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JP7552366B2 - Abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis system, and abnormality diagnosis method - Google Patents
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Abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis system, and abnormality diagnosis method Download PDF

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Description

本発明は、回転機等の診断対象の異常を診断する技術、特に、定Q変換に基づく診断対象の異常診断において、診断精度を上げるため学習データを選定する技術に関する。 The present invention relates to a technology for diagnosing abnormalities in a diagnostic target such as a rotating machine, and in particular to a technology for selecting learning data to improve diagnostic accuracy in diagnosing abnormalities in a diagnostic target based on a constant Q transformation.

近年、稼動中の回転機等の機器の運転状態から機器の異常を診断する手法が提案されている(例えば特許文献1~5)。特に、特許文献1-3の異常診断は、回転機に具備された加速度センサのデータの定Q変換に基づく診断により行われる。基本的な診断の手法としては、回転機が正常に動作し続けている場合には異常時のデータが極端に少ないことから、正常時のデータのみを学習して、現在のデータが正常時と比較してどれだけ異なっているかを数値化することで、機器が正常または異常であるかの診断が行われる。 In recent years, methods have been proposed for diagnosing abnormalities in equipment such as rotating machines based on the operating state of the equipment during operation (for example, Patent Documents 1 to 5). In particular, the abnormality diagnosis in Patent Documents 1 to 3 is performed by a diagnosis based on a constant Q conversion of data from an acceleration sensor equipped in the rotating machine. As the basic diagnostic method is to learn only normal data, since there is extremely little abnormal data when the rotating machine continues to operate normally, and to diagnose whether the equipment is normal or abnormal by quantifying how much the current data differs from the normal data.

特開2017-198619号公報JP 2017-198619 A 特開2017-198620号公報JP 2017-198620 A 特開2019-101777号公報JP 2019-101777 A 特開2019-079356号公報JP 2019-079356 A 特開2019-027860号公報JP 2019-027860 A

しかしながら、従来の機器の異常診断の手法は以下の事情により精度が低下する。 However, the accuracy of conventional methods for diagnosing abnormalities in equipment is reduced due to the following reasons:

機器が安定稼働している正常の状態が学習されるので、機器の稼働停止時(以下、「過渡期」と記述する)の不安定な加速度が異常と判断されることがある。 Since the normal state in which the equipment is operating stably is learned, unstable acceleration when the equipment is stopped (hereafter referred to as the "transition period") may be judged as abnormal.

機器の加速度センサが設置された直後や機器の修繕などを行った直後は、下記の事由により、センサの出力が安定しない。 Immediately after the acceleration sensor is installed in the device or after repairs are made to the device, the sensor output may not be stable for the following reasons:

前記センサはマグネットや接着剤、ボルト締め等により機器に設置されるが、設置状態が馴染むまでセンサ出力が安定しない。 The sensor is attached to the equipment using magnets, adhesives, bolts, etc., but the sensor output is not stable until the installation is stable.

修繕を行った場合、回転機本体を土台にボルト締めを行うので、ボルトの締め具合などが馴染むまでセンサの出力が安定しない。 When repairs are made, the rotating machine body is bolted to the base, so the sensor output will not stabilize until the bolts are tightened properly.

また、センサ出力が安定しない期間のデータは、安定稼働中に比べて加速度が大きかったり小さかったりするので、その期間のデータを学習すると精度が低下する。 In addition, data from periods when the sensor output is unstable will show greater or smaller acceleration than during stable operation, so learning data from those periods will result in reduced accuracy.

さらに、図32に示したようにある一定の期間(1週間または1か月)の機器の稼動データを学習すると、その期間を基準に年変動が発生する。そして、この年変動の影響により、機器が正常である場合でも閾値を超えることがあり、異常が誤検出される。また、年変動は温度により機器の膨張や収縮を招き、ポンプ等の場合には水に溶け込む空気量が変化することが影響しているものと考えられる。 Furthermore, as shown in Figure 32, when the operating data of a device for a certain period (one week or one month) is learned, annual fluctuations occur based on that period. This annual fluctuation can cause the threshold to be exceeded even when the device is normal, resulting in a false detection of an abnormality. In addition, annual fluctuations are thought to be caused by the expansion and contraction of devices due to temperature, and in the case of pumps, for example, the change in the amount of air dissolved in water.

本発明は、以上の事情に鑑み、診断対象の定Q変換に基づく異常診断の精度向上を図る。 In view of the above, the present invention aims to improve the accuracy of abnormality diagnosis based on constant Q transformation of the diagnosis target.

そこで、本発明の一態様は、診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断装置であって、前記診断対象の加速度データから得られた加速度振幅の変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外する過渡期除去部を備える。 Therefore, one aspect of the present invention is an abnormality diagnosis device that sequentially learns the operating state of an object to be diagnosed and diagnoses abnormalities, and includes a transient period removal unit that removes acceleration data determined to be in a transient period of the operating state of the object to be diagnosed based on fluctuations in acceleration amplitude obtained from the acceleration data of the object to be diagnosed from the sequential learning.

本発明の一態様は、診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断装置であって、前記診断対象の加速度データから得られた回転周波数帯域のピーク変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外するデータ絞込部を備える。 One aspect of the present invention is an abnormality diagnosis device that sequentially learns the operating state of a diagnosis target and diagnoses abnormalities, and includes a data filtering unit that excludes acceleration data determined to be in a transitional period of the operating state of the diagnosis target based on peak fluctuations in a rotational frequency band obtained from the acceleration data of the diagnosis target from the sequential learning.

本発明の一態様は、前記異常診断装置において、前記加速度データの加速度実効値の移動平均の標準偏差が所定範囲に収束する時間帯を前記逐次学習の期間として選択する学習期間選定部を備える。 In one aspect of the present invention, the abnormality diagnosis device includes a learning period selection unit that selects a time period during which the standard deviation of the moving average of the acceleration effective value of the acceleration data converges to a predetermined range as the period of the sequential learning.

本発明の一態様は、前記異常診断装置において、前記診断対象と関連する他の対象の稼動状態の検出信号または前記逐次学習を指令するマニュアルトリガ信号を受けて当該逐次学習を開始する逐次学習処理部を備える。 In one aspect of the present invention, the abnormality diagnosis device includes a sequential learning processing unit that starts the sequential learning in response to a detection signal of the operating state of another object related to the diagnosis object or a manual trigger signal that commands the sequential learning.

本発明の一態様は、前記異常診断装置において、前記診断対象の稼動停止時の正常な前記加速度実効値の推移を学習する逐次学習処理部を備える。 In one aspect of the present invention, the abnormality diagnosis device includes a sequential learning processing unit that learns the normal transition of the effective acceleration value when the operation of the diagnosis target is stopped.

本発明の一態様は、前記異常診断装置において、前記診断対象は可変速の回転機であり、当該回転機の加速度データに基づき設定された特定の回転周波数が前記逐次学習及び前記診断に供される。 In one aspect of the present invention, in the abnormality diagnosis device, the diagnosis target is a variable-speed rotating machine, and a specific rotation frequency set based on acceleration data of the rotating machine is used for the sequential learning and the diagnosis.

本発明の一態様は、診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断方法であって、前記診断対象の加速度データから得られた加速度振幅の変動または回転周波数帯域のピーク変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外する。 One aspect of the present invention is an abnormality diagnosis method that sequentially learns the operating state of an object to be diagnosed and diagnoses abnormalities, and excludes acceleration data that is determined to be in a transitional period of the operating state of the object to be diagnosed based on the fluctuation in acceleration amplitude or the peak fluctuation in the rotational frequency band obtained from the acceleration data of the object to be diagnosed from the sequential learning.

本発明の一態様は、診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断システムであって、前記逐次学習及び前記診断を行う上記の異常診断装置と、前記逐次学習で得られた前記加速度データの多変量サンプルと既存の当該加速度データの多変量サンプルに基づき前記診断の基準を再学習する学習装置と、を有する。 One aspect of the present invention is an abnormality diagnosis system that sequentially learns the operating state of a diagnosis target and diagnoses abnormalities, and includes the abnormality diagnosis device that performs the sequential learning and diagnosis, and a learning device that re-learns the criteria for the diagnosis based on the multivariate samples of the acceleration data obtained by the sequential learning and existing multivariate samples of the acceleration data.

本発明の一態様は、前記異常診断システムにおいて、前記学習装置は、前記加速度データの時系列データの定Q変換を行うことなく前記再学習を行う。 In one aspect of the present invention, in the abnormality diagnosis system, the learning device performs the re-learning without performing a constant Q conversion of the time series data of the acceleration data.

本発明の一態様は、前記異常診断システムにおいて、前記学習装置は、既存の前記加速度データの時系列データの定Q変換による当該加速度データの同一レベル若しくは近接するレベルの多変量サンプルと、新たに測定された前記加速度データの時系列データの定Q変換による当該加速度データの同一レベル若しくは近接するレベルの多変量サンプルとに基づき、前記再学習を行う。 In one aspect of the present invention, in the abnormality diagnosis system, the learning device performs the re-learning based on multivariate samples of the same or adjacent levels of the existing acceleration data obtained by constant Q transformation of the time series data of the acceleration data, and multivariate samples of the same or adjacent levels of the newly measured acceleration data obtained by constant Q transformation of the time series data of the acceleration data.

本発明の一態様は、診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断方法であって、前記診断対象の加速度データから得られた加速度振幅の変動または回転周波数帯域のピーク変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外する過程を有する。 One aspect of the present invention is an abnormality diagnosis method for sequentially learning the operating state of a diagnosis target and diagnosing abnormalities, and includes a step of excluding acceleration data determined to be in a transitional period of the operating state of the diagnosis target based on the fluctuation in acceleration amplitude or the peak fluctuation in the rotational frequency band obtained from the acceleration data of the diagnosis target from the sequential learning.

本発明の一態様は、前記異常診断方法において、前記逐次学習で得られた前記加速度データの多変量サンプルと既存の当該加速度データの多変量サンプルに基づき前記診断の基準を再学習する過程を有する。 In one aspect of the present invention, the abnormality diagnosis method includes a step of re-learning the diagnostic criteria based on the multivariate samples of the acceleration data obtained by the sequential learning and existing multivariate samples of the acceleration data.

以上の本発明によれば、診断対象の定Q変換に基づく異常診断の精度向上が図られる。 According to the present invention, the accuracy of abnormality diagnosis based on constant Q transformation of the diagnosis target can be improved.

本発明の実施形態1の設備異常診断システムの構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an equipment anomaly diagnosis system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1-3の設備異常診断システムの構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an equipment anomaly diagnosis system according to a first to third embodiment of the present invention. 実施形態1の異常診断装置のブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram of an abnormality diagnosis device according to a first embodiment. 実施例1-3の異常診断装置のブロック構成図。FIG. 13 is a block diagram of an abnormality diagnosis device according to the first to third embodiments. 実施形態1の設備異常診断のフローチャート。4 is a flowchart of equipment abnormality diagnosis according to the first embodiment. 診断対象の稼動の過渡期の加速度データの経時的変化。Changes in acceleration data over time during the transient period of operation of the diagnostic target. 図6の過渡期が複数区間に分割にされた加速度データの経時的変化。The change over time in acceleration data in which the transient period in FIG. 6 is divided into multiple sections. 図6の所定区間の周波数解析により得られた回転周波数の波形図。FIG. 7 is a waveform diagram of a rotation frequency obtained by frequency analysis of a predetermined section in FIG. 6 . 図8の所定区間の回転周波数の波形の比較に基づく過渡期の判断の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of determining a transitional period based on a comparison of the rotational frequency waveforms in a predetermined section of FIG. 8 . 加速度データの実効値の経時的変化。Change in effective value of acceleration data over time. 図10の実効値の移動平均の計算値の経時的変化。Change over time in the calculated value of the moving average of the effective values in FIG. 図11の移動平均の傾きを計算する手法の説明図。FIG. 12 is an explanatory diagram of a method for calculating the slope of the moving average in FIG. 11 . 実施例1-2の設備異常診断のフローチャート。13 is a flowchart of equipment abnormality diagnosis in Example 1-2. 実施例1-3の設備異常診断のフローチャート。11 is a flowchart of equipment abnormality diagnosis in the embodiment 1-3. 実施例1-3での加速度データの再計測及び再診断の説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of remeasurement and rediagnosis of acceleration data in Example 1-3. 実施例1-4の設備異常診断のフローチャート。13 is a flowchart of equipment abnormality diagnosis in the embodiment 1-4. 稼働停止時の加速度実効値例。Example of effective acceleration value when operation is stopped. 稼動停止時の乖離度の推移例。An example of the change in deviation when operations are stopped. 本発明の実施形態2の設備異常診断システムの構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of an equipment anomaly diagnosis system according to a second embodiment of the present invention. 実施形態2の異常診断装置のブロック構成図。FIG. 11 is a block diagram of an abnormality diagnosis device according to a second embodiment. 実施例2-1の設備異常診断のフローチャート。13 is a flowchart of equipment abnormality diagnosis in Example 2-1. 実施例2-4の異常診断装置のブロック構成図。FIG. 13 is a block diagram of an abnormality diagnosis device according to an embodiment 2-4. 絞りパラメータの更新処理のフローチャート。13 is a flowchart of an aperture parameter update process. ある設備における2年強の期間で計測したデータから推定した回転周波数の全期間及び最初の1月における回転周波数割合の分布図。This is a distribution diagram of the rotational frequency ratio for the entire period and the first month, estimated from data measured over a period of just over two years at a certain facility. 図24の設備における2年強の期間で計測したデータに基づき回転周波数制限なしで診断した結果のグラフThis is a graph showing the results of a diagnosis without limiting the rotational frequency based on data measured over a period of just over two years for the equipment in Figure 24. ある設備における2年強の期間で計測したデータに基づき回転周波数19Hzに制限で診断した結果のグラフA graph showing the results of a diagnosis with a rotation frequency limit of 19 Hz based on data collected over a period of just over two years on a certain piece of equipment. 回転周波数16Hzから20Hzまで可変速な回転機の回転周波数が16Hzと20Hzである場合の周波数解析結果。This is the result of frequency analysis when the rotational frequency of a variable speed rotating machine is 16 Hz and 20 Hz. 本発明の実施形態3の設備異常診断システムの構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of an equipment anomaly diagnosis system according to a third embodiment of the present invention. 実施形態3の異常診断装置のブロック構成図。FIG. 11 is a block diagram of an abnormality diagnosis device according to a third embodiment. 実施形態3の設備異常診断のフローチャート。13 is a flowchart of equipment abnormality diagnosis according to the third embodiment. 実施形態3における計測データに対する周波数解析に基づく回転周波数毎のデータ分類の説明図。13 is an explanatory diagram of data classification for each rotation frequency based on frequency analysis of measurement data in the third embodiment. 機器の稼動データの変動を示した乖離度の経時的変化。Changes in deviation over time showing fluctuations in equipment operation data. 本発明の実施形態4の設備異常診断システムの構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of an equipment anomaly diagnosis system according to a fourth embodiment of the present invention. 実施形態4の異常診断装置のブロック構成図。FIG. 13 is a block diagram of an abnormality diagnosis device according to a fourth embodiment. 実施形態4の設備異常診断のフローチャート。13 is a flowchart of equipment abnormality diagnosis according to the fourth embodiment. 実施形態4の逐次学習処理のフローチャート。13 is a flowchart of a sequential learning process according to the fourth embodiment. 本発明の実施形態5の設備異常診断システムの構成図。FIG. 13 is a configuration diagram of an equipment anomaly diagnosis system according to a fifth embodiment of the present invention. 実施形態5の学習装置のブロック構成図。FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of a learning device according to a fifth embodiment.

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

[実施形態1]
図1に示された本発明の一態様である異常診断装置1が適用された設備異常診断システム2は、定Q変換(特許文献1-3)に基づく回転機3の異常診断にあたり、主に以下の(1)~(3)の処理を行うことにより、回転機3の診断精度の向上を図る。
[Embodiment 1]
An equipment abnormality diagnosis system 2 to which an abnormality diagnosis device 1 according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is applied performs the following processes (1) to (3) when diagnosing an abnormality in a rotating machine 3 based on constant Q transformation (Patent Documents 1 to 3), thereby improving the accuracy of diagnosis of the rotating machine 3.

(1)回転機3の運転データからの稼動状態の過渡期のデータを除去することにより当該過渡期に因る回転機3の異常の誤検出を防止する。 (1) By removing data on the transitional period of the operating state from the operation data of the rotating machine 3, erroneous detection of an abnormality in the rotating machine 3 due to the transitional period is prevented.

(2)回転機3に具備される加速度センサ4の出力値の安定化を検出することにより回転機3の正常な稼動状態を学習する最適な期間を選定する。 (2) Select the optimal period for learning the normal operating state of the rotating machine 3 by detecting the stabilization of the output value of the acceleration sensor 4 provided in the rotating machine 3.

(3)回転機3の運転データを逐次学習して年変動を抑制することにより年変動に因る回転機3の異常の誤検出を防止する。 (3) By sequentially learning the operating data of the rotating machine 3 and suppressing annual fluctuations, erroneous detection of abnormalities in the rotating machine 3 due to annual fluctuations is prevented.

異常診断装置1は回転機3の診断に供される。回転機3はポンプ、ターボブロワ、水車等の回転体設備5に接続されている。回転機3には加速度センサ4が付帯される。加速度センサ4で検出されたか回転機3の加速度データはデータ計測部6を介して異常診断装置1に出力される。データ計測部6は、加速度センサ4の出力信号を回転機3の加速度データとして受信して異常診断装置1に供する。 The abnormality diagnosis device 1 is used to diagnose a rotating machine 3. The rotating machine 3 is connected to a rotating equipment 5 such as a pump, turbo blower, water wheel, etc. An acceleration sensor 4 is attached to the rotating machine 3. Acceleration data of the rotating machine 3 detected by the acceleration sensor 4 is output to the abnormality diagnosis device 1 via a data measurement unit 6. The data measurement unit 6 receives the output signal of the acceleration sensor 4 as acceleration data of the rotating machine 3 and provides it to the abnormality diagnosis device 1.

異常診断装置1は、コンピュータのハードウェア資源とソフトウェア資源との協働により、図3に示した以下の機能部を実装する。 The abnormality diagnosis device 1 implements the following functional units shown in Figure 3 through cooperation between the computer's hardware and software resources.

記憶部10は、データ計測部6から供された加速度データを保存する。 The memory unit 10 stores the acceleration data provided by the data measurement unit 6.

過渡期除去部11は、記憶部10から引き出した加速度データに基づき、回転機3の稼動状態が過渡期であるか否かを判断して過渡期であれば当該加速度データを逐次学習の対象から除外する。特に、加速度データから得られた加速度振幅の変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外する。 The transient period removal unit 11 determines whether the operating state of the rotating machine 3 is in a transient period based on the acceleration data retrieved from the memory unit 10, and if it is in a transient period, excludes the acceleration data from the sequential learning. In particular, the acceleration data that is determined to be in a transient period of the operating state of the diagnosis target based on the fluctuation of the acceleration amplitude obtained from the acceleration data is excluded from the sequential learning.

学習期間選定部12は、前記過渡期の加速度データが除去された加速度データに基づき、加速度センサ4の出力信号が安定した期間を学習期間として選定する。特に、前記加速度データから得られた加速度実効値の移動平均の標準偏差が所定範囲に収束する時間帯を前記逐次学習の期間として選択する。 The learning period selection unit 12 selects a period during which the output signal from the acceleration sensor 4 is stable as the learning period based on the acceleration data from which the acceleration data in the transient period has been removed. In particular, it selects a time period during which the standard deviation of the moving average of the effective acceleration value obtained from the acceleration data converges within a predetermined range as the period for the sequential learning.

逐次学習処理部13は、前記選定された学習期間から回転機3の正常な稼動状態を逐次的に学習する。前記学習を行うタイミングは異常診断装置1の性能に依存するため、1日に1個のデータを追加して逐次学習を行ったり、1週間に1個のデータを追加して逐次学習を行ったりしてもよい。また、年変動を抑制するためには最低1年間逐次学習を行う必要があり、1年経過後は逐次学習を継続しても終了してもよい。 The sequential learning processing unit 13 sequentially learns the normal operating state of the rotating machine 3 from the selected learning period. The timing of the learning depends on the performance of the abnormality diagnosis device 1, so sequential learning may be performed by adding one piece of data per day, or one piece of data per week. In addition, sequential learning must be performed for at least one year to suppress annual fluctuations, and after one year has passed, sequential learning may be continued or terminated.

診断処理部14は、前記学習した学習結果モデルを用いて、現在の加速度データから回転機3の状態を診断する。また、診断結果が異常と判断された場合に再度計測と診断を行い、連続して異常と判断された場合、本当に異常であると判断することで診断精度が向上する。基本的には設備(回転機3)に異常が発生した場合、継続して異常が発生し続けるものなので、連続して異常と判断された場合を異常と判断する。 The diagnostic processing unit 14 uses the learned learning result model to diagnose the state of the rotating machine 3 from the current acceleration data. In addition, if the diagnosis result is judged to be abnormal, measurement and diagnosis are performed again, and if it is judged to be abnormal continuously, it is judged to be truly abnormal, thereby improving the diagnostic accuracy. Basically, when an abnormality occurs in the equipment (rotating machine 3), the abnormality will continue to occur, so if it is judged to be abnormal continuously, it is judged to be abnormal.

診断結果伝送部15は、前記診断した結果を監視制御システムやクラウド等に伝送する。 The diagnosis result transmission unit 15 transmits the diagnosis results to a monitoring and control system, a cloud, etc.

(実施例1-1)
図5のフローチャートに基づき実施例1の診断処理について説明する。
(Example 1-1)
The diagnosis process of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

S111:測定対象である回転機3の例えば軸受に加速度センサ4が設置され、加速度データが計測される。加速度センサ4の出力信号はデータ計測部6を介して回転機3の加速度データとして記憶部10に保存される。 S111: An acceleration sensor 4 is installed, for example on a bearing, of the rotating machine 3 to be measured, and acceleration data is measured. The output signal of the acceleration sensor 4 is stored in the memory unit 10 as acceleration data of the rotating machine 3 via the data measurement unit 6.

S112:過渡期除去部11は、記憶部10から引き出した加速度データに対して、過渡期かどうかを判断する。過渡期かどうかの判断する方法を図6から図9に示す。図6のような過渡期の加速度データがあった場合、まず、図7のように1秒毎に加速度データを分割する。図8で示すように、分割した加速度データ毎に周波数解析を行い、図9で示すように分割した加速度データ毎に回転周波数を求める。求めた回転周波数が合っていない場合に、過渡期と判断する。過渡期と判断された加速度データは学習も診断も行わない。その他、監視制御システムなどと連携することで機器の稼働停止のタイミングが分かる場合は、監視制御システムのデータを利用して過渡期かどうかを判断しても良い。前記加速度データに対応した期間が過渡期であると判断された場合、学習期間の対象から除去する。 S112: The transitional period removal unit 11 judges whether the acceleration data retrieved from the memory unit 10 is in a transitional period. Methods for judging whether the acceleration data is in a transitional period are shown in Figs. 6 to 9. When there is a transitional acceleration data as shown in Fig. 6, first, the acceleration data is divided every second as shown in Fig. 7. As shown in Fig. 8, a frequency analysis is performed for each divided acceleration data, and a rotation frequency is obtained for each divided acceleration data as shown in Fig. 9. If the obtained rotation frequency does not match, it is judged to be in a transitional period. No learning or diagnosis is performed on acceleration data judged to be in a transitional period. In addition, if the timing of the stop of operation of the equipment is known by linking with a monitoring and control system, data from the monitoring and control system may be used to judge whether the acceleration data is in a transitional period. If the period corresponding to the acceleration data is judged to be in a transitional period, it is removed from the learning period.

S113:S112で過渡期が除去された場合(Yes)、S111の処理に戻る。一方、過渡期が除去されていない場合(No)、S114の学習期間の選定処理に移行する。 S113: If the transitional period has been removed in S112 (Yes), the process returns to S111. On the other hand, if the transitional period has not been removed (No), the process proceeds to the learning period selection process in S114.

S114:過渡期ではないと判断された場合、学習期間選定部12は、学習期間の選定処理を行う。基本的に、センサ出力が安定したときからを学習期間と判断するようにする。センサ出力が安定したかどうかを判定する方法を図10から図12で示す。図10は加速度データの実効値計算例となるが、センサ設置後や修繕後は実効値が高くなる。そこで、図11で示すように加速度データの実効値の移動平均を計算し、図12で示すように移動平均の傾きを計算する。傾きの標準偏差を計算し、傾きが1週間「±σ」の範囲内に収束した時点を学習期間の開始時期として選定する。 S114: If it is determined that the period is not a transitional period, the learning period selection unit 12 performs a process for selecting a learning period. Basically, the learning period is determined to begin when the sensor output has stabilized. A method for determining whether the sensor output has stabilized is shown in Figures 10 to 12. Figure 10 shows an example of calculating the effective value of acceleration data, and the effective value becomes higher after the sensor is installed or repaired. Therefore, the moving average of the effective value of the acceleration data is calculated as shown in Figure 11, and the slope of the moving average is calculated as shown in Figure 12. The standard deviation of the slope is calculated, and the point at which the slope converges to within the range of "±σ" for one week is selected as the start of the learning period.

S115:S114で学習期間が選定されなかった場合(No)、S111の処理に戻る。一方、前記学習期間が選定された場合(Yes)、S116の一年分逐次学習が行われる。 S115: If a learning period was not selected in S114 (No), the process returns to S111. On the other hand, if the learning period was selected (Yes), one-year sequential learning is performed in S116.

S116:S115で学習期間が選定された場合、逐次学習処理部13は、1年間毎日の逐次学習を行う。学習については、例えば特許文献1-3の手法を用いる。一年分の逐次学習が実行されると、S118の診断処理に移行する。 S116: If a learning period is selected in S115, the sequential learning processing unit 13 performs sequential learning every day for one year. For the learning, the method described in Patent Documents 1-3, for example, is used. Once one year's worth of sequential learning has been performed, the process proceeds to diagnosis processing in S118.

S117:1年間分学習されていない場合、逐次学習処理部13により逐次学習が実行される。1年間分学習された場合、S118の診断処理が実行される。逐次学習を行う異常診断装置1のCPUの性能によっては、1日に1個のデータを学習したり、1週間に1個のデータを学習したりしてもよい。1年間学習を行った後は年変動の影響がなくなるので、逐次学習を行う必要がないが、継続してもよい。 S117: If one year's worth of learning has not been performed, sequential learning is performed by the sequential learning processing unit 13. If one year's worth of learning has been performed, the diagnosis process of S118 is performed. Depending on the performance of the CPU of the abnormality diagnosis device 1 that performs the sequential learning, one piece of data may be learned per day, or one piece of data may be learned per week. After one year of learning, the influence of annual variation disappears, so sequential learning is no longer necessary, but may be continued.

S118:診断処理部14は、S117の学習後のモデルを用いて、現在の加速度データが正常か異常かを判断するために、診断処理を行う。診断処理については、特許文献1-3の手法を用いる。 S118: The diagnostic processing unit 14 performs diagnostic processing to determine whether the current acceleration data is normal or abnormal using the model learned in S117. For the diagnostic processing, the methods described in Patent Documents 1-3 are used.

S119:診断結果伝送部15は、S118で得られた診断結果を監視制御システムやクラウドなどに伝送するために、診断結果の伝送処理を実行する。 S119: The diagnosis result transmission unit 15 executes a process for transmitting the diagnosis result obtained in S118 to a monitoring control system, a cloud, etc.

以上のように、設備の異常診断過程で、過渡期の通常とは異なる振動を自動で除去し、加速度データから回転機3が安定稼働している期間を自動的に求めることで適切な学習期間が選定され、逐次学習を行うことで年変動の影響が除され、診断の精度が向上する。 As described above, in the process of diagnosing abnormalities in equipment, vibrations that are different from normal during the transitional period are automatically removed, and an appropriate learning period is selected by automatically determining the period during which the rotating machine 3 is operating stably from the acceleration data. By performing sequential learning, the effects of annual fluctuations are eliminated, improving the accuracy of diagnosis.

尚、前記過渡期の判断においては、異常データや単発異常は除外するよい。また、加速データの計測時間は周波数解析精度に応じて設定してもよい。さらに、回転周波数の変動検出の計測期間は、システム特性に応じて設定してもよい。また、周波数特性の平均を求める際に、計測時間に応じた重み付けしてもよい。これらの手法を適用すれば、診断時の過検出を一層効果的に回避できる(後述の実施形態2,3も同様である)。 When judging the transitional period, abnormal data and single abnormalities may be excluded. The measurement time for the acceleration data may be set according to the frequency analysis accuracy. Furthermore, the measurement period for detecting fluctuations in the rotation frequency may be set according to the system characteristics. Furthermore, when calculating the average of the frequency characteristics, weighting according to the measurement time may be applied. By applying these methods, overdetection during diagnosis can be more effectively avoided (the same applies to the second and third embodiments described below).

(実施例1-2)
本実施例は異常時のデータを逐次学習の対象から除外することで診断精度の向上を図る。
(Example 1-2)
In this embodiment, the accuracy of diagnosis is improved by excluding abnormal data from the targets of sequential learning.

図13のフローチャートに基づき実施例1-2の診断処理について説明する。学習期間選定処理までの過程(S111~S115)は実施例1と同じなので説明を省略する。以下に学習期間選定処理後の処理(S116~S125)について説明する。 The diagnosis process of Example 1-2 will be explained based on the flowchart in Figure 13. The process up to the learning period selection process (S111 to S115) is the same as in Example 1, so the explanation will be omitted. Below, the process after the learning period selection process (S116 to S125) will be explained.

S116,S117:逐次学習処理部13は1回目の逐次学習を通常通り行う。基本的に1回目の逐次学習は、センサ設置後や修繕後になるため、機器は正常に動作している状態として取り扱う。 S116, S117: The sequential learning processing unit 13 performs the first sequential learning as usual. Since the first sequential learning is generally performed after a sensor is installed or repaired, the device is treated as being in a normal operating state.

S118:診断処理部14により1回目の診断処理が行われる。 S118: The first diagnostic process is performed by the diagnostic processing unit 14.

S119:1回目の診断結果が診断結果伝送部15により監視制御システムやクラウドなどに伝送される。 S119: The first diagnosis result is transmitted by the diagnosis result transmission unit 15 to a monitoring control system, cloud, etc.

S121:2回目以降は、先ず、診断処理部14により診断処理が行われる。 S121: From the second time onwards, the diagnostic processing unit 14 first performs diagnostic processing.

S122,S125:異常であると判断された場合(Yes)、逐次学習が実行されずに、その診断結果が診断結果伝送部15により監視制御システムやクラウドなどに伝送される。 S122, S125: If it is determined that there is an abnormality (Yes), sequential learning is not performed, and the diagnosis result is transmitted by the diagnosis result transmission unit 15 to a monitoring control system, cloud, etc.

S122~S124,S125:異常でないと判断された場合(No)、逐次学習処理部13により逐次学習が実行される。その後、診断処理部14により得られた診断結果が診断結果伝送部15により監視制御システムやクラウドなどに伝送される。 S122 to S124, S125: If it is determined that there is no abnormality (No), sequential learning is performed by the sequential learning processing unit 13. After that, the diagnosis result obtained by the diagnosis processing unit 14 is transmitted by the diagnosis result transmission unit 15 to a monitoring control system, a cloud, etc.

以上のように、異常時のデータを自動的に学習対象から除外して適切な学習を行うことで、診断の精度が向上する。 As described above, by automatically excluding abnormal data from the learning target and performing appropriate learning, the accuracy of diagnosis is improved.

(実施例1-3)
本実施例は再診断による診断精度の向上を図る。特に、本実施例は、実施例1-1の態様において、診断結果が異常と判断された場合に再度計測と診断を行い、連続して異常と判断された場合に、本当に異常であると判断することで診断精度を向上させる。基本的には設備に異常が発生した場合、継続して異常が発生し続けるものなので、連続して異常と判断された場合を異常と判断する。
(Examples 1 to 3)
This embodiment aims to improve the diagnostic accuracy by re-diagnosis. In particular, in the aspect of embodiment 1-1, this embodiment improves the diagnostic accuracy by performing measurement and diagnosis again when the diagnostic result is judged to be abnormal, and judging that it is truly abnormal when it is judged to be abnormal continuously. Basically, when an abnormality occurs in equipment, the abnormality continues to occur continuously, so it is judged to be abnormal when it is judged to be abnormal continuously.

図14のフローチャートを参照して実施例1-3の診断処理について説明する。診断処理までは実施例1-1と同じなので説明を省略する。以下は、S118の診断処理後の処理(S131~S134)について説明する。 The diagnostic process of Example 1-3 will be described with reference to the flowchart in FIG. 14. The process up to the diagnostic process is the same as in Example 1-1, so the description will be omitted. Below, the process after the diagnostic process of S118 (S131 to S134) will be described.

回転機3で異常が発生した場合、基本的には異常は継続して発生する。したがって、図15で示すように一度異常が検出された場合、加速度データの再計測及び再診断を行い、連続して異常と判断された場合に異常と判断するようにする。これにより、誤検出の数を減らすことができる。 When an abnormality occurs in the rotating machine 3, the abnormality will generally continue to occur. Therefore, as shown in FIG. 15, once an abnormality is detected, the acceleration data is remeasured and rediagnosed, and if an abnormality is detected continuously, it is determined to be an abnormality. This makes it possible to reduce the number of false detections.

S131,S132:S118の診断処理で異常と判断された場合、データ計測部6は加速度データの再計測処理を行う。再計測された加速度データは記憶部10に保存される。 S131, S132: If an abnormality is determined in the diagnosis process of S118, the data measurement unit 6 performs a process of re-measuring the acceleration data. The re-measured acceleration data is stored in the memory unit 10.

S133:診断処理部14は、記憶部10から引き出した前記再計測した加速度データを用いてS118に基づく再診断処理を行う。 S133: The diagnostic processing unit 14 performs re-diagnosis processing based on S118 using the re-measured acceleration data retrieved from the memory unit 10.

S134:S133での再診断処理により再度異常と判断された場合、異常という診断結果が診断結果伝送部15により図2の監視制御システム7やクラウドなどに伝送される。一方、正常と判断された場合、正常という診断結果が、監視制御システム7や図示省略のクラウド等に伝送される。 S134: If the re-diagnosis process in S133 again determines that there is an abnormality, the diagnosis result that there is an abnormality is transmitted by the diagnosis result transmission unit 15 to the monitoring and control system 7 in FIG. 2 or a cloud, etc. On the other hand, if there is a determination that there is a normality, the diagnosis result that there is a normality is transmitted to the monitoring and control system 7 or a cloud, etc. (not shown).

以上のように、設備の異常の再診断により、異常が継続して発生しているかどうかを自動で判断して本当の異常かどうかを判断することで、診断の精度が向上する。 As described above, by re-diagnosing equipment abnormalities, the accuracy of diagnosis is improved by automatically determining whether the abnormality continues to occur and judging whether it is a genuine abnormality.

(実施例1-4)
トリガ機能を用いて回転機3の稼働を検知し、その稼働開始後のデータを追加学習する。特に、回転機3と関連する他の対象の稼動状態の検出信号または前記逐次学習を指令するマニュアルトリガ信号を受けて当該逐次学習を開始する。前記他の対象としては、例えば、負荷側の回転体設備5が送風機である場合、機器の稼働停止のタイミングで振動のパターンが変化し、稼働後のデータが前記逐次学習に供される。
(Examples 1 to 4)
A trigger function is used to detect the operation of the rotating machine 3, and additional learning is performed on data after the start of operation. In particular, the sequential learning is started upon receiving a detection signal of the operating state of another object related to the rotating machine 3 or a manual trigger signal that commands the sequential learning. For example, if the load-side rotating equipment 5 is a blower as the other object, the vibration pattern changes when the equipment stops operating, and data after operation is provided for the sequential learning.

図2,4において、トリガ機能を用いた稼働開始後データの追加学習による精度向上方法の装置構成と構成例を示す。本態様の異常診断装置1は、図2の監視制御システム7からの監視制御システムデータを監視し、回転機3の稼働停止状態を判断して、加速度センサ4からの加速度データを計測するトリガ計測部8を備える。尚、監視制御システムデータを使用せずに、前記加速度データの実効値などから閾値判定して回転機3の稼働停止を判断してもよい。 Figures 2 and 4 show the device configuration and an example of the configuration of a method for improving accuracy by additional learning of data after the start of operation using a trigger function. The abnormality diagnosis device 1 of this embodiment is equipped with a trigger measurement unit 8 that monitors the monitoring and control system data from the monitoring and control system 7 in Figure 2, determines the operation stop state of the rotating machine 3, and measures the acceleration data from the acceleration sensor 4. Note that it is also possible to determine the operation stop state of the rotating machine 3 by making a threshold judgment from the effective value of the acceleration data, etc., without using the monitoring and control system data.

図16のフローチャートを参照して実施例1-4の診断処理について説明する。 The diagnostic process for Examples 1-4 will be explained with reference to the flowchart in Figure 16.

実施例1-4の診断処理は、基本的には実施例1-1の診断処理と同じであるが、S111~S115の学習期間選定処理と並列でS141のトリガ計測処理を行う点が異なる。 The diagnostic process of Example 1-4 is basically the same as the diagnostic process of Example 1-1, except that the trigger measurement process of S141 is performed in parallel with the learning period selection process of S111 to S115.

ブロワ等の回転体設備5の場合、図17で示した稼働停止のタイミングで振動のパターンが変化するときがある。全てのデータを逐次学習する場合は問題ないが、異常診断装置1のCPUの性能によっては1日に1個や1週間に1個のデータを逐次学習しなければならない場合がある。1日に1個や1週間に1個のデータを逐次学習する場合、図18で示すように、新たに逐次学習を行うまでは乖離度が上昇する。 In the case of rotating equipment 5 such as a blower, the vibration pattern may change at the timing of operation shutdown as shown in FIG. 17. There is no problem if all data is learned sequentially, but depending on the performance of the CPU of the abnormality diagnosis device 1, it may be necessary to learn one piece of data per day or one piece of data per week sequentially. When learning one piece of data per day or one piece of data per week sequentially, the degree of deviation increases until new sequential learning is performed, as shown in FIG. 18.

そこで、図2の監視制御システム7からの「監視制御システムデータ」または加速度センサ4からの「加速度データ」に基づき、回転機3の稼働停止を判別し、この停止状態から稼動状態となったタイミングで加速度データを計測する「トリガ計測」を行う。そして、この「トリガ計測」を行ったデータを逐次学習することで図18のような誤検出の数を低減できる。「トリガ計測」は適宜にマニュアルトリガにより行われる。 Therefore, based on the "monitoring and control system data" from the monitoring and control system 7 in Figure 2 or the "acceleration data" from the acceleration sensor 4, a "trigger measurement" is performed to determine whether the rotating machine 3 has stopped operating and to measure the acceleration data when the rotating machine changes from a stopped state to an operating state. By sequentially learning the data obtained by this "trigger measurement," the number of false detections as shown in Figure 18 can be reduced. The "trigger measurement" is performed by a manual trigger as appropriate.

S141,S111~S115:「監視制御システムデータ」または「加速度データ」に基づき回転機3の稼働停止を判断し、停止状態から稼働状態になった場合に「加速度データ」を計測する。「監視制御システムデータ」を使用する場合は、機器のON/OFF情報を用いる(S141)。「加速度データ」を使用する場合は、加速度実効値を計算し、稼働停止を判断するために閾値を設定して機器の稼働停止を判断する(S111~S115)。 S141, S111 to S115: The rotating machine 3 is judged to have stopped operating based on the "monitoring and control system data" or "acceleration data", and the "acceleration data" is measured when the rotating machine 3 goes from a stopped state to an operating state. When using the "monitoring and control system data", the ON/OFF information of the equipment is used (S141). When using the "acceleration data", the effective acceleration value is calculated, and a threshold value is set to judge whether the rotating machine 3 has stopped operating, and the stopping of the equipment is judged (S111 to S115).

S116,S117:逐次学習処理部13は、前記トリガ計測により得られた加速度データに対して、逐次学習を行う。特に、前記診断対象の稼動停止時の正常な加速度実効値の推移が学習される。 S116, S117: The sequential learning processing unit 13 performs sequential learning on the acceleration data obtained by the trigger measurement. In particular, the transition of the normal effective acceleration value when the operation of the diagnosis target is stopped is learned.

S118:診断処理部14は、逐次学習後の学習結果モデルを用いて、診断を行う。 S118: The diagnostic processing unit 14 performs diagnosis using the learning result model after sequential learning.

S119:診断結果伝送部15は、S118に基づく診断結果を監視制御システム7やクラウドなどに伝送するために、診断結果の伝送処理を実行する。 S119: The diagnosis result transmission unit 15 executes a transmission process of the diagnosis result based on S118 to transmit the diagnosis result to the monitoring and control system 7, the cloud, etc.

以上の実施例1-4によれば、トリガ機能を用いた稼働開始後データの追加学習による診断精度の向上が図れる。特に、設備の異常診断手法において、稼働停止のタイミングで振動のパターンが変化するような機器に対しても、稼働停止のタイミングのデータを学習することで、診断の精度が向上できる。 According to the above-mentioned Examples 1 to 4, the diagnostic accuracy can be improved by additionally learning data after the start of operation using the trigger function. In particular, in the equipment abnormality diagnosis method, even for equipment whose vibration pattern changes when the operation is stopped, the diagnostic accuracy can be improved by learning data at the time of the operation stoppage.

[実施形態2]
図19に例示の設備異常診断システム2において、異常診断装置1は回転機3や回転体設備5の振動データの計測と診断を実施する。特に、本態様は、診断及び学習の対象データを計測した加速度データから診断や学習に向いているものだけに絞り込み、診断精度を高める。
[Embodiment 2]
19, an abnormality diagnosis device 1 measures and diagnoses vibration data of a rotating machine 3 and a rotating equipment 5. In particular, this embodiment narrows down the target data for diagnosis and learning from the measured acceleration data to only those suitable for diagnosis and learning, thereby improving the accuracy of diagnosis.

測定対象となる回転機3や負荷など回転体設備5の軸受付近に一つ以上の加速度センサ4が設置される。加速度センサ4の個数は図示の4つに限定されない。加速度センサ4には、加速度データを計測するデータ計測部6が接続される。また、データ計測部6には、異常診断装置1が接続される。異常診断装置1は診断結果の送付先としてSCADAやクラウドシステムなどにつながっていてもよい。 One or more acceleration sensors 4 are installed near the bearings of the rotating equipment 5, such as the rotating machine 3 or load to be measured. The number of acceleration sensors 4 is not limited to the four shown in the figure. A data measurement unit 6 that measures acceleration data is connected to the acceleration sensor 4. In addition, the data measurement unit 6 is connected to the abnormality diagnosis device 1. The abnormality diagnosis device 1 may be connected to a SCADA or cloud system to send the diagnosis results.

異常診断装置1は、コンピュータのハードウェア資源とソフトウェア資源との協働により図20に示した以下の機能部を実装する。 The abnormality diagnosis device 1 implements the following functional units shown in FIG. 20 through cooperation between the computer's hardware and software resources.

データ収集部16は、加速度センサ4から出力された加速度データをデータ計測部6から収集して記憶部10に保存する。 The data collection unit 16 collects the acceleration data output from the acceleration sensor 4 from the data measurement unit 6 and stores it in the memory unit 10.

データ絞込部17は、記憶部10から引き出した加速度データを解析して、診断及び学習に向いているか判定し、向いているデータのみを診断及び学習に使用させる。そして、後述のように、加速度データが過渡期と判断されれば診断(及び学習)に向いていないと判定する。さらに、診断及び学習に向く判定を一定の回転周波数範囲だけに絞り込む。 The data filtering unit 17 analyzes the acceleration data retrieved from the memory unit 10 to determine whether the data is suitable for diagnosis and learning, and uses only suitable data for diagnosis and learning. Then, as described below, if the acceleration data is determined to be in a transitional period, it is determined to be unsuitable for diagnosis (and learning). Furthermore, the determination of suitability for diagnosis and learning is narrowed down to only a certain range of rotational frequencies.

学習期間選定部12は、記憶部10から引き出した加速度データを解析して加速度センサ4の出力が安定した期間を学習期間として自動的に選定する。 The learning period selection unit 12 analyzes the acceleration data retrieved from the memory unit 10 and automatically selects the period during which the output of the acceleration sensor 4 is stable as the learning period.

逐次学習処理部13は、学習期間選定部12により選定された学習期間から逐次的に学習データを行う。尚、学習を行うタイミングは異常診断装置1のCPUの性能に依存するため、1日に1個のデータを追加して逐次学習を行ったり、1週間に1個のデータを追加して逐次学習を行ったりしてもよい。また、年変動を抑制するためには最低1年間逐次学習を行う必要があり、1年経過後は逐次学習を継続しても終了しても良い。 The sequential learning processing unit 13 sequentially learns data from the learning period selected by the learning period selection unit 12. Note that since the timing of learning depends on the performance of the CPU of the abnormality diagnosis device 1, sequential learning may be performed by adding one piece of data per day, or one piece of data per week. In order to suppress annual fluctuations, sequential learning must be performed for at least one year, and after one year has passed, sequential learning may be continued or terminated.

診断処理部14は、逐次学習処理部13によって学習した学習結果モデルを用いて、現在の加速度データから設備の状態を診断する。 The diagnostic processing unit 14 uses the learning result model learned by the sequential learning processing unit 13 to diagnose the state of the equipment from the current acceleration data.

診断結果伝送部15は、診断処理部14によって回転機3及び回転体設備5の状態を診断した結果を監視制御システムやクラウドなどに伝送する。 The diagnosis result transmission unit 15 transmits the results of the diagnosis of the condition of the rotating machine 3 and the rotating equipment 5 by the diagnosis processing unit 14 to a monitoring control system, a cloud, etc.

(実施例2-1)
図21のフローチャートに基づき実施例2-1の診断処理について説明する。
(Example 2-1)
The diagnosis process of the embodiment 2-1 will be described with reference to the flowchart of FIG.

S211:測定対象である回転機3や回転体設備5の軸受に加速度センサ4が設置される。加速度センサ4の出力信号はデータ計測部6及びデータ収集部16を介して回転機3の加速度データとして記憶部10に保存される。この計測された加速データは、データ計測部6及びデータ収集部16を介して記憶部10に保存される。 S211: An acceleration sensor 4 is installed on the bearings of the rotating machine 3 or rotating equipment 5 to be measured. The output signal of the acceleration sensor 4 is stored in the memory unit 10 as acceleration data of the rotating machine 3 via the data measurement unit 6 and the data collection unit 16. This measured acceleration data is stored in the memory unit 10 via the data measurement unit 6 and the data collection unit 16.

S212:データ絞込部17は、記憶部10から引き出した加速度データに対して、診断及び学習に使えるデータへの絞り込みを行う。先ず、運転しているか否かを判断する。これは振動実効値の大きさを使えばよい。運転していない場合は診断及び学習の対象から除外する。次に、実施形態1のS112の手法により過渡期かどうかを判断する。概略としては計測した1回の加速度データを1秒ごとに分割し、それぞれを周波数解析して分割した要素ごとの回転周波数を推定して、要素ごとの回転周波数にバラつきがあったら過渡期と判断する。さらに、ここで推定した回転周波数を使って絞り込む。過渡期でなく且つ回転周波数が一定範囲内の値の場合だけを診断及び学習に使えるものとする。 S212: The data filtering unit 17 narrows down the acceleration data retrieved from the memory unit 10 to data that can be used for diagnosis and learning. First, it is determined whether or not the vehicle is driving. This can be done by using the magnitude of the vibration effective value. If the vehicle is not driving, it is excluded from the diagnosis and learning targets. Next, it is determined whether or not the vehicle is in a transitional period using the method of S112 in the first embodiment. In summary, the measured acceleration data is divided into one-second intervals, each of which is frequency analyzed to estimate the rotational frequency for each divided element, and if there is variation in the rotational frequency for each element, it is determined to be in a transitional period. Furthermore, the estimated rotational frequency is used to narrow down the data. Only cases where the vehicle is not in a transitional period and the rotational frequency is within a certain range are considered to be usable for diagnosis and learning.

S213:S112で過渡期が除去された場合(No)、S211の処理に戻る。一方、診断及び学習に使えるデータであると判断された場合(Yes)、S214の学習期間の選定処理に移行する。 S213: If the transition period has been removed in S112 (No), the process returns to S211. On the other hand, if it is determined that the data can be used for diagnosis and learning (Yes), the process proceeds to the selection of a learning period in S214.

S214:診断に使えるデータと判断された場合、学習期間選定部12は、学習期間選定処理を行う。学習期間選定処理は実施形態1のS114と同様の手法に行われる。 S214: If it is determined that the data can be used for diagnosis, the learning period selection unit 12 performs a learning period selection process. The learning period selection process is performed in the same manner as S114 in embodiment 1.

S215:S214で学習期間が選定されなかった場合(No)、S211の処理に戻る。一方、前記学習期間が選定された場合(Yes)、S216の一年分逐次学習が行われる。 S215: If a learning period was not selected in S214 (No), the process returns to S211. On the other hand, if the learning period was selected (Yes), one-year sequential learning is performed in S216.

S216,S217:S213で学習期間が選定された場合、逐次学習処理部13は、1年間毎日の逐次学習を行う。学習については、実施形態1と同様に特許文献1-3の手法を用いる。異常診断装置1のCPUの性能によっては、1日に1個のデータを学習したり、1週間に1個のデータを学習したりしてもよい。1年間の逐次学習を行った後は年変動の影響がなくなるので、逐次学習を行う必要がないが、継続してもよい。 S216, S217: If a learning period is selected in S213, the sequential learning processing unit 13 performs sequential learning every day for one year. For learning, the method of Patent Documents 1-3 is used as in the first embodiment. Depending on the performance of the CPU of the abnormality diagnosis device 1, one piece of data may be learned per day, or one piece of data may be learned per week. After one year of sequential learning, the influence of annual variation disappears, so sequential learning is no longer necessary, but may be continued.

S218:診断処理部14は、S217の学習後のモデルを用いて、現在の加速度データが正常か異常かを判断するために、診断処理を行う。診断処理についても、実施形態1と同様に特許文献1-3の手法を用いる。 S218: The diagnostic processing unit 14 performs diagnostic processing to determine whether the current acceleration data is normal or abnormal using the model learned in S217. For the diagnostic processing, the method of Patent Documents 1-3 is used, as in the first embodiment.

S219:診断結果伝送部15は、S218で得られた診断結果を監視制御システムやクラウドなどに伝送するために、診断結果の伝送処理を実行する。 S219: The diagnosis result transmission unit 15 executes a transmission process of the diagnosis result to transmit the diagnosis result obtained in S218 to a monitoring control system, a cloud, etc.

以上のように、診断及び学習を回転周波数が一定範囲内の値の場合だけに絞っているので、診断指標値の変動が抑制される。 As described above, diagnosis and learning are limited to cases where the rotational frequency is within a certain range, so fluctuations in the diagnostic index value are suppressed.

(実施例2-2)
実施例2-1のS212の回転数推定処理を変更する。
(Example 2-2)
The rotation speed estimation process in S212 of the embodiment 2-1 is modified.

実施例2-1のS212では、計測データの1秒ごと推定回転周波数(過渡期でなければ全て同じ値)を利用したが、実施例2-2では1回の計測データ全体(例えば5秒)から過渡期除去とは別に回転周波数を推定する。これにより実施例2-1より細かい精度で回転周波数を推定でき、診断対象をより一定の条件に絞り込むことができる。 In S212 of Example 2-1, the estimated rotation frequency for each second of the measurement data (which is the same value unless it is a transitional period) is used, but in Example 2-2, the rotation frequency is estimated from the entire measurement data for one time (for example, 5 seconds) separately from removing the transitional period. This allows the rotation frequency to be estimated with finer accuracy than in Example 2-1, and the diagnosis target can be narrowed down to more specific conditions.

(実施例2-3)
実施例2-1及び実施例2-2では、診断対象として絞り込む回転周波数の範囲をどう決定するかは人の知見による。本実施例では、絞り込む回転周波数範囲の決定方法を与える。
(Example 2-3)
In the embodiment 2-1 and the embodiment 2-2, how to determine the range of rotational frequencies to be narrowed down as a diagnosis target depends on human knowledge. In the present embodiment, a method of determining the range of rotational frequencies to be narrowed down is provided.

実施例2-1のS212の処理における絞り込む回転周波数範囲を次のようにする。 The rotational frequency range narrowed down in the process of S212 in Example 2-1 is as follows:

先ず、初めは絞り込む回転周波数範囲を全体とする。すなわち、最小の回転数から最大の回転数まで診断(及び学習)の対象とする。この際、算出した推定回転周波数を記憶部10に記録しておく。 First, the rotational frequency range to be narrowed down is the entire range. In other words, the range from the minimum rotational speed to the maximum rotational speed is the subject of diagnosis (and learning). At this time, the calculated estimated rotational frequency is recorded in the memory unit 10.

一定の期間(例えば1カ月)が経った時点で診断結果の変動が大きいようなら、記憶部10に記録してあった推定回転周波数を統計処理して最も頻度の高い回転周波数を診断及び学習の対象として絞り込む。この際に診断及び学習の対象の頻度が十分に高くない(例えば運転しているデータ全数の1/4未満の数になる)場合には回転周波数の範囲を上下に広げて診断対象を増やす。尚、診断結果の変動が大きくない場合は、回転周波数の変動が診断結果に大きな影響がないので回転周波数の絞り込みは必要ない。 If the diagnostic results show a large variation after a certain period of time (e.g., one month), the estimated rotational frequencies recorded in the memory unit 10 are statistically processed to narrow down the most frequent rotational frequencies to be diagnosed and learned. At this time, if the frequency of the subjects for diagnosis and learning is not high enough (e.g., the number is less than 1/4 of the total number of operating data), the range of rotational frequencies is expanded both upward and downward to increase the number of subjects for diagnosis. Note that if the diagnostic results show a large variation, there is no need to narrow down the rotational frequencies, as the variation in rotational frequency does not have a large effect on the diagnostic results.

(実施例2-4)
実施例2-3では、回転周波数の絞り込みを開始するか否かの判断と統計処理の実施は人手による。実施例2-4では、前記判断と統計処理がシステムに組み込まれている。
(Example 2-4)
In the embodiment 2-3, the decision as to whether or not to start narrowing down the rotation frequency and the execution of the statistical processing are performed manually, whereas in the embodiment 2-4, the decision and the statistical processing are incorporated into the system.

実施例2-4の異常診断装置1は、図22に示したように、コンピュータのハードウェア資源とソフトウェア資源との協働により以下の機能部を実装する。 As shown in FIG. 22, the abnormality diagnosis device 1 of Example 2-4 implements the following functional units through cooperation between the hardware and software resources of a computer.

過渡期除去部11、学習期間選定部12、逐次学習処理部13、診断処理部14及び診断結果伝送部15は、実施形態1の過渡期除去部11、学習期間選定部12、逐次学習処理部13、診断処理部14及び診断結果伝送部15と同様の態様である。 The transitional period removal unit 11, the learning period selection unit 12, the sequential learning processing unit 13, the diagnostic processing unit 14, and the diagnostic result transmission unit 15 are similar to the transitional period removal unit 11, the learning period selection unit 12, the sequential learning processing unit 13, the diagnostic processing unit 14, and the diagnostic result transmission unit 15 of the first embodiment.

データ絞込部17は、記憶部10から引き出した加速度データを絞り込むと共に過渡期でないときの回転周波数を記憶部10に記録する。特に、前記診断対象の加速度データから得られた回転周波数帯域のピーク変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外する。また、絞込パラメータ(回転周波数範囲など)を記憶部10から取得する。 The data filtering unit 17 filters out the acceleration data retrieved from the memory unit 10 and records the rotational frequency when it is not in a transitional period in the memory unit 10. In particular, the data filtering unit 17 excludes acceleration data that is determined to be in a transitional period of the operating state of the diagnosis target based on the peak fluctuation in the rotational frequency band obtained from the acceleration data of the diagnosis target from the sequential learning. In addition, the data filtering unit 17 obtains filtering parameters (such as the rotational frequency range) from the memory unit 10.

パラメータ更新部18は、加速度データが一定数(例えば1カ月分)溜まった時に回転周波数を統計処理して最も頻度の高い回転周波数に回転周波数範囲を絞り込み、記憶部10の絞込パラメータを更新する。 When a certain amount of acceleration data (e.g., one month's worth) has been accumulated, the parameter update unit 18 performs statistical processing on the rotational frequencies to narrow down the rotational frequency range to the most frequent rotational frequency, and updates the narrowing down parameters in the memory unit 10.

図23のフローチャートに基づき絞りパラメータの更新処理について説明する。 The aperture parameter update process is explained using the flowchart in Figure 23.

パラメータ更新部18は、通常の診断及び学習の処理とは別途に運用開始から一定期間(例えば1カ月)経った時に実行される。 The parameter update unit 18 is executed separately from the normal diagnostic and learning processes after a certain period of time (e.g., one month) has passed since the start of operation.

S241:回転周波数のヒストグラムを計算する。 S241: Calculate the rotation frequency histogram.

S242:最も頻度の高い回転周波数を回転周波数範囲に設定する。 S242: Set the most frequent rotation frequency to the rotation frequency range.

S243:回転周波数範囲の頻度が全体の1/4以上なら終了、そうでなければS244に移行する。 S243: If the frequency of the rotation frequency range is 1/4 or more of the total, end; if not, proceed to S244.

S244:現在の範囲の上/下の頻度の高い方を回転周波数範囲に取り込み、再度、S243を実行する。 S244: The higher frequency above or below the current range is added to the rotation frequency range, and S243 is executed again.

図24に、ある設備における2年強の期間で計測したデータから推定した回転周波数の全期間及び最初の1月における回転周波数割合の分布図に示す。同図には、ある設備の2年強の期間での回転周波数分布が示される。 Figure 24 shows a distribution diagram of the rotational frequency ratio for the entire period and the first month, estimated from data measured over a period of just over two years for a certain piece of equipment. The figure shows the distribution of rotational frequencies for a period of just over two years for a certain piece of equipment.

これで分かるように、回転周波数は最初の一月でおおよそ正確な分布が得られるとともに、最も頻度の高い回転周波数の頻度は30%ほどもある。診断する回転周波数を絞っても、運転時間の1/3ほどは診断対象となる。この例では運転時刻の割合が50%ほどであり、毎日、1日当たり3~4回の診断が見込める。 As can be seen, the rotational frequency distribution is roughly accurate within the first month, and the frequency of the most frequent rotational frequency is about 30%. Even if the rotational frequencies to be diagnosed are narrowed down, about one-third of the operating time is subject to diagnosis. In this example, the operating time ratio is about 50%, and 3 to 4 diagnoses can be expected per day.

図25及び図26に上記と同じある設備における2年強の期間で計測したデータから回転周波数制限なし及び回転周波数19Hzに制限で診断した結果のグラフを示す。これで分かるように、回転周波数を制限しない図25ではたびたび異常閾値を超える指標値が発生しているが、回転周波数19Hzに制限した図26の指標値は学習が進んでいない初期を除いて全く異常値を出していない。注意ラインの下にある。図25でたびたび異常値を示すのは回転数の変化により指標値が大きく変動するためである。図26で診断する回転周波数を絞り込んだことにより、図25のような診断異常による誤検知が避けられる。 Figures 25 and 26 show graphs of the results of diagnosis with no rotational frequency limit and with a rotational frequency limit of 19 Hz, based on data measured over a period of just over two years for the same equipment as above. As can be seen, in Figure 25, where there is no rotational frequency limit, index values that frequently exceed the abnormal threshold occur, but in Figure 26, where the rotational frequency is limited to 19 Hz, the index values do not show any abnormal values except in the early stages when learning has not progressed. They are below the caution line. The frequent abnormal values shown in Figure 25 are because the index values fluctuate greatly with changes in the rotation speed. By narrowing down the rotational frequencies diagnosed in Figure 26, false positives due to diagnostic abnormalities such as those in Figure 25 can be avoided.

[実施形態3]
特許文献1-3等の異常診断手法を可変速の回転機に適用した場合、センサデータの計測毎に回転周波数が変化するので、正常時のデータでもバラつきが生じ、誤検出されることがある。回転周波数16Hzから20Hzまで可変速な回転機の回転周波数が16Hzと20Hzである場合の周波数解析結果を図27に例示した。回転周波数が16Hzと20Hzの場合、ピークとなる周波数の位置にズレが生じることや周波数強度が異なることがある。このようなデータをまとめて学習すると正常に診断ができないことがある。
[Embodiment 3]
When the abnormality diagnosis methods of Patent Documents 1-3 and the like are applied to a variable-speed rotating machine, the rotation frequency changes for each measurement of sensor data, so that even normal data may vary and cause erroneous detection. FIG. 27 shows an example of a frequency analysis result when the rotation frequency of a variable-speed rotating machine from 16 Hz to 20 Hz is 16 Hz and 20 Hz. When the rotation frequency is 16 Hz and 20 Hz, there may be a shift in the position of the peak frequency or the frequency intensity may differ. Learning such data collectively may result in a failure to perform a normal diagnosis.

これに対して、実施形態2では、回転周波数の分布を作成し、頻度が高い回転周波数のデータのみを学習したり、頻度の割合が高い回転周波数の範囲のデータのみを学習したりすることで、診断の精度を向上させている。 In contrast, in the second embodiment, a distribution of rotational frequencies is created and only data of rotational frequencies with high frequency is learned, or only data in the range of rotational frequencies with high frequency is learned, thereby improving the accuracy of diagnosis.

しかしながら、頻度が高い回転周波数に絞ってしまうと、診断を行う頻度も絞られてしまうので、回転周波数範囲を広げておく必要がある。頻度の割合が高い回転周波数の範囲を設定するだけでは、精度の良い診断を行うための回転周波数の範囲を自動で設定することは難しいという問題がある。 However, narrowing down the range to rotational frequencies with high frequency also limits the frequency at which diagnosis is performed, so it is necessary to widen the range of rotational frequencies. There is a problem in that it is difficult to automatically set the range of rotational frequencies required for accurate diagnosis by simply setting the range of rotational frequencies with high frequency.

そこで、図28に示された本実施形態の異常診断装置1aは、実施形態1の異常診断手法において、診断手法の精度を考慮した回転周波数の範囲を自動で設定する。 The abnormality diagnosis device 1a of this embodiment shown in FIG. 28 automatically sets the range of rotational frequencies in the abnormality diagnosis method of embodiment 1, taking into account the accuracy of the diagnosis method.

図28,29に例示した異常診断装置1aは、データ絞込部17が追加された点以外は、実施形態1の異常診断装置1と同様の態様であり、コンピュータのハードウェア資源とソフトウェア資源との協働により以下の機能部を実装する。尚、データ絞込部17は、実施形態2のデータ絞込部17とは処理内容が異なる。 The abnormality diagnosis device 1a illustrated in Figs. 28 and 29 is similar to the abnormality diagnosis device 1 of embodiment 1 except that a data filtering unit 17 is added, and the following functional units are implemented by cooperation between the hardware resources and software resources of a computer. Note that the data filtering unit 17 has different processing contents from the data filtering unit 17 of embodiment 2.

データ計測部6は、加速度センサ4から出力された加速度データを記憶部10に保存する。 The data measurement unit 6 stores the acceleration data output from the acceleration sensor 4 in the memory unit 10.

データ絞込部17は、記憶部10から引き出した加速度データに基づき、学習や診断に使用できるかどうかを自動で判断して、加速度データを絞り込む。 The data filtering unit 17 automatically determines whether the acceleration data retrieved from the memory unit 10 can be used for learning or diagnosis, and narrows down the acceleration data.

過渡期除去部11は、記憶部10から引き出した加速度データに基づき、回転機3の稼動状態が過渡期かどうかを判断し、過渡期であれば逐次学習及び診断の対象から除外する。 The transient period removal unit 11 determines whether the operating state of the rotating machine 3 is in a transient period based on the acceleration data retrieved from the memory unit 10, and if so, excludes it from the targets of sequential learning and diagnosis.

学習期間選定部12は、記憶部10から引き出した加速度データをもとに、センサ出力が安定した期間を学習期間と自動で選定する。 The learning period selection unit 12 automatically selects a period during which the sensor output is stable as the learning period based on the acceleration data retrieved from the memory unit 10.

逐次学習処理部13は、前記選定された学習期間から逐次的に学習を行う。 The sequential learning processing unit 13 sequentially learns from the selected learning period.

診断処理部14は、前記学習により得られた学習結果モデルに基づき、現在の加速度データから設備の状態を診断する。 The diagnostic processing unit 14 diagnoses the state of the equipment from the current acceleration data based on the learning result model obtained by the learning.

診断結果伝送部15は、診断処理部14によって設備の状態を診断した結果を監視制御システムやクラウドなどに伝送する。 The diagnosis result transmission unit 15 transmits the results of the diagnosis of the equipment condition by the diagnosis processing unit 14 to a monitoring control system, cloud, etc.

(実施例3-1)
図30のフローチャートに基づき実施例3-1の診断処理について説明する。本態様の処理フローは、S302以外の処理については、実施形態1の処理フローと同じである。
(Example 3-1)
The diagnosis process of Example 3-1 will be described with reference to the flowchart of Fig. 30. The process flow of this embodiment is the same as the process flow of the first embodiment except for S302.

S301:測定対象である回転機3などの軸受に加速度センサ4が設置され、データ計測部6により回転機3の加速度データが計測される。この計測された加速度データは記憶部10に保存される。 S301: The acceleration sensor 4 is installed on the bearing of the rotating machine 3 to be measured, and the acceleration data of the rotating machine 3 is measured by the data measurement unit 6. This measured acceleration data is stored in the memory unit 10.

S302:安定した診断を行うために、データ絞込部17は、記憶部10の加速度データを学習や診断に供するかどうかを、回転周波数を基準にして絞り込む。基本的な考え方は下記の通りである。 S302: To perform a stable diagnosis, the data selection unit 17 narrows down whether the acceleration data in the memory unit 10 is to be used for learning or diagnosis based on the rotation frequency. The basic idea is as follows.

図27に示したように、回転周波数毎の周波数解析の結果が異なるようなデータを学習及び診断を行うと安定した診断を行うことができない。そこで、回転周波数毎に周波数解析を行い、周波数解析結果の相関を計算して相関値が高い回転周波数の範囲のデータを使用する。処理の例として、回転周波数が16Hzから20Hzまで変化する可変速の回転機3を考える。
(1)図31に示したように、計測データに対して周波数解析を行い、回転周波数毎にデータを分類する。回転周波数については、周波数解析した結果において、16Hzから20Hzでピークとなった周波数を回転周波数とする。
(2)回転周波数毎に周波数解析結果の平均値を算出する。
(3)回転周波数毎に周波数解析結果の平均値のデータそれぞれの相関値を計算する。相関値の計算結果例を表1に示す。
(4)表1において、相関値の最小値を計算し、その相関値の最小値が0.95以上の回転周波数の範囲のデータに関してS313以降の処理を行う。尚、相関値の最小値の閾値は任意に決めてもよい。
As shown in Fig. 27, if learning and diagnosis are performed on data in which the results of frequency analysis for each rotation frequency are different, stable diagnosis cannot be performed. Therefore, frequency analysis is performed for each rotation frequency, the correlation of the frequency analysis results is calculated, and data in the range of rotation frequencies with a high correlation value is used. As an example of processing, consider a variable-speed rotating machine 3 whose rotation frequency varies from 16 Hz to 20 Hz.
(1) As shown in Fig. 31, a frequency analysis is performed on the measurement data, and the data is classified by rotation frequency. As for the rotation frequency, the frequency that peaks between 16 Hz and 20 Hz in the frequency analysis result is determined as the rotation frequency.
(2) Calculate the average value of the frequency analysis results for each rotation frequency.
(3) Calculate the correlation value of each of the average data of the frequency analysis results for each rotation frequency. An example of the calculation results of the correlation values is shown in Table 1.
(4) In Table 1, the minimum correlation value is calculated, and the processes from S313 onward are performed for data in the range of rotational frequencies in which the minimum correlation value is 0.95 or more. The threshold value for the minimum correlation value may be determined arbitrarily.

Figure 0007552366000001
Figure 0007552366000001

S303:過渡期除去部11は、計測した加速度データに対して、過渡期かどうかを判断する。過渡期かどうかの判断方法は実施形態1での判断法が適用される。 S303: The transient period removal unit 11 determines whether the measured acceleration data is in a transient period. The method for determining whether the measured acceleration data is in a transient period is the same as that in embodiment 1.

S304:S303で過渡期ではないと判断された場合、学習期間選定部12は、学習期間選定処理を行う。学習期間の選定方法については実施形態1での選定法が適用される。 S304: If it is determined in S303 that the period is not a transitional period, the learning period selection unit 12 performs a learning period selection process. The selection method in embodiment 1 is applied to the learning period selection method.

S305:S304で学習期間が選定されなかった場合(No)、S301の処理に戻る。一方、前記学習期間が選定された場合(Yes)、S306の一年分逐次学習が行われる。 S305: If a learning period was not selected in S304 (No), the process returns to S301. On the other hand, if the learning period was selected (Yes), one-year sequential learning is performed in S306.

S306:S305で学習期間が選定された場合、逐次学習処理部13は、1年間毎日の逐次学習を行う。逐次学習においては、実施形態1と同様に例えば特許文献1-3の手法が適用される。一年分の逐次学習が実行されると、S118の診断処理に移行する。 S306: If a learning period is selected in S305, the sequential learning processing unit 13 performs sequential learning every day for one year. In the sequential learning, the method of, for example, Patent Documents 1-3 is applied as in the first embodiment. Once one year's worth of sequential learning has been performed, the process proceeds to the diagnosis process of S118.

S307:1年間分学習されていない場合、逐次学習が実行される。1年間分学習された場合、S118の診断処理が実行される。逐次学習を行う異常診断装置1のCPUの性能によっては、1日に1個のデータを学習したり、1週間に1個のデータを学習したりしても良い。1年間学習を行った後は年変動の影響がなくなるので、逐次学習を行う必要がないが、継続してもよい。 S307: If one year's worth of learning has not been performed, sequential learning is performed. If one year's worth of learning has been performed, the diagnosis process of S118 is performed. Depending on the performance of the CPU of the abnormality diagnosis device 1 that performs sequential learning, one piece of data may be learned per day, or one piece of data per week. After one year of learning, the influence of annual variation disappears, so sequential learning is no longer necessary, but it may be continued.

S308:診断処理部14は、S307の学習後のモデルを用いて、現在の加速度データが正常か異常かを判断するために、診断処理を行う。診断処理については、特許文献1-3の手法を用いればよい。 S308: The diagnostic processing unit 14 performs diagnostic processing to determine whether the current acceleration data is normal or abnormal using the model learned in S307. For the diagnostic processing, the methods described in Patent Documents 1-3 may be used.

S309:診断結果伝送部15は、S308で得られた診断結果を監視制御システムやクラウドなどに伝送するために、診断結果の伝送処理を実行する。 S309: The diagnosis result transmission unit 15 executes a process for transmitting the diagnosis result obtained in S308 to a monitoring control system, a cloud, etc.

以上のように、可変速の回転機の診断を行う場合に、安定した診断を行うための回転周波数の範囲を自動で設定することで、診断の精度が向上できる。また、診断するデータを絞り込みによって、除外されるデータの数を最小限にできる。特に、異常診断を行いたい可変速の回転機の加速度のセンサデータから、安定した診断が行える回転周波数のデータを自動で絞り込むことができ、実施形態2と比較しても、精度良く設備の異常状態を診断できる。 As described above, when diagnosing a variable speed rotating machine, the accuracy of the diagnosis can be improved by automatically setting the range of rotational frequencies for stable diagnosis. In addition, the number of data to be excluded can be minimized by narrowing down the data to be diagnosed. In particular, it is possible to automatically narrow down the data of rotational frequencies that allow stable diagnosis from the sensor data of the acceleration of the variable speed rotating machine for which abnormality diagnosis is desired, and it is possible to diagnose the abnormal state of the equipment with higher accuracy, even compared to embodiment 2.

[実施形態4]
従来の特許文献1-3の異常診断は、先ず、準備フェーズで予め用意した複数の正常な時系列データから診断基準(変換行列と正規化係数)を算出する。
[Embodiment 4]
In the conventional anomaly diagnosis methods disclosed in Patent Documents 1 to 3, first, a diagnostic criterion (a transformation matrix and a normalization coefficient) is calculated from a plurality of normal time series data prepared in advance in a preparation phase.

これに対し、上述の実施形態2の異常診断装置1は、時間の経過とともに変化しうる正常状態に追従して診断の精度を上げるために、診断に使用した時系列データの一部を新たに学習に使う正常な時系列データに追加して準備フェーズを再実行する(図20,21)。図21の診断処理では、逐次学習処理を行ってから診断する流れになっており(S217,S218)、診断と学習を分離することが難しいので、学習段階(準備フェーズ)も異常診断装置で実施することになる。 In contrast, the abnormality diagnosis device 1 of the above-mentioned embodiment 2 adds a part of the time series data used for diagnosis to new normal time series data used for learning and re-executes the preparation phase (Figs. 20 and 21) in order to improve the accuracy of diagnosis by tracking normal states that can change over time. In the diagnosis process of Fig. 21, a sequential learning process is performed before diagnosis (S217, S218), and since it is difficult to separate diagnosis and learning, the learning stage (preparation phase) is also performed by the abnormality diagnosis device.

定Q診断において最も重い処理(演算量やメモリ使用量が多い処理)は、準備フェーズの主成分分析である。準備フェーズと診断フェーズの両方で実行される特許文献1-3の定Q変換もそれなりに重い演算処理であり、同文献において、その高速化手法が提案されている。定Q変換の演算量は時系列データの長さで決まるので、同文献のように毎回同じ長さの時系列データを扱う場合、診断フェーズでは毎回ほぼ同等の演算量であり、準備フェーズでは使用する時系列データの数にほぼ比例する演算量となる。 The heaviest process in constant-Q diagnosis (processing requiring a large amount of calculations and memory usage) is the principal component analysis in the preparation phase. The constant-Q transformation of Patent Documents 1-3, which is executed in both the preparation and diagnosis phases, is also a fairly heavy calculation process, and these documents propose a method to speed it up. The amount of calculation for the constant-Q transformation is determined by the length of the time series data, so when dealing with time series data of the same length each time, as in these documents, the amount of calculation in the diagnosis phase is roughly the same each time, and the amount of calculation in the preparation phase is roughly proportional to the number of time series data used.

主成分分析は、多変量サンプル数に対して2乗オーダー以上に演算量が大きくなり、またメモリ使用量も増大する。多変量サンプル数は、準備フェーズで使用する時系列データ数と比例関係にある。このことから、ある程度多い時系列データ数で準備フェーズを実行するには要求される計算機資源(演算量及びメモリ量)が膨大となる。このため高性能パソコンやクラウドサーバなどの計算機資源に余裕がある環境なら多くの時系列データを使った準備フェーズを問題なく実行可能でも、時系列データを計測する現場機器のそばに配置するために計算機資源が限られる異常診断装置では、対象とする時系列データ数が増えると準備フェーズの実行が困難となる。 Principal component analysis requires a quadratic amount of calculations or more in relation to the number of multivariate samples, and memory usage also increases. The number of multivariate samples is proportional to the number of time series data used in the preparation phase. For this reason, executing the preparation phase with a relatively large number of time series data requires enormous computer resources (amount of calculations and memory). For this reason, while it is possible to execute the preparation phase using a large amount of time series data without any problems in an environment with ample computer resources, such as a high-performance PC or cloud server, in an anomaly diagnosis device that has limited computer resources because it is placed near the field equipment that measures the time series data, it becomes difficult to execute the preparation phase as the number of target time series data increases.

特許文献1-3の診断であれば、予め十分な計算機資源が確保できる環境で準備フェーズを実行しておき、その診断基準で異常診断装置を運用すれば問題ない。 For the diagnosis of Patent Documents 1-3, there is no problem if the preparation phase is carried out in an environment where sufficient computer resources can be secured in advance, and the anomaly diagnosis device is operated based on the diagnostic criteria.

一方、実施形態2の異常診断装置1において、準備フェーズを含む逐次学習処理をしようとすると、異常診断装置に過大な計算機資源(CPU,メモリ)を要求する。このような過大な計算機資源はサイズ、排熱性能、消費電力、価格などの課題があり、全ての異常診断装置に具備することは困難となる。 On the other hand, in the abnormality diagnosis device 1 of embodiment 2, if a sequential learning process including a preparation phase is to be performed, excessive computer resources (CPU, memory) are required for the abnormality diagnosis device. Such excessive computer resources have issues such as size, heat dissipation performance, power consumption, and price, and it is difficult to equip all abnormality diagnosis devices with them.

そこで、図33に示した実施形態4の設備異常診断システム2は、実施形態2の逐次学習及び定Q診断において、逐次学習処理の順序変更と再学習処理の分離を行い、処理の重い準備フェーズ含む再学習処理を異常診断装置1とは別の学習装置21で行う。 Therefore, the equipment anomaly diagnosis system 2 of embodiment 4 shown in FIG. 33 changes the order of the sequential learning process and separates the re-learning process in the sequential learning and constant Q diagnosis of embodiment 2, and performs the re-learning process, including the preparation phase, which is a heavy process, in a learning device 21 separate from the anomaly diagnosis device 1.

本態様の設備異常診断システム2は、回転機3の異常診断を行う。回転機3はポンプ、ターボブロワ、水車等の回転体設備5に接続されている。回転機3には加速度センサ4が付帯される。加速度センサ4で検出された回転機3の加速度データはデータ計測部6を介して異常診断装置1に出力される。データ計測部6は、加速度センサ4の出力信号を回転機3の加速度データとして受信して異常診断装置1に出力する。異常診断装置1は加速度データを選別して診断や学習を行う。この際、学習処理は学習装置21に再学習処理を委譲する。また、異常診断装置1は診断結果の送付先として表示装置、監視制御システム、クラウドシステム等の外部システム22につながっていてもよい。 The equipment abnormality diagnosis system 2 of this embodiment performs abnormality diagnosis of a rotating machine 3. The rotating machine 3 is connected to rotating equipment 5 such as a pump, turbo blower, water wheel, etc. An acceleration sensor 4 is attached to the rotating machine 3. Acceleration data of the rotating machine 3 detected by the acceleration sensor 4 is output to the abnormality diagnosis device 1 via a data measurement unit 6. The data measurement unit 6 receives the output signal of the acceleration sensor 4 as acceleration data of the rotating machine 3 and outputs it to the abnormality diagnosis device 1. The abnormality diagnosis device 1 selects the acceleration data and performs diagnosis and learning. At this time, the learning process delegates re-learning processing to the learning device 21. The abnormality diagnosis device 1 may also be connected to an external system 22 such as a display device, a monitoring and control system, or a cloud system as a destination for sending the diagnosis results.

異常診断装置1は、コンピュータのハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により図34に示した以下の機能を実装する。 The abnormality diagnosis device 1 implements the following functions shown in FIG. 34 through the cooperation of computer hardware and software resources.

データ収集部16は、加速度センサ4から出力された加速度データをデータ計測部6から収集して記憶部10に保存する。 The data collection unit 16 collects the acceleration data output from the acceleration sensor 4 from the data measurement unit 6 and stores it in the memory unit 10.

データ絞込部17は、記憶部10から引き出した加速度データを解析して、診断及び学習に向いているか判定し、向いているデータのみを診断及び学習に使用させる。そして、後述のように、加速度データが運転していないと判断されたり過渡期と判断されたりすれば診断及び学習に向いていないと判定する。さらに、診断及び学習に向く判定を一定の回転周波数範囲だけに絞り込んでもよい。 The data filtering unit 17 analyzes the acceleration data retrieved from the memory unit 10 to determine whether the data is suitable for diagnosis and learning, and uses only suitable data for diagnosis and learning. Then, as described below, if the acceleration data is determined to be not in operation or is in a transitional period, it is determined to be unsuitable for diagnosis and learning. Furthermore, the determination of suitability for diagnosis and learning may be narrowed down to only a certain range of rotational frequencies.

診断処理部14は、データ絞込部17で診断及び学習に向くと判断された加速度データを診断する。この際、学習に使える十分なデータがなく逐次学習処理部が診断基準データを算出できていない場合は診断対象外として診断結果はなしとする。特に最初はまだ学習されていないので診断対象外である。 The diagnostic processing unit 14 diagnoses the acceleration data that the data filtering unit 17 has determined to be suitable for diagnosis and learning. At this time, if there is not enough data available for learning and the sequential learning processing unit is unable to calculate diagnostic reference data, the data is deemed to be outside the scope of diagnosis and no diagnosis result is given. In particular, the data is not initially subject to diagnosis because it has not yet been learned.

診断結果伝送部15は、診断処理部14によって回転機3及び回転体設備5の状態を診断した結果を外部システム9に伝送する。 The diagnosis result transmission unit 15 transmits the results of the diagnosis of the condition of the rotating machine 3 and the rotating equipment 5 by the diagnosis processing unit 14 to the external system 9.

学習期間選定部12は、記憶部10から引き出した加速度データを解析して加速度センサ4の出力が安定した期間を学習期間として自動的に選定する。 The learning period selection unit 12 analyzes the acceleration data retrieved from the memory unit 10 and automatically selects the period during which the output of the acceleration sensor 4 is stable as the learning period.

逐次学習処理部13は、学習期間選定部12により選定された学習期間から逐次的に学習データを抽出する。この際、データ絞込部17で診断及び学習に向くと判断された加速度データのみが対象である。また、診断結果が異常な加速度データは除外してもよい。なお、学習対象数や学習のタイミング及び頻度は学習装置21の演算性能に依存するため、1日に1個のデータを追加して逐次学習を行ったり、1週間に1個のデータを追加して逐次学習を行ったりしてもよい。また、年変動を抑制するためには最低1年間逐次学習を行う必要があり、1年経過後は逐次学習を継続しても終了しても良い。尚、学習データを追加した際の実際の学習処理は学習装置21に加速度データを伝送して学習装置21で行う。 The sequential learning processing unit 13 sequentially extracts learning data from the learning period selected by the learning period selection unit 12. At this time, only acceleration data that is determined by the data narrowing unit 17 to be suitable for diagnosis and learning is the target. Acceleration data with abnormal diagnosis results may be excluded. Since the number of learning targets and the timing and frequency of learning depend on the calculation performance of the learning device 21, sequential learning may be performed by adding one data item per day, or one data item per week. In order to suppress yearly fluctuations, sequential learning must be performed for at least one year, and after one year has passed, sequential learning may be continued or terminated. When learning data is added, the actual learning process is performed by transmitting the acceleration data to the learning device 21 and the learning device 21 performs the process.

図35,36のフローチャートに基づき実施例1の診断処理について説明する。
この診断処理は定期的に、あるいはトリガによって実行される。
The diagnosis process of the first embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
This diagnostic process is executed periodically or in response to a trigger.

S211:測定対象である回転機3や回転体設備5の軸受に加速度センサ4が設置される。加速度センサ4の出力信号はデータ計測部6及びデータ収集部16を介して回転機3の加速度データとして記憶部10に保存される。 S211: An acceleration sensor 4 is installed on the bearings of the rotating machine 3 or rotating equipment 5 to be measured. The output signal of the acceleration sensor 4 is stored in the memory unit 10 as acceleration data of the rotating machine 3 via the data measurement unit 6 and the data collection unit 16.

S212:データ絞込部17は、記憶部10から引き出した加速度データに対して、診断及び学習に使えるデータへの絞り込みを行う。先ず、運転しているか否かを判断する。これは振動実効値の大きさを使えばよい。運転していない場合は診断及び学習の対象から除外する。次に、実施形態1の方法により過渡期かどうかを判断する。概略としては計測した1回の加速度データを1秒ごとに分割し、それぞれを周波数解析して分割した要素ごとの回転周波数を推定して、要素ごとの回転周波数にバラつきがあったら過渡期と判断する。さらに、ここで推定した回転周波数を使って絞り込む。過渡期でなく且つ回転周波数が一定範囲内の値の場合だけを診断及び学習に使えるものとする。 S212: The data filtering unit 17 narrows down the acceleration data retrieved from the memory unit 10 to data that can be used for diagnosis and learning. First, it is determined whether or not the vehicle is being driven. This can be done by using the magnitude of the vibration effective value. If the vehicle is not being driven, it is excluded from the diagnosis and learning targets. Next, it is determined whether or not the vehicle is in a transitional period using the method of embodiment 1. In summary, the measured acceleration data is divided into one-second intervals, each of which is frequency analyzed to estimate the rotational frequency for each divided element, and if there is variation in the rotational frequency for each element, it is determined to be in a transitional period. Furthermore, the estimated rotational frequency is used to narrow down the data. Only cases where the vehicle is not in a transitional period and the rotational frequency is within a certain range are considered to be usable for diagnosis and learning.

S213:S212で除去された場合(no)、今回の診断処理は終わりである。一方、診断及び学習に使えるデータであると判断された場合(yes)、S451の診断基準の判定に移行する。 S213: If the data was removed in S212 (no), the current diagnostic process ends. On the other hand, if the data is determined to be usable for diagnosis and learning (yes), the process moves to S451 to determine the diagnostic criteria.

S251:診断処理部14は、診断基準がある場合(yes)、診断処理S418を実行する。診断基準がない場合(no)、診断なしS452で診断対象外という診断結果を作成する。診断基準は、特許文献1-3の準備フェーズで作成されるものである。診断基準は本態様では逐次学習処理S217で作成する。逐次学習処理S217を実行する前には存在しない可能性があるため、ここで判定する。 S251: If there is a diagnostic criterion (yes), the diagnostic processing unit 14 executes the diagnostic process S418. If there is no diagnostic criterion (no), a diagnostic result of "No diagnosis" S452 is created, indicating that the diagnostic target is not included. The diagnostic criterion is created in the preparation phase of Patent Documents 1-3. In this embodiment, the diagnostic criterion is created in the sequential learning process S217. Since there is a possibility that the diagnostic criterion does not exist before executing the sequential learning process S217, it is determined here.

S252:診断処理部14は、診断基準がない場合、診断対象外という診断結果を作成する。 S252: If there are no diagnostic criteria, the diagnostic processing unit 14 creates a diagnostic result indicating that the item is not subject to diagnosis.

S218:診断処理部14は、診断基準がある場合、現在の加速度データが正常か異常かを判断するために診断処理を行う。この診断処理は特許文献1,2に記述された診断フェーズの処理である。 S218: If there is a diagnostic criterion, the diagnostic processing unit 14 performs diagnostic processing to determine whether the current acceleration data is normal or abnormal. This diagnostic processing is the processing of the diagnostic phase described in Patent Documents 1 and 2.

S219:診断結果伝送部15は、S218あるいはS252で得られた診断結果を外部システム22に伝送するために、診断結果の伝送処理を実行する。 S219: The diagnosis result transmission unit 15 executes a diagnosis result transmission process to transmit the diagnosis result obtained in S218 or S252 to the external system 22.

S212:学習期間選定部12は、学習期間選定処理を行う。学習期間選定処理は実施形態2と同様の手法で行われる。 S212: The learning period selection unit 12 performs a learning period selection process. The learning period selection process is performed in the same manner as in embodiment 2.

S215:S214で学習期間が選定されなかった場合(no)、今回の診断処理は終わりである。一方、前記学習期間が選定された場合(yes)、S216に進みの一年分まで逐次学習が行われる。 S215: If no learning period was selected in S214 (no), this diagnostic process ends. On the other hand, if the learning period was selected (yes), proceed to S216 and learning will be performed sequentially up to one year.

S216:S213で学習期間が選定された場合、逐次学習処理部13は、一年間毎日の逐次学習を行う。一年間の逐次学習を行った後は年変動の影響がなくなるので、逐次学習を行う必要がないが、継続してもよい。 S216: If a learning period is selected in S213, the sequential learning processing unit 13 performs sequential learning every day for one year. After one year of sequential learning, the influence of annual variation disappears, so sequential learning does not need to be performed, but it may be continued.

S217:逐次学習処理部13は、一年間毎日の逐次学習を行う。逐次学習処理部13における逐次学習処理を図36のフローチャートに記載する。 S217: The sequential learning processing unit 13 performs sequential learning every day for one year. The sequential learning process in the sequential learning processing unit 13 is described in the flowchart of FIG. 36.

S253:逐次学習処理ではまず初めに学習データの選出を行う。基本的にS212で診断及び学習に使えるデータと判断されたデータは全て学習データとしてよいが、学習装置21のCPU性能によっては、1日に1個のデータを学習したり、1週間に1個のデータを学習したりというように学習データを間引いてもよい。また、学習データがある程度の数ある場合には診断結果が異常なデータも学習データから除外することにしてもよい。 S253: In the sequential learning process, first, learning data is selected. Basically, all data determined in S212 to be usable for diagnosis and learning may be used as learning data, but depending on the CPU performance of the learning device 21, the learning data may be thinned out, such as learning one piece of data per day, or one piece of data per week. Also, when there is a certain amount of learning data, data with abnormal diagnosis results may also be excluded from the learning data.

S254:S253により新たな学習データが選出されなかった場合(no)、今回の逐次学習処理は終わりである。一方、新たな学習データが選出された場合(yes)、遠隔学習要求(S255)を行う。 S254: If no new learning data is selected by S253 (no), the current sequential learning process ends. On the other hand, if new learning data is selected (yes), a remote learning request is made (S255).

S255:新たな学習データが選出された場合、逐次学習処理部13は、学習装置21に新たな学習データを送付して遠隔学習を要求する。 S255: If new learning data is selected, the sequential learning processing unit 13 sends the new learning data to the learning device 21 and requests remote learning.

S256:遠隔学習処理においては、学習装置21は、逐次学習処理部13から新たな学習データを受け付けると、既に保存してある学習データとともに診断基準を再計算する。この処理は例えば特許文献1-3に記載の準備フェーズの手法を用いる。 S256: In the remote learning process, when the learning device 21 receives new learning data from the sequential learning processing unit 13, it recalculates the diagnostic criteria together with the learning data that has already been stored. This process uses, for example, the preparation phase methods described in Patent Documents 1-3.

S257:逐次学習処理部13は、学習装置21にて遠隔学習処理の完了を待機し、返された診断基準を受け取る。 S257: The sequential learning processing unit 13 waits for the completion of the remote learning process in the learning device 21 and receives the returned diagnostic criteria.

S258:逐次学習処理部13は、遠隔学習処理から返された診断基準を記憶部10に保存して、今後の診断に利用できるようにする。 S258: The sequential learning processing unit 13 stores the diagnostic criteria returned from the remote learning process in the memory unit 10 so that they can be used for future diagnoses.

遠隔学習処理は、学習装置21のCPU性能によっては診断処理の周期より長い演算時間がかかる可能性がある。この場合は学習データ選出処理S253にて選出する学習データを適切に間引いて遠隔学習処理が終わる前に次の遠隔学習処理が呼び出されないようにする。また、この場合は次の診断処理には診断基準の更新が間に合わないので、診断基準が更新されるまでは従前の診断基準を使用する。また診断基準の更新は、診断処理S218で不整合な診断基準が使用されないよう適切に排他制御する。 Depending on the CPU performance of the learning device 21, the remote learning process may take a longer calculation time than the period of the diagnostic process. In this case, the learning data selected in the learning data selection process S253 is appropriately thinned out so that the next remote learning process is not called before the remote learning process is completed. In this case, the diagnostic criteria cannot be updated in time for the next diagnostic process, so the previous diagnostic criteria are used until the diagnostic criteria are updated. Furthermore, the update of the diagnostic criteria is appropriately controlled by mutual exclusion so that inconsistent diagnostic criteria are not used in the diagnostic process S218.

以上の本実施形態によれば、逐次学習及び定Q診断において診断処理と学習処理の順序を整理し、重い学習処理を異常診断装置1とは別の高速な学習装置21に供することで学習処理がさらに高速化する。 According to the present embodiment described above, the order of the diagnostic process and the learning process is rearranged in sequential learning and constant Q diagnosis, and the heavy learning process is provided to a high-speed learning device 21 separate from the abnormality diagnosis device 1, thereby further speeding up the learning process.

[実施形態5]
図37に示された実施形態5の設備異常診断システムは、実施形態4の態様において、診断時に作成する多変量サンプル(定Q変換結果)を再利用する。但し、学習装置21はクラウドシステム上など、異常診断装置1から遠く離れた遠隔地に置かれ、異常診断装置1と学習装置21を結ぶネットワーク帯域の都合により伝送するデータ量を削減する必要があることを想定する。
[Embodiment 5]
37 reuses multivariate samples (constant-Q transformation results) created during diagnosis in the manner of embodiment 4. However, it is assumed that the learning device 21 is placed in a remote location, such as on a cloud system, far away from the abnormality diagnosis device 1, and the amount of data to be transmitted needs to be reduced due to the network bandwidth connecting the abnormality diagnosis device 1 and the learning device 21.

診断処理部14は、実施形態4と同様に診断するが、診断処理の際に算出した定Q変換結果の多変量サンプルも診断結果データとともに記憶部10に保存する。 The diagnostic processing unit 14 performs diagnosis in the same manner as in embodiment 4, but also stores the multivariate samples of the constant Q transformation results calculated during the diagnostic processing in the memory unit 10 together with the diagnostic result data.

逐次学習処理部13は、加速度データと同時に対応する多変量サンプルも読み出す。そして学習データを選出した場合、学習装置21に送信するデータは加速度データではなく対応する多変量サンプルとする。 The sequential learning processing unit 13 reads out the acceleration data and the corresponding multivariate samples at the same time. When learning data is selected, the data sent to the learning device 21 is not the acceleration data but the corresponding multivariate samples.

学習装置21は遠隔学習処理を実施する際に定Q変換を省略して前記多変量サンプルから特許文献1-3の準備フェーズの処理を行う。 When performing remote learning processing, the learning device 21 omits the constant Q transformation and performs the preparatory phase processing of Patent Documents 1-3 from the multivariate samples.

本実施形態の診断処理も上述の図35,36のフローチャートに基づく。本診断処理は、診断処理(S252,S218,S255,S256)以外は、実施形態4と同様の処理となる。 The diagnostic process of this embodiment is also based on the flowcharts of Figures 35 and 36. This diagnostic process is the same as that of embodiment 4 except for the diagnostic processes (S252, S218, S255, and S256).

S252:診断処理部14は、診断基準がない場合、診断対象外という診断結果を作成する。また、診断基準がない場合も定Q変換は実施して多変量サンプルを記憶部10に保存する。 S252: If there are no diagnostic criteria, the diagnostic processing unit 14 creates a diagnostic result that the diagnosis is not applicable. Also, even if there are no diagnostic criteria, the constant Q transformation is performed and the multivariate sample is stored in the storage unit 10.

S218:診断処理部14は、診断基準がある場合、実施形態4と同様に診断するとともに、診断の途中で算出された定Q変換結果の多変量サンプルを記憶部10に保存する。 S218: If there is a diagnostic criterion, the diagnostic processing unit 14 performs a diagnosis in the same manner as in embodiment 4, and stores in the memory unit 10 a multivariate sample of the constant Q transformation result calculated during the diagnosis.

S255:新たな学習データが選出された場合、逐次学習処理部13は、学習装置21に新たな学習データに対応する多変量サンプルを送付して遠隔学習を要求する。 S255: When new learning data is selected, the sequential learning processing unit 13 sends a multivariate sample corresponding to the new learning data to the learning device 21 and requests remote learning.

S256:遠隔学習処理においては、学習装置21は、逐次学習処理部13から新たな学習データの多変量サンプルを受け付けて学習装置21内に保存し、すでに保存してある学習データ(多変量サンプル)と共に診断基準を再計算する。この処理は例えば特許文献1-3に記載の準備フェーズの手法を用いる。但し、既に定Q変換した多変量サンプルがあるので、定Q変換は省略して主成分分析から処理する。 S256: In the remote learning process, the learning device 21 sequentially accepts new multivariate samples of learning data from the learning processing unit 13, stores them in the learning device 21, and recalculates the diagnostic criteria together with the learning data (multivariate samples) that have already been stored. This process uses, for example, the preparation phase methods described in Patent Documents 1-3. However, since there are multivariate samples that have already been constant-Q transformed, the constant-Q transformation is omitted and processing begins with principal component analysis.

したがって、本態様の診断処理によれば、学習に使うデータを加速度データから診断時に作成した多変量サンプルにして学習時の定Q変換を省略することで学習処理を高速化するとともに、元の加速度データより多変量サンプルのサイズが小さくなることで学習データの伝送負荷を低減する。 Therefore, according to the diagnostic process of this embodiment, the data used for learning is multivariate samples created at the time of diagnosis from acceleration data, and the constant Q transformation during learning is omitted, speeding up the learning process, and the transmission load of the learning data is reduced by making the size of the multivariate samples smaller than the original acceleration data.

実施形態5の伝送データ量の削減効果について以下に一例を試算する。 The effect of reducing the amount of data transmitted in embodiment 5 is calculated as follows:

51.2kHzで5秒間記録した加速度データは、各値が倍精度浮動小数点数(8バイト)として2MBほど(51200×5×8=2048000)になる。 Acceleration data recorded at 51.2kHz for 5 seconds is approximately 2MB (51200 x 5 x 8 = 2048000) with each value being a double-precision floating-point number (8 bytes).

一方、1/6オクターブバンドで6.25Hzから8064Hzまでの周波数帯は63個あり、5秒間のサンプルから100サンプル生成する場合、定Q変換結果の多変量サンプルは50kBほど(63×100×8=50400)である(値は倍精度浮動小数点数)。 On the other hand, there are 63 frequency bands from 6.25 Hz to 8064 Hz in the 1/6 octave band, and if 100 samples are generated from 5 seconds of samples, the multivariate samples resulting from the constant Q conversion will be about 50 kB (63 x 100 x 8 = 50,400) (values are double-precision floating-point numbers).

このため、加速度データから多変量サンプルにすることでデータサイズは1/40になる。例えば、加速度センサの計測値が2バイト整数で取得できて、加速度データが上記の1/4サイズになったとしても、定Q変換結果の多変量サンプルはその1/10になる。このように学習データを多変量サンプルにしてから学習装置21に伝送することで、伝送コストの削減の効果が高まる。 For this reason, by converting the acceleration data into multivariate samples, the data size is reduced to 1/40. For example, even if the measurement value of the acceleration sensor can be obtained as a 2-byte integer and the acceleration data is reduced to 1/4 of the size mentioned above, the multivariate sample resulting from the constant Q conversion will be 1/10 of that size. By converting the learning data into multivariate samples in this way and then transmitting them to the learning device 21, the effect of reducing transmission costs is enhanced.

[実施形態6]
本実施形態の診断処理は、実施形態4,5の態様において、学習装置21は、マルチレベル定Q診断により再学習を対象データが影響するレベルのみを制限する。
[Embodiment 6]
In the diagnostic process of this embodiment, in the aspects of the fourth and fifth embodiments, the learning device 21 limits only the level at which the target data affects re-learning by multi-level constant Q diagnosis.

学習装置21としては、特許文献3に開示された準備フェーズ及び診断フェーズを実行する異常診断装置が適用される。すなわち、学習装置21は、図38に示したように、準備フェーズを実行するパラメータ作成部100と、診断フェーズを実行する診断部200と、を実装し、マルチレベル定Q診断を実行する。 As the learning device 21, an abnormality diagnosis device that executes the preparation phase and diagnosis phase disclosed in Patent Document 3 is applied. That is, as shown in FIG. 38, the learning device 21 is equipped with a parameter creation unit 100 that executes the preparation phase and a diagnosis unit 200 that executes the diagnosis phase, and executes multi-level constant Q diagnosis.

パラメータ作成部100は、定Q変換部101、主成分分析部102、統計値計算部103及び正規化部104を備える。定Q変換部101は、予め異常診断の診断対象から測定(計測)して収集した時系列データD1を定Q変換して学習の対象となる多変量サンプル(学習サンプル)を作成する。主成分分析部102は、前記多変量サンプルを主成分分析して変換行列を得るとともに各多変量サンプルの主成分得点を計算する。統計値計算部103は、前記主成分得点に基づき多変量サンプルの指標となる統計量を得る。正規化部104は、前記統計量を正規化して異常度とする。 The parameter creation unit 100 includes a constant-Q conversion unit 101, a principal component analysis unit 102, a statistical value calculation unit 103, and a normalization unit 104. The constant-Q conversion unit 101 performs constant-Q conversion on time-series data D1 collected in advance by measuring (measuring) a diagnosis target for abnormality diagnosis, to create multivariate samples (learning samples) to be used for learning. The principal component analysis unit 102 performs principal component analysis on the multivariate samples to obtain a transformation matrix and calculates a principal component score for each multivariate sample. The statistical value calculation unit 103 obtains a statistical quantity that serves as an index of the multivariate sample based on the principal component scores. The normalization unit 104 normalizes the statistical quantity to obtain the degree of anomaly.

診断部200は、定Q変換部201、主成分計算部202、第2の統計値計算部203及び正規化部204を備える。定Q変換部201は、新たに測定された時系列データD2を定Q変換して多変量サンプルを作成する。主成分計算部202は、前記多変量サンプルから主成分分析部102で得られた変換行列に基づき主成分得点を得る。第2の統計値計算部203は、前記主成分得点に基づき統計量を得る。正規化部204は、前記統計量を正規化部104で使用した正規化係数により正規化して異常度を計算する。そして、診断部200は、前記異常度に基づき異常診断対象の異常を診断する。 The diagnosis unit 200 includes a constant-Q transformation unit 201, a principal component calculation unit 202, a second statistical value calculation unit 203, and a normalization unit 204. The constant-Q transformation unit 201 performs constant-Q transformation on newly measured time series data D2 to create a multivariate sample. The principal component calculation unit 202 obtains a principal component score based on the transformation matrix obtained from the multivariate sample by the principal component analysis unit 102. The second statistical value calculation unit 203 obtains a statistic based on the principal component score. The normalization unit 204 normalizes the statistic by the normalization coefficient used in the normalization unit 104 to calculate the degree of anomaly. The diagnosis unit 200 then diagnoses an anomaly in the target for anomaly diagnosis based on the degree of anomaly.

本実施形態の診断処理は、遠隔学習処理(S256)以外は、図35,36のフローチャートに基づく実施形態4,5と同様の処理となる。以下、本実施形態の遠隔学習処理(S256)について説明する。 The diagnostic process of this embodiment is similar to that of the fourth and fifth embodiments based on the flowcharts of FIGS. 35 and 36, except for the remote learning process (S256). The remote learning process (S256) of this embodiment will be described below.

S256:マルチレベル定Q診断は、時系列データのレベルごとに同一レベルあるいは近接するレベルの多変量サンプルを主成分分析して診断基準を作成する。このとき、新たな学習データを一つ追加したときに更新される診断基準は同一あるいは近接する数個のレベルの診断基準のみである。 S256: Multi-level constant-Q diagnosis creates diagnostic criteria by performing principal component analysis on multivariate samples of the same or adjacent levels for each level of time-series data. In this case, when a new learning data is added, the diagnostic criteria that are updated are only those for the same or several adjacent levels.

したがって、新たな学習データを追加した際に再学習する診断基準を、同一あるいは近接する数個のレベルの診断基準だけに限定することで再学習の処理は軽減される。特に、マルチレベル定Q診断を行う際に、新たな学習データが選出された場合の再学習処理を新たな学習データが診断基準に影響を与える近接するレベルの範囲に限定することで、再学習が効率化する。 Therefore, the re-learning process can be reduced by limiting the diagnostic criteria to be re-learned when new training data is added to diagnostic criteria of the same or a few adjacent levels. In particular, when performing multi-level constant-Q diagnosis, the re-learning process when new training data is selected can be limited to the range of adjacent levels where the new training data affects the diagnostic criteria, making re-learning more efficient.

1,1a…異常診断装置
2…設備異常診断システム
3…回転機
4…加速度センサ
5…回転体設備
6…データ計測部
7…監視制御システム
8…トリガ計測部
10…記憶部
11…過渡期除去部
12…学習期間選定部
13…逐次学習処理部
14…診断処理部
15…診断結果伝送部
16…データ収集部
17…データ絞込部
18…パラメータ更新部
21…学習装置、100…パラメータ作成部、101…定Q変換部、102…主成分分析部、103…統計値計算部、104…正規化部、200…診断部、201…定Q変換部、202…主成分計算部、203…第2の統計値計算部、204…正規化部
22…外部システム
Reference Signs List 1, 1a... Abnormality diagnosis device 2... Equipment abnormality diagnosis system 3... Rotating machine 4... Acceleration sensor 5... Rotating equipment 6... Data measurement unit 7... Monitoring and control system 8... Trigger measurement unit 10... Memory unit 11... Transient period removal unit 12... Learning period selection unit 13... Sequential learning processing unit 14... Diagnosis processing unit 15... Diagnosis result transmission unit 16... Data collection unit 17... Data narrowing down unit 18... Parameter update unit 21... Learning device, 100... Parameter creation unit, 101... Constant Q conversion unit, 102... Principal component analysis unit, 103... Statistical value calculation unit, 104... Normalization unit, 200... Diagnosis unit, 201... Constant Q conversion unit, 202... Principal component calculation unit, 203... Second statistical value calculation unit, 204... Normalization unit 22... External system

Claims (11)

診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断装置であって、
前記診断対象の加速度データから得られた加速度振幅の変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外する過渡期除去部を備え、
前記診断対象は可変速の回転機であり、当該回転機の加速度データに基づき設定された特定の回転周波数が前記逐次学習及び前記診断に供されること
を特徴とする異常診断装置。
An abnormality diagnosis device that sequentially learns an operating state of a diagnosis target and diagnoses abnormalities,
a transient period elimination unit that excludes acceleration data determined to be in a transient period of an operating state of the diagnosis object based on a fluctuation in acceleration amplitude obtained from the acceleration data of the diagnosis object from the sequential learning;
The diagnosis target is a variable speed rotating machine, and a specific rotation frequency set based on acceleration data of the rotating machine is used for the sequential learning and the diagnosis.
An abnormality diagnosis device comprising:
診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断装置であって、
前記診断対象の加速度データから得られた回転周波数帯域のピーク変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外するデータ絞込部を備えたこと
を特徴とする異常診断装置。
An abnormality diagnosis device that sequentially learns an operating state of a diagnosis target and diagnoses abnormalities,
an abnormality diagnosis device comprising: a data filtering unit that excludes acceleration data determined to be in a transitional period of the operating state of the object to be diagnosed based on peak fluctuations in a rotational frequency band obtained from the acceleration data of the object to be diagnosed from the sequential learning.
前記加速度データの加速度実効値の移動平均の標準偏差が所定範囲に収束する時間帯を前記逐次学習の期間として選択する学習期間選定部を備えたこと
を特徴とする請求項1または2に記載の異常診断装置。
3. The abnormality diagnosis device according to claim 1, further comprising a learning period selection unit that selects a time period during which a standard deviation of a moving average of the acceleration effective value of the acceleration data converges within a predetermined range as the sequential learning period.
前記診断対象と関連する他の対象の稼動状態の検出信号または前記逐次学習を指令するマニュアルトリガ信号を受けて当該逐次学習を開始する逐次学習処理部を備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is provided with a sequential learning processing unit that starts the sequential learning upon receiving a detection signal of the operating state of another object related to the diagnosis object or a manual trigger signal that commands the sequential learning. 前記診断対象の稼動停止時の正常な前記加速度実効値の推移を学習する逐次学習処理部を備えたことを特徴とする請求項3に記載の異常診断装置。 The abnormality diagnosis device according to claim 3, further comprising a sequential learning processing unit that learns the normal transition of the effective acceleration value when the operation of the diagnosis target is stopped. 前記診断対象は可変速の回転機であり、当該回転機の加速度データに基づき設定された特定の回転周波数が前記逐次学習及び前記診断に供されることを特徴とする請求項に記載の異常診断装置。 3. The abnormality diagnosis device according to claim 2 , wherein the diagnosis target is a variable speed rotating machine, and a specific rotation frequency set based on acceleration data of the rotating machine is provided for the sequential learning and the diagnosis. 診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断システムであって、
前記逐次学習及び前記診断を行う請求項1から6のいずれか1項に記載の異常診断装置と、
前記逐次学習で得られた前記加速度データの多変量サンプルと既存の当該加速度データの多変量サンプルに基づき前記診断の基準を再学習する学習装置と
を有することを特徴とする異常診断システム。
An abnormality diagnosis system that sequentially learns an operating state of a diagnosis target and diagnoses abnormalities,
The abnormality diagnosis device according to claim 1 , which performs the sequential learning and the diagnosis;
an abnormality diagnosis system comprising: a learning device that re-learns the diagnosis criteria based on the multivariate samples of the acceleration data obtained by the sequential learning and existing multivariate samples of the acceleration data.
前記学習装置は、前記加速度データの時系列データの定Q変換を行うことなく前記再学習を行うことを特徴とする請求項7に記載の異常診断システム。 The abnormality diagnosis system according to claim 7, characterized in that the learning device performs the re-learning without performing constant Q conversion of the time series data of the acceleration data. 前記学習装置は、既存の前記加速度データの時系列データの定Q変換による当該加速度データの同一レベル若しくは近接するレベルの多変量サンプルと、新たに測定された前記加速度データの時系列データの定Q変換による当該加速度データの同一レベル若しくは近接するレベルの多変量サンプルとに基づき、前記再学習を行うことを特徴とする請求項7に記載の異常診断システム。 The abnormality diagnosis system according to claim 7, characterized in that the learning device performs the re-learning based on multivariate samples of the same or close levels of the existing acceleration data obtained by constant Q transformation of the time series data of the acceleration data, and multivariate samples of the same or close levels of the newly measured acceleration data obtained by constant Q transformation of the time series data of the acceleration data. 診断対象の稼動状態の逐次学習及び異常の診断を行う異常診断方法であって、
前記診断対象の加速度データから得られた回転周波数帯域のピーク変動に基づき当該診断対象の稼動状態の過渡期と判断された当該加速度データを前記逐次学習の対象から除外する過程を有することを特徴とする異常診断方法。
An abnormality diagnosis method for sequentially learning an operating state of a diagnosis target and diagnosing an abnormality, comprising:
an abnormality diagnosis method comprising a step of excluding acceleration data determined to be in a transitional period of the operating state of the object to be diagnosed based on peak fluctuations in a rotational frequency band obtained from the acceleration data of the object to be diagnosed from the sequential learning.
前記逐次学習で得られた前記加速度データの多変量サンプルと既存の当該加速度データの多変量サンプルに基づき前記診断の基準を再学習する過程を有することを特徴とする請求項10に記載の異常診断方法。 The abnormality diagnosis method according to claim 10, further comprising a step of re-learning the diagnostic criteria based on the multivariate samples of the acceleration data obtained by the sequential learning and existing multivariate samples of the acceleration data.
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