2種センサ信号とに分類し、前記複数のセンサ信号から、時刻毎に特徴ベクトルを抽出し、指定された学習期間での前記特徴ベクトルを学習データとして、時刻毎の異常測度を算出し、前記異常測度を、しきい値と比較することにより、時刻毎の前記複数のセンサ信号で表される前記設備の状態が正常か異常かを判定し、前記第1種センサ信号を用いて、前記判定された異常が、季節変動に起因するものかどうかを判別し、前記季節変動に起因するものと判別した場合、前記設備の状態から前記季節変動の影響を除去した検知結果を作成し、出力する。 A representative embodiment of the present invention has the following configuration. The anomaly detection device of the embodiment inputs a plurality of sensor signals from a plurality of sensors installed in equipment in an environment, inputs a signal of a seasonal variation value due to the temperature in the environment or another parameter, classifies the plurality of sensor signals into a first type sensor signal having a high correlation with the seasonal variation value and a second type sensor signal having a low correlation, extracts a feature vector for each time from the plurality of sensor signals, calculates an anomaly measure for each time using the feature vector for a specified learning period as learning data, and compares the anomaly measure with a threshold value to determine whether the state of the equipment represented by the plurality of sensor signals for each time is normal or abnormal, determines whether the determined anomaly is due to seasonal variation using the first type sensor signal, and if it is determined that the anomaly is due to seasonal variation, creates and outputs a detection result in which the influence of the seasonal variation is removed from the state of the equipment.

本発明のうち代表的な実施の形態によれば、上記異常検知等の技術に関して、季節変動を考慮して異常判定・検知の誤りを低減できる。 A representative embodiment of the present invention makes it possible to reduce errors in anomaly determination and detection by taking seasonal variations into account in the technology for anomaly detection and the like.

本発明の実施の形態1の異常検知装置を含む、システムの構成を示す。1 shows a configuration of a system including an anomaly detection device according to a first embodiment of the present invention. 実施の形態1で、サーバの構成例を示す。In the first embodiment, an example of the configuration of the server will be described. 実施の形態1で、サーバの機能ブロック構成例を示す。In the first embodiment, an example of a functional block configuration of a server is shown. 実施の形態1で、複数のセンサのセンサリスト表を示す。In the first embodiment, a sensor list table of a plurality of sensors is shown. 実施の形態1で、異常検知装置が行う学習時の処理フローを示す。In the first embodiment, a process flow during learning performed by the anomaly detection device will be described. 実施の形態1で、異常検知装置が行う異常検知時の処理フローを示す。In the first embodiment, a process flow when the anomaly detection device detects an anomaly will be described. 実施の形態1で、学習時の異常測度算出処理のフローを示す。In the first embodiment, a flow of an anomaly measure calculation process during learning will be described. 実施の形態1で、局所部分空間法による異常測度算出処理の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an anomaly measure calculation process using a local subspace method in the first embodiment. 実施の形態1で、第1分布密度画像の作成処理のフローを示す。In the first embodiment, a flow of a process for creating a first distribution density image will be described. 実施の形態1で、第1分布密度画像の作成方法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for creating a first distribution density image in the first embodiment. 実施の形態1で、第1分布密度画像の例を示す。In the first embodiment, an example of the first distribution density image will be shown. 実施の形態1で、第1分布密度画像の例を示す。In the first embodiment, an example of the first distribution density image will be shown. 実施の形態1で、第2分布密度画像の作成処理のフローを示す。In the first embodiment, a flow of a process for creating a second distribution density image will be described. 実施の形態1で、第2分布密度画像の例を示す。In the first embodiment, an example of the second distribution density image will be shown. 実施の形態1で、異常検知処理のフローを示す。In the first embodiment, a flow of an anomaly detection process will be described. 実施の形態1で、孤立度算出処理のフローを示す。In the first embodiment, a flow of isolation degree calculation processing will be described. 実施の形態1で、孤立度算出方法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an isolation degree calculation method in the first embodiment. 実施の形態1で、関連センサ特定処理のフローを示す。In the first embodiment, a flow of the associated sensor identification process will be described. 実施の形態1で、季節変動判別処理のフローを示す。In the first embodiment, a flow of the seasonal variation determination process will be described. 実施の形態1で、季節変動除去処理のフローのその1を示す。In the first embodiment, a first flow of the seasonal variation removal process will be shown. 実施の形態1で、季節変動除去処理のフローのその2を示す。In the first embodiment, the second flow of the seasonal variation removal process will be described. 実施の形態1で、オフライン解析条件設定画面を示す。In the first embodiment, an offline analysis condition setting screen is shown. 実施の形態1で、オンライン解析結果表示対象指定画面を示す。13 shows a screen for designating an online analysis result display target in the first embodiment. 実施の形態1で、センサ分類結果表示画面を示す。1 shows a sensor classification result display screen in the first embodiment. 実施の形態1で、異常検知結果全体表示画面を示す。13 shows an overall display screen of an anomaly detection result in the first embodiment. 実施の形態1で、異常検知結果全体表示画面を示す。13 shows an overall display screen of an anomaly detection result in the first embodiment. 実施の形態1で、関連センサ特定結果表示画面を示す。13 shows a related sensor identification result display screen in the first embodiment. 実施の形態1で、異常プロット画像の例を示す。In the first embodiment, an example of an abnormality plot image will be shown.

<実施の形態1>
図1~図28を用いて、本発明の実施の形態1の異常検知装置等について説明する。実施の形態1の異常検知方法は、実施の形態1の異常検知装置で実行されるステップを有する方法である。
<First embodiment>
An anomaly detection device and the like according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 to 28. The anomaly detection method according to the first embodiment is a method having steps executed by the anomaly detection device according to the first embodiment.

実施の形態1の異常検知装置は、設備の複数のセンサ信号に基づいて設備の状態(特に異常)を判定・検知する際に、季節変動が反映され得る、少なくとも1週間以上で1年未満の期間のセンサ信号を対象として、季節変動の影響を加味した判定・検知を行う。実施の形態1の異常検知装置は、センサ信号値と気温等の季節変動値との相関に基づいて、複数のセンサ信号値で表される設備の状態が、季節変動の影響によるものかを判断し、季節変動の影響によるものである場合、季節変動の影響を除去した結果を作成・出力する。 When the anomaly detection device of the first embodiment judges and detects the state of the equipment (particularly anomalies) based on multiple sensor signals from the equipment, the device performs judgment and detection taking into account the influence of seasonal fluctuations, targeting sensor signals from a period of at least one week but less than one year in which seasonal fluctuations may be reflected. The anomaly detection device of the first embodiment judges whether the state of the equipment represented by the multiple sensor signal values is due to the influence of seasonal fluctuations, based on the correlation between the sensor signal values and seasonal fluctuation values such as temperature, and if it is due to the influence of seasonal fluctuations, creates and outputs a result from which the influence of seasonal fluctuations has been removed.

実施の形態1の異常検知装置は、環境内の設備に設けられた複数のセンサから出力される時系列の複数のセンサ信号を入力・蓄積し、また環境内の気温の信号を入力し、入力の複数のセンサ信号を、気温との相関が高いものと低いものとに分類する。異常検知装置は、複数のセンサ信号から時刻毎に特徴ベクトルを抽出し、指定された学習期間の特徴ベクトルを学習データとして、時刻毎の異常測度を算出する。異常検知装置は、算出した異常測度を、しきい値と比較することにより、時刻毎の複数のセンサ信号で表される設備の状態が異常か正常かを判定する。異常検知装置は、気温との相関が高いセンサ信号を用いて、検出された異常が季節変動起因か否かを判別する。異常検知装置は、検出された異常が季節変動起因であった場合、設備の状態から季節変動の影響を除去した検知結果を作成・出力する。 The anomaly detection device of the first embodiment inputs and accumulates multiple time-series sensor signals output from multiple sensors installed in equipment within the environment, and also inputs temperature signals within the environment, and classifies the multiple input sensor signals into those with a high correlation with temperature and those with a low correlation. The anomaly detection device extracts feature vectors for each time from the multiple sensor signals, and calculates an anomaly measure for each time using the feature vectors for a specified learning period as learning data. The anomaly detection device compares the calculated anomaly measure with a threshold value to determine whether the state of the equipment represented by the multiple sensor signals for each time is abnormal or normal. The anomaly detection device uses sensor signals that are highly correlated with temperature to determine whether the detected anomaly is due to seasonal variation. If the detected anomaly is due to seasonal variation, the anomaly detection device creates and outputs a detection result in which the effects of seasonal variation have been removed from the state of the equipment.

実施の形態1の異常検知装置によれば、気温との相関が高いセンサ信号を調べ、そのセンサ信号を用いて、検出された異常が季節変動起因か否かを自動的に判別する。そのため、この異常検知装置によれば、1年未満(例えば数週間から数か月)の比較的短い学習期間でも、設備の異常として、季節変動に起因する異常と季節変動起因ではない異常とを区別できる。さらに、この異常検知装置は、季節変動起因であった場合に、季節変動の影響を除去した検知結果を出力する。したがって、この異常検知装置によれば、設備に異常が無い場合には正常と判断して誤検知を防ぐことができ、異常が有る場合には季節変動起因以外の真の要因を見つけることができる。 According to the anomaly detection device of the first embodiment, a sensor signal that is highly correlated with temperature is examined, and the sensor signal is used to automatically determine whether or not a detected anomaly is due to seasonal variation. Therefore, with this anomaly detection device, even with a relatively short learning period of less than one year (e.g., a few weeks to a few months), it is possible to distinguish between anomalies in equipment that are due to seasonal variation and those that are not due to seasonal variation. Furthermore, if an anomaly is due to seasonal variation, the anomaly detection device outputs a detection result in which the influence of seasonal variation has been removed. Therefore, with this anomaly detection device, if there is no anomaly in the equipment, it is possible to determine that the equipment is normal, preventing erroneous detection, and if there is an anomaly, it is possible to find the true cause other than seasonal variation.

[システム]
図1は、実施の形態1の異常検知装置を含む、システムの構成を示す。図1のシステム(言い換えると異常検知システム)は、異常検知装置1と、異常検知を含む状態判定の対象である複数の設備101とを有する。異常検知装置1は、通信網9を介して、各設備101または通信デバイス150と接続される。それぞれの工場等の環境において、プラント等の設備101を有する。図1の例では、複数の環境として環境#1,#2,……を有するが、これに限らず、対象は1つの環境の1つの設備101でもよい。対象となる設備101は、例えばガスタービンや蒸気タービン等を含むプラントである。設備はプラントを含む概念である。
[system]
FIG. 1 shows a system configuration including an anomaly detection device according to the first embodiment. The system (in other words, an anomaly detection system) in FIG. 1 includes an anomaly detection device 1 and a plurality of facilities 101 that are targets of state determination including anomaly detection. The anomaly detection device 1 is connected to each facility 101 or a communication device 150 via a communication network 9. Each environment such as a factory includes facilities 101 such as a plant. In the example of FIG. 1, the environment includes environments #1, #2, . . . as a plurality of environments, but is not limited thereto, and the target may be one facility 101 in one environment. The target facility 101 is, for example, a plant including a gas turbine, a steam turbine, etc. The facility is a concept that includes a plant.

環境内の設備101には、複数のセンサ5が設置されている。複数のセンサ5は、複数の種類の物理情報を検出するための複数の種類のセンサである。各センサ5は、設備101に内蔵されてもよいし、外付けされてもよい。各センサ5は、時系列のセンサ信号102を出力する。センサ5は、所定の物理情報の測定値を含む、設備101の状態を表すセンサ値を、時系列のセンサ信号102として出力する。また、環境内には、気温センサ6が設けられている。気温センサ6は、設備101の環境の気温を検出する。気温センサ6は、時系列での気温信号104を出力する。 A plurality of sensors 5 are installed in the equipment 101 in the environment. The plurality of sensors 5 are a plurality of types of sensors for detecting a plurality of types of physical information. Each sensor 5 may be built into the equipment 101 or may be attached externally. Each sensor 5 outputs a time-series sensor signal 102. The sensor 5 outputs a sensor value representing the state of the equipment 101, including a measurement value of a predetermined physical information, as the time-series sensor signal 102. In addition, a temperature sensor 6 is provided in the environment. The temperature sensor 6 detects the temperature of the environment of the equipment 101. The temperature sensor 6 outputs a time-series temperature signal 104.

環境#1の設備101の複数のセンサ5は、吹き出しで示すように、例えば、複数の種類のセンサ5の数をm個とすると、センサS1,S2,……,Smを有する。なお、複数(m)のセンサ5{S1~Sm}と気温センサ6とを区別する。複数(m)のセンサ5{S1~Sm}の中には、対象箇所の温度を測定する温度センサを含んでもよい。 As shown in the speech bubble, the equipment 101 in environment #1 has multiple sensors 5, for example, sensors S1, S2, ..., Sm, where the number of multiple types of sensors 5 is m. Note that a distinction is made between the multiple (m) sensors 5 {S1 to Sm} and the air temperature sensor 6. The multiple (m) sensors 5 {S1 to Sm} may include a temperature sensor that measures the temperature of a target location.

図1の異常検知装置1(言い換えると異常検知システム)は、主に、サーバ10等の計算機で実装されている。以下ではサーバ10を異常検知装置10と呼ぶ場合がある。サーバ10には、ユーザU1が使用するPC等のクライアント端末20と通信で接続される。また、サーバ10は、各環境の設備101の通信デバイス50と通信で接続される。ユーザU1は、設備101の異常検知や予防保全に係わる管理者等の人である。 The anomaly detection device 1 (in other words, the anomaly detection system) in FIG. 1 is mainly implemented in a computer such as a server 10. Hereinafter, the server 10 may be referred to as the anomaly detection device 10. The server 10 is connected via communication to a client terminal 20 such as a PC used by a user U1. The server 10 is also connected via communication to a communication device 50 of the equipment 101 in each environment. The user U1 is a person such as a manager involved in anomaly detection and preventive maintenance of the equipment 101.

通信デバイス50は、サーバ10との通信のために設けられている。なお、環境内にサーバ10等の計算機が設けられる場合、通信デバイス50を省略できる。通信デバイス50は、設備101の各センサ5からのセンサ信号102を取得し、また、気温センサ6からの気温信号104を取得する。そして、通信デバイス50は、複数のセンサ信号102および気温信号104を含むデータを、通信信号150として、サーバ10へ送信する。サーバ10は、各通信デバイス50から受信・取得したデータをデータベース(DB)に格納する。なお、通信デバイス50が、設定されたタイミングで自動的にサーバ10へ通信信号150を送信する形態でもよい。あるいは、サーバ10が通信デバイス50にデータを要求し、それに対する応答として通信デバイス50が通信信号150をサーバ10へ送信する形態でもよい。 The communication device 50 is provided for communication with the server 10. If a computer such as the server 10 is provided in the environment, the communication device 50 can be omitted. The communication device 50 acquires a sensor signal 102 from each sensor 5 of the facility 101, and also acquires a temperature signal 104 from the temperature sensor 6. The communication device 50 then transmits data including the multiple sensor signals 102 and the temperature signal 104 to the server 10 as a communication signal 150. The server 10 stores the data received and acquired from each communication device 50 in a database (DB). The communication device 50 may automatically transmit the communication signal 150 to the server 10 at a set timing. Alternatively, the server 10 may request data from the communication device 50, and the communication device 50 may transmit the communication signal 150 to the server 10 in response to the request.

サーバ10には、異常検知処理機能が実装されている。サーバ10は、自身が保持するプログラム、または外部のプログラム配信サーバから配信されるプログラムに従って、異常検知処理機能を実現する。サーバ10は、設備101から取得したデータや、各種の処理情報等を、DBに格納し管理する。サーバ10は、ユーザU1のクライアント端末20に対し、設備101の異常等の状態に関する検知結果(出力情報)160等の情報を提供する。例えば、サーバ10は、検知結果160を含むWebページを、クライアント端末20に提供する。クライアント端末20は、そのWebページを表示画面に表示する。 The server 10 is equipped with an anomaly detection processing function. The server 10 realizes the anomaly detection processing function according to a program stored in the server 10 itself or a program distributed from an external program distribution server. The server 10 stores and manages data acquired from the equipment 101 and various processing information in a DB. The server 10 provides information such as detection results (output information) 160 relating to the status of the equipment 101, such as an abnormality, to the client terminal 20 of the user U1. For example, the server 10 provides a web page including the detection results 160 to the client terminal 20. The client terminal 20 displays the web page on a display screen.

サーバ10は、例えば常時に通信デバイス10と通信接続してリアルタイムで処理を行ってもよい。これにより、サーバ10は、設備101の異常を検知した時に即時にユーザU1のクライアント端末20等の所定の宛先へ通知やアラートを行ってもよい。サーバ10は、ユーザU1から指示入力があった時、あるいは、予め設定された時など、所定の時間のみ、通信デバイス50と通信接続してもよい。 The server 10 may, for example, be constantly connected to the communication device 10 and perform processing in real time. As a result, when the server 10 detects an abnormality in the equipment 101, the server 10 may immediately send a notification or an alert to a specified destination such as the client terminal 20 of the user U1. The server 10 may be connected to the communication device 50 only for a specified time, such as when an instruction is input by the user U1 or when it is set in advance.

なお、図1の構成例には限られない。異常検知装置1は、1台以上の計算機等で実装される。1つの環境内において1つの設備101に1つの異常検知装置1が設けられてもよい。通信デバイス50がその異常検知装置であってもよい。各環境に設けられた各異常検知装置が通信網9を介して連携して機能を実現してもよい。異常検知装置1は、複数台の計算機によって通信網9上のクラウドコンピューティングシステム等で実装されてもよい。サーバ10に対し、ストレージ装置やDBサーバ等が接続されてもよい。 The configuration example of FIG. 1 is not limiting. The anomaly detection device 1 is implemented by one or more computers, etc. One anomaly detection device 1 may be provided in one facility 101 in one environment. The communication device 50 may be the anomaly detection device. The anomaly detection devices provided in each environment may cooperate with each other via the communication network 9 to realize the function. The anomaly detection device 1 may be implemented by a cloud computing system on the communication network 9 using multiple computers. A storage device, a DB server, etc. may be connected to the server 10.

[異常検知装置(1)]
図2は、異常検知装置1を主に構成する図1のサーバ10のコンピュータシステムとしての構成例を示す。このコンピュータシステムは、サーバ10と、それに接続される入力装置205や表示装置206とを有する。サーバ10は、プロセッサ201、メモリ202、通信インタフェース装置203、入出力インタフェース装置204、およびそれらを相互に接続するバス等で構成されている。入出力インタフェース装置204には、入力装置205や表示装置206が接続されている。入力装置205は、例えばキーボードやマウス等である。表示装置206は、例えば液晶ディスプレイ等である。これに限らず、入力装置205や表示装置206は、サーバ10に一体とされた構成でもよいし、クライアント端末20を用いる場合には省略されてもよい。通信インタフェース装置203は、所定の通信インタフェースで、図1の通信デバイス50やクライアント端末20等との通信を行う。
[Anomaly detection device (1)]
2 shows an example of the configuration of the server 10 in FIG. 1, which mainly constitutes the anomaly detection device 1, as a computer system. This computer system includes the server 10 and an input device 205 and a display device 206 connected thereto. The server 10 is configured with a processor 201, a memory 202, a communication interface device 203, an input/output interface device 204, and a bus that connects them to each other. The input device 205 and the display device 206 are connected to the input/output interface device 204. The input device 205 is, for example, a keyboard or a mouse. The display device 206 is, for example, a liquid crystal display. Not limited to this, the input device 205 and the display device 206 may be integrated into the server 10, or may be omitted when the client terminal 20 is used. The communication interface device 203 communicates with the communication device 50 in FIG. 1, the client terminal 20, and the like through a predetermined communication interface.

プロセッサ201は、例えばCPU、ROM、RAM等で構成され、サーバ10のコントローラを構成する。プロセッサ201は、ソフトウェアプログラム処理に基づいて、所定の機能として異常検知処理機能等を実現する。プロセッサ201は、通信デバイス50から通信信号150のデータを受信・取得し、そのデータに含まれるセンサ信号102や気温信号104を、センサ信号データD1や気温信号データD2としてメモリ202に格納する。プロセッサ201は、それらのデータに基づいて、各設備101の異常等の状態に関する判定・検知を行う。言い換えると、プロセッサ201は、それらのデータに基づいて、学習や解析を行う。プロセッサ201は、学習データD3や解析データD4をメモリ202に格納する。プロセッサ201は、異常等の状態の検知結果を、検知結果データ(言い換えると出力情報)D5として作成し、メモリ202に格納する。プロセッサ201は、各種の画面データも作成する。プロセッサ201は、検知結果データD5等に基づいた検知結果等の情報(例えばWebページやメール)を、クライアント端末20に送信する。 The processor 201 is composed of, for example, a CPU, a ROM, a RAM, etc., and constitutes the controller of the server 10. The processor 201 realizes an abnormality detection processing function and the like as a predetermined function based on software program processing. The processor 201 receives and acquires data of the communication signal 150 from the communication device 50, and stores the sensor signal 102 and the temperature signal 104 contained in the data in the memory 202 as sensor signal data D1 and temperature signal data D2. The processor 201 judges and detects the abnormality or other state of each facility 101 based on the data. In other words, the processor 201 performs learning and analysis based on the data. The processor 201 stores the learning data D3 and the analysis data D4 in the memory 202. The processor 201 creates the detection result of the abnormality or other state as detection result data (in other words, output information) D5 and stores it in the memory 202. The processor 201 also creates various screen data. The processor 201 transmits information such as the detection result based on the detection result data D5, etc. (e.g., a web page or email) to the client terminal 20.

メモリ202は、不揮発性記憶装置等で構成され、プロセッサ201等が使用する各種のデータや情報を記憶・保持する。メモリ202には、制御プログラム202A、設定情報202B、上記センサ信号データD1、気温信号データD2、学習データD3、解析データD4、および検知結果データD5等が格納される。制御プログラム201Aは、サーバ10の機能を実現するためのプログラムである。設定情報202Bは、制御プログラム201AやユーザU1の設定情報である。ユーザU1は、クライアント端末20またはサーバ10の入力装置205を操作し、クライアント端末20または表示装置206の画面を見ながら必要な情報を設定や確認することができる。 The memory 202 is composed of a non-volatile storage device or the like, and stores and holds various data and information used by the processor 201 and the like. The memory 202 stores a control program 202A, setting information 202B, the sensor signal data D1, the temperature signal data D2, the learning data D3, the analysis data D4, and the detection result data D5. The control program 201A is a program for realizing the functions of the server 10. The setting information 202B is setting information for the control program 201A and the user U1. The user U1 can operate the input device 205 of the client terminal 20 or the server 10, and set or check the necessary information while looking at the screen of the client terminal 20 or the display device 206.

図2のコンピュータシステムの構成例に限らず可能である。サーバ10は、外部から制御プログラム201A等のコンピュータプログラムが配信されてインストールされてもよい。コンピュータプログラムは、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されてもよい。 The configuration of the computer system is not limited to the example shown in FIG. 2. A computer program such as the control program 201A may be distributed from an external source and installed on the server 10. The computer program may be stored on a non-transient computer-readable recording medium.

クライアント端末20は、同様に、CPU等によるプロセッサ、メモリ、通信インタフェース、入出力インタフェース、入力デバイス、表示デバイス、およびバス等で構成される。クライアント端末20は、プログラムの処理に基づいて、サーバ10の異常検知処理機能の一部としてクライアントアプリケーションとしての機能を実現する。クライアント端末20は、サーバ10に対し、HTTP等のプロトコルで通信し、サーバ10から検知結果160等のWebページを取得し、表示デバイスの画面に表示する。クライアント端末20は、画面のGUIに対するユーザU1の入力を受け付けて、入力情報をサーバ10に送信する。 The client terminal 20 is similarly composed of a processor such as a CPU, memory, a communication interface, an input/output interface, an input device, a display device, a bus, and the like. Based on program processing, the client terminal 20 realizes the function of a client application as part of the anomaly detection processing function of the server 10. The client terminal 20 communicates with the server 10 using a protocol such as HTTP, obtains web pages such as the detection result 160 from the server 10, and displays them on the screen of the display device. The client terminal 20 accepts input from the user U1 to the GUI on the screen, and transmits the input information to the server 10.

[異常検知装置(2)]
図3は、異常検知装置であるサーバ10の機能ブロック構成例を示す。図2のプロセッサ201によるプログラム処理等によって図3の機能ブロックが実現される。異常検知装置であるサーバ10は、データ蓄積部103、センサ分類部105、信号入力部106、特徴ベクトル抽出部107、異常測度算出部108、しきい値算出部109、分布密度画像作成部110、学習結果蓄積部111、異常検知部112、関連センサ特定部113、季節変動判別部114、季節変動除去部115、および検知結果出力部116を有する。
[Anomaly detection device (2)]
Fig. 3 shows an example of a functional block configuration of server 10, which is an anomaly detection device. The functional blocks in Fig. 3 are realized by program processing by processor 201 in Fig. 2, etc. Server 10, which is an anomaly detection device, includes a data accumulation unit 103, a sensor classification unit 105, a signal input unit 106, a feature vector extraction unit 107, anomaly measure calculation unit 108, a threshold calculation unit 109, a distribution density image creation unit 110, a learning result accumulation unit 111, anomaly detection unit 112, an associated sensor identification unit 113, a seasonal variation determination unit 114, a seasonal variation removal unit 115, and a detection result output unit 116.

サーバ10は、対象の設備101の複数のセンサ5からのセンサ信号102を、通信デバイス50を通じて、通信信号150として、例えば所定の時間毎に、言い換えると周期的に、入力・取得する。また、サーバ10は、対象の設備101の環境の気温センサ6からの気温信号103を、通信デバイス50を通じて、通信信号150として、所定の時間毎に、言い換えると周期的に、入力・取得する。 The server 10 inputs and acquires sensor signals 102 from multiple sensors 5 of the target facility 101 as communication signals 150 through the communication device 50, for example, at predetermined time intervals, in other words, periodically. The server 10 also inputs and acquires temperature signals 103 from the temperature sensors 6 in the environment of the target facility 101 as communication signals 150 through the communication device 50, for example, at predetermined time intervals, in other words, periodically.

サーバ10は、設備101の通信デバイス50からの通信信号150を略リアルタイムで入力・取得する。サーバ10は、通信信号150に基づいて取得した時系列信号であるセンサ信号102および気温信号104を、一旦、データ蓄積部103に蓄積する。データ蓄積部103はバッファとしても機能する。信号入力部106は、データ蓄積部103からセンサ信号102を入力する。センサ分類部105は、データ蓄積部103からセンサ信号102や気温信号104を入力する。信号入力部106やセンサ分類部105は、通信信号150から各信号を直接的に入力してもよい。 The server 10 inputs and acquires the communication signal 150 from the communication device 50 of the facility 101 in approximately real time. The server 10 temporarily accumulates the sensor signal 102 and the temperature signal 104, which are time-series signals acquired based on the communication signal 150, in the data accumulation unit 103. The data accumulation unit 103 also functions as a buffer. The signal input unit 106 inputs the sensor signal 102 from the data accumulation unit 103. The sensor classification unit 105 inputs the sensor signal 102 and the temperature signal 104 from the data accumulation unit 103. The signal input unit 106 and the sensor classification unit 105 may directly input each signal from the communication signal 150.

センサ分類部105は、気温信号104の気温を参照し、また、設備101の複数のセンサ信号102の複数のセンサ値を参照する。センサ分類部105は、気温とセンサ信号との相関の判断に基づいて、複数のセンサ信号102を、気温との相関が高いセンサ信号(第1種センサ信号とする)と、気温との相関が低いセンサ信号(第2種センサ信号とする)とに分類する。この分類は、相対的なものである。 The sensor classification unit 105 refers to the temperature in the temperature signal 104, and also refers to multiple sensor values in the multiple sensor signals 102 of the equipment 101. Based on a determination of the correlation between the temperature and the sensor signals, the sensor classification unit 105 classifies the multiple sensor signals 102 into sensor signals that are highly correlated with the temperature (first type sensor signals) and sensor signals that are low in correlation with the temperature (second type sensor signals). This classification is relative.

信号入力部106は、設備101の複数のセンサ信号102を入力し、前処理等を行ってから、特徴ベクトル抽出部107へ送る。特徴ベクトル抽出部107は、入力の複数のセンサ信号102に基づいて、特徴ベクトルを抽出し、異常測度算出部108へ送る。異常測度算出部108は、予め指定された学習期間の特徴ベクトルを用いて、所定の時間毎(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。学習期間はユーザU1が設定できる。学習期間は、季節変動が反映される期間として、少なくとも1週間以上で、1年未満の期間とすればよい。しきい値算出部109は、異常測度算出部108による学習データの異常測度に基づいて、しきい値(Hとする)を算出する。しきい値Hは、異常判定用の1つ以上のしきい値であり、範囲等の条件を構成する。 The signal input unit 106 inputs a plurality of sensor signals 102 from the equipment 101, performs preprocessing, etc., and sends the signals to the feature vector extraction unit 107. The feature vector extraction unit 107 extracts feature vectors based on the input plurality of sensor signals 102, and sends the extracted feature vectors to the anomaly measure calculation unit 108. The anomaly measure calculation unit 108 calculates an anomaly measure for each feature vector at a predetermined time (hereinafter, sometimes referred to as each time) using the feature vectors of a pre-specified learning period. The learning period can be set by the user U1. The learning period may be at least one week or more and less than one year, as a period in which seasonal fluctuations are reflected. The threshold calculation unit 109 calculates a threshold value (H) based on the anomaly measure of the learning data by the anomaly measure calculation unit 108. The threshold value H is one or more threshold values for anomaly judgment, and constitutes a condition such as a range.

分布密度画像作成部110は、学習期間のセンサ信号102に基づいて、2個のセンサ5をペアとした総当りの組合せでの分布密度画像(第1分布密度画像とする)を作成し記憶する。また、分布密度画像作成部110は、センサ分類部105から、気温との相関が高い第1種センサ信号を取得し、横軸を気温とし縦軸をそのセンサ信号とした分布密度画像(第2分布密度画像とする)を作成する。 The distribution density image creation unit 110 creates and stores a distribution density image (called a first distribution density image) of all possible combinations of two sensors 5 paired together based on the sensor signals 102 during the learning period. The distribution density image creation unit 110 also acquires a first type sensor signal that has a high correlation with temperature from the sensor classification unit 105, and creates a distribution density image (called a second distribution density image) with the temperature on the horizontal axis and the sensor signal on the vertical axis.

学習結果蓄積部111は、特徴ベクトル抽出部107で抽出された学習期間の特徴ベクトル、しきい値算出部109で算出されたしきい値H、分布密度画像作成部110で作成された分布密度画像、およびその他の異常検知時に必要となるデータを、学習結果(図2では学習データD3)として保存する。 The learning result storage unit 111 stores the feature vector of the learning period extracted by the feature vector extraction unit 107, the threshold value H calculated by the threshold calculation unit 109, the distribution density image created by the distribution density image creation unit 110, and other data required for anomaly detection as learning results (learning data D3 in FIG. 2).

異常検出部112は、異常測度算出部108からの異常検知対象期間での各特徴ベクトルの異常測度と、しきい値算出部109で算出されたしきい値とを比較することで、設備101の異常等の状態を判定・検出する。言い換えると、異常検出部112は、設備101の異常の有無、あるいは異常の可能性の度合い等を表す情報を出力する。 The anomaly detection unit 112 compares the anomaly measure of each feature vector during the anomaly detection period from the anomaly measure calculation unit 108 with the threshold value calculated by the threshold calculation unit 109 to determine and detect an abnormality or other condition of the equipment 101. In other words, the anomaly detection unit 112 outputs information indicating the presence or absence of an abnormality in the equipment 101, or the degree of possibility of an abnormality.

関連センサ特定部113は、異常検出部112で異常を検出した場合、分布密度画像作成部110で作成された総当りの第1分布密度画像を用いて、異常区間毎に、異常関連センサを特定する。異常関連センサは、異常に関連すると推定されるセンサ5である。関連センサ特定部113は、異常関連センサについて、分布密度画像に異常をプロットした画像を作成する。 When the anomaly detection unit 112 detects an anomaly, the associated sensor identification unit 113 uses the first distribution density image created by the distribution density image creation unit 110 to identify an anomaly-related sensor for each anomaly section. The anomaly-related sensor is a sensor 5 that is presumed to be related to the anomaly. The associated sensor identification unit 113 creates an image in which an anomaly is plotted in the distribution density image for the anomaly-related sensor.

季節変動判別部114は、分布密度画像作成部110で作成された横軸が気温である第2分布密度画像を用いて、異常区間毎に、検出された異常が季節変動に起因するものかどうかを判別する。言い換えると、季節変動判別部114は、異常を、季節変動起因の異常と、季節変動起因ではない異常とに区別し、季節変動判別結果として出力する。 The seasonal variation discrimination unit 114 uses the second distribution density image created by the distribution density image creation unit 110, in which the horizontal axis represents temperature, to determine whether the detected abnormality is caused by seasonal variation for each abnormal section. In other words, the seasonal variation discrimination unit 114 distinguishes abnormalities into abnormalities caused by seasonal variation and abnormalities not caused by seasonal variation, and outputs the results as the seasonal variation discrimination result.

季節変動除去部115は、上記異常測度、異常有無、異常関連センサ特定結果、および季節変動判別結果等に基づいて、異常区間毎に、季節変動の影響を除去するように処理する。季節変動除去部115は、季節変動の影響の除去後の処理結果を、異常関連センサ情報等を含む検知結果として出力する。具体的には、除去前の異常関連センサのうち、季節変動起因と判別されたセンサについては、季節変動起因の旨の出力とともに除去され、季節変動起因以外の異常有無の情報が出力される。 The seasonal variation removal unit 115 performs processing to remove the influence of seasonal variation for each abnormal section based on the anomaly measure, the presence or absence of anomaly, the anomaly-related sensor identification result, and the seasonal variation determination result. The seasonal variation removal unit 115 outputs the processing result after removing the influence of seasonal variation as a detection result including anomaly-related sensor information. Specifically, among the anomaly-related sensors before removal, sensors that are determined to be caused by seasonal variation are removed together with an output indicating that they are caused by seasonal variation, and information on the presence or absence of anomalies other than those caused by seasonal variation is output.

検知結果出力部116は、上記検知結果に基づいて、ユーザU1に対し出力するための検知結果データD5(図2)を作成し、例えば季節変動除去後の検知結果等を表示するWebページを、ユーザU1のクライアント端末20に提供する。検知結果出力部116は、例えば、クライアント端末20に、検知結果データD7に基づいたWebページを送信する。検知結果出力部116は、設備101の状態が異常である場合、即時にアラート等を所定の宛先へ出力してもよい。出力は、画面表示に限らず、所定の出力デバイスを用いて、音声出力やランプ発光等としてもよい。 Based on the detection results, the detection result output unit 116 creates detection result data D5 (FIG. 2) to be output to user U1, and provides a web page displaying the detection results after removing seasonal variations, for example, to the client terminal 20 of user U1. The detection result output unit 116 transmits a web page based on the detection result data D7 to the client terminal 20, for example. If the condition of the equipment 101 is abnormal, the detection result output unit 116 may immediately output an alert, etc. to a specified destination. The output is not limited to a screen display, and may be audio output, lamp illumination, etc., using a specified output device.

[用語説明]
用語について簡単に説明する。特徴ベクトル(feature vector)とは、複数のセンサ5による複数のセンサ値である各物理情報の測定値(図1での値s1,s2,……,sm)を、1つのベクトル値、言い換えると1次元配列として表現したものである。記号で表すと、特徴ベクトルをVとして、V={s1,s2,……,sm}である。
[Terminology]
A brief explanation of terminology will be given below. A feature vector is a representation of the measured values of each piece of physical information (values s1, s2, ..., sm in FIG. 1), which are multiple sensor values from multiple sensors 5, as one vector value, in other words, a one-dimensional array. Expressed symbolically, the feature vector is V, where V = {s1, s2, ..., sm}.

異常測度(abnormally measure)は、注目する特徴ベクトル(言い換えると判定対象のベクトル)についての、指定された期間での特徴ベクトル(言い換えると判定基準となるベクトル)からの偏移量ないし距離のことである。異常区間とは、異常が連続して検知されるとみなす区間のことである。 An abnormal measure is the deviation or distance of a feature vector of interest (i.e., the vector to be judged) from a feature vector (i.e., the vector that serves as the judgment standard) during a specified period. An abnormal section is a section in which abnormalities are considered to be detected continuously.

分布密度画像(distribution density image)とは、第1分布密度画像の場合、ペアとなる2個のセンサ5の組合せでの、2つのセンサ信号値の2次元ヒストグラムを画像で表したものである。この画像の各画素値は、頻度値に応じた画素値である。同様に、第2分布密度画像の場合、気温とセンサ信号値との組合せでの2次元ヒストグラムを画像で表したものである。 In the case of the first distribution density image, the distribution density image is an image that represents a two-dimensional histogram of two sensor signal values for a combination of two sensors 5 that form a pair. Each pixel value in this image is a pixel value that corresponds to a frequency value. Similarly, in the case of the second distribution density image, the distribution density image is an image that represents a two-dimensional histogram for a combination of air temperature and sensor signal value.

孤立度(isolation index)とは、センサ信号値が学習データからどれだけ乖離しているかを表すパラメータであり、異常との関連性の強さを表すものである。孤立度が大きいほど、異常との関連性が強い。孤立度は、後述するが、複数の種類がある。単一のセンサ5(例えばSx)のセンサ信号値(例えばsx)の孤立度をIA(例えばIx)とし、2個のセンサ5のペア(例えばSx,Sy)の孤立度をIB(例えばIxy)とする。また、これらの孤立度I(IA,IB)の概念については、季節変動影響の除去の前後が区別される。 The isolation index is a parameter that indicates how far the sensor signal value deviates from the learning data, and indicates the strength of the association with an anomaly. The higher the isolation index, the stronger the association with an anomaly. There are several types of isolation index, which will be described later. The isolation index of a sensor signal value (e.g., sx) of a single sensor 5 (e.g., Sx) is defined as IA (e.g., Ix), and the isolation index of a pair of two sensors 5 (e.g., Sx, Sy) is defined as IB (e.g., Ixy). Furthermore, the concept of these isolation indexes I (IA, IB) is distinguished before and after the removal of the effects of seasonal fluctuations.

異常関連センサ(関連センサともいう)とは、異常との関連性が大きいと推定されるセンサであり、具体的には、特徴ベクトルの異常測度がしきい値Hを超えることで異常として検知された原因となったセンサ5である。 An anomaly-related sensor (also called a related sensor) is a sensor that is estimated to be highly related to the anomaly, specifically, sensor 5 that caused the anomaly measure of the feature vector to exceed threshold H and thus be detected as an anomaly.

異常プロット画像とは、分布密度画像に重ねて、異常区間のセンサ信号値に対応する位置の画素に、正常を表す色(例えばグレイ)とは異なる異常を表す色(例えば赤色)をプロットした画像である。 An abnormality plot image is an image that is overlaid on a distribution density image and plots a color (e.g., red) that indicates an abnormality different from a color that indicates normality (e.g., gray) at pixels in positions that correspond to sensor signal values in the abnormal section.

なお、実施の形態1の異常検知装置は、設備101の状態として、少なくとも正常(異常なし)か異常(異常あり)かを判定するが、これに限らず、設備101の状態は、3つ以上の状態や度合いとして判定されてもよい。 The anomaly detection device of embodiment 1 determines whether the state of the equipment 101 is at least normal (no anomaly) or abnormal (anomaly present), but is not limited to this, and the state of the equipment 101 may be determined as three or more states or degrees.

[センサリスト表]
図4は、複数のセンサ5の複数のセンサ信号102をリストにして表形式で表したデータ例(センサリスト表と記載する場合がある)を示す。サーバ10は、このようなセンサリスト表400を保持する。図4のセンサリスト表400は、項目として、日時401、センサ402を有し、行毎に日時毎のデータが格納されている。センサ402項目は、各センサ5の項目を有し、項目毎にセンサ値が格納されている。図1等の複数のセンサ信号102は、物理特性の異なる複数の物理情報が所定の間隔の時間毎に取得される多次元の時系列信号である。
[Sensor list table]
Fig. 4 shows an example of data (sometimes referred to as a sensor list table) in which a plurality of sensor signals 102 from a plurality of sensors 5 are listed in a table format. The server 10 holds such a sensor list table 400. The sensor list table 400 in Fig. 4 has items such as date and time 401 and sensor 402, with data for each date and time being stored in each row. The sensor 402 item has an item for each sensor 5, with a sensor value being stored for each item. The plurality of sensor signals 102 in Fig. 1 and the like are multidimensional time-series signals in which a plurality of pieces of physical information having different physical properties are acquired at predetermined time intervals.

センサ5の数(m)は、数百から数千といった多数になる場合もある。1種類のセンサ毎に複数個のセンサがあってもよい。センサ5の種類に応じて、例えば、シリンダやオイルや冷却水等の温度、オイルや冷却水の圧力、軸の回転速度、運転時間等がセンサ値として得られる。センサ値は、設備101の部分毎の出力や状態を表すのみならず、何かの状態をある値(例えば目標値)に制御するための制御信号となる場合もある。例えば、プラントのコントローラは、あるセンサ値を制御信号としてプラント制御を行う場合がある。サーバ10または通信デバイス50は、設備101のコントローラ等からそのようなセンサ値を取得してもよい。 The number (m) of sensors 5 may be as large as several hundred to several thousand. There may be multiple sensors of each type. Depending on the type of sensor 5, for example, the temperature of the cylinder, oil, cooling water, etc., the pressure of the oil or cooling water, the rotation speed of the shaft, the operating time, etc., are obtained as sensor values. The sensor values not only represent the output or state of each part of the equipment 101, but may also serve as control signals for controlling some state to a certain value (e.g., a target value). For example, a plant controller may control the plant using a certain sensor value as a control signal. The server 10 or the communication device 50 may acquire such sensor values from the controller of the equipment 101, etc.

異常検知装置1の動作には、データ蓄積部103に蓄積されたセンサ信号102や気温信号104を用いてセンサ5を分類する「センサ分類」処理と、データ蓄積部103等に蓄積されたデータを用いて学習データの生成・保存を行う「学習」処理と、入力信号に基づいて学習データとの比較で設備101の異常を検知する「異常検知」処理との各フェーズがある。実施の形態1では、基本的に、「センサ分類」および「学習」は、「オフライン」処理として行われ、「異常検知」は、「オンライン」処理として行われる。「オフライン」処理は、設備101の状態について、一旦、学習および解析対象データを取得・記憶した後、まとめて異常判定・検知を実行することに相当する。「オンライン」処理は、設備101の状態について、予め学習した学習データに基づいて、略リアルタイムで異常判定・検知を実行することに相当する。ただし、「異常検知」を「オフライン」処理とすることも可能である。以下の説明では、これらを、大別して、「学習時」、「異常検知時」と記載する場合がある。 The operation of the anomaly detection device 1 has the following phases: a "sensor classification" process for classifying the sensor 5 using the sensor signal 102 and the temperature signal 104 stored in the data storage unit 103; a "learning" process for generating and saving learning data using data stored in the data storage unit 103, etc.; and an "anomaly detection" process for detecting an anomaly in the equipment 101 by comparing the input signal with the learning data. In the first embodiment, the "sensor classification" and "learning" are basically performed as "offline" processes, and the "anomaly detection" is performed as "online" processes. The "offline" process corresponds to performing anomaly determination and detection all at once after learning and analyzing data is acquired and stored for the state of the equipment 101. The "online" process corresponds to performing anomaly determination and detection in approximately real time for the state of the equipment 101 based on learning data previously learned. However, it is also possible to treat the "anomaly detection" as an "offline" process. In the following description, these are sometimes broadly categorized as "during learning" and "during anomaly detection".

[処理フロー(1)]
図5は、異常検知装置1の特にサーバ10が行う学習時の処理概要のフローを示す。図5のフローは、大別すると、(a)の学習時のセンサ分類処理500と、(b)の学習時の異常測度算出処理510とを有する。(a)の学習時のセンサ分類処理500において、まずステップS501で、サーバ10は、指定された学習期間でのセンサ信号102を入力する。ステップS502で、サーバ10は、学習期間での気温信号104のデータを入力する。ステップS503で、サーバ10は、気温とセンサ信号との相関を相関値として算出する。ステップS504で、サーバ10は、その相関に応じて、複数のセンサ5(例えば図1のS1~Sm)およびセンサ信号102(s1~sm)を第1種センサ信号値と第2種センサ信号値とに分類する。具体的には、サーバ10は、相関値が予め指定した基準値を超えたセンサ5を、気温との相関が高い第1種センサとして分類する。
[Processing flow (1)]
FIG. 5 shows a flow of an overview of the learning process performed by the anomaly detection device 1, particularly the server 10. The flow in FIG. 5 can be broadly divided into (a) sensor classification process 500 during learning and (b) anomaly measure calculation process 510 during learning. In (a) sensor classification process 500 during learning, first, in step S501, the server 10 inputs the sensor signal 102 during a designated learning period. In step S502, the server 10 inputs data of the temperature signal 104 during the learning period. In step S503, the server 10 calculates the correlation between the temperature and the sensor signal as a correlation value. In step S504, the server 10 classifies the multiple sensors 5 (e.g., S1 to Sm in FIG. 1) and the sensor signals 102 (s1 to sm) into a first type sensor signal value and a second type sensor signal value according to the correlation. Specifically, the server 10 classifies the sensor 5 whose correlation value exceeds a pre-specified reference value as a first type sensor having a high correlation with the temperature.

(b)の学習時の異常測度算出処理510において、まずステップS511で、サーバ10は、学習期間でのセンサ信号102を入力する。ステップS512で、サーバ10は、センサ信号102を用いて、特徴ベクトルを抽出する。ステップS513で、サーバ10は、特徴ベクトルについての異常測度を算出する。ステップS514で、サーバ10は、しきい値Hを算出する。ステップS515で、サーバ10は、2個のセンサのペア毎の総当り分布密度画像(第1分布密度画像)を作成する。そして、ステップS516で、サーバ10は、横軸が気温の分布密度画像(第1分布密度画像)を作成する。 In the anomaly measure calculation process 510 during learning (b), first, in step S511, the server 10 inputs the sensor signal 102 during the learning period. In step S512, the server 10 uses the sensor signal 102 to extract a feature vector. In step S513, the server 10 calculates an anomaly measure for the feature vector. In step S514, the server 10 calculates a threshold value H. In step S515, the server 10 creates a brute force distribution density image (first distribution density image) for each pair of two sensors. Then, in step S516, the server 10 creates a distribution density image (first distribution density image) in which the horizontal axis is temperature.

[処理フロー(2)]
図6は、異常検知装置1の特にサーバ10が行う異常検知時の処理概要のフローを示す。図6のフローは、(c)の異常検知時の異常判定処理600を有する。異常判定処理600において、まずステップS601で、サーバ10は、対象期間での検知対象のセンサ信号102を入力する。ステップS602で、サーバ10は、センサ信号102を用いて、特徴ベクトルを抽出する。ステップS603で、サーバ10は、特徴ベクトルについての異常測度を算出する。ステップS604で、サーバ10は、算出した異常測度を、図5のステップS514で算出されたしきい値Hと比較することにより、対象の設備101についての正常/異常の状態を判定する。ステップS605で、サーバ10は、異常区間を抽出する。ステップS606で、サーバ10は、孤立度として、異常区間毎に孤立度ベクトルを算出する。ステップS607で、サーバ10は、この孤立度に基づいて、異常関連センサを特定する。ステップS608で、サーバ10は、横軸を気温とし、縦軸をセンサ信号値とした異常プロット画像を作成する。ステップS609で、サーバ10は、季節変動の影響による異常であるかどうかの季節変動判別を行う。ステップS610で、サーバ10は、検知結果から季節変動の影響を除去する季節変動除去を行う。
[Processing flow (2)]
FIG. 6 shows a flow of an outline of a process performed by the anomaly detection device 1, particularly the server 10, when detecting an anomaly. The flow of FIG. 6 includes an anomaly determination process 600 when detecting an anomaly (c). In the anomaly determination process 600, first, in step S601, the server 10 inputs the sensor signal 102 of the detection target in the target period. In step S602, the server 10 uses the sensor signal 102 to extract a feature vector. In step S603, the server 10 calculates an anomaly measure for the feature vector. In step S604, the server 10 compares the calculated anomaly measure with the threshold value H calculated in step S514 of FIG. 5 to determine the normal/abnormal state of the target equipment 101. In step S605, the server 10 extracts an anomaly section. In step S606, the server 10 calculates an isolation degree vector for each anomaly section as an isolation degree. In step S607, the server 10 identifies an anomaly-related sensor based on this isolation degree. In step S608, the server 10 creates an anomaly plot image with the horizontal axis representing temperature and the vertical axis representing the sensor signal value. In step S609, the server 10 performs seasonal variation determination to determine whether the anomaly is due to the influence of seasonal variation. In step S610, the server 10 performs seasonal variation removal to remove the influence of seasonal variation from the detection result.

[処理詳細]
以下、図5の(b)の学習時の異常測度算出処理510と、図6の(c)の異常検知時の異常判定処理600とについて順に説明する。各処理の詳細なフローは、図7以降で示される。
[Processing details]
The anomaly measure calculation process 510 during learning shown in Fig. 5B and the anomaly determination process 600 during anomaly detection shown in Fig. 6C will be described below in order. Detailed flows of each process are shown in Fig. 7 and subsequent figures.

[学習時の異常測度算出処理の詳細]
図7は、図5の(b)の学習時の異常測度算出処理510の詳細処理例を示す。最初にステップS701で、サーバ10は、図3の信号入力部106において、データ蓄積部103に蓄積されたセンサ値のうち指定された学習期間のセンサ信号を入力する。ここでは、学習期間として、予めユーザU1によって、設備101が正常な状態であった期間が指定されるものとする。次にステップS702で、サーバ10は、図3の特徴ベクトル抽出部107において、入力されたセンサ信号を正準化(normalization)する。この正準化は、単位およびスケールの異なる複数のセンサ信号を同様に扱うために行う処理である。具体的には、この正準化では、各センサ信号の、学習期間の平均と標準偏差を用いて、平均が0、分散が1となるように、各センサ信号が変換される。サーバ10は、異常検知時に同じ変換ができるように、各センサ信号の平均と標準偏差を記憶しておく。あるいは、この正準化では、各センサ信号の、学習期間の最大値と最小値を用いて、最大が1、最小が0となるように、各センサ信号が変換される。あるいは、この正準化では、最大値と最小値の代わりに、予め設定した上限値と下限値を用いてもよい。この場合は、異常検知時に同様の変換ができるように、サーバ10は、各センサ信号の最大値と最小値、または上限値と下限値を、学習結果蓄積部111に記憶しておく。
[Details of anomaly measure calculation process during learning]
FIG. 7 shows a detailed example of the anomaly measure calculation process 510 during learning in FIG. 5(b). First, in step S701, the server 10 inputs, in the signal input unit 106 in FIG. 3, a sensor signal of a designated learning period among the sensor values stored in the data storage unit 103. Here, the learning period is a period during which the equipment 101 was in a normal state, which is designated in advance by the user U1. Next, in step S702, the server 10 normalizes the input sensor signal in the feature vector extraction unit 107 in FIG. 3. This canonicalization is a process performed to treat multiple sensor signals with different units and scales in the same way. Specifically, in this canonicalization, each sensor signal is converted so that the average and standard deviation of the learning period of each sensor signal are used to convert the sensor signal so that the average is 0 and the variance is 1. The server 10 stores the average and standard deviation of each sensor signal so that the same conversion can be performed when an anomaly is detected. Alternatively, in this canonicalization, the maximum and minimum values of each sensor signal during the learning period are used to convert each sensor signal so that the maximum is 1 and the minimum is 0. Alternatively, in this canonicalization, preset upper and lower limit values may be used instead of the maximum and minimum values. In this case, the server 10 stores the maximum and minimum values or the upper and lower limit values of each sensor signal in the learning result accumulation unit 111 so that a similar conversion can be performed when an abnormality is detected.

次に、ステップS703で、サーバ10は、図3の特徴ベクトル抽出部107において、各時刻の特徴ベクトルを抽出する。この特徴ベクトルは、正準化されたセンサ信号値をそのまま要素として並べた配列である。あるいは、この処理では、ある時刻(0とする)に対し、±1,±2,……といったウィンドウを設け、ウィンドウ幅(3,5,……)×センサ数(m)の特徴ベクトルとすることで、センサ信号の時間変化を表す特徴を抽出してもよい。例えばウィンドウ幅=3とは、(-1,0,+1)という3つの時刻による時間幅を指す。また、特徴ベクトルの抽出は、離散ウェーブレット変換(DWT:Discrete Wavelet Transform)を施して周波数成分に分解することとしてもよい。 Next, in step S703, the server 10 extracts feature vectors for each time in the feature vector extraction unit 107 of FIG. 3. These feature vectors are arrays in which the canonicalized sensor signal values are arranged as they are as elements. Alternatively, in this process, a feature representing the temporal change in the sensor signal may be extracted by setting windows such as ±1, ±2, ... for a certain time (say 0) and creating a feature vector of window width (3, 5, ...) x number of sensors (m). For example, a window width of 3 refers to a time width of three times (-1, 0, +1). The feature vector may also be extracted by decomposing it into frequency components using a discrete wavelet transform (DWT).

次に、サーバ10は、図3の異常測度算出部108において、学習期間の異常測度を算出する。このために、ステップS704で、サーバ10は、まず学習期間を複数の区間に分割する。この区間分割は、例えば1日毎の区間とする。あるいは、この区間分割は、化学プラントのようなバッチ処理の場合には、バッチ毎としてもよいし、加工装置の場合には、加工対象個体毎としてもよいし、MRIのような医療装置の場合には、検査対象者毎としてもよい。サーバ10は、ステップS705からのループで、抽出した全特徴ベクトルについて、以下の処理を繰り返す。ステップS706で、サーバ10は、複数の区間に対応して順次に選択した特徴ベクトルを注目ベクトルとして、その注目ベクトルと同じ区間の特徴ベクトルを除く学習期間のデータを、学習データとする。ステップS707で、サーバ10は、注目ベクトルと学習データとを用いて、異常測度を算出する。この異常測度の算出処理には、局所部分空間法(LSC:Local Sub-space Classifier)や投影距離法(PDM:Projection Distance Method)を用いることができる。 Next, the server 10 calculates the anomaly measure for the learning period in the anomaly measure calculation unit 108 of FIG. 3. For this purpose, in step S704, the server 10 first divides the learning period into a plurality of intervals. This interval division is, for example, a daily interval. Alternatively, this interval division may be for each batch in the case of batch processing such as a chemical plant, for each individual object to be processed in the case of a processing device, or for each person to be examined in the case of a medical device such as an MRI. The server 10 repeats the following process for all the extracted feature vectors in the loop from step S705. In step S706, the server 10 sets the feature vectors selected sequentially corresponding to the plurality of intervals as the attention vector, and sets the data of the learning period excluding the feature vectors of the same interval as the attention vector as the learning data. In step S707, the server 10 calculates the anomaly measure using the attention vector and the learning data. The local subspace classifier (LSC) or the projection distance method (PDM) can be used to calculate this anomaly measure.

[異常測度算出処理(1)]
図8は、上記ステップS707に関して局所部分空間法を用いた場合の異常測度算出処理の説明図を示す。局所部分空間法は、注目ベクトルqに対するk個の近傍ベクトルを選択し、選択したk個の近傍ベクトルが張るk-1次元のアフィン部分空間へ注目ベクトルqを投影した場合の投影距離を測る方法である。図8では、k=3個の近傍ベクトルx1,x2,x3によって、アフィン部分空間801が形成された場合を示す。グレイの四角点で示す近傍ベクトルx1~x3は、アフィン部分空間801の平面にある。白の四角点で示す他のベクトルは、アフィン部分空間801の平面に対し上下に距離を置いてある。丸点で示す注目ベクトルqは、アフィン部分空間801の平面に対し、上側に距離802を置いてある。そして、注目ベクトルqに最も近いアフィン部分空間801上の黒の点Xbが、投影点(基準ベクトルともいう)となる。注目ベクトルqから基準ベクトルXbまでの投影距離である距離802が、異常測度である。
[Anomaly measure calculation process (1)]
FIG. 8 is an explanatory diagram of the anomaly measure calculation process when the local subspace method is used in step S707. The local subspace method is a method of selecting k neighboring vectors for the target vector q, and measuring the projection distance when the target vector q is projected onto a k-1-dimensional affine subspace spanned by the selected k neighboring vectors. FIG. 8 shows a case where an affine subspace 801 is formed by k=3 neighboring vectors x1, x2, and x3. The neighboring vectors x1 to x3 shown by gray square points are on the plane of the affine subspace 801. The other vectors shown by white square points are spaced above and below the plane of the affine subspace 801. The target vector q shown by a circle is spaced above the plane of the affine subspace 801 by a distance 802. The black point Xb on the affine subspace 801 that is closest to the target vector q is the projection point (also called the reference vector). The distance 802, which is the projected distance from the vector of interest q to the reference vector Xb, is the anomaly measure.

異常測度についての具体的な算出法を説明する。注目ベクトルqを評価データqとする。サーバ10は、評価データqとk個の近傍ベクトルxi(i=1,……,k)とから、評価データqをk個並べた行列Qと、近傍ベクトルxiを並べた行列Xとを作成する。サーバ10は、下記の式1から、両者の相関行列Cを求める。なお記号は転置行列を示す。
式1: C=(Q-X)(Q-X)
A specific calculation method for the anomaly measure will be described. The vector of interest q is assumed to be evaluation data q. The server 10 creates a matrix Q in which k pieces of evaluation data q are arranged, and a matrix X in which the neighborhood vectors xi are arranged, from the evaluation data q and k pieces of neighborhood vectors xi (i = 1, ..., k). The server 10 obtains a correlation matrix C between the two from the following formula 1. Note that the symbol T indicates a transposed matrix.
Formula 1: C=(Q-X) T (Q-X)

次に、サーバ10は、下記の式2から、近傍ベクトルxiの重み付けを表す係数ベクトルbを計算する。
式2: b=(C-1)/(1 -1
Next, the server 10 calculates a coefficient vector b representing the weighting of the neighborhood vector x i from the following equation 2.
Equation 2: b=(C −1 1 n )/(1 n T C −1 1 n )

異常測度をdとすると、異常測度dは、ベクトル(q-Xb)のノルムまたはそのノルムの2乗により算出される。ノルムは、√(X1+……+Xm)のような演算である。 If the anomaly measure is d, the anomaly measure d is calculated by the norm of the vector (q−Xb) or the square of the norm. The norm is an operation such as √(X1 2 + ...... +Xm 2 ).

なお、図8では、近傍ベクトル数としてk=3の場合を示したが、この数は、特徴ベクトルの次元数よりも十分小さければ、いくつでもよい。k=1の場合は、最近傍法と等価の処理になる。 Note that in Figure 8, the number of neighbor vectors is k = 3, but this number can be any number as long as it is sufficiently smaller than the number of dimensions of the feature vector. When k = 1, the process is equivalent to the nearest neighbor method.

[異常測度算出処理(2)]
投影距離法を用いた場合の異常測度算出処理は以下のようになる。投影距離法は、選択された特徴ベクトルに対し独自の原点を持つ部分空間、すなわちアフィン部分空間(これは分散が最大の空間である)を作成する方法である。サーバ10は、何らかの方法で、注目ベクトルに対応する複数の特徴ベクトルを選択し、以下の方法でアフィン部分空間を算出する。
[Anomaly measure calculation process (2)]
The anomaly measure calculation process when using the projected distance method is as follows. The projected distance method is a method for creating a subspace with a unique origin for the selected feature vector, i.e., an affine subspace (this is a space with maximum variance). The server 10 selects multiple feature vectors corresponding to the target vector by some method, and calculates the affine subspace by the following method.

まず、サーバ10は、選択された特徴ベクトルの平均μと共分散行列Σとを算出する。次に、サーバ10は、共分散行列Σの固有値問題を解いて、値の大きい方から予め指定したr個の固有値に対応する固有ベクトルを並べた行列Uを、アフィン部分空間の正規直交基底とする。数rは、特徴ベクトルの次元よりも小さく、かつ選択データ数より小さい数とする。あるいは、数rを固定した数とせず、固有値の大きい方から累積した寄与率が予め指定した割合を超えたときの値を数rとして用いてもよい。図8のように、注目ベクトルから最も近いアフィン部分空間上の点が基準ベクトルとなる。また、注目ベクトルから基準ベクトルを引いたもの(q-Xb)が、残差ベクトルとなる。その残差ベクトルのノルムまたはそのノルムの2乗が、異常測度となる。 First, the server 10 calculates the mean μ and covariance matrix Σ of the selected feature vector. Next, the server 10 solves the eigenvalue problem of the covariance matrix Σ, and arranges eigenvectors corresponding to r eigenvalues designated in advance from the largest value into a matrix U, which is the orthonormal basis of the affine subspace. The number r is smaller than the dimension of the feature vector and smaller than the number of selected data. Alternatively, the number r is not fixed, and the value when the cumulative contribution rate from the largest eigenvalue exceeds a pre-specified ratio may be used as the number r. As shown in FIG. 8, the point on the affine subspace closest to the vector of interest is the reference vector. Also, the vector of interest minus the reference vector (q-Xb) is the residual vector. The norm of the residual vector or the square of the norm is the anomaly measure.

ここで、複数の特徴ベクトルの選択方法としては、予め指定した数十から数百の数の特徴ベクトルを注目ベクトルから近い順に選択する方法がある。また、学習対象の特徴ベクトルを予めクラスタリングしておき、注目ベクトルに最も近いクラスタに含まれる特徴ベクトルを選択する方法もある。他には、注目ベクトルqのk個の近傍ベクトルの平均ベクトルまでの距離を異常測度とする局所平均距離法や、ガウシアンプロセス等の方法を用いてもよい。 Here, the method of selecting multiple feature vectors includes a method of selecting a predetermined number of tens to hundreds of feature vectors in order of proximity to the vector of interest. Another method is to cluster the feature vectors to be learned in advance and select the feature vector included in the cluster closest to the vector of interest. Other methods that may be used include the local average distance method, in which the distance to the average vector of k neighboring vectors of the vector of interest q is used as the anomaly measure, and the Gaussian process.

図7で、サーバ10は、ループでの全特徴ベクトルについての異常測度算出処理後、ステップS708で、図3のしきい値算出部109において、しきい値Hを算出する。このしきい値Hは、異常検出部112に入力する異常測度との比較で、設備101の正常/異常の判定に用いられる。しきい値算出部109は、正常な学習データを異常と判定しないようなしきい値Hを算出する。言い換えれば、しきい値算出部109は、正常な学習データから得られる異常測度の最大値を、しきい値Hとして算出する。あるいは、しきい値算出部109は、正常な学習データを予め定めた割合より多く正常と判定するしきい値Hを算出してもよい。この場合は、正常な学習データから得られる異常測度をソートし、異常測度が低い方から前述の予め定めた割合に到達するところの異常測度を、しきい値Hとして採用する。 In FIG. 7, after the anomaly measure calculation process for all feature vectors in the loop, the server 10 calculates a threshold value H in the threshold calculation unit 109 in FIG. 3 in step S708. This threshold value H is used to determine whether the equipment 101 is normal or abnormal by comparing it with the anomaly measure input to the anomaly detection unit 112. The threshold calculation unit 109 calculates a threshold value H that does not determine normal learning data as abnormal. In other words, the threshold calculation unit 109 calculates the maximum value of the anomaly measure obtained from the normal learning data as the threshold value H. Alternatively, the threshold calculation unit 109 may calculate a threshold value H that determines more than a predetermined proportion of normal learning data as normal. In this case, the anomaly measures obtained from the normal learning data are sorted, and the anomaly measure that reaches the aforementioned predetermined proportion from the lowest anomaly measure is adopted as the threshold value H.

図7の学習処理(学習時の異常測度算出処理)においては、サーバ10は、図3の学習結果蓄積部111に学習結果を保存しておく。学習結果として保存されるデータには、少なくとも、特徴ベクトル抽出のためのパラメータ、異常測度算出のためのパラメータ、センサ信号正準化のためのパラメータ、抽出した全特徴ベクトルデータ、異常判定用のしきい値を含む。特徴ベクトル抽出のためのパラメータおよび異常測度算出のためのパラメータは、学習時に指定されたものと共通である。センサ信号正準化のためのパラメータは、信号入力部107がステップS702の処理で算出した各センサ信号の平均、標準偏差、最大値、および最小値等である。 In the learning process of FIG. 7 (anomaly measure calculation process during learning), the server 10 stores the learning results in the learning result storage unit 111 of FIG. 3. The data stored as the learning results includes at least parameters for extracting feature vectors, parameters for calculating anomaly measures, parameters for sensor signal canonicalization, all extracted feature vector data, and a threshold value for anomaly determination. The parameters for extracting feature vectors and parameters for calculating anomaly measures are the same as those specified during learning. The parameters for sensor signal canonicalization are the average, standard deviation, maximum value, minimum value, etc. of each sensor signal calculated by the signal input unit 107 in the process of step S702.

[第1分布密度画像の作成処理]
次に、図3の分布密度画像作成部110による、図5のステップS515の総当り分布密度画像の作成処理の詳細を説明する。図9は、学習時の総当り分布密度画像作成処理のフローを示す。初めにステップS901で、サーバ10は、指定された学習期間のセンサ信号を入力する。サーバ10は、ステップS902からの第1ループにおいて、各センサ信号について、ステップS903~S906の処理を繰り返す。
[Creating process of first distribution density image]
Next, the details of the process of creating a brute force distribution density image in step S515 in Fig. 5 by the distribution density image creation unit 110 in Fig. 3 will be described. Fig. 9 shows a flow of the process of creating a brute force distribution density image during learning. First, in step S901, the server 10 inputs sensor signals for a specified learning period. In the first loop starting from step S902, the server 10 repeats the processes of steps S903 to S906 for each sensor signal.

まずステップS903で、サーバ10は、データの最大値MAXと最小値MINとを算出する。次にステップS904で、サーバ10は、最小値MINから最大値MAXまでの範囲を、指定された数Nで分割する際の刻み幅Sを算出する。これは、S=(MAX-MIN)/Nで算出できる。次にステップS905で、サーバ10は、最小値MINから最大値MAXまでの範囲を外側に拡大し、二次元ヒストグラム算出の処理範囲を算出する。ここで範囲の拡大は、例えば最小値MINを(MIN-S×M)、最大値MAXを(MAX+S×M)に変更することが挙げられる。Mは、予め決められた1以上の整数である。 First, in step S903, the server 10 calculates the maximum value MAX and minimum value MIN of the data. Next, in step S904, the server 10 calculates the interval S when dividing the range from the minimum value MIN to the maximum value MAX by the specified number N. This can be calculated by S = (MAX - MIN) / N. Next, in step S905, the server 10 expands the range from the minimum value MIN to the maximum value MAX outward, and calculates the processing range for calculating the two-dimensional histogram. Here, the range can be expanded, for example, by changing the minimum value MIN to (MIN - S x M) and the maximum value MAX to (MAX + S x M). M is a predetermined integer of 1 or more.

次にステップS906で、サーバ10は、学習期間の全データについて、次の式3により、センサ信号値(Fとする)からビン番号(BNOとする)を算出する。ただし、下記の関数INT(X)は、Xの整数部を表す。ビン番号BNOを用いることで、各センサ信号値Fは、最小値0から最大値Nまでの(N+1)段階の整数値に変換される。
式3: BNO=INT(N*(F-MIN)/(MAX-MIN))
Next, in step S906, the server 10 calculates a bin number (referred to as BNO) from the sensor signal value (referred to as F) for all data in the learning period using the following formula 3, where the function INT(X) below represents the integer part of X. By using the bin number BNO, each sensor signal value F is converted into an integer value in (N+1) stages from a minimum value 0 to a maximum value N.
Equation 3: BNO=INT(N*(F-MIN)/(MAX-MIN))

次に、サーバ10は、複数のセンサ5から2個のセンサ5の組合せをペアとして取り出し、それぞれのセンサ信号の組合せに基づいて、総当りでの第1分布密度画像を作成する。すなわち、サーバ10は、ステップS907からの第2ループで、全てのセンサ5の組合せ(全ペア)について、ステップS908~S910の処理を繰り返す。ここで、2個のセンサ5の組合せの中には、同一のセンサ5の組合せを含めるとする。従って、センサ組合せ数(対応する繰り返し数)は、センサ数をmとすると、m×(m+1)/2となる。 Next, the server 10 extracts combinations of two sensors 5 as pairs from the multiple sensors 5, and creates a first distribution density image in a brute-force manner based on the combinations of the sensor signals of each. That is, in the second loop from step S907, the server 10 repeats the processes of steps S908 to S910 for all combinations of sensors 5 (all pairs). Here, it is assumed that the combinations of two sensors 5 include combinations of the same sensor 5. Therefore, the number of sensor combinations (corresponding number of repetitions) is m x (m + 1) / 2, where m is the number of sensors.

まずステップS908で、サーバ10は、二次元ヒストグラム算出用の二次元配列を確保し、その配列の全ての要素に0をセットする。この配列のサイズはNであるとする。ステップS909で、サーバ10は、学習期間の全データについて、ペアの2個のセンサ信号のビン番号BNOに対応する配列の要素に1を加算する。すなわち、サーバ10は、一方のセンサ信号のビン番号を列の要素に対応させ、他方のセンサ信号のビン番号を行の要素に対応させる。この処理により、2個のセンサ5による信号の二次元ヒストグラムが算出される。ステップS910で、サーバ10は、このヒストグラムを画像に変換して保存する。この変換方法については後述する。なお、上記ビン番号は、ヒストグラムおよび画像を作成する際の単位であり、センサ信号値から区分・変換された値である。この単位は、広義ではセンサ信号値を用い、実装例としてビン番号を用いる。 First, in step S908, the server 10 secures a two-dimensional array for calculating a two-dimensional histogram and sets all elements of the array to 0. The size of this array is assumed to be N. In step S909, the server 10 adds 1 to the elements of the array corresponding to the bin numbers BNO of the two sensor signals of the pair for all data in the learning period. That is, the server 10 assigns the bin number of one sensor signal to the column element, and the bin number of the other sensor signal to the row element. This process calculates a two-dimensional histogram of the signals from the two sensors 5. In step S910, the server 10 converts this histogram into an image and saves it. This conversion method will be described later. The bin number is a unit for creating a histogram and an image, and is a value divided and converted from the sensor signal value. In a broad sense, this unit uses the sensor signal value, and the bin number is used as an implementation example.

[センサ信号と第1分布密度画像]
図10は、時系列センサ信号と第1分布密度画像との関係を表す説明図である。図10では、左側のセンサXとセンサYとの2個のセンサ5の信号について、右側の分布密度画像1000では、横軸をセンサXとし、縦軸をセンサYとしてとって示している。分布密度画像1000は、総当り分布密度画像の1つであり、言い換えると2次元ヒストグラムである。この分布密度画像1000の各画素値は、センサXの信号値とセンサYの信号値との組の頻度値であり、2次元分布での密度に相当する。頻度値は、画素値として例えばグレイ階調で表される。このような分布密度画像が、センサ5の組合せ(対応するペア)毎に作成される。
[Sensor signal and first distribution density image]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the time series sensor signal and the first distribution density image. In FIG. 10, the signals of two sensors 5, sensor X and sensor Y on the left side, are shown in a distribution density image 1000 on the right side with the horizontal axis representing sensor X and the vertical axis representing sensor Y. The distribution density image 1000 is one of the brute force distribution density images, in other words, a two-dimensional histogram. Each pixel value of this distribution density image 1000 is a frequency value of a pair of the signal value of sensor X and the signal value of sensor Y, and corresponds to a density in a two-dimensional distribution. The frequency value is expressed as a pixel value, for example, in gray scale. Such a distribution density image is created for each combination (corresponding pair) of sensors 5.

[画像変換方法(S910)]
図9のステップS910の分布密度画像作成における画像変換方法の例を説明する。初めに、サーバ10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。数値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。あるいは、画素値を255×LOG([配列の要素値]+1)/LOG([最大頻度]+1)としてもよい。ただし、関数LOG(X)は、Xの対数を表す。このような変換式を用いれば、最大頻度が大きい場合でも、非ゼロの頻度に非ゼロの画素値を対応させることができる。
[Image conversion method (S910)]
An example of an image conversion method in creating a distribution density image in step S910 of FIG. 9 will be described. First, the server 10 obtains the maximum value of the array elements, i.e., the maximum frequency. The image size is the same as the array size, and the pixel value of the coordinate corresponding to the value of each element is, for example, 255 x [array element value]/[maximum frequency]. The numerical value 255 is the maximum value when the pixel value is expressed in 8 bits, and if this value is used, it can be saved as it is in bitmap format. Alternatively, the pixel value may be 255 x LOG([array element value]+1)/LOG([maximum frequency]+1). However, the function LOG(X) represents the logarithm of X. If such a conversion formula is used, even if the maximum frequency is large, a non-zero pixel value can be associated with a non-zero frequency.

[第1分布密度画像の例]
図11と図12は、総当り分布密度画像(第1分布密度画像)の例を示す。この分布密度画像は、横軸に一方のセンサ5であるセンサAの信号値(対応するビン番号)をとり、縦軸にもう一方のセンサ5であるセンサBの信号値(対応するビン番号)をとった画像である。図9の処理により得られる画像は、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。ここでは、この分布密度画像は、画素値の0を白、255を黒としたグレイスケール画像である。この分布密度画像は、2つのセンサ5の相関の強さに応じて、画像の分布密度の形状等のパターンが変化する。図11は、相関が強い場合の画像例であり、図12は、相関が弱い場合の画像例である。図11の画像では、密度が高い領域が線形の形状となっており、それに対し、図12の画像では、密度が高い領域が広く分布している。
[Example of first distribution density image]
11 and 12 show examples of a brute force distribution density image (first distribution density image). In this distribution density image, the horizontal axis represents the signal value (corresponding bin number) of one sensor 5, sensor A, and the vertical axis represents the signal value (corresponding bin number) of the other sensor 5, sensor B. In the image obtained by the process of FIG. 9, high density areas in a two-dimensional feature space are represented by high pixel values. Here, this distribution density image is a grayscale image in which pixel values of 0 are white and 255 are black. In this distribution density image, the pattern of the distribution density shape of the image changes depending on the strength of correlation between the two sensors 5. FIG. 11 shows an example of an image when the correlation is strong, and FIG. 12 shows an example of an image when the correlation is weak. In the image of FIG. 11, the high density areas have a linear shape, whereas in the image of FIG. 12, the high density areas are widely distributed.

分布密度画像の作成方法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てそれを重畳する方法でもよい。あるいは、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る方法や、平均フィルタ、その他の重みつきフィルタをかける方法でもよい。また、8ビットに限らず、16ビット等に変換する方法でもよい。また、必ずしも画像形式で保存する必要はなく、二次元配列を変換せずにバイナリあるいはテキスト形式で保存する方法でもよい。 The method of creating a distribution density image is not limited to the above method. For example, instead of a simple frequency distribution, a method of assigning a Gaussian distribution or other weighted filter to one piece of data and superimposing them is also acceptable. Alternatively, a method of applying a maximum value filter of a predetermined size to the image obtained by the above method, or a method of applying an average filter or other weighted filter is also acceptable. Furthermore, the data is not limited to 8 bits, and a method of converting to 16 bits or the like is also acceptable. Furthermore, it is not necessarily necessary to save in image format, and a method of saving the two-dimensional array in binary or text format without converting it is also acceptable.

[第2分布密度画像の作成処理]
次に、図13は、図3の分布密度画像作成部110による学習時における横軸が気温の第2分布密度画像の作成処理(図5のステップS516)のフローを示す。図13のステップS1302~S1305の処理は、図9のステップS903~S906の処理と同じ方法で行われる。初めにステップS1301で、サーバ10は、指定された学習期間の気温信号を入力する。ステップS1302で、サーバ10は、気温信号の最大値MAXと最小値MINとを算出し、ステップS1303で、最小値MINから最大値MAXまでの範囲を指定された数Nで分割する際の刻み幅Sを算出する。次にステップS1304で、サーバ10は、最小値MINから最大値MAXまでの範囲を外側に拡大し、二次元ヒストグラム算出の処理範囲を算出する。次にステップS1305で、サーバ10は、学習期間の全データについて、センサ信号値(F)からビン番号(BNO)を算出する。これらの処理により、気温データは、最小値0から最大値Nまでの(N+1)段階の整数値に変換される。
[Creating process of second distribution density image]
Next, FIG. 13 shows a flow of the process of creating a second distribution density image (step S516 in FIG. 5) in which the horizontal axis is temperature during learning by the distribution density image creation unit 110 in FIG. 3. The processes in steps S1302 to S1305 in FIG. 13 are performed in the same manner as the processes in steps S903 to S906 in FIG. 9. First, in step S1301, the server 10 inputs the temperature signal for the specified learning period. In step S1302, the server 10 calculates the maximum value MAX and the minimum value MIN of the temperature signal, and in step S1303, calculates the interval S for dividing the range from the minimum value MIN to the maximum value MAX by the specified number N. Next, in step S1304, the server 10 expands the range from the minimum value MIN to the maximum value MAX outward to calculate the processing range for calculating the two-dimensional histogram. Next, in step S1305, the server 10 calculates the bin number (BNO) from the sensor signal value (F) for all data in the learning period. Through these processes, the temperature data is converted into integer values in (N+1) stages ranging from a minimum value of 0 to a maximum value of N.

次に、ステップS1306からのループでは、サーバ10は、ステップS504で分類された気温との相関が高い第1種センサ信号について、ステップS1307~S1309の処理を繰り返し、それぞれのセンサ信号と気温との組合せに基づいて分布密度画像を作成する。 Next, in the loop starting from step S1306, the server 10 repeats the processing of steps S1307 to S1309 for the first type sensor signals that have a high correlation with the temperature classified in step S504, and creates a distribution density image based on each combination of the sensor signal and the temperature.

まずステップS1307で、サーバ10は、二次元ヒストグラム算出用の二次元配列を確保し、全ての要素に0をセットする。配列のサイズはNとする。ステップS1308で、サーバ10は、学習期間の全データについて、気温およびセンサ信号のビン番号に対応する配列の要素に1を加算する。すなわち、気温のビン番号は列の要素に対応させ、センサ信号のビン番号は行の要素に対応させる。ここで、センサ信号のビン番号は、図9のステップS906で算出されたものを用いる。ステップS1309で、サーバ10は、上記処理により得られる二次元ヒストグラムを画像(第2分布密度画像)に変換して保存する。この変換方法は、ステップS910と同様である。最後にステップS1310で、サーバ10は、相関維持の範囲を決定・設定する。 First, in step S1307, the server 10 secures a two-dimensional array for calculating the two-dimensional histogram and sets all elements to 0. The size of the array is N. In step S1308, the server 10 adds 1 to the elements of the array corresponding to the bin numbers of the temperature and the sensor signal for all data in the learning period. That is, the bin numbers of the temperature correspond to the elements of the columns, and the bin numbers of the sensor signal correspond to the elements of the rows. Here, the bin numbers of the sensor signal are those calculated in step S906 of FIG. 9. In step S1309, the server 10 converts the two-dimensional histogram obtained by the above process into an image (second distribution density image) and saves it. This conversion method is the same as in step S910. Finally, in step S1310, the server 10 determines and sets the range for maintaining correlation.

[第2分布密度画像の例]
図14は、横軸が気温である第2分布密度画像の例を示す。この画像1400の縦軸は、気温との相関が高いセンサ5の信号値(対応するビン番号)である。そのため、この画像1400では、密度が高いグレイで表される正常データは、傾斜のある帯上に分布している。相関維持とは、正常データ分布の長手方向(本例では図示の矢印のような右斜め上方向)の延長上の範囲内にデータがあることを指す。破線の矩形で表した範囲1401は、その相関維持の範囲である。サーバ10は、横軸が気温である第2分布密度画像に基づいて、このような相関維持の範囲1401を自動的に算出する。相関維持範囲の算出方法は、例えば、元のデータから最小二乗法による直線近似やハフ変換で中心の軸を算出し、全データに対して予め決められた比率のデータが含まれるように左右に広げていく方法が適用できる。あるいは、軸を数度の範囲で回転させて、同様のことを行い、最も幅の狭いものを選ぶ方法が適用できる。
[Example of second distribution density image]
FIG. 14 shows an example of a second distribution density image with the horizontal axis being temperature. The vertical axis of this image 1400 is the signal value (corresponding bin number) of the sensor 5 that has a high correlation with temperature. Therefore, in this image 1400, normal data represented by high density gray is distributed on a sloping band. Correlation maintenance means that data is present within a range on the extension of the longitudinal direction of the normal data distribution (in this example, the diagonally upward right direction as shown by the arrow in the figure). The range 1401 represented by the dashed rectangle is the range in which the correlation is maintained. The server 10 automatically calculates such a correlation maintenance range 1401 based on the second distribution density image with the horizontal axis being temperature. The correlation maintenance range can be calculated, for example, by calculating a central axis from the original data by linear approximation using the least squares method or Hough transform, and expanding it left and right so that a predetermined ratio of data is included in all the data. Alternatively, a method can be applied in which the axis is rotated within a range of several degrees, and the same process is performed to select the one with the narrowest width.

変形例として、異常検知装置1は、分布密度画像に対し相関維持範囲をユーザU1が設定できるようにしてもよい。例えば、ユーザU1は、クライアント端末20の画面に表示される図14のような分布密度画像を確認し、その画像上に、マウス等の操作によって、矩形や楕円等の基本図形のシフトや拡大や回転、任意の点や線の指定等に基づいて、相関維持範囲を設定する。 As a modified example, the anomaly detection device 1 may allow the user U1 to set a correlation maintenance range for the distribution density image. For example, the user U1 checks a distribution density image such as that shown in FIG. 14 displayed on the screen of the client terminal 20, and sets a correlation maintenance range on the image by operating the mouse or the like to shift, enlarge, or rotate basic shapes such as rectangles and ellipses, or by specifying any point or line.

図9および図13の処理においては、サーバ10は、二次元配列のサイズおよびステップS904,S905,S1303,S1304で算出した各センサ信号および気温の処理対象範囲と刻み幅を、学習結果蓄積部111に記録しておく。また、サーバ10は、第1分布密度画像および第2分布密度画像と、ステップS1310で設定した相関維持範囲とについても、学習結果蓄積部111に記録しておく。 In the processing of Figures 9 and 13, the server 10 records the size of the two-dimensional array and the processing range and step width of each sensor signal and air temperature calculated in steps S904, S905, S1303, and S1304 in the learning result storage unit 111. The server 10 also records the first distribution density image and the second distribution density image, and the correlation maintenance range set in step S1310 in the learning result storage unit 111.

[異常検知時の異常判定処理]
次に、図6の(c)の異常検知時の異常判定処理600の詳細について、図15~図21を用いて説明する。図15は、図3の異常検出部112による図6の異常検知処理(ステップS601~S604)の詳細のフローを示す。ここでは、サーバ10は、データ蓄積部103に蓄積されたデータのうち指定された期間のデータ、または新たに観測されたデータについて、特徴ベクトル抽出部107による特徴ベクトルの抽出(S602)、異常測度算出部108による異常測度の算出(S603)を行う。そして、サーバ10は、その異常測度をしきい値算出部109によるしきい値Hと比較して、異常検出部112による正常/異常の判定を行う(S604)。
[Abnormality determination process when abnormality is detected]
Next, the details of the anomaly determination process 600 when an anomaly is detected in (c) of Fig. 6 will be described with reference to Figs. 15 to 21. Fig. 15 shows a detailed flow of the anomaly detection process (steps S601 to S604) in Fig. 6 by the anomaly detection unit 112 in Fig. 3. Here, the server 10 extracts feature vectors by the feature vector extraction unit 107 (S602) and calculates an anomaly measure by the anomaly measure calculation unit 108 (S603) for data for a specified period of time or newly observed data stored in the data storage unit 103. Then, the server 10 compares the anomaly measure with the threshold value H calculated by the threshold calculation unit 109, and determines whether the data is normal or abnormal by the anomaly detection unit 112 (S604).

ステップS1501で、特徴ベクトル抽出部107は、学習結果蓄積部111のDBから学習時に保存した学習結果を読み出す。その際、学習時の異常測度やしきい値に基づいて、ユーザU1が適切な処理番号を選択し、サーバ10は、その処理番号に対応付けられた学習結果を用いる。ステップS1501で、信号入力部106は、データ蓄積部103または設備101からのセンサ信号102を入力し、ステップS1503で、センサ信号毎に正準化する。この際には、図7のステップS702での正準化の処理に用いたパラメータが用いられる。次にステップS1504で、特徴ベクトル抽出部107は、選択したセンサ信号から、図7のステップS703の処理と同じ方法で特徴ベクトルを抽出する。 In step S1501, the feature vector extraction unit 107 reads out the learning results stored during learning from the DB of the learning result storage unit 111. At that time, the user U1 selects an appropriate processing number based on the anomaly measure and threshold value at the time of learning, and the server 10 uses the learning result associated with that processing number. In step S1501, the signal input unit 106 inputs the sensor signal 102 from the data storage unit 103 or the equipment 101, and in step S1503, canonicalizes each sensor signal. At this time, the parameters used in the canonicalization process in step S702 of FIG. 7 are used. Next, in step S1504, the feature vector extraction unit 107 extracts a feature vector from the selected sensor signal in the same manner as in the process in step S703 of FIG. 7.

次にステップS1505からのループでは、サーバ10は、全特徴ベクトルについて、ステップS1506~S1508の処理を行う。ステップS1506で、異常測度算出部108は、注目ベクトルと学習データとを用いて、異常測度を算出する。この処理は、図7のステップS707と同じ方法で行われるが、学習データを全て用いる。ステップS1507で、異常検出部112は、ステップS1501で読み出したしきい値Hと、ステップS1506で算出した異常測度とを比較する。異常検出部112は、異常測度がしきい値H以下である場合には、設備101の状態を「正常」と判定し、異常測度がしきい値Hより大きい場合には、「異常」と判定する。続いてステップS1508で、サーバ10は、残差ベクトルを算出する。残差ベクトルとは、注目ベクトルと異常測度算出の際の基準ベクトルとの差のベクトルの各要素を2乗したものとする。図8の局所部分空間法の場合では、注目ベクトルがq、基準ベクトルがXb、差のベクトルが(q-Xb)である。異常測度は、差のベクトル(q-Xb)のノルムの2乗と定義する。この定義により、残差ベクトルの要素の和が異常測度となる。残差ベクトルは、この後の季節変動除去処理で用いられる。 Next, in the loop starting from step S1505, the server 10 performs the processes of steps S1506 to S1508 for all feature vectors. In step S1506, the anomaly measure calculation unit 108 calculates an anomaly measure using the vector of interest and the learning data. This process is performed in the same manner as step S707 in FIG. 7, but all learning data is used. In step S1507, the anomaly detection unit 112 compares the threshold value H read in step S1501 with the anomaly measure calculated in step S1506. If the anomaly measure is equal to or less than the threshold value H, the anomaly detection unit 112 judges the state of the equipment 101 to be "normal", and if the anomaly measure is greater than the threshold value H, it judges the state to be "abnormal". Next, in step S1508, the server 10 calculates a residual vector. The residual vector is the square of each element of the vector of the difference between the vector of interest and the reference vector used in calculating the anomaly measure. In the case of the local subspace method in Figure 8, the vector of interest is q, the reference vector is Xb, and the difference vector is (q-Xb). The anomaly measure is defined as the square of the norm of the difference vector (q-Xb). With this definition, the sum of the elements of the residual vector becomes the anomaly measure. The residual vector is used in the subsequent process of removing seasonal fluctuations.

[孤立度算出処理]
図16は、図3の関連センサ特定部113による図6の孤立度算出処理(ステップS605~S607)の詳細のフローを示す。ここでは、サーバ10は、異常が連続して検知されたとみなす異常区間を抽出し、異常区間毎に、学習データから乖離していることを表す孤立度ベクトルを算出し、この孤立度ベクトルに基づいて異常関連センサを特定する。
[Isolation Degree Calculation Process]
Fig. 16 shows a detailed flow of the isolation degree calculation process (steps S605 to S607) in Fig. 6 performed by the associated sensor identification unit 113 in Fig. 3. Here, the server 10 extracts abnormal sections in which abnormalities are deemed to have been continuously detected, calculates an isolation degree vector representing deviation from the learning data for each abnormal section, and identifies an abnormality-associated sensor based on this isolation degree vector.

ステップS1601で、異常検出部111は、処理対象のセンサ信号を入力し、ステップS1602で、全データについて、各センサ信号に対応するビン番号を算出する。この算出の際には、サーバ10は、図15のステップS1501で読み出された分布密度画像作成のパラメータ、具体的には、二次元配列のサイズ、センサ毎の処理対象範囲、および刻み幅を用いて、図9のステップS906と同様の方法で、ビン番号を算出する。次にステップS1603で、異常検出部111は、算出した異常測度データを入力し、ステップS1604で、この異常測度データに基づいて、異常が連続して検知されている異常区間を抽出する。この異常区間を算出する際には、予め指定された長さの許容間隙以下の中断(異常が検知されないこと)については、連続している異常区間とみなされる。逆に、日付が変わる等、予め決められたデータの切れ目では、異常検知が続いていたとしても別の異常区間とする。 In step S1601, the anomaly detection unit 111 inputs the sensor signal to be processed, and in step S1602, calculates the bin number corresponding to each sensor signal for all data. In this calculation, the server 10 calculates the bin number in the same manner as in step S906 in FIG. 9 using the parameters for creating the distribution density image read out in step S1501 in FIG. 15, specifically, the size of the two-dimensional array, the processing range for each sensor, and the step size. Next, in step S1603, the anomaly detection unit 111 inputs the calculated anomaly measure data, and in step S1604, based on this anomaly measure data, extracts an anomaly section in which anomalies are continuously detected. When calculating this anomaly section, an interruption (no anomaly detected) of a pre-specified length or less than the allowable gap is considered to be a continuous anomaly section. Conversely, at a predetermined data break, such as a change of date, even if an anomaly is continuously detected, it is considered to be a different anomaly section.

次にステップS1605からの第1ループでは、サーバ10は、各異常区間について、ステップS1606~S1613の孤立度算出および関連センサ特定の処理を繰り返す。まずステップS1601で、サーバ10は、2個のセンサ5の全ての組合せについての孤立度を0にリセットする。ペアの一方のセンサをiで表し、ペアのもう一方のセンサをjで表すとする。ステップS1607からの第2ループでは、サーバ10は、各センサiの全てについて、孤立度(Iiとする)を算出する。ステップS1608からの第3ループでは、サーバ10は、各センサjの全てについて、孤立度(Ijとする)を算出する。各孤立度(Ii,Ij)は、前述の単一のセンサ5の単位での孤立度である。 Next, in the first loop from step S1605, the server 10 repeats the process of calculating the isolation degree and identifying the associated sensor in steps S1606 to S1613 for each abnormal section. First, in step S1601, the server 10 resets the isolation degree for all combinations of two sensors 5 to 0. Let one sensor of the pair be represented by i, and the other sensor of the pair be represented by j. In the second loop from step S1607, the server 10 calculates the isolation degree (Ii) for each sensor i. In the third loop from step S1608, the server 10 calculates the isolation degree (Ij) for each sensor j. Each isolation degree (Ii, Ij) is the isolation degree in units of a single sensor 5 described above.

第2ループおよび第3ループの各ループでは、サーバ10は、ステップS1609からの第4ループで、着目する異常区間内の全データについて処理を行う。ステップS1610で、サーバ10は、着目するペアのセンサi,jの分布密度画像から、ステップS1602で算出した各センサi,jのビン番号に対応する座標の画素値(対応する頻度値)を読み込む。ステップS1611で、サーバ10は、画素値が0である場合、着目するセンサi,jの孤立度(Iijとする)に1を加算する。このセンサi,jの孤立度(Iij)は、前述のペアの単位での孤立度である。 In each of the second and third loops, the server 10 processes all data in the abnormal section of interest in the fourth loop from step S1609. In step S1610, the server 10 reads the pixel value (corresponding frequency value) of the coordinates corresponding to the bin number of each sensor i, j calculated in step S1602 from the distribution density image of the sensors i, j of the pair of interest. In step S1611, if the pixel value is 0, the server 10 adds 1 to the isolation degree (Iij) of the sensor i, j of interest. This isolation degree (Iij) of the sensors i, j is the isolation degree in units of the pair described above.

上記処理により、2個のセンサ5の各組合せについて、着目する異常区間の孤立度が算出される。孤立度は、二次元ヒストグラム上で対応する2個のセンサ5の信号値の組合せが学習データに無い場合に高くなる。ここで、第4ループと、第2ループおよび第3ループとは、逆の順番としてもよい。 By the above process, the isolation degree of the abnormal section of interest is calculated for each combination of two sensors 5. The isolation degree is high when the combination of signal values of two sensors 5 corresponding to each other on the two-dimensional histogram is not present in the learning data. Here, the fourth loop and the second and third loops may be performed in the reverse order.

ステップS1612で、サーバ10は、2個のセンサ5の各組合せの孤立度(Iij)に基づいて、1個のセンサ5毎の孤立度(Ii,Ij)を算出する。例えば、センサiの孤立度Iiは、センサiを固定して、全てのセンサjについて、センサi,jの孤立度(Iij)を合計することにより、算出される。センサjの孤立度Ijは、センサjを固定して、全てのセンサiについて、センサi,jの孤立度(Iij)を合計することにより、算出される。サーバ10は、各センサ5の孤立度(Ii,Ij)を全センサ分まとめたものを、孤立度ベクトルとする。例えば、センサS1~Smについて、孤立度ベクトル={I1,I2,……,Im}のようになる。 In step S1612, the server 10 calculates the isolation degree (Ii, Ij) for each sensor 5 based on the isolation degree (Iij) for each combination of two sensors 5. For example, the isolation degree Ii for sensor i is calculated by fixing sensor i and adding up the isolation degrees (Iij) of sensors i and j for all sensors j. The isolation degree Ij for sensor j is calculated by fixing sensor j and adding up the isolation degrees (Iij) of sensors i and j for all sensors i. The server 10 uses the isolation degree (Ii, Ij) of each sensor 5 combined for all sensors as an isolation degree vector. For example, for sensors S1 to Sm, the isolation degree vector = {I1, I2, ..., Im}.

次にステップS1613で、サーバ10は、上記孤立度ベクトルに基づいて、異常関連センサを特定する。異常が検知されるのは、評価対象データが学習データから乖離しているためである。このことから、サーバ10は、異常検知された時刻のセンサ信号の孤立度が高くなるセンサ5を、異常関連センサとして抽出する。 Next, in step S1613, the server 10 identifies an anomaly-related sensor based on the isolation degree vector. An anomaly is detected because the evaluation target data deviates from the learning data. For this reason, the server 10 extracts the sensor 5 whose sensor signal has a high isolation degree at the time the anomaly is detected as an anomaly-related sensor.

上記処理中の孤立度の算出(S1610,S1611)と異常関連センサの特定(S1613)との詳細について以下に説明する。 Details of the calculation of the isolation degree during the above process (S1610, S1611) and the identification of the abnormality-related sensor (S1613) are described below.

[孤立度]
図17は、より具体的な孤立度算出方法についての説明図である。図17の(A)は、異常検知時に例えば3個のセンサS1~S3から入力するセンサ信号等を示す。丸印は、ある時刻でのセンサ信号値である。サーバ10は、各センサ信号の特徴ベクトルから異常測度を算出し、その異常測度がしきい値Hを超えた時点(例えば破線で示す時刻)を「異常」として判定・検知する。図17の(B)は、学習データから予め作成した第1分布密度画像であり、2個のセンサ5の全組合せについて、学習データのセンサ信号値分布を画素値で表している。横軸をセンサiの信号値、縦軸をセンサjの信号値とすると、本例では、図示のように、i=1~3、j=1~3で、3×3=9通りの組合せの画像{画像g11,g12,……,g33}が存在する。
[Isolation]
FIG. 17 is an explanatory diagram of a more specific method of calculating the degree of isolation. FIG. 17A shows sensor signals input from, for example, three sensors S1 to S3 when an anomaly is detected. Circles indicate sensor signal values at a certain time. The server 10 calculates an anomaly measure from the feature vector of each sensor signal, and judges and detects an "anomaly" at a time when the anomaly measure exceeds a threshold value H (for example, the time indicated by the dashed line). FIG. 17B shows a first distribution density image created in advance from learning data, which shows the sensor signal value distribution of the learning data with pixel values for all combinations of two sensors 5. If the horizontal axis is the signal value of sensor i and the vertical axis is the signal value of sensor j, in this example, as shown in the figure, there are 3×3=9 combinations of images {images g11, g12, . . . , g33} for i=1 to 3 and j=1 to 3.

サーバ10は、(A)で得た異常検知時の各センサS1~S3の信号値を、(B)の該当する分布密度画像の該当する座標位置にプロットする。サーバ10は、プロット位置において画素値を読み込み、画素値が0である場合には、そのセンサ(i,j)の組合せの孤立度Iijを1とする。×印は、孤立度Iijが1である箇所を示す。例えばセンサ(i=1,j=3)の組合せでの画像G13は、プロット位置で画素値が0であるため、孤立度Iijが1である。サーバ10は、画素値が0以外の場合には、丸印で示すように孤立度Iijを0とする。サーバ10は、このようにしてセンサ5毎に組合せの相手を変えた孤立度Iijを合計することで、センサ5毎の孤立度(例えばI1,I2,I3)を算出する。例えば、センサS1の孤立度I1は、I11+I12+I13=0+0+1=1となる。同様に、センサS2の孤立度I2が0、センサS3の孤立度I3が1となる。本例では、センサS1とセンサS3との組合せ(I13,I31)のみにおいて孤立している、すなわち孤立度が1(×印)である。 The server 10 plots the signal values of each sensor S1 to S3 at the time of abnormality detection obtained in (A) at the corresponding coordinate position of the corresponding distribution density image in (B). The server 10 reads the pixel value at the plot position, and if the pixel value is 0, the isolation degree Iij of the combination of sensors (i, j) is set to 1. The cross marks indicate the location where the isolation degree Iij is 1. For example, the image G13 of the combination of sensors (i = 1, j = 3) has a pixel value of 0 at the plot position, so the isolation degree Iij is 1. If the pixel value is other than 0, the server 10 sets the isolation degree Iij to 0, as indicated by the circle mark. In this way, the server 10 calculates the isolation degree (e.g. I1, I2, I3) for each sensor 5 by adding up the isolation degrees Iij for different combinations for each sensor 5. For example, the isolation degree I1 of sensor S1 is I11 + I12 + I13 = 0 + 0 + 1 = 1. Similarly, the isolation degree I2 of sensor S2 is 0, and the isolation degree I3 of sensor S3 is 1. In this example, only the combination of sensors S1 and S3 (I13, I31) is isolated, that is, the isolation degree is 1 (marked with an x).

[異常関連センサ特定]
図18は、上記孤立度に基づいて異常関連センサを特定する処理のフローを示す。このフローは、ステップS1801からの第1ループで、所定の回数または条件を満たすまでの繰り返し処理である。最初にステップS1802で、サーバ10は、孤立度が最大のセンサ5、すなわち図16のステップS1612で算出した孤立度ベクトルのうちの最大要素(センサ毎の孤立度が最大のもの)に対応するセンサ5を探索する。探索の結果見つかったセンサ5、言い換えると孤立度最大センサを、ここではセンサAとする。
[Identifying abnormality-related sensors]
18 shows a process flow for identifying an anomaly-related sensor based on the isolation degree. This flow is a first loop starting from step S1801, which is repeated a predetermined number of times or until a condition is satisfied. First, in step S1802, the server 10 searches for the sensor 5 with the maximum isolation degree, that is, the sensor 5 corresponding to the maximum element (the sensor with the maximum isolation degree) of the isolation degree vector calculated in step S1612 of FIG. 16. The sensor 5 found as a result of the search, in other words, the sensor with the maximum isolation degree, is referred to as sensor A here.

次にステップS1803で、サーバ10は、センサAとの組合せで孤立度(Iij)が最大となる他方のセンサ5を探索する。探索の結果見つかったセンサ5を、ここではセンサBとする。ここでの探索対象は、図16のステップS1607の第2ループの処理終了時に算出されている2個のセンサ5の組合せに対する孤立度(Iij)である。また、見つかったセンサA,Bの組合せでの孤立度(Iij)の値を、ここではISOとする。 Next, in step S1803, the server 10 searches for the other sensor 5 that has the maximum isolation degree (Iij) when combined with sensor A. The sensor 5 found as a result of the search is referred to as sensor B here. The search target here is the isolation degree (Iij) for the combination of two sensors 5 calculated at the end of the processing of the second loop in step S1607 of FIG. 16. The value of the isolation degree (Iij) for the found combination of sensors A and B is referred to as ISO here.

ステップS1804で、サーバ10は、ISOが0より大きい場合(Y)にはステップS1805に進み、そうでない場合(N)、すなわちISOが0である場合には、第1ループを抜けて、本フロー処理を終了する。ステップS1805で、サーバ10は、センサAとセンサBを、異常関連センサとして抽出する。また、ステップS1806で、サーバ10は、センサAおよびセンサBのそれぞれの第2分布密度画像に、異常データをプロットした画像を、異常プロット画像として作成する。その際、サーバ10は、画像において正常データがグレイスケールで表されているのに対し、異常データについては区別しやすいように例えば彩度の高い色(例えば赤色)で表す。また、サーバ10は、正常データと重なりの無い画素と重なりの有る画素とについては、異なる色で表現する。 In step S1804, if ISO is greater than 0 (Y), the server 10 proceeds to step S1805. Otherwise (N), i.e., if ISO is 0, the server 10 exits the first loop and ends this flow process. In step S1805, the server 10 extracts sensors A and B as abnormality-related sensors. In addition, in step S1806, the server 10 creates an abnormality plot image in which abnormal data is plotted in the second distribution density images of sensors A and B. In this case, the server 10 represents normal data in grayscale in the image, while representing abnormal data in a highly saturated color (e.g., red) to make it easier to distinguish. In addition, the server 10 represents pixels that do not overlap with normal data and pixels that overlap with normal data in different colors.

次にステップS1807からの第2ループでは、サーバ10は、全てのセンサiについて、ステップS1808~S1811の処理を繰り返す。ステップS1808で、サーバ10は、センサiの孤立度(Ii)から、センサi,Aの組合せの孤立度(IiA)を差し引く。またステップS1809で、サーバ10は、センサAとセンサBが異なる場合(Y)にはステップS1810に進み、同じである場合(N)にはステップS1810を省略する。 Next, in the second loop starting from step S1807, the server 10 repeats the processing of steps S1808 to S1811 for all sensors i. In step S1808, the server 10 subtracts the isolation degree (IiA) of the combination of sensors i and A from the isolation degree (Ii) of sensor i. Also, in step S1809, if sensors A and B are different (Y), the server 10 proceeds to step S1810, and if they are the same (N), it omits step S1810.

ステップS1810で、サーバ10は、センサiの孤立度(Ii)からセンサi,Bの組合せでの孤立度(IiB)も差し引く。さらにステップS1811で、サーバ10は、センサAとセンサBの孤立度を0とする。 In step S1810, the server 10 also subtracts the isolation degree (IiB) for the combination of sensors i and B from the isolation degree (Ii) of sensor i. Furthermore, in step S1811, the server 10 sets the isolation degrees of sensors A and B to 0.

ステップS1807~S1811の処理は、ステップS1805で異常関連センサとして抽出したセンサA,Bの影響を取り除くために行われる処理である。以後、サーバ10は、第1ループを同様に繰り返し、残りの孤立度ベクトルのうちで孤立度が最大となるセンサA,Bを新たな異常関連センサとして抽出する。このようにして、複数の異常関連センサを漏れなく抽出できる。 The processing in steps S1807 to S1811 is performed to remove the influence of sensors A and B extracted as anomaly-related sensors in step S1805. Thereafter, the server 10 repeats the first loop in the same manner, and extracts sensors A and B with the maximum isolation degree among the remaining isolation degree vectors as new anomaly-related sensors. In this way, it is possible to extract multiple anomaly-related sensors without omission.

[季節変動判別処理]
図19は、図3の季節変動判別部114による季節変動判別処理(図6のステップS608~S609)の詳細のフローを示す。この処理は、ステップS1901からの第1ループで、異常区間毎に、ステップS1902からの第2ループで、気温との相関の高いセンサについて、繰り返す処理である。初めにステップS1903で、サーバ10は、図13のステップS1309で作成した横軸が気温の第2分布密度画像を取得する。ステップS1904で、サーバ10は、その第2分布密度画像に、異常データをプロットして、横軸が気温である異常プロット画像を作成する。続いてステップS1905で、サーバ10は、相関の状態に基づいて、以下の3つのステータスのいずれであるかを判別する。具体的には、サーバ10は、異常データが正常データ分布に含まれている場合には、「異常なし」ステータスと判別する。サーバ10は、異常データが、正常データ分布の外で、ステップS1310で設定した相関維持範囲内に含まれている場合には、「季節変動」ステータスと判別する。サーバ10は、異常データが、相関維持範囲の外である場合には、「異常あり」ステータスと判別する。「季節変動」ステータスは、季節変動起因による異常であることを表す。
[Seasonal fluctuation determination process]
FIG. 19 shows a detailed flow of the seasonal variation determination process (steps S608 to S609 in FIG. 6) by the seasonal variation determination unit 114 in FIG. 3. This process is repeated for each abnormal section in the first loop from step S1901, and for sensors with a high correlation with temperature in the second loop from step S1902. First, in step S1903, the server 10 acquires the second distribution density image with temperature on the horizontal axis created in step S1309 in FIG. 13. In step S1904, the server 10 plots abnormal data on the second distribution density image to create an abnormal plot image with temperature on the horizontal axis. Next, in step S1905, the server 10 determines which of the following three statuses is based on the state of correlation. Specifically, when abnormal data is included in the normal data distribution, the server 10 determines the status as "no abnormality". If the abnormal data is outside the normal data distribution and is included in the correlation maintenance range set in step S1310, the server 10 determines the status as "seasonal variation". If the abnormal data is outside the correlation maintenance range, the server 10 determines the status as "abnormal". The "seasonal variation" status indicates that the abnormality is due to seasonal variation.

図14の例で言うと、画像1400のうち、点Aは、グレイで示す正常データ分布に含まれているので、「異常なし」ステータスとされる。点Bは、相関維持の範囲1401の外にあるので、「異常あり」ステータスとされる。点Cは、相関維持の範囲1401のうち、正常データ分布以外の領域に含まれているので、「季節変動」ステータスとされる。サーバ10は、複数のセンサ信号の組合せによる設備101の状態について、図3の異常検出部112で判定した異常有無(「正常」/「異常」)を、さらに、「季節変動」ステータスを含む3つのステータスに判別する。 In the example of Figure 14, point A in image 1400 is included in the normal data distribution shown in gray, so it is given a "no abnormality" status. Point B is outside the correlation maintenance range 1401, so it is given a "abnormal" status. Point C is included in an area of correlation maintenance range 1401 other than the normal data distribution, so it is given a "seasonal variation" status. The server 10 further classifies the presence or absence of anomalies ("normal"/"abnormal") determined by the anomaly detection unit 112 in Figure 3 for the state of the equipment 101 based on a combination of multiple sensor signals into three statuses, including the "seasonal variation" status.

[季節変動除去処理]
図20および図21は、図3の季節変動除去部115による季節変動除去処理(図6のステップS610)の詳細のフローを示す。この処理は、ステップS2001からの第1ループで、異常区間毎に、季節変動の影響を除去した孤立度の算出、異常関連センサの特定、異常測度の算出、および異常判定を繰り返す処理である。サーバ10は、季節変動の影響を除去した検知結果を作成する際に、「季節変動」ステータスに該当するデータ値を取り除いた検知結果を作成する。
[Seasonal variation removal process]
20 and 21 show a detailed flow of the seasonal variation removal process (step S610 in FIG. 6) by the seasonal variation removal unit 115 in FIG. 3. This process is a first loop starting from step S2001, in which the calculation of the isolation degree with the effects of seasonal variation removed, the identification of anomaly-related sensors, the calculation of anomaly measures, and anomaly determination are repeated for each abnormal section. When creating detection results with the effects of seasonal variation removed, the server 10 creates detection results with data values corresponding to the "seasonal variation" status removed.

ステップS2002で、サーバ10は、季節変動の影響を除去した孤立度の算出のために、図16のステップS1607の第2ループの終了までに作成された2個のセンサ5の全ての組合せの孤立度(Ii,Ij)を取得する。ステップS2003からの第2ループで、サーバ10は、全てのセンサiについて、ステップS2004~S2008の処理を繰り返す。まずステップS2004で、サーバ10は、センサiの孤立度を0とする。次にステップS2005で、サーバ10は、センサiが、図19のステップS1905で「季節変動」ステータスと判別されていない場合(Y)、すなわち「異常なし」または「異常あり」と判別されている場合、ステップS2006に進み、判別されている場合(N)、第2ループの最後に進む。ステップS2006からの第3ループで、サーバ10は、全てのセンサjについて、処理を行う。ステップS2007で、サーバ10は、センサjが、図19のステップS1905で「季節変動」ステータスと判別されていない場合(Y)、ステップS2008に進み、判別されている場合(N)、ステップS2008を省略する。ステップS2008で、サーバ10は、センサ(i,j)の組合せの孤立度(Iij)を、センサiの孤立度(Ii)に加算する。その後、第2ループ、第3ループが終了する。すべてのセンサ5の孤立度の算出後、ステップS2009で、サーバ10は、図18のフローにより異常関連センサの特定を行う。 In step S2002, the server 10 obtains the isolation degree (Ii, Ij) of all combinations of two sensors 5 created by the end of the second loop in step S1607 of FIG. 16 in order to calculate the isolation degree with the effects of seasonal variation removed. In the second loop from step S2003, the server 10 repeats the processes of steps S2004 to S2008 for all sensors i. First, in step S2004, the server 10 sets the isolation degree of sensor i to 0. Next, in step S2005, if the sensor i is not determined to be in the "seasonal variation" status in step S1905 of FIG. 19 (Y), that is, if it is determined to be "no abnormality" or "abnormality present", the server 10 proceeds to step S2006, and if it is determined to be in the "seasonal variation" status (N), the server 10 proceeds to the end of the second loop. In the third loop from step S2006, the server 10 performs processing for all sensors j. In step S2007, if the server 10 determines that the sensor j is not in the "seasonal variation" status in step S1905 of FIG. 19 (Y), the server 10 proceeds to step S2008, and if it is determined that the sensor j is in the "seasonal variation" status (N), the server 10 skips step S2008. In step S2008, the server 10 adds the isolation degree (Iij) of the combination of sensors (i, j) to the isolation degree (Ii) of sensor i. Then, the second and third loops end. After calculating the isolation degrees of all sensors 5, in step S2009, the server 10 identifies the sensor associated with the anomaly according to the flow in FIG. 18.

なお、上記ステップS2008等の処理では、サーバ10は、孤立度に関して、上書き更新処理を行っている。これにより、季節変動の影響が除去された孤立度が得られる。影響を除去する前の孤立度は消去されている。このような処理例に限らず可能である。すなわち、サーバ10は、季節変動の影響を除去する前の孤立度と、季節変動の影響を除去した後の孤立度との両方を計算して記憶や出力してもよい。同様に、異常測度等に関しても、季節変動の影響を除去する前後の値を、記憶や出力してもよい。 In the process of step S2008 and the like, the server 10 performs an overwrite update process on the isolation degree. This results in an isolation degree from which the effects of seasonal variation have been removed. The isolation degree before the effects were removed is erased. This is not the only possible process example. That is, the server 10 may calculate and store or output both the isolation degree before the effects of seasonal variation have been removed and the isolation degree after the effects of seasonal variation have been removed. Similarly, for anomaly measures and the like, values before and after the effects of seasonal variation have been removed may be stored or output.

図21は、図20の続きである。ステップS2010からの第4ループで、サーバ10は、季節変動の影響を除去した異常測度の算出のために、区間内の全データについて、ステップS2011~S2016の処理を繰り返す。ステップS2011で、サーバ10は、異常測度を0とする。ステップS2012からの第5ループで、サーバ10は、全てのセンサiについて、処理を行う。ステップS2013で、サーバ10は、センサiが、図19のステップS1905で「季節変動」ステータスと判別されていない場合(Y)、ステップS2014に進み、判別されている場合(N)、ステップS2014を省略する。ステップS2014で、サーバ10は、図15のステップS1508で算出した残差を、異常測度に加算する。その後、第5ループが終了する。 Figure 21 is a continuation of Figure 20. In the fourth loop from step S2010, the server 10 repeats the processes of steps S2011 to S2016 for all data within the interval in order to calculate the anomaly measure from which the effects of seasonal variation have been removed. In step S2011, the server 10 sets the anomaly measure to 0. In the fifth loop from step S2012, the server 10 performs processing for all sensors i. In step S2013, if the sensor i is not determined to be in "seasonal variation" status in step S1905 of Figure 19 (Y), the server 10 proceeds to step S2014, and if it is determined to be in "seasonal variation" status (N), the server 10 omits step S2014. In step S2014, the server 10 adds the residual calculated in step S1508 of Figure 15 to the anomaly measure. The fifth loop then ends.

ステップS2015で、サーバ10は、図20のステップS2003の第2ループの終了後に算出されている孤立度がすべて0であるか、または、異常測度がしきい値以下である場合(Y)、ステップS2016に進み、そうではない場合(N)、ステップS2016を省略する。ステップS2016で、サーバ10は、判別の状態を、「異常なし」ステータスに変更する。その後、第4ループ、第1ループが終了し、本フローの終了となる。以上の処理により、サーバ10は、季節変動の影響を除去した結果を出力できる。 In step S2015, if the isolation degrees calculated after the end of the second loop in step S2003 in FIG. 20 are all 0 or the anomaly measures are less than or equal to the threshold (Y), the server 10 proceeds to step S2016, otherwise (N), it omits step S2016. In step S2016, the server 10 changes the determination status to "no abnormality" status. After that, the fourth loop and the first loop end, and this flow ends. Through the above processing, the server 10 can output a result from which the effects of seasonal fluctuations have been removed.

[GUI(1)]
次に、異常検知装置1において上記処理・動作に伴って提供するユーザインタフェース、特にグラフィカル・ユーザ・インタフェース(GUI)の構成例を説明する。異常検知装置1のユーザU1(図1)は、サーバ10から提供されるデータに基づいてクライアント端末20に表示される各画面を閲覧して操作する。例えばWebページによる画面は、ウィンドウ、ボタン、スクロールバー、リストボックス等のGUI要素を用いて構成される。
[GUI (1)]
Next, we will explain an example of the configuration of a user interface, particularly a graphical user interface (GUI), provided in association with the above-mentioned processing and operations in the anomaly detection device 1. A user U1 (FIG. 1) of the anomaly detection device 1 browses and operates each screen displayed on the client terminal 20 based on data provided from the server 10. For example, a web page screen is configured using GUI elements such as windows, buttons, scroll bars, and list boxes.

図22は、第1画面例として、オフライン解析条件設定画面である画面2201を示す。この画面2201は、オフライン解析の実施のための学習期間、および処理パラメータを含む解析条件を設定するGUIを有する。オフライン解析は、任意のタイミングでのユーザの指示に応じた解析(図3等の一連の処理を含む)である。この画面では、算出された学習結果をオフライン解析条件のレシピとして登録することもできる。過去のセンサ信号102は、設備IDおよび時刻と対応付けられてデータ蓄積部103のDBに保存されているものとする。 Figure 22 shows screen 2201, which is an offline analysis condition setting screen, as a first screen example. This screen 2201 has a GUI for setting analysis conditions including a learning period for performing offline analysis and processing parameters. Offline analysis is analysis in response to a user's instruction at any timing (including a series of processes such as those in Figure 3). On this screen, the calculated learning results can also be registered as a recipe for offline analysis conditions. It is assumed that past sensor signals 102 are stored in the DB of the data accumulation unit 103 in association with the equipment ID and time.

この画面2201では、対象設備、学習期間、評価期間、および異常測度算出パラメータ等を入力できる。設備ID欄2202では、対象とする設備101のIDが入力される。設備リスト表示ボタン2203の押下により図3のデータ蓄積部103に保存されているデータに基づいて設備IDリストが表示される。ユーザU1はそのリストから設備IDを選択入力できる。異常検知装置1に接続される設備101が1台のみの場合には、設備ID欄2202の表示は不要である。学習期間欄2204では、学習データを抽出したい期間である学習期間の開始日と終了日を入力できる。評価期間欄2205では、異常検知の解析対象としたい期間である評価期間の開始日と終了日を入力できる。センサ選択欄2206では、処理に使用するセンサ(対応するセンサID)を入力できる。リスト表示ボタン2207の押下によりセンサリスト2208が表示される。センサリスト2208には、設備101に関連付けられる複数のセンサ5の情報が候補として表示される。ユーザU1は、そのリストから1つ以上のセンサを選択入力できる。センサ選択欄2206では、除外するセンサを指定できるようにしてもよい。図3のセンサ信号102の入力時には、ここで選択されたセンサの情報のみが入力される。 In this screen 2201, the target equipment, learning period, evaluation period, anomaly measure calculation parameters, etc. can be input. In the equipment ID field 2202, the ID of the target equipment 101 is input. By pressing the equipment list display button 2203, an equipment ID list is displayed based on the data stored in the data storage unit 103 in FIG. 3. The user U1 can select and input an equipment ID from the list. If there is only one equipment 101 connected to the anomaly detection device 1, it is not necessary to display the equipment ID field 2202. In the learning period field 2204, the start date and end date of the learning period, which is the period for which learning data is to be extracted, can be input. In the evaluation period field 2205, the start date and end date of the evaluation period, which is the period for which anomaly detection is to be analyzed, can be input. In the sensor selection field 2206, the sensor (corresponding sensor ID) to be used for processing can be input. By pressing the list display button 2207, a sensor list 2208 is displayed. The sensor list 2208 displays information on multiple sensors 5 associated with the equipment 101 as candidates. The user U1 can select and input one or more sensors from the list. The sensor selection field 2206 may allow the user to specify sensors to be excluded. When inputting the sensor signal 102 in FIG. 3, only the information on the sensor selected here is input.

センサ分類パラメータ欄2209では、図5のステップS504で使用する基準値を入力できる。本例では、この基準値は、相関値のしきい値である。相関値がこの基準値を超えたセンサ5が、気温との相関が高い第1種センサとして分類される。異常測度算出パラメータ欄2210では、異常測度の算出において使用するパラメータを入力できる。本例は、局所部分空間法を採用した場合の例であり、近傍ベクトル数と正則化パラメータを入力できる。正則化パラメータは、式2において相関行列Cの逆行列が算出できことを防ぐため、対角成分に加算する小さい数である。 In the sensor classification parameter field 2209, a reference value to be used in step S504 in FIG. 5 can be input. In this example, this reference value is a threshold value for the correlation value. A sensor 5 whose correlation value exceeds this reference value is classified as a first type sensor having a high correlation with the temperature. In the anomaly measure calculation parameter field 2210, parameters to be used in the calculation of the anomaly measure can be input. This example is an example in which the local subspace method is adopted, and the number of neighboring vectors and a regularization parameter can be input. The regularization parameter is a small number to be added to the diagonal components to prevent the inverse matrix of the correlation matrix C in Equation 2 from being calculated.

分布密度画像作成パラメータ欄2211(言い換えると二次元ヒストグラム算出パラメータ欄)では、分布密度画像の作成において使用するパラメータとして、例えば画像サイズ、およびそのうちの正常範囲に対応するサイズの情報を入力できる。異常区間抽出パラメータ欄2212では、異常区間の抽出において異常検知が連続しているとみなす中断期間(言い換えると許容間隙)の最大長さを入力できる。 In the distribution density image creation parameter field 2211 (in other words, the two-dimensional histogram calculation parameter field), parameters used in creating the distribution density image can be entered, such as image size and information on the size within the image that corresponds to the normal range. In the abnormal section extraction parameter field 2212, the maximum length of the interruption period (in other words, the allowable gap) during which abnormal detection is considered to be continuous when extracting an abnormal section can be entered.

以上のようなオフライン解析条件情報の入力・確定後、ユーザU1は、実行ボタン2214によって、上記オフライン解析条件でのオフライン解析を実行させるように異常検知装置1に指示できる。異常検知装置1は、実行指示に従い、まず、学習期間の気温およびセンサ信号を用いて、図5に従ってセンサ分類を行う。続いて、異常検知装置1は、図7、図9、図13に従って、学習を実行する。 After inputting and confirming the offline analysis condition information as described above, user U1 can use execute button 2214 to instruct anomaly detection device 1 to execute offline analysis under the offline analysis conditions described above. In accordance with the execution instruction, anomaly detection device 1 first performs sensor classification according to FIG. 5 using the temperature and sensor signal during the learning period. Next, anomaly detection device 1 executes learning according to FIG. 7, FIG. 9, and FIG. 13.

異常検知装置1は、学習の結果として、下記のようなデータ・情報を、学習結果蓄積部111に保存しておく。
・ステップS702で算出された、センサ信号毎の平均と標準偏差
・ステップS703で抽出された、学習期間の全特徴ベクトルのデータ
・ステップS708で算出された、しきい値
・ステップS904,S905で算出された、各センサ信号の処理対象範囲と刻み幅
・ステップS910で作成された、総当り分布密度画像
・ステップS1303,S1304で算出された、気温データの処理対象範囲と刻み幅
・ステップS1309で作成された、横軸が気温の分布密度画像
・ステップS1310で設定された、相関維持範囲。
As a result of learning, the anomaly detection device 1 stores the following data and information in the learning result accumulation unit 111.
- The average and standard deviation for each sensor signal calculated in step S702 - Data of all feature vectors for the learning period extracted in step S703 - The threshold value calculated in step S708 - The processing range and step size for each sensor signal calculated in steps S904 and S905 - The brute force distribution density image created in step S910 - The processing range and step size for temperature data calculated in steps S1303 and S1304 - The distribution density image with temperature on the horizontal axis created in step S1309 - The correlation maintenance range set in step S1310.

さらに、異常検知装置1は、学習期間および評価期間のセンサ信号を用いて、図15に従って、異常測度を算出し、正常/異常の判定を行い、判定結果を、異常測度およびしきい値と併せて保存しておく。ただし、学習期間のデータについては、図7のステップS707で算出した異常測度を用いて、正常か異常かの判定が行われる。 Furthermore, the anomaly detection device 1 uses the sensor signals from the learning period and the evaluation period to calculate an anomaly measure according to FIG. 15, judges whether the data is normal or abnormal, and stores the judgment result together with the anomaly measure and a threshold value. However, for data from the learning period, the anomaly measure calculated in step S707 of FIG. 7 is used to judge whether the data is normal or abnormal.

次に、異常検知装置1は、図16に従って、異常区間を抽出し、異常区間毎に孤立度を算出して、異常関連センサを特定する。異常検知装置1は、表示のため、各異常区間の開始時刻、終了時刻、孤立度、特定された関連センサ名、および異常プロット画像を保存しておく。 Next, the anomaly detection device 1 extracts the anomaly sections according to FIG. 16, calculates the isolation degree for each anomaly section, and identifies the anomaly-related sensor. For display purposes, the anomaly detection device 1 saves the start time, end time, isolation degree, identified related sensor name, and anomaly plot image for each anomaly section.

次に、異常検知装置1は、図19に従って、異常区間毎に、気温との相関が高い各センサについて、異常なし、季節変動、異常あり、のいずれのステータスかを判別する。異常検知装置1は、処理結果として、ステップS1904で作成した横軸が気温の異常プロット画像、およびステップS1905の判別結果を保存しておく。 Next, the anomaly detection device 1 determines whether the status of each sensor that has a high correlation with temperature for each abnormal section is abnormal, seasonal variation, or abnormal, according to FIG. 19. The anomaly detection device 1 saves, as the processing result, the abnormal plot image with the horizontal axis being temperature created in step S1904, and the determination result in step S1905.

さらに、異常検知装置1は、図20,図21に従って、異常区間毎に、季節変動の影響を除去した孤立度の算出、異常関連センサの特定、異常測度の算出、および異常/正常の判定を行う。 Furthermore, the anomaly detection device 1 calculates the degree of isolation removing the effects of seasonal variation for each abnormal section, identifies anomaly-related sensors, calculates anomaly measures, and determines whether the section is abnormal or normal, according to Figures 20 and 21.

異常検知装置1は、上記のようなオフライン解析の終了後、後述する結果表示画面を表示する。ユーザU1によるその結果表示画面での確認が終了した後、図22のオフライン解析条件設定画面に戻る。画面2201のレシピ名欄2213では、上記のような学習結果および解析結果と入力情報とで構成されるオフライン解析条件を、レシピとして設定できる。ユーザU1は、レシピ名欄2213でレシピ名を入力し、登録ボタン2215によって、レシピとして登録/更新できる。異常検知装置1は、学習結果および解析結果等によるオフライン解析条件を、設備IDやレシピ名と対応付けて、学習結果蓄積部111に保存する。上記学習結果(対応するオフライン解析条件)には、学習実行により作成・保存されたデータの他に、上記各欄で入力されたセンサ分類パラメータ、異常測度算出パラメータ、分布密度画像作成パラメータ、および異常区間抽出パラメータが含まれる。 After the above offline analysis is completed, the anomaly detection device 1 displays a result display screen, which will be described later. After the user U1 has finished checking the result display screen, the screen returns to the offline analysis condition setting screen of FIG. 22. In the recipe name field 2213 of the screen 2201, the offline analysis conditions, which are composed of the above learning results and analysis results and input information, can be set as a recipe. The user U1 can input a recipe name in the recipe name field 2213 and register/update it as a recipe by using the registration button 2215. The anomaly detection device 1 associates the offline analysis conditions based on the learning results and analysis results with the equipment ID and recipe name, and stores them in the learning result accumulation unit 111. The learning results (corresponding offline analysis conditions) include the data created and stored by the learning execution, as well as the sensor classification parameters, anomaly measure calculation parameters, distribution density image creation parameters, and abnormal section extraction parameters input in each field.

異常検知装置1は、終了ボタン2216に応じて、本画面を終了する。この終了の際に、学習結果および解析結果のデータがある場合には、それらのデータが削除されるか、もしくは、残しておいたデータが次回に実行される学習・解析によって上書きされる。 The anomaly detection device 1 closes this screen in response to the exit button 2216. At the time of this exit, if there is learning result and analysis result data, that data is deleted, or the remaining data is overwritten by the next learning and analysis performed.

上記画面2201で登録された学習結果(対応するオフライン解析条件のレシピ)は、活性か不活性かのラベルを付けて管理される。ユーザU1は、複数の学習結果(対応するオフライン解析条件のレシピ)のそれぞれに対し、ラベルを設定できる。活性ラベルが付いたオフライン解析条件は、オンライン解析でもオンライン解析条件として適用される。 The learning results (recipes for the corresponding offline analysis conditions) registered on the above screen 2201 are managed with a label indicating whether they are active or inactive. User U1 can set a label for each of the multiple learning results (recipes for the corresponding offline analysis conditions). Offline analysis conditions with an active label are also applied as online analysis conditions in online analysis.

上記のようにしてレシピが登録された以降では、指定された評価期間について、オンライン解析が自動的に実行される。オンライン解析では、異常検知装置1は、新しく入力されたセンサ信号102等のデータに対し、設備IDが一致する活性の学習結果等のオンライン解析条件情報を用いて、図15、図16、図19、図20、図21等の処理を行う。異常検知装置1は、処理結果を、レシピ名および処理日時等と対応付けて、学習結果蓄積部111に保存しておく。これらのオンライン解析の処理は、対象の設備101等に応じて、予め設定された期間や日時で、例えば定期として1日毎に実行される。サンプリング間隔が短い設備101やリアルタイム性が求められる設備101については、オンライン解析の実行の間隔は、1日よりももっと短い間隔(例えば1時間等)に設定できる。 After the recipe is registered as described above, online analysis is automatically performed for the specified evaluation period. In the online analysis, the anomaly detection device 1 performs processing such as in FIG. 15, FIG. 16, FIG. 19, FIG. 20, FIG. 21, etc., using online analysis condition information such as the learning result of activity that matches the equipment ID for newly input data such as the sensor signal 102. The anomaly detection device 1 stores the processing results in the learning result storage unit 111 in association with the recipe name and processing date and time, etc. These online analysis processes are performed at a predetermined period or date and time according to the target equipment 101, etc., for example, once a day as a regular interval. For equipment 101 with a short sampling interval or equipment 101 that requires real-time performance, the interval for executing the online analysis can be set to an interval shorter than one day (for example, one hour, etc.).

[GUI(2)]
図23は、第2画面例として、オンライン解析結果の表示対象を指定するための画面2301を示す。ユーザU1は、この画面2301で、表示対象の設備101、レシピ、および期間を指定できる。初めに、ユーザU1は、設備ID選択欄2302で設備IDを選択する。次に、ユーザU1は、レシピ名選択欄2303で、設備ID選択欄2302の設備IDを対象としたレシピのリストから、表示対象のレシピを選択する。
[GUI (2)]
23 shows, as an example of a second screen, a screen 2301 for specifying the display target of the online analysis result. On this screen 2301, the user U1 can specify the equipment 101, recipe, and period to be displayed. First, the user U1 selects an equipment ID in an equipment ID selection field 2302. Next, the user U1 selects the recipe to be displayed in a recipe name selection field 2303 from a list of recipes targeted for the equipment ID in the equipment ID selection field 2302.

データ記録期間欄2304では、入力されたレシピを用いて処理され記録が残されている期間であるデータ記録期間の開始日と終了日が表示される。結果表示期間欄2305では、オンライン解析結果を表示したい期間である結果表示期間の開始日と終了日を指定・入力できる。表示ボタン2306に応じて、画面2301での表示対象指定に従って、オンライン解析での異常検知処理の検知結果が表示される。終了ボタン2307に応じて画面2301が終了する。 The data recording period field 2304 displays the start and end dates of the data recording period, which is the period during which processing was performed using the input recipe and records remain. The result display period field 2305 allows the user to specify and input the start and end dates of the result display period, which is the period during which the online analysis results are to be displayed. In response to the display button 2306, the detection results of the anomaly detection process in the online analysis are displayed in accordance with the display target specification on screen 2301. In response to the exit button 2307, screen 2301 is closed.

[GUI(3-1)]
図24~図27は、異常検知装置1による解析結果(オフラインまたはオンラインでの検知結果)を表示する各画面例を示す。図24~図27の画面は、上部に複数のタブを有する。ユーザU1によるタブの選択に応じて、タブ毎に対応付けられた図24~図27のような画面のいずれかに切り替えられて表示される。図24はセンサ分類結果表示画面2400、図25は異常検知結果全体表示画面2500、図26は異常検知結果拡大表示画面2600、図27は関連センサ特定結果表示画面2700を示す。
[GUI (3-1)]
24 to 27 show examples of screens that display the analysis results (offline or online detection results) by the anomaly detection device 1. The screens in Figs. 24 to 27 each have multiple tabs at the top. Depending on the tab selected by U1, one of the screens shown in Fig. 24 to Fig. 27 corresponding to each tab is displayed. Fig. 24 shows a sensor classification result display screen 2400, and Fig. 25 shows an abnormality FIG. 26 shows an enlarged abnormality detection result display screen 2600 , and FIG. 27 shows a related sensor identification result display screen 2700 .

図24のセンサ分類結果表示画面2400では、気温信号データと、気温との相関が高い第1種センサの時系列グラフと、横軸が気温である第2分布密度画像とが表示される。期間表示欄2401には、オフライン解析結果を表示する場合、図22で指定された学習期間および評価期間が表示される。期間表示欄2401には、オンライン解析結果を表示する場合、レシピに対応する学習期間および評価期間が表示される。本例では、学習期間は2009年1月1日から3月31日までの3か月である。評価期間は、2009年4月1日から11月30日までの8か月である。 The sensor classification result display screen 2400 in FIG. 24 displays temperature signal data, a time series graph of a first type sensor that has a high correlation with temperature, and a second distribution density image with temperature on the horizontal axis. When displaying offline analysis results, the learning period and evaluation period specified in FIG. 22 are displayed in the period display field 2401. When displaying online analysis results, the learning period and evaluation period corresponding to the recipe are displayed in the period display field 2401. In this example, the learning period is three months from January 1 to March 31, 2009. The evaluation period is eight months from April 1 to November 30, 2009.

気温表示欄2402には、学習期間および評価期間の気温データ2402aが時系列グラフとして表示される。第1センサ信号表示欄2403には、気温との相関が最も高いセンサ信号2403aの時系列グラフと、そのセンサ信号を縦軸、気温を横軸とした分布密度画像2403bとが表示される。第2センサ信号表示欄2404には、気温との相関が2番目に高いセンサについて同様の情報(2404a,2404b)が表示される。第3センサ信号表示欄2405には、気温との相関が3番目に高いセンサについて同様の情報(2405a,2405b)が表示される。本例では、ある設備101の複数(m=16)のセンサ5(センサ00,01,……,15)のうち、気温との相関が高い順に、「センサ15」、「センサ11」、「センサ02」である。本例では、センサ信号表示欄の数が3であるが、これに限らず、この数は、気温との相関が高いセンサとして分類された数と同数になり、データおよび基準値に応じてこの欄の表示が自動的に変化する。 In the temperature display field 2402, temperature data 2402a for the learning period and evaluation period are displayed as a time series graph. In the first sensor signal display field 2403, a time series graph of the sensor signal 2403a with the highest correlation with temperature and a distribution density image 2403b with the sensor signal on the vertical axis and the temperature on the horizontal axis are displayed. In the second sensor signal display field 2404, similar information (2404a, 2404b) is displayed for the sensor with the second highest correlation with temperature. In the third sensor signal display field 2405, similar information (2405a, 2405b) is displayed for the sensor with the third highest correlation with temperature. In this example, of the multiple (m=16) sensors 5 (sensors 00, 01, ..., 15) of a certain facility 101, the sensors with the highest correlation with temperature are "sensor 15", "sensor 11", and "sensor 02". In this example, the number of sensor signal display columns is three, but this is not limited to three, and the number will be the same as the number of sensors classified as having a high correlation with temperature, and the display of this column will automatically change depending on the data and reference value.

日付バー2406には、時系列グラフの横軸の時間に対応する日付が表示されている。期間が長いために画面内に表示しきれない場合には、スクロールバー等によってユーザU1が表示する期間を選択できる。終了ボタン2407に応じて本画面が終了する。なお、変形例として、センサ分類画面2400では、他に、複数のセンサ信号の情報(2403~2405)について、気温との相関の順序や、相関値を表示してもよい。 The date bar 2406 displays the date corresponding to the time on the horizontal axis of the time series graph. If the period is too long to be displayed on the screen, the user U1 can select the period to be displayed using a scroll bar or the like. This screen is closed by clicking the exit button 2407. As a variation, the sensor classification screen 2400 may also display the order of correlation with temperature and correlation values for information on multiple sensor signals (2403-2405).

[GUI(3-2)]
図25の異常検知結果全体表示画面2500では、指定された期間での異常測度、しきい値、および判定結果、ならびにセンサ信号の時系列グラフが表示される。期間表示欄2501には、オフライン解析結果を表示する場合には図22で指定された学習期間および評価期間が表示され、オンライン解析結果を表示する場合には図23で指定された結果表示期間が表示される。表示内容欄2502では、欄2502aで、表示中の解析結果が季節変動除去前のものか除去後のものかが表示される。除去前とは、図6のステップS607までに相当する。除去後とは、ステップS610までの処理を行った後に相当する。
[GUI (3-2)]
25, an anomaly detection result overall display screen 2500 displays anomaly measures, thresholds, and judgment results for a specified period, as well as a time series graph of the sensor signal. When the results are displayed, the learning period and evaluation period specified in FIG. 22 are displayed, and when the online analysis results are displayed, the result display period specified in FIG. 23 is displayed. In the column 2502a, it is displayed whether the analysis result being displayed is before or after removing the seasonal variation. Before removing corresponds to the steps up to step S607 in FIG. After removing corresponds to the steps up to step S610 This corresponds to after the processing up to

欄2502aは、最初、「季節変動除去前」となっている。すなわち、この時の異常検知結果全体表示画面2500では、季節変動除去前のデータが表示される。切替ボタン2502bにより、欄2502aの表示内容を「季節変動除去前」に切り替えることができる。切り替えに伴い、異常検知結果全体表示画面2500には、季節変動除去後のデータが表示される。この切り替えは、他のタブの、異常検知結果拡大表示画面2600や関連センサ特定結果表示画面2700にも反映される。図示しないが、季節変動除去後の画面でのデータの表示では、「季節変動」ステータスに該当するデータ部分が除去されており、異常測度2504a、判定結果2504c、各センサ信号のグラフの値や形状が、除去前とは異なるものとなる。 Column 2502a is initially set to "Before seasonal variation is removed." That is, at this time, the data before seasonal variation is removed is displayed on the anomaly detection result overall display screen 2500. The display content of column 2502a can be switched to "Before seasonal variation is removed" by using the switch button 2502b. With the switch, the data after seasonal variation is removed is displayed on the anomaly detection result overall display screen 2500. This switch is also reflected on the other tabs, the anomaly detection result enlarged display screen 2600 and the related sensor identification result display screen 2700. Although not shown, in the display of data on the screen after seasonal variation is removed, the data portion corresponding to the "seasonal variation" status is removed, and the anomaly measure 2504a, the judgment result 2504c, and the values and shapes of the graphs of each sensor signal are different from before the removal.

異常測度欄2504には、指定された期間(学習期間・評価期間あるいは結果表示期間)での異常測度2504aの時系列グラフ、しきい値2504b、および判定結果2504cが表示される。判定結果2504cは、例えば「異常なし」を値0、「異常あり」を値1(例えば赤色)として、時点毎に2値の線で表示される。 The anomaly measure column 2504 displays a time series graph of the anomaly measure 2504a for a specified period (learning period, evaluation period, or result display period), a threshold value 2504b, and a judgment result 2504c. The judgment result 2504c is displayed as a binary line for each point in time, with "no abnormality" being a value of 0 and "abnormality present" being a value of 1 (e.g., red).

第1センサ信号欄2505には、センサ欄2505aで指定されたセンサ5について、上記指定された期間での時系列センサ信号2505bのグラフが表示される。第2センサ信号欄2506、第3センサ信号欄2507でも、同様に、それぞれ指定されたセンサについての情報が表示される。ユーザU1は、任意のセンサ5を指定して情報を表示可能である。本例では、第1センサ信号欄2505に「センサ11」の情報、第2センサ信号欄2506に「センサ00」の情報、第3センサ信号欄2507に「センサ15」の情報が表示されている。本例ではセンサ信号欄の数を3としたが、これに限らずに表示可能である。日付バー2508には、時系列グラフの横軸の時間に対応する日付が表示されている。カーソル2509は、時刻指定ボタンであり、後述の拡大表示の際の起点を表し、ユーザU1によるマウス等の操作によって移動できる。表示日数指定欄2510には、解析結果拡大表示画面2600での拡大表示の起点から終点までの日数が表示日数として表示され、この欄でも入力・指定可能である。日付表示欄2511には、カーソル2509の位置での日付や日時が表示される。終了ボタンに応じて画面が終了する。 In the first sensor signal field 2505, a graph of the time series sensor signal 2505b for the sensor 5 specified in the sensor field 2505a is displayed for the above-specified period. Similarly, in the second sensor signal field 2506 and the third sensor signal field 2507, information about the specified sensor is displayed. User U1 can specify any sensor 5 to display information. In this example, information about "sensor 11" is displayed in the first sensor signal field 2505, information about "sensor 00" is displayed in the second sensor signal field 2506, and information about "sensor 15" is displayed in the third sensor signal field 2507. In this example, the number of sensor signal fields is three, but it is not limited to this. The date bar 2508 displays the date corresponding to the time on the horizontal axis of the time series graph. The cursor 2509 is a time designation button, which represents the starting point for the enlarged display described later, and can be moved by the user U1 by operating the mouse or the like. The number of days to display specification field 2510 displays the number of days from the start point to the end point of the enlarged display on the analysis result enlarged display screen 2600 as the number of days to display, and can also be input and specified in this field. The date display field 2511 displays the date and time at the position of the cursor 2509. The screen closes in response to the exit button.

ユーザU1は、上記画面を見ることで、異常測度、しきい値、および設備状態の判定結果または検知結果のグラフ(2504)と、気温との相関が高い第1種センサ信号のグラフとの比較で詳細を確認できる。変形例として以下も可能である。上記のような画面では、季節変動の除去前と除去後の情報を並列に表示し、比較できるようにしてもよい。例えば、縦や横の方向で、同種の情報が単位等を揃えて並べて表示される。ユーザU1は、上記切り替えや並列の表示によって、除去前後の情報をわかりやすく確認できる。 By looking at the above screen, user U1 can check the details by comparing the graph (2504) of the anomaly measure, threshold, and equipment status judgment or detection result with the graph of the first type sensor signal that has a high correlation with temperature. The following is also possible as a variation. In a screen like the above, information before and after the removal of seasonal variation may be displayed in parallel so that they can be compared. For example, similar information is displayed vertically or horizontally with the same units, etc. By switching or displaying in parallel as described above, user U1 can easily check the information before and after removal.

[GUI(3-3)]
図26の異常検知結果拡大表示画面2600では、異常検知結果全体表示画面2500のカーソル2509で指定された日付を起点として表示日数指定欄2510で指定された表示日数の期間における、異常測度、しきい値、判定結果、およびセンサ信号の時系列グラフが表示される。すなわち、異常測度欄2604およびセンサ信号欄2605~2607では、図25と同様の情報が、指定された期間で拡大表示される。日付バー2608は、例えば表示日数が2日であり、6月22日と23日が表示されている。異常検知結果拡大表示画面2600では、スクロールバー2611およびスクロールバー領域2612が追加表示されている。スクロールバー領域2612の全体の長さは、異常検知結果全体表示画面2500での表示期間に相当する長さである。スクロールバー2611の長さは、表示日数指定欄2510で指定された日数に対応した長さとされている。スクロールバー2611の左端が拡大表示の起点に対応し、右端が拡大表示の終点に対応する。ユーザU1はスクロールバー2611の操作によって、拡大表示の起点を変更できる。この変更は、異常検知結果全体表示画面2500のカーソル2509の位置と日付表示欄2511の表示にも反映される。
[GUI (3-3)]
In the anomaly detection result enlarged display screen 2600 in FIG. 26, the anomaly detection result enlarged display screen 2600 displays the anomaly measures and thresholds for the period of the display days specified in the display days specification field 2510 starting from the date specified by the cursor 2509 on the anomaly detection result full display screen 2500. 25. In other words, in the anomaly measure column 2604 and the sensor signal columns 2605 to 2607, the same information as in FIG. 25 is displayed in an enlarged manner for a specified period. The date bar 2608, for example, displays two days, and June 22 and 23 are displayed. A scroll bar 2611 and a scroll bar area 2612 are additionally displayed on the anomaly detection result enlarged display screen 2600. The total length of the scroll bar area 2612 corresponds to the display period on the anomaly detection result total display screen 2500. The length of the scroll bar 2611 corresponds to the number of days specified in the display number of days specification field 2510. It is considered to be of a corresponding length. The left end of the scroll bar 2611 corresponds to the start point of the enlarged display, and the right end corresponds to the end point of the enlarged display. The user U1 can change the start point of the enlarged display by operating the scroll bar 2611. This change can be made to the entire anomaly detection result. This is also reflected in the position of the cursor 2509 on the display screen 2500 and the display of the date display field 2511 .

[GUI(3-4)]
図27の関連センサ特定結果表示画面2700では、指定された期間の異常測度、しきい値、および判定結果と、選択された異常区間の異常関連センサ特定結果と、季節変動判別結果とが表示される。この関連センサ特定結果表示画面2700は、異常区間番号欄2701、関連センサ特定欄2702、および季節変動判別結果欄2706を有する。
[GUI (3-4)]
The related sensor identification result display screen 2700 in FIG. 27 displays the anomaly measure, threshold value, and judgment result for the specified period, the anomaly related sensor identification result for the selected abnormal section, and the seasonal variation judgment result. This associated sensor identification result display screen 2700 has an abnormal section number column 2701, an associated sensor identification column 2702, and a seasonal variation determination result column 2706.

期間表示欄2501、表示内容欄2502、および異常測度欄2503は、異常検知結果全体表示画面2500での表示と同じものである。この画面でも、切替ボタンによって、季節変動除去前と季節変動除去後とを切り替え可能であり、その切り替えは他のタブの画面にも反映される。 The period display column 2501, the display content column 2502, and the anomaly measure column 2503 are the same as those displayed on the anomaly detection result overall display screen 2500. On this screen, too, you can use the switch button to switch between before and after seasonal variation removal, and this switching is reflected on the screens of the other tabs.

異常区間番号欄2701には、選択中の異常区間を表す番号と、その異常区間の日時とが表示される。最初は、日付バー上のカーソル2509で示された日付の最初の異常区間が選択表示されている。その日付の異常区間が無い場合には、空白となり、関連センサ特定結果、および季節変動判別結果ともに表示されない。ユーザU1は、異常区間番号欄2701内の矢印ボタンによって、前または次の異常区間を選択できる。空白の場合には、カーソル2509で示された日付の前または後で最も近い異常区間が選択表示される。また、ユーザU1は異常区間番号を直接入力して指定することもできる。カーソル2509の位置は、選択中の異常区間の日付に変更される。この変更は、他のタブの画面にも反映される。 The abnormal section number column 2701 displays a number representing the selected abnormal section and the date and time of the abnormal section. Initially, the first abnormal section on the date indicated by the cursor 2509 on the date bar is selected and displayed. If there is no abnormal section on that date, it will be blank, and neither the related sensor identification result nor the seasonal variation discrimination result will be displayed. User U1 can select the previous or next abnormal section using the arrow buttons in the abnormal section number column 2701. If it is blank, the closest abnormal section before or after the date indicated by the cursor 2509 will be selected and displayed. User U1 can also specify the abnormal section number by directly inputting it. The position of the cursor 2509 will change to the date of the selected abnormal section. This change will also be reflected on the screens of the other tabs.

関連センサ特定欄2702は、孤立度欄2703、および異常プロット画像欄2704を有する。孤立度欄2703には、選択された異常区間での孤立度が表示される。この欄のグラフの横軸は複数のセンサ5の各センサ名やセンサID(例えばセンサ00,01,……,15)等であり、縦軸はセンサ5毎の孤立度である。この孤立度は、表示内容欄2502での表示が「季節変動除去前」である場合には、図16で算出される孤立度、「季節変動除去後」である場合には図20で算出される孤立度が表示される。 The related sensor identification column 2702 has an isolation degree column 2703 and an abnormality plot image column 2704. The isolation degree column 2703 displays the isolation degree in the selected abnormal section. The horizontal axis of the graph in this column is the sensor name or sensor ID (e.g., sensors 00, 01, ..., 15) of each of the multiple sensors 5, and the vertical axis is the isolation degree for each sensor 5. If the display content column 2502 displays "before removing seasonal variations," the isolation degree calculated in FIG. 16 is displayed, and if the display content column 2502 displays "after removing seasonal variations," the isolation degree calculated in FIG. 20 is displayed.

異常プロット画像欄2704では、選択された異常区間での異常プロット画像として、例えば異常プロット画像2704a,2704b,2704cが表示される。この異常プロット画像は、「季節変動除去前」である場合には図16のステップS1613、「季節変動除去後」である場合には図20のステップS2009で作成された異常プロット画像が表示される。本例では、これらの異常プロット画像は、2個のセンサ5の組合せでの第1分布密度画像上に異常のデータ値がプロットされた画像である。また、複数の異常プロット画像は、図18のステップS1801の第1ループにおいてステップS1806で作成される順序で例えば左から右に向かって表示される。異常プロット画像の数は区間によって異なる。画面内に複数の画像が表示しきれない場合には、異常プロット画像欄2704の矢印ボタン等の操作によって、表示される異常プロット画像を左または右にずらす等の変更ができる。 In the abnormal plot image field 2704, for example, abnormal plot images 2704a, 2704b, and 2704c are displayed as abnormal plot images in the selected abnormal section. In the case of "before removing seasonal variations", the abnormal plot images created in step S1613 of FIG. 16 are displayed, and in the case of "after removing seasonal variations", the abnormal plot images created in step S2009 of FIG. 20 are displayed. In this example, these abnormal plot images are images in which abnormal data values are plotted on the first distribution density image for a combination of two sensors 5. In addition, multiple abnormal plot images are displayed, for example, from left to right in the order created in step S1806 in the first loop of step S1801 of FIG. 18. The number of abnormal plot images varies depending on the section. If multiple images cannot be displayed on the screen, the displayed abnormal plot images can be shifted to the left or right by operating the arrow buttons in the abnormal plot image field 2704, etc.

季節変動判別結果欄2706では、選択された異常区間について、図19のステップS1904で作成された、気温が横軸である異常プロット画像、例えば異常プロット画像2706a,2706b,2706cが表示される。この異常プロット画像では、前述の図14のように相関維持範囲を表す画像を重ねて表示してもよい。また併せて、各異常プロット画像には、図19のステップS1905の判別結果のステータス2708として、「季節変動」、「異常あり」等が表示される。なお、季節変動判別結果欄2706での複数の異常プロット画像の表示の数や順序は、図24の複数のセンサ信号のデータの表示と同様に、例えば気温との相関が高い順序等で統一する。ユーザU1は、このような異常プロット画像を見ることで、気温との相関が高いセンサ信号、異常データ値、および判別結果ステータス等をわかりやすく確認できる。また、ユーザU1は、関連センサ特定欄2702(2703,2704)の表示を併せて見ることで、季節変動除去前後の検知結果についての詳細を確認できる。 In the seasonal variation discrimination result column 2706, abnormal plot images with temperature on the horizontal axis, for example, abnormal plot images 2706a, 2706b, and 2706c, created in step S1904 of FIG. 19, for the selected abnormal section are displayed. In these abnormal plot images, an image representing the correlation maintenance range may be displayed overlapping as in FIG. 14 described above. In addition, each abnormal plot image is displayed with "seasonal variation", "abnormal", etc. as the status 2708 of the discrimination result in step S1905 of FIG. 19. The number and order of the multiple abnormal plot images displayed in the seasonal variation discrimination result column 2706 are unified, for example, in order of high correlation with temperature, as in the display of data of multiple sensor signals in FIG. 24. By looking at such abnormal plot images, user U1 can easily confirm sensor signals with high correlation with temperature, abnormal data values, discrimination result status, etc. Additionally, user U1 can check details about the detection results before and after removing seasonal variations by also looking at the display in the related sensor identification field 2702 (2703, 2704).

[異常プロット画像の例]
図28は、異常プロット画像の一例を示す。ユーザU1は、図27のような画面で、異常プロット画像を選択し、画面に詳細表示させて確認することもできる。(A)は異常プロット画像2701a、(B)は異常プロット画像2701b、(C)は異常プロット画像2701cの詳細表示である。(A)の異常プロット画像2701aで、破線枠で示す部分2801は、分布密度が高い正常データに相当し、グレイで表示されている。部分2802は、赤色で表示されている。この部分2802は、図14の相関維持の範囲1401内の点Cと同様に、相関維持範囲2803内にあり、相関が維持されているデータ例である。そのため、このデータは、「季節変動」ステータスと判別されている。
[Example of an abnormality plot image]
FIG. 28 shows an example of an abnormal plot image. User U1 can select an abnormal plot image on a screen such as that shown in FIG. 27 and display the details on the screen for confirmation. (A) shows a detailed display of an abnormal plot image 2701a, (B) shows an abnormal plot image 2701b, and (C) shows an abnormal plot image 2701c. In the abnormal plot image 2701a in (A), a portion 2801 shown in a dashed line frame corresponds to normal data with a high distribution density and is displayed in gray. A portion 2802 is displayed in red. This portion 2802 is within the correlation maintenance range 2803, similar to point C in the correlation maintenance range 1401 in FIG. 14, and is an example of data for which correlation is maintained. Therefore, this data is determined to be in the "seasonal variation" status.

(B)の異常プロット画像2701bで、部分2811は、正常データに相当し、グレイで表示されている。部分2812は、赤色で表示されている。この部分2812は、部分2811から離れ、対応する相関維持範囲2813の外に出る部分を有し、相関が維持されていないデータ例である。そのため、このデータは、「季節変動」ではなく、「異常あり」と判別されている。(C)の異常プロット画像2701cで、部分2821は、正常データに相当し、グレイで表示されている。部分2822は、赤色で表示されている。この部分2822は、部分2821から離れ、対応する相関維持範囲2823の外に出る部分を有し、相関が維持されていないデータ例である。そのため、このデータは、「季節変動」ではなく、「異常あり」と判別されている。 In (B) of the abnormal plot image 2701b, part 2811 corresponds to normal data and is displayed in gray. Part 2812 is displayed in red. This part 2812 has a part that is away from part 2811 and outside the corresponding correlation maintenance range 2813, and is an example of data where correlation is not maintained. Therefore, this data is determined to be "abnormal" rather than "seasonal variation". In (C) of the abnormal plot image 2701c, part 2821 corresponds to normal data and is displayed in gray. Part 2822 is displayed in red. This part 2822 has a part that is away from part 2821 and outside the corresponding correlation maintenance range 2823, and is an example of data where correlation is not maintained. Therefore, this data is determined to be "abnormal" rather than "seasonal variation".

[効果等]
以上説明したように、実施の形態1の異常検知装置等によれば、設備101が出力する複数の時系列センサ信号に基づいた異常検知等の際に、季節変動を考慮して異常判定・検知の誤りを低減できる。また、実施の形態1によれば、学習期間を1年以上と長期にする必要無く、設備101の異常について、季節変動に起因する異常とそうではない異常とを自動的に判別でき、季節変動の影響を低減・除去した結果を出力できる。
[Effects, etc.]
As described above, according to the anomaly detection device etc. of the first embodiment, it is possible to reduce errors in anomaly determination/detection by taking seasonal variations into consideration when detecting anomalies etc. based on a plurality of time-series sensor signals output by the facility 101. Moreover, according to the first embodiment, it is possible to automatically distinguish between anomalies in the facility 101 that are caused by seasonal variations and those that are not, without the need for a long learning period of one year or more, and to output a result in which the influence of seasonal variations is reduced or removed.

実施の形態1によれば、気温との相関に基づいてセンサ5を分類するので、学習期間が1年未満であっても、季節変動の影響を受けるセンサ5を知ることができる。実施の形態1によれば、それらのセンサ5と気温との相関が維持されているかどうかを調べる。これにより、実施の形態1では、異常有無(正常/異常)の判定結果から、さらに、「季節変動」と、季節変動起因ではない異常有無(「異常なし」/「異常あり」)とに判別できる。実施の形態1によれば、季節変動判別結果として、横軸が気温である異常プロット画像を画面に表示でき、気温との相関が維持されているかどうかや、季節変動起因による異常であるかどうか等をユーザU1が確認・納得しやすい。実施の形態1によれば、季節変動の除去前と除去後との各検知結果を画面に表示できるので、ユーザU1が季節変動の影響の有無等を確認でき、除去後では季節変動以外の要因による異常現象を把握できる。 According to the first embodiment, the sensors 5 are classified based on the correlation with the temperature, so that even if the learning period is less than one year, it is possible to know the sensors 5 that are affected by seasonal variations. According to the first embodiment, it is checked whether the correlation between the sensors 5 and the temperature is maintained. As a result, in the first embodiment, it is possible to further distinguish between "seasonal variations" and the presence or absence of an abnormality not caused by seasonal variations ("no abnormality"/"abnormality present") from the judgment result of the presence or absence of an abnormality (normal/abnormal). According to the first embodiment, an abnormality plot image with the horizontal axis of temperature can be displayed on the screen as the seasonal variation judgment result, so that the user U1 can easily confirm and understand whether the correlation with the temperature is maintained and whether the abnormality is caused by seasonal variations. According to the first embodiment, each detection result before and after the removal of the seasonal variation can be displayed on the screen, so that the user U1 can confirm the presence or absence of the influence of the seasonal variation, and after the removal, the user U1 can grasp the abnormal phenomenon caused by factors other than the seasonal variation.

以上では、季節によって変動するパラメータ(季節変動値)として気温を用いる例を説明した。その他にも、降水量、風向・風速、日射量、気圧、湿度等のパラメータについても、季節によって変動するパラメータである。実施の形態1での気温を、これらの季節変動値のうちのいずれかと置き換えた形態も、同様に可能である。また、複数の季節変動値を入力として、同様の処理を行い、季節変動判別および季節変動除去等を行う形態も、同様に可能である。 Above, an example was described in which temperature is used as a parameter that varies with the season (seasonal variation value). Other parameters such as precipitation, wind direction/speed, solar radiation, atmospheric pressure, and humidity also vary with the season. It is also possible to replace the temperature in embodiment 1 with any of these seasonal variation values. It is also possible to use multiple seasonal variation values as input and perform similar processing to determine seasonal variation and remove seasonal variation, etc.

また、気温あるいは他の季節変動値について、図1のように設備101の付近に専用のセンサ(例えば気温センサ6)を設置してデータを取得する形態としてもよいが、これに限らず可能である。異常検知装置1(例えばサーバ10)は、設備101の外部、例えば通信網9上の気象庁のホームページ(Webサービス)等から、定期的に、各地の気温や季節変動値のデータをダウンロードして取得しDBに格納しておく形態でもよい。 Furthermore, data on temperature or other seasonal fluctuation values may be acquired by installing a dedicated sensor (e.g., temperature sensor 6) near the equipment 101 as shown in FIG. 1, but this is not limiting. The anomaly detection device 1 (e.g., server 10) may periodically download data on temperature and seasonal fluctuation values in various locations from outside the equipment 101, for example from the homepage (web service) of the Japan Meteorological Agency on the communication network 9, and store the data in a DB.

以上、本発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 The present invention has been specifically described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments and can be modified in various ways without departing from the spirit of the invention.

1…異常検知装置、5…センサ、9…通信網、10…サーバ、20…クライアント端末、50…通信デバイス、101…設備、102…センサ信号、103…データ蓄積部、104…気温信号、105…センサ分類部、106…信号入力部、107…特徴ベクトル抽出部、108…異常測度算出部、109…しきい値算出部、110…分布密度画像作成部、111…学習結果蓄積部、112…異常検出部、113…関連センサ特定部、114…季節変動判別部、115…季節変動除去部、116…検知結果出力部、150…通信信号、160…検知結果、U1…ユーザ。 1...anomaly detection device, 5...sensor, 9...communication network, 10...server, 20...client terminal, 50...communication device, 101...equipment, 102...sensor signal, 103...data storage unit, 104...temperature signal, 105...sensor classification unit, 106...signal input unit, 107...feature vector extraction unit, 108...anomaly measure calculation unit, 109...threshold calculation unit, 110...distribution density image creation unit, 111...learning result storage unit, 112...anomaly detection unit, 113...associated sensor identification unit, 114...seasonal variation discrimination unit, 115...seasonal variation removal unit, 116...detection result output unit, 150...communication signal, 160...detection result, U1...user.

Claims (10)

環境内の設備に設けられた複数のセンサから複数のセンサ信号を入力し、
前記環境内の気温または気温以外のパラメータによる季節変動値の信号を入力し、
前記複数のセンサ信号を、前記季節変動値との相関が高い第1種センサ信号と低い第2種センサ信号とに分類し、
前記複数のセンサ信号から、時刻毎の特徴ベクトルを抽出し、
前記時刻毎の特徴ベクトルに基づいて、指定された学習期間での前記特徴ベクトルを学習データとして、時刻毎の異常測度を算出し、
前記異常測度を、しきい値と比較することにより、時刻毎の前記複数のセンサ信号で表される前記設備の状態が正常か異常かを判定し、
前記第1種センサ信号を用いて、前記判定された異常が、季節変動に起因するものかどうかを判別し、
前記季節変動に起因するものと判別した場合、前記設備の状態から前記季節変動の影響を除去した検知結果を作成し、出力する、
異常検知装置。
A plurality of sensor signals are input from a plurality of sensors installed in equipment in the environment;
A signal of a seasonal variation value due to a parameter other than temperature or temperature in the environment is input;
classifying the plurality of sensor signals into a first type sensor signal having a high correlation with the seasonal variation value and a second type sensor signal having a low correlation with the seasonal variation value;
Extracting a feature vector for each time from the plurality of sensor signals;
Calculating an anomaly measure for each time based on the feature vector for each time period, using the feature vector for a specified learning period as learning data;
determining whether a state of the equipment represented by the plurality of sensor signals at each time point is normal or abnormal by comparing the abnormality measure with a threshold value;
Using the first type sensor signal, determine whether the determined abnormality is caused by a seasonal variation;
If it is determined that the problem is caused by the seasonal variation, a detection result is created in which the influence of the seasonal variation is removed from the state of the equipment, and the detection result is output.
Anomaly detection device.
請求項1記載の異常検知装置において、
前記判定された異常について、前記季節変動値と前記第1種センサ信号との関係での2次元の頻度分布を調べ、学習時の正常分布領域に基づいて、前記季節変動値と前記第1種センサ信号との相関が維持されている相関維持範囲を算出し、前記頻度分布のデータ値が、前記相関維持範囲内で前記正常分布領域に含まれている場合には「異常なし」ステータスと判別し、前記相関維持範囲内で前記正常分布領域の外にある場合には「季節変動」ステータスと判別し、前記相関維持範囲の外にある場合には「異常あり」ステータスと判別する、
異常検知装置。
2. The anomaly detection device according to claim 1,
For the determined abnormality, a two-dimensional frequency distribution in the relationship between the seasonal variation value and the first type sensor signal is examined, a correlation maintenance range in which the correlation between the seasonal variation value and the first type sensor signal is maintained is calculated based on the normal distribution region at the time of learning, and if a data value of the frequency distribution is included in the normal distribution region within the correlation maintenance range, a "no abnormality" status is determined, if it is outside the normal distribution region within the correlation maintenance range, a "seasonal variation" status is determined, and if it is outside the correlation maintenance range, an "abnormality" status is determined.
Anomaly detection device.
請求項2記載の異常検知装置において、
前記判定された異常について、前記季節変動値と前記第1種センサ信号との関係での2次元の頻度分布を表す分布密度画像を作成し、前記分布密度画像上に前記異常と判定されたデータ値をプロットした異常プロット画像を作成し、
画面に、前記異常プロット画像を表示する、
異常検知装置。
3. The abnormality detection device according to claim 2,
creating a distribution density image representing a two-dimensional frequency distribution of the determined abnormality in relation to the seasonal variation value and the first type sensor signal, and creating an abnormality plot image by plotting the data values determined to be abnormal on the distribution density image;
Displaying the abnormality plot image on a screen.
Anomaly detection device.
請求項2記載の異常検知装置において、
前記季節変動の影響を除去した検知結果を作成する際に、前記「季節変動」ステータスに該当するデータ値を除去した検知結果を作成する、
異常検知装置。
3. The abnormality detection device according to claim 2,
When creating the detection result from which the influence of seasonal variation has been removed, a detection result from which data values corresponding to the "seasonal variation" status have been removed is created.
Anomaly detection device.
請求項1記載の異常検知装置において、
画面に、前記季節変動の影響を除去する前のデータと、除去した後のデータとを、切り替え操作に応じて表示する、もしくは並列に表示する、
異常検知装置。
2. The anomaly detection device according to claim 1,
The data before and after removing the effects of seasonal variations are displayed on the screen in response to a switching operation or displayed in parallel.
Anomaly detection device.
請求項1記載の異常検知装置において、
前記複数のセンサにおける2個のセンサの各組合せで、前記2個のセンサの関係での2次元の頻度分布を表す第1分布密度画像を作成し、
前記第1分布密度画像毎に、前記2個のセンサの組合せでの孤立度を算出し、
前記2個のセンサの組合せでの孤立度に基づいて、前記センサ毎の孤立度を算出し、
前記センサ毎の孤立度に基づいて、前記異常との関連性が高いセンサを特定し、
画面に、前記異常との関連性が高いセンサの情報を表示する、
異常検知装置。
2. The anomaly detection device according to claim 1,
creating a first distribution density image representing a two-dimensional frequency distribution in relation to the two sensors for each combination of two sensors in the plurality of sensors;
Calculating an isolation degree for each of the first distribution density images for a combination of the two sensors;
Calculating an isolation degree for each of the sensors based on the isolation degree for the combination of the two sensors;
Identifying a sensor that is highly associated with the abnormality based on the isolation degree of each sensor;
Displaying information on a sensor highly related to the abnormality on a screen.
Anomaly detection device.
請求項1記載の異常検知装置において、
画面に、前記異常測度、前記しきい値、および前記設備の状態の判定結果または検知結果のグラフと、前記第1種センサ信号のグラフとを表示する、
異常検知装置。
2. The anomaly detection device according to claim 1,
displaying on a screen a graph of the anomaly measure, the threshold value, and a result of judgment or detection of the state of the equipment, and a graph of the first type sensor signal;
Anomaly detection device.
請求項1記載の異常検知装置において、
前記季節変動値は、気温、降水量、風向・風速、日射量、気圧、および湿度のうちの少なくともいずれか1つである、
異常検知装置。
2. The anomaly detection device according to claim 1,
The seasonal variation value is at least one of temperature, precipitation, wind direction/speed, solar radiation, atmospheric pressure, and humidity.
Anomaly detection device.
請求項1記載の異常検知装置において、
前記学習期間は、少なくとも1週間以上で、1年未満の期間とする、
異常検知装置。
2. The anomaly detection device according to claim 1,
The study period is at least one week and not more than one year.
Anomaly detection device.
異常検知装置における異常検知方法であって、
前記異常検知装置が実行するステップとして、
環境内の設備に設けられた複数のセンサから複数のセンサ信号を入力するステップと、
前記環境内の気温または気温以外のパラメータによる季節変動値の信号を入力するステップと、
前記複数のセンサ信号を、前記季節変動値との相関が高い第1種センサ信号と低い第2種センサ信号とに分類するステップと、
前記複数のセンサ信号から、時刻毎の特徴ベクトルを抽出するステップと、
前記時刻毎の特徴ベクトルに基づいて、指定された学習期間での前記特徴ベクトルを学習データとして、時刻毎の異常測度を算出するステップと、
前記異常測度を、しきい値と比較することにより、時刻毎の前記複数のセンサ信号で表される前記設備の状態が正常か異常かを判定するステップと、
前記第1種センサ信号を用いて、前記判定された異常が、季節変動に起因するものかどうかを判別するステップと、
前記季節変動に起因するものと判別した場合、前記設備の状態から前記季節変動の影響を除去した検知結果を作成し、出力するステップと、
を有する、異常検知方法。
An anomaly detection method for an anomaly detection device, comprising:
The steps executed by the anomaly detection device include:
receiving a plurality of sensor signals from a plurality of sensors installed in a facility in the environment;
inputting a signal of a seasonal variation value due to a temperature or a parameter other than temperature in the environment;
classifying the plurality of sensor signals into a first type sensor signal having a high correlation with the seasonal variation value and a second type sensor signal having a low correlation with the seasonal variation value;
extracting a feature vector for each time from the plurality of sensor signals;
calculating an anomaly measure for each time based on the feature vector for each time period, using the feature vector for a designated learning period as learning data;
A step of determining whether a state of the equipment represented by the plurality of sensor signals at each time point is normal or abnormal by comparing the abnormality measure with a threshold value;
determining whether the determined abnormality is due to a seasonal variation using the first type sensor signal;
creating and outputting a detection result in which the influence of the seasonal variation is removed from the state of the equipment when it is determined that the influence of the seasonal variation is caused;
The anomaly detection method includes the steps of:
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