JP7799822B2 - System and method for detecting abnormalities in an air conditioning system - Google Patents
System and method for detecting abnormalities in an air conditioning systemInfo
- Publication number
- JP7799822B2 JP7799822B2 JP2024521527A JP2024521527A JP7799822B2 JP 7799822 B2 JP7799822 B2 JP 7799822B2 JP 2024521527 A JP2024521527 A JP 2024521527A JP 2024521527 A JP2024521527 A JP 2024521527A JP 7799822 B2 JP7799822 B2 JP 7799822B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air conditioning
- conditioning system
- operating
- data
- operating period
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
- F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
- F24F11/38—Failure diagnosis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
- F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
- F24F11/63—Electronic processing
- F24F11/64—Electronic processing using pre-stored data
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
- F24F2110/50—Air quality properties
- F24F2110/64—Airborne particle content
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Description
本開示は、空調システムの異常を検知するシステムおよび方法に関する。 The present disclosure relates to a system and method for detecting abnormalities in an air conditioning system.
従来、空調システムの異常を検知する構成が知られている。たとえば、特開2017-221023号公報(特許文献1)には、電気ノイズの影響を受けにくいq軸電流を分析することにより、圧縮機の内部状態を正確に推定する故障徴候検知装置が開示されている。当該故障徴候検知装置によれば、圧縮機の異常検知の精度を向上させることができる。 Configurations for detecting abnormalities in air conditioning systems are known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-221023 (Patent Document 1) discloses a fault symptom detection device that accurately estimates the internal state of a compressor by analyzing the q-axis current, which is less susceptible to electrical noise. This fault symptom detection device can improve the accuracy of compressor abnormality detection.
特許文献1には、FFT(Fast Fourier Transform)解析の結果、圧縮機の運転周波数成分の強度が閾値を超えた場合に圧縮機の異常が検知されることが開示されている。しかし、当該閾値は、空調システムが運転している環境毎に異なり得るため、空調システムが運転している環境によらずに共通の閾値が用いられる場合、空調システムの異常検知の精度が低下し得る。 Patent Document 1 discloses that a compressor abnormality is detected when the intensity of the compressor's operating frequency component exceeds a threshold value as a result of FFT (Fast Fourier Transform) analysis. However, since this threshold value can differ depending on the environment in which the air conditioning system is operating, if a common threshold value is used regardless of the environment in which the air conditioning system is operating, the accuracy of detecting an abnormality in the air conditioning system may decrease.
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、空調システムの異常検知の精度を向上させることである。 This disclosure has been made to solve the problems described above, and its purpose is to improve the accuracy of abnormality detection in air conditioning systems.
本開示の一局面に係るシステムは、空調システムの異常を検知する。システムは、学習装置と、推論装置と、判定装置とを備える。学習装置は、連続する第1~第N運転期間(Nは自然数)のうち空調システムが正常である運転期間において取得された空調システムの運転データを含む学習データを用いて、空調システムの運転データから空調システムの特定パラメータの正常値を推論する推論モデルを学習済みとする。推論装置は、推論モデルを用いて、第(N+1)運転期間において取得された空調システムの運転データから正常値を推論する。判定装置は、正常値と第(N+1)運転期間における特定パラメータとの比較に基づいて、第(N+1)運転期間における空調システムが異常か否かを判定する。 A system according to one aspect of the present disclosure detects an abnormality in an air conditioning system. The system includes a learning device, an inference device, and a determination device. The learning device has trained an inference model that infers normal values of specific parameters of the air conditioning system from the operating data of the air conditioning system using learning data including operating data of the air conditioning system acquired during operating periods in which the air conditioning system is normal out of consecutive first to Nth operating periods (N is a natural number). The inference device uses the inference model to infer normal values from operating data of the air conditioning system acquired during the (N+1)th operating period. The determination device determines whether or not there is an abnormality in the air conditioning system during the (N+1)th operating period based on a comparison between the normal value and the specific parameter during the (N+1)th operating period.
本開示の他の局面に係る方法は、空調システムの異常を検知する。方法は、連続する第1~第N運転期間のうち空調システムが正常である運転期間において取得された運転データを含む学習データを用いて、空調システムの運転データから空調システムの特定パラメータの正常値を推論する、学習済みの推論モデルを構築するステップと、推論モデルを用いて、第(N+1)運転期間において取得された空調システムの運転データから正常値を推論するステップと、正常値と第(N+1)運転期間における特定パラメータとの比較に基づいて、第(N+1)運転期間における空調システムが異常か否かを判定するステップとを含む。 A method according to another aspect of the present disclosure detects an abnormality in an air conditioning system. The method includes the steps of: constructing a trained inference model that infers normal values of specific parameters of the air conditioning system from the operating data of the air conditioning system using learning data including operating data acquired during operating periods in which the air conditioning system is normal among consecutive first through Nth operating periods; inferring normal values from the operating data of the air conditioning system acquired during the (N+1)th operating period using the inference model; and determining whether the air conditioning system is abnormal during the (N+1)th operating period based on a comparison between the normal values and the specific parameters during the (N+1)th operating period.
本開示に係るシステムおよび方法によれば、連続する第1~第N運転期間のうち空調システムが正常である運転期間において取得された空調システムの運転データを含む学習データを用いて学習済みとされた推論モデルを用いることにより、空調システムの異常検知の精度を向上させることができる。 The system and method disclosed herein can improve the accuracy of detecting abnormalities in an air conditioning system by using an inference model that has been trained using learning data that includes operating data of the air conditioning system acquired during operating periods in which the air conditioning system is normal among the first to Nth consecutive operating periods.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Note that identical or equivalent parts in the drawings will be designated by the same reference numerals, and their descriptions will not be repeated in principle.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る異常検知システム1、および異常検知システム1によって状態が監視される空調システム40の構成の一例を示すブロック図である。図1に示されるように、異常検知システム1は、ネットワーク900を介して空調システム40に接続されている。
Embodiment 1.
1 is a block diagram showing an example of the configuration of an anomaly detection system 1 according to embodiment 1 and an air conditioning system 40 whose state is monitored by the anomaly detection system 1. As shown in FIG. 1, the anomaly detection system 1 is connected to the air conditioning system 40 via a network 900.
異常検知システム1は、学習装置100と、推論装置200と、判定装置300と、記憶装置400とを備える。空調システム40は、複数の室内機20と、室外機10と、制御装置30とを備える。複数の室内機20の各々は、室内空間に配置され、室外機10と接続されている。室外機10は、室内空間の外部の空間(室外空間)に配置されている。なお、空調システム40に含まれる室内機20の数は、1であってもよい。 The anomaly detection system 1 includes a learning device 100, an inference device 200, a determination device 300, and a storage device 400. The air conditioning system 40 includes a plurality of indoor units 20, an outdoor unit 10, and a control device 30. Each of the plurality of indoor units 20 is disposed in an indoor space and connected to the outdoor unit 10. The outdoor unit 10 is disposed in a space outside the indoor space (outdoor space). The number of indoor units 20 included in the air conditioning system 40 may be one.
室外機10は、圧縮機と、室外熱交換器(第1熱交換器)と、室外ファンとを含む。複数の室内機20の各々は、膨張弁と、室内熱交換器(第2熱交換器)とを含む。室外機10に含まれる圧縮機から複数の室内機20の各々に冷媒が供給される。当該冷媒は、複数の室内機20の各々と室外機10との間を循環する。 The outdoor unit 10 includes a compressor, an outdoor heat exchanger (first heat exchanger), and an outdoor fan. Each of the multiple indoor units 20 includes an expansion valve and an indoor heat exchanger (second heat exchanger). Refrigerant is supplied to each of the multiple indoor units 20 from the compressor included in the outdoor unit 10. The refrigerant circulates between each of the multiple indoor units 20 and the outdoor unit 10.
制御装置30は、サーモスタットを含み、空調システム40を統合的に制御する。制御装置30は、ネットワーク900を介して異常検知システム1に接続されている。ネットワーク900は、インターネットおよびクラウドシステムを含む。 The control device 30 includes a thermostat and comprehensively controls the air conditioning system 40. The control device 30 is connected to the anomaly detection system 1 via a network 900. The network 900 includes the Internet and a cloud system.
図2は、図1の空調システム40の構成を示す機能ブロック図である。図2に示されるように、室外機10は、圧縮機11と、室外熱交換器12(第1熱交換器)と、四方弁13と、室外ファン14と、温度センサ51,52と、圧力センサ61,62とを含む。複数の室内機20の各々は、膨張弁21と、室内熱交換器22(第2熱交換器)と、室内ファン23と、温度センサ53,54とを含む。温度センサ50は、室外空間に配置されている。なお、膨張弁21は、たとえばLEV(Linear Expansion Valve)を含む。また、温度センサ50~54の各々は、サーミスタを含む。 Figure 2 is a functional block diagram showing the configuration of the air conditioning system 40 of Figure 1. As shown in Figure 2, the outdoor unit 10 includes a compressor 11, an outdoor heat exchanger 12 (first heat exchanger), a four-way valve 13, an outdoor fan 14, temperature sensors 51, 52, and pressure sensors 61, 62. Each of the multiple indoor units 20 includes an expansion valve 21, an indoor heat exchanger 22 (second heat exchanger), an indoor fan 23, and temperature sensors 53, 54. The temperature sensor 50 is located in the outdoor space. The expansion valve 21 includes, for example, an LEV (Linear Expansion Valve). Each of the temperature sensors 50 to 54 includes a thermistor.
空調システム40の運転モードには、暖房モード、冷房モード、および除霜モードが含まれる。暖房モードにおいて四方弁13は、圧縮機11の吐出口と室内熱交換器22とを接続するとともに、室外熱交換器12と圧縮機11の吸入口とを接続する。暖房モードにおいて冷媒は、圧縮機11、四方弁13、室内熱交換器22、膨張弁21、および室外熱交換器12の順に循環する。冷房モードおよび除霜モードにおいて四方弁13は、圧縮機11の吐出口と室外熱交換器12とを接続するとともに、室内熱交換器22と圧縮機11の吸入口とを接続する。冷房モードおよび除霜モードにおいて冷媒は、圧縮機11、四方弁13、室外熱交換器12、膨張弁21、および室内熱交換器22の順に循環する。 The operating modes of the air conditioning system 40 include a heating mode, a cooling mode, and a defrost mode. In the heating mode, the four-way valve 13 connects the discharge port of the compressor 11 to the indoor heat exchanger 22 and also connects the outdoor heat exchanger 12 to the suction port of the compressor 11. In the heating mode, the refrigerant circulates through the compressor 11, the four-way valve 13, the indoor heat exchanger 22, the expansion valve 21, and the outdoor heat exchanger 12 in that order. In the cooling mode and the defrost mode, the four-way valve 13 connects the discharge port of the compressor 11 to the outdoor heat exchanger 12 and also connects the indoor heat exchanger 22 to the suction port of the compressor 11. In the cooling mode and the defrost mode, the refrigerant circulates through the compressor 11, the four-way valve 13, the outdoor heat exchanger 12, the expansion valve 21, and the indoor heat exchanger 22 in that order.
温度センサ50は、室外空間の温度(外気温度)を測定して、外気温度を制御装置30に出力する。温度センサ51は、圧縮機11から吐出される冷媒の温度(吐出温度)を測定し、吐出温度を制御装置30に出力する。温度センサ52は、室外熱交換器12を通過する冷媒の温度(蒸発温度または凝縮温度)を測定し、当該温度を制御装置30に出力する。温度センサ53は、室内熱交換器22を通過する冷媒の温度(凝縮温度または蒸発温度)を測定し、当該温度を制御装置30に出力する。温度センサ54は、室内熱交換器22を通過する空気の温度(吸込温度または吹出温度)を測定し、当該温度を制御装置30に出力する。圧力センサ61は、圧縮機11から吐出される冷媒の圧力(高圧)を測定し、高圧を制御装置30に出力する。圧力センサ62は、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力(低圧)を測定し、低圧を制御装置30に出力する。 The temperature sensor 50 measures the temperature of the outdoor space (outdoor air temperature) and outputs the outdoor air temperature to the control device 30. The temperature sensor 51 measures the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 11 (discharge temperature) and outputs the discharge temperature to the control device 30. The temperature sensor 52 measures the temperature (evaporation temperature or condensation temperature) of the refrigerant passing through the outdoor heat exchanger 12 and outputs the temperature to the control device 30. The temperature sensor 53 measures the temperature (condensation temperature or evaporation temperature) of the refrigerant passing through the indoor heat exchanger 22 and outputs the temperature to the control device 30. The temperature sensor 54 measures the temperature (suction temperature or blowout temperature) of the air passing through the indoor heat exchanger 22 and outputs the temperature to the control device 30. The pressure sensor 61 measures the pressure (high pressure) of the refrigerant discharged from the compressor 11 and outputs the high pressure to the control device 30. The pressure sensor 62 measures the pressure (low pressure) of the refrigerant drawn into the compressor 11 and outputs the low pressure to the control device 30.
制御装置30は、圧縮機11の運転周波数を制御して、圧縮機11が単位時間当たりに吐出する冷媒量を制御する。制御装置30は、膨張弁21の開度を制御する。制御装置30は、四方弁13を制御して、冷媒の循環方向を切り替える。制御装置30は、室外ファン14および室内ファン23の各々の回転速度を制御して、当該ファンの単位時間当たりの送風量を制御する。制御装置30は、空調システムの状態を反映する運転データを測定時刻と関連付けて異常検知システムに送信する。 The control device 30 controls the operating frequency of the compressor 11 to control the amount of refrigerant discharged by the compressor 11 per unit time. The control device 30 controls the opening degree of the expansion valve 21. The control device 30 controls the four-way valve 13 to switch the refrigerant circulation direction. The control device 30 controls the rotation speed of each of the outdoor fan 14 and the indoor fan 23 to control the air flow rate per unit time of the fans. The control device 30 associates operating data reflecting the state of the air conditioning system with the measurement time and transmits it to the anomaly detection system.
図3は、図1の空調システム40の状態を反映する運転データの一例を示す図である。図3に示されるように、運転データには、たとえば、外気温度、吐出温度、蒸発温度、凝縮温度、吸込温度、吹出温度、高圧、低圧、圧縮機11の運転周波数、膨張弁21の開度、運転モード、運転状態(運転、停止、または待機)、室外ファン14,室内ファン23の各々の回転速度、ユーザによって設定された室内空間の温度(設定温度)、圧縮機11のインバータの電流値、当該インバータの電圧値、室外機10に含まれるヒートシンクの温度、および室外機10と室内機20とを接続する液管(液体の冷媒が流れる配管)の温度(液管温度)が含まれる。なお、圧縮機11の運転周波数、膨張弁21の開度、および室外ファン14の回転速度は、VRF(Variable Refrigerant Flow)制御における基本的な操作量である。FIG. 3 shows an example of operational data reflecting the state of the air conditioning system 40 of FIG. 1. As shown in FIG. 3, the operational data includes, for example, outdoor air temperature, discharge temperature, evaporation temperature, condensation temperature, suction temperature, discharge temperature, high pressure, low pressure, operating frequency of the compressor 11, opening of the expansion valve 21, operating mode, operating state (operating, stopped, or standby), rotation speeds of the outdoor fan 14 and the indoor fan 23, the indoor space temperature (set temperature) set by the user, the inverter current value of the compressor 11, the inverter voltage value, the temperature of the heat sink included in the outdoor unit 10, and the temperature (liquid pipe temperature) of the liquid pipe (pipe through which liquid refrigerant flows) connecting the outdoor unit 10 and the indoor unit 20. The operating frequency of the compressor 11, opening of the expansion valve 21, and the rotation speed of the outdoor fan 14 are basic manipulated variables in VRF (Variable Refrigerant Flow) control.
空調システム40が運転している環境には、当該環境に特有の特性(たとえば、冷媒配管長、室内機20の種類、室内機20の数、および室内機20と室外機10との高低差)が存在し得る。そのため、空調システム40の異常を検知するための判定基準(たとえば閾値)は、空調システム40が運転する環境毎に異なり得る。したがって、空調システム40が運転している環境によらずに共通の判定基準が用いられる場合、空調システム40の異常検知の精度が低下し得る。 The environment in which the air conditioning system 40 operates may have characteristics specific to that environment (for example, the length of the refrigerant piping, the type of indoor units 20, the number of indoor units 20, and the difference in elevation between the indoor units 20 and the outdoor unit 10). Therefore, the criteria (for example, threshold values) for detecting an abnormality in the air conditioning system 40 may differ depending on the environment in which the air conditioning system 40 operates. Therefore, if common criteria are used regardless of the environment in which the air conditioning system 40 operates, the accuracy of detecting an abnormality in the air conditioning system 40 may decrease.
そこで、異常検知システム1においては、正常な状態の空調システム40の運転データと、当該運転データに対応する、空調システム40の状態を表す状態指標値(特定パラメータ)の正常値との関係を学習した学習済みモデルを生成する。当該学習済みモデルを用いることにより、空調システム40が運転する環境に適合した判定基準によって空調システム40の異常を検知することが可能になる。その結果、空調システムの異常検知の精度を向上させることができる。 Therefore, the anomaly detection system 1 generates a trained model that learns the relationship between the operating data of the air conditioning system 40 in a normal state and the normal value of the state index value (specific parameter) that represents the state of the air conditioning system 40 corresponding to that operating data. By using this trained model, it becomes possible to detect anomalies in the air conditioning system 40 using judgment criteria that are suited to the environment in which the air conditioning system 40 operates. As a result, the accuracy of anomaly detection in the air conditioning system can be improved.
図4は、図1の異常検知システム1の構成を示すブロック図である。異常検知システム1では、連続する複数の運転期間(たとえば1日、1週間、あるいは1ヶ月)の各々において運転データを取得して、当該運転データを含む学習データを用いて、学習済みの推論モデルM1を構築する。連続する複数の運転期間は、互いに同じ期間(予め定められた期間)であってもよいし、異なる期間であってもよい。以下では、空調システム40の運転が開始されてから自然数N番目の運転期間を第N運転期間と表し、第N運転期間において取得された運転データを第N運転データと表す。図1には、第1運転期間におけるデータの流れも示されている。 Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the anomaly detection system 1 of Figure 1. The anomaly detection system 1 acquires operating data for each of multiple consecutive operating periods (e.g., one day, one week, or one month) and constructs a trained inference model M1 using learning data including the operating data. The consecutive operating periods may be the same period (a predetermined period) or different periods. Hereinafter, the Nth operating period, which is a natural number after the start of operation of the air conditioning system 40, will be referred to as the Nth operating period, and the operating data acquired during the Nth operating period will be referred to as the Nth operating data. Figure 1 also shows the flow of data during the first operating period.
図4に示されるように、学習装置100は、データ取得部110と、モデル生成部120とを含む。推論装置200は、データ取得部210と、推論部220とを含む。判定装置300は、判定部310と、出力部320とを含む。記憶装置400には、空調システム40の運転データセットDr、および推論モデルM1が保存される。記憶装置400には、状態指標値の算出に必要な情報が保存されていてもよい。状態指標値には、たとえば、室外熱交換器12のAK値あるいは膨張弁21のCv値が含まれる。室外熱交換器12のAK値は、室外熱交換器12の伝熱性能を表し、室外熱交換器12の伝熱面積A(m2)と熱通過率K(W/m2・K)との積によって得られる。膨張弁21のCv値は、膨張弁21の開度と相関関係を有する流量係数であり、膨張弁21の種類および開度によって決定される。 As shown in FIG. 4 , the learning device 100 includes a data acquisition unit 110 and a model generation unit 120. The inference device 200 includes a data acquisition unit 210 and an inference unit 220. The determination device 300 includes a determination unit 310 and an output unit 320. The storage device 400 stores an operating data set Dr of the air conditioning system 40 and an inference model M1. The storage device 400 may also store information necessary for calculating the state index value. The state index value includes, for example, the AK value of the outdoor heat exchanger 12 or the Cv value of the expansion valve 21. The AK value of the outdoor heat exchanger 12 represents the heat transfer performance of the outdoor heat exchanger 12 and is obtained by multiplying the heat transfer area A (m 2 ) of the outdoor heat exchanger 12 by the overall heat transfer coefficient K (W/m 2 ·K). The Cv value of the expansion valve 21 is a flow coefficient that is correlated with the opening degree of the expansion valve 21 and is determined by the type and opening degree of the expansion valve 21 .
推論モデルM1は、空調システム40の運転データから空調システム40の状態指標値の正常値を推論する、ニューラルネットワークを含む回帰モデルである。推論モデルM1は、状態指標値の段階(分類)を推論する分類モデルであってもよい。状態指標値の正常値は、空調システム40が正常である場合に状態指標値が取り得る信頼区間の最大値および最小値であってもよい。また、当該正常値を中央値とする範囲(たとえば正常値の±10%の範囲)を信頼区間としてもよい。 The inference model M1 is a regression model including a neural network that infers the normal value of the condition index value of the air conditioning system 40 from the operating data of the air conditioning system 40. The inference model M1 may also be a classification model that infers the stage (classification) of the condition index value. The normal value of the condition index value may be the maximum and minimum values of the confidence interval that the condition index value can take when the air conditioning system 40 is normal. Furthermore, the confidence interval may be a range with the normal value as the median (for example, a range of ±10% of the normal value).
推論装置200のデータ取得部210は、第1運転データを取得して記憶装置400に保存するとともに、推論部220に出力する。学習装置100のデータ取得部110は、記憶装置400から第1運転データを取得して、モデル生成部120に出力する。なお、運転データに含まれるパラメータのクラスタリングおよび重み付けには一般的なAI(Artificial Intelligence)技術が適用可能である。 The data acquisition unit 210 of the inference device 200 acquires the first driving data, stores it in the storage device 400, and outputs it to the inference unit 220. The data acquisition unit 110 of the learning device 100 acquires the first driving data from the storage device 400 and outputs it to the model generation unit 120. Note that general AI (Artificial Intelligence) technology can be applied to clustering and weighting the parameters included in the driving data.
モデル生成部120は、推論モデルM1に対して機械学習を行って、学習済みの推論モデルM1を構築する。モデル生成部120が用いる機械学習アルゴリズムは、教師あり学習、半教師あり学習、教師なし学習、あるいは強化学習等の公知のアルゴリズムであってもよい。また、機械学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する、深層学習(Deep Learning)を用いることもでき、他の公知の方法、たとえばニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、もしくはサポートベクターマシンなどに従って機械学習が実行されてもよい。以下では、ニューラルネットワークに教師あり学習を適用する場合について説明する。 The model generation unit 120 performs machine learning on the inference model M1 to construct a trained inference model M1. The machine learning algorithm used by the model generation unit 120 may be a known algorithm such as supervised learning, semi-supervised learning, unsupervised learning, or reinforcement learning. Furthermore, the machine learning algorithm may be deep learning, which learns to extract features themselves, or machine learning may be performed according to other known methods, such as neural networks, genetic programming, functional logic programming, or support vector machines. Below, we will explain the case where supervised learning is applied to a neural network.
モデル生成部120は、第1運転データから第1運転期間の状態指標値を算出する。モデル生成部120は、第1運転期間の状態指標値を第1運転データの正解データ(教師データ)とする学習データを用いて、推論モデルM1に対して教師あり学習を行う。モデル生成部120は、学習済みの推論モデルM1を構築し、記憶装置400に保存する。なお、第1運転期間は、空調システム40が設置場所において初めて運転する期間であるため、空調システム40に異常がある可能性は低い。第1運転期間における空調システム40は正常であると仮定することができるため、第1運転期間の状態指標値が第1運転データの正解データとされる。 The model generation unit 120 calculates a state index value for the first operating period from the first operating data. The model generation unit 120 performs supervised learning on the inference model M1 using learning data in which the state index value for the first operating period is used as the correct answer data (teacher data) for the first operating data. The model generation unit 120 constructs a trained inference model M1 and stores it in the storage device 400. Note that since the first operating period is the period in which the air conditioning system 40 is operating for the first time at the installation location, there is a low possibility that there is an abnormality in the air conditioning system 40. Since it can be assumed that the air conditioning system 40 is normal during the first operating period, the state index value for the first operating period is used as the correct answer data for the first operating data.
図5は、図1の異常検知システム1の構成および第N運転期間(N≧2)におけるデータの流れを併せて示すブロック図である。図5に示されるように、推論装置200のデータ取得部210は、第N運転データを取得して記憶装置400に保存するとともに、第N運転データを推論部220に出力する。推論部220は、第1~第(N-1)運転データを用いて学習済みとされた推論モデルM1を用いて、第N運転データから状態指標値の正常値を推論し、当該正常値および第N運転データを判定部310に出力する。 Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the anomaly detection system 1 of Figure 1 and the flow of data during the Nth operating period (N≧2). As shown in Figure 5, the data acquisition unit 210 of the inference device 200 acquires the Nth operating data and stores it in the storage device 400, and outputs the Nth operating data to the inference unit 220. The inference unit 220 uses an inference model M1 that has been trained using the first to (N-1)th operating data to infer a normal value for the state index value from the Nth operating data, and outputs the normal value and the Nth operating data to the judgment unit 310.
判定部310は、第N運転データから第N運転期間の状態指標値を算出する。判定部310は、推論部220からの正常値と第N運転期間の状態指標値とを比較することによって、第N運転期間の空調システム40が正常であるか否かを判定し、判定結果を出力部320および学習装置100に出力する。なお、状態指標値の正常値とある運転期間の状態指標値(実際の状態指標値)との比較には、実際の状態指標値が当該正常値に基づく信頼区間に含まれるか否かの判定が含まれる。The determination unit 310 calculates a state index value for the Nth operating period from the Nth operating data. The determination unit 310 determines whether the air conditioning system 40 is normal during the Nth operating period by comparing the normal value from the inference unit 220 with the state index value for the Nth operating period, and outputs the determination result to the output unit 320 and the learning device 100. Note that the comparison of the normal state index value with the state index value for a certain operating period (actual state index value) includes a determination of whether the actual state index value is included in a confidence interval based on the normal value.
モデル生成部120は、判定結果を示すデータを記憶装置400の第N運転データに関連付ける。出力部320は、判定部310からの判定結果を外部の装置(たとえば、ユーザの端末装置、または制御装置30)に送信する。 The model generation unit 120 associates data indicating the judgment result with the Nth driving data in the storage device 400. The output unit 320 transmits the judgment result from the judgment unit 310 to an external device (for example, a user's terminal device or the control device 30).
学習装置100のデータ取得部110は、記憶装置400から第1~第N運転データを取得して、モデル生成部120に出力する。モデル生成部120は、第1~第N運転データのうち、空調システム40が正常である運転期間において取得された運転データを学習データとして、学習済みの推論モデルM1を構築する。モデル生成部120は、記憶装置400の推論モデルM1を更新する。 The data acquisition unit 110 of the learning device 100 acquires the first through Nth operating data from the storage device 400 and outputs them to the model generation unit 120. The model generation unit 120 constructs a trained inference model M1 using, as training data, the operating data acquired during the operating period when the air conditioning system 40 is operating normally, among the first through Nth operating data. The model generation unit 120 updates the inference model M1 in the storage device 400.
異常検知システム1によれば、予め定められた運転期間毎に学習済みの推論モデルM1が構築されるため、複数の運転期間の運転データを収集してから機械学習を行う場合よりも学習期間を短縮することができる。空調システム40の運転を開始してから遅くとも1つの運転期間経過後から空調システム40の異常検知が可能になる。その結果、空調システム40の基準期間(たとえば1年)経過後の異常(摩耗不良あるいは偶発不良)に加えて、基準期間経過前の不良(製品製造あるいは施工に起因する初期不良、または偶発不良)を検出することができる。また、空調システム40の運転期間が長くなるほど、学習データに含まれる運転データが増えるため、推論モデルM1によって推論される信頼区間が狭くなる。その結果、異常検知システム1による異常検知の精度を向上させることができる。 The anomaly detection system 1 constructs a trained inference model M1 for each predetermined operating period, thereby enabling a shorter learning period than when machine learning is performed after collecting operating data from multiple operating periods. It is possible to detect anomalies in the air conditioning system 40 at the latest after one operating period has elapsed since the start of operation of the air conditioning system 40. As a result, in addition to anomalies (wear defects or random defects) after a reference period (e.g., one year) of the air conditioning system 40 has elapsed, defects before the reference period (initial defects or random defects due to product manufacturing or installation) can be detected. Furthermore, the longer the operating period of the air conditioning system 40, the more operating data is included in the training data, and therefore the narrower the confidence interval inferred by the inference model M1. As a result, the accuracy of anomaly detection by the anomaly detection system 1 can be improved.
図6は、図4,図5の推論モデルM1に含まれるニューラルネットワークNw1の一例を示す図である。図6に示されるように、ニューラルネットワークNw1は、入力層X10と、中間層(隠れ層)Y10と、出力層Z10とを含む。入力層X10は、ニューロンX11,X12,X13を含む。中間層Y10は、ニューロンY11,Y12を含む。出力層Z10は、ニューロンZ11を含む。入力層X10と中間層Y10とは、互いに全結合している。中間層Y10と出力層Z10とは互いに全結合している。ニューラルネットワークNw1は、2層以上の中間層を含んでいてもよい。 Figure 6 is a diagram showing an example of a neural network Nw1 included in the inference model M1 of Figures 4 and 5. As shown in Figure 6, the neural network Nw1 includes an input layer X10, an intermediate layer (hidden layer) Y10, and an output layer Z10. The input layer X10 includes neurons X11, X12, and X13. The intermediate layer Y10 includes neurons Y11 and Y12. The output layer Z10 includes neuron Z11. The input layer X10 and the intermediate layer Y10 are fully connected to each other. The intermediate layer Y10 and the output layer Z10 are fully connected to each other. The neural network Nw1 may include two or more intermediate layers.
複数の入力が入力層X10のニューロンX11~X13にそれぞれに入力されると、その値に重みw11,w12,w13,w14,w15,w16が乗じられて中間層Y10のニューロンY11,Y12に入力される。ニューロンY11,Y12からの出力に重みw21,w22が乗じられて出力層Z10のニューロンZ11から出力される。出力層Z10からの出力結果は、重みw11~w16,w21,w22の値によって変わる。ニューラルネットワークNw1の重みおよびバイアスは、入力層に運転データを入力して出力層から出力された結果が正解データに近づくように、当該結果と正解データとの誤差に対するバックプロパゲーションによって更新される。 When multiple inputs are input to neurons X11-X13 in the input layer X10, the values are multiplied by weights w11, w12, w13, w14, w15, and w16 and input to neurons Y11 and Y12 in the intermediate layer Y10. The outputs from neurons Y11 and Y12 are multiplied by weights w21 and w22 and output from neuron Z11 in the output layer Z10. The output result from output layer Z10 varies depending on the values of weights w11-w16, w21, and w22. The weights and biases of neural network Nw1 are updated by backpropagation of the error between driving data input to the input layer and the correct data so that the results output from the output layer approach the correct data.
図7は、学習済みの推論モデルM1によって推論される状態指標値に基づく信頼区間SR1と実際の状態指標値のタイムチャートACとを併せて示す図である。空調システム40の状態指標値が信頼区間に含まれる場合、空調システム40の状態は正常であると判定される。空調システム40の状態指標値が信頼区間SR1に含まれない場合、空調システム40の状態は異常であると判定される。図7に示されるように、時刻t1以降において、状態指標値が信頼区間SR1に含まれていない。時刻t1以降において、空調システム40に異常が発生していることが異常検知システム1から外部の装置に送信される。 Figure 7 shows the confidence interval SR1 based on the condition index value inferred by the trained inference model M1, together with a time chart AC of the actual condition index value. If the condition index value of the air conditioning system 40 is included in the confidence interval, the condition of the air conditioning system 40 is determined to be normal. If the condition index value of the air conditioning system 40 is not included in the confidence interval SR1, the condition of the air conditioning system 40 is determined to be abnormal. As shown in Figure 7, from time t1 onwards, the condition index value is not included in the confidence interval SR1. From time t1 onwards, the anomaly detection system 1 transmits to an external device information that an abnormality has occurred in the air conditioning system 40.
図8は、図4,図5の異常検知システム1において運転期間毎に行われる異常検知処理の一例を示すフローチャートである。以下ではステップを単にSと記載する。図8に示されるように、S101において、推論装置200のデータ取得部210は、第N運転データを取得し、処理をS102に進める。データ取得部210は、S102において、第N運転データに対してクレンジング(前処理)を行って、記憶装置400に保存する。 Figure 8 is a flowchart showing an example of an anomaly detection process performed for each operating period in the anomaly detection system 1 of Figures 4 and 5. Below, steps are simply referred to as S. As shown in Figure 8, in S101, the data acquisition unit 210 of the inference device 200 acquires the Nth operating data and proceeds to S102. In S102, the data acquisition unit 210 performs cleansing (preprocessing) on the Nth operating data and stores it in the storage device 400.
推論部220は、S103においてNが1であるか否かを判定する。Nが1である場合(S103においてYES)、推論部220は、処理をS107に進める。Nが1ではない場合(S103においてNO)、推論部220は、S104において、第1~第(N-1)運転データのうち、空調システム40が正常である運転期間において取得された運転データを学習データとして学習済みとされた推論モデルM1を用いて、第N運転データから状態指標値の正常値を推論して、第N運転データおよび正常値を判定部310に出力する。 In S103, the inference unit 220 determines whether N is 1. If N is 1 (YES in S103), the inference unit 220 proceeds to S107. If N is not 1 (NO in S103), the inference unit 220 infers the normal value of the state index value from the Nth operating data using an inference model M1 that has been trained using, as learning data, operating data acquired during operating periods when the air conditioning system 40 is operating normally, among the first to (N-1)th operating data, and outputs the Nth operating data and the normal value to the judgment unit 310.
判定部310は、S105において、第N運転データから状態指標値を算出し、状態指標値が、状態指標値の正常値に基づく信頼区間に含まれるか否かの判定結果をモデル生成部120および出力部320に出力する。 In S105, the judgment unit 310 calculates a state index value from the Nth driving data and outputs the judgment result as to whether the state index value is included in a confidence interval based on the normal value of the state index value to the model generation unit 120 and the output unit 320.
モデル生成部120は、S106において、状態指標値が信頼区間に含まれるか否かを判定する。状態指標値が信頼区間に含まれない場合(S106においてNO)、処理を終了する。状態指標値が信頼区間に含まれている場合(S106においてYES)、モデル生成部120は、S107において、第N運転データに対応する空調システム40の状態を正常に設定し、処理をS108に進める。モデル生成部120は、S108において、第1~第N運転データのうち空調システム40の状態が正常な運転期間において取得された運転データを学習データとする機械学習により、学習済みの推論モデルM1を構築して記憶装置400に保存し、処理を終了する。 In S106, the model generation unit 120 determines whether the condition index value is included in the confidence interval. If the condition index value is not included in the confidence interval (NO in S106), the processing ends. If the condition index value is included in the confidence interval (YES in S106), the model generation unit 120 sets the condition of the air conditioning system 40 corresponding to the Nth operating data to normal in S107, and proceeds to S108. In S108, the model generation unit 120 constructs a learned inference model M1 by machine learning using operating data acquired during operating periods in which the air conditioning system 40 is in a normal state from among the first to Nth operating data as learning data, stores the learned inference model M1 in the storage device 400, and ends the processing.
なお、空調システム40が運転を開始してから基準期間(たとえば1年)経過後は、運転期間毎に学習済みの推論モデルM1を構築する処理は停止されてもよい。また、推論モデルM1の精度を向上させるために、学習データに含まれる複数の運転データに対応する運転モード(たとえば暖房モード、冷房モード、あるいは除霜モード)は、互いに同じであることが望ましい。 Note that after a reference period (e.g., one year) has elapsed since the air conditioning system 40 began operating, the process of constructing the trained inference model M1 for each operating period may be stopped. Furthermore, in order to improve the accuracy of the inference model M1, it is desirable that the operating modes (e.g., heating mode, cooling mode, or defrost mode) corresponding to the multiple operating data included in the training data are the same.
図9は、図1の異常検知システム1のハードウェア構成を示すブロック図である。図9に示されるように、異常検知システム1は、処理回路91と、メモリ92と、入出力部93とを含む。処理回路91は、メモリ92に格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)を含む。処理回路91は、GPU(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。異常検知システム1の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアあるいはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ92に格納される。処理回路91は、メモリ92に記憶されたプログラムを読み出して実行する。なお、CPUは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいはDSP(Digital Signal Processor)とも呼ばれる。 Figure 9 is a block diagram showing the hardware configuration of the anomaly detection system 1 of Figure 1. As shown in Figure 9, the anomaly detection system 1 includes a processing circuit 91, a memory 92, and an input/output unit 93. The processing circuit 91 includes a CPU (Central Processing Unit) that executes programs stored in the memory 92. The processing circuit 91 may also include a GPU (Graphics Processing Unit). The functions of the anomaly detection system 1 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. The software or firmware is written as a program and stored in the memory 92. The processing circuit 91 reads and executes the program stored in the memory 92. The CPU is also called a central processing unit, processing device, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, or DSP (Digital Signal Processor).
メモリ92には、不揮発性または揮発性の半導体メモリ(たとえばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、あるいはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory))、および磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、あるいはDVD(Digital Versatile Disc)が含まれる。メモリ92には、たとえば、学習済みの推論モデルM1、異常検知プログラム、および機械学習プログラムが保存される。 Memory 92 includes non-volatile or volatile semiconductor memory (e.g., RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)), as well as magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, minidisks, or DVDs (Digital Versatile Discs). Memory 92 stores, for example, a trained inference model M1, an anomaly detection program, and a machine learning program.
入出力部93は、ユーザからの操作を受けるとともに、処理結果をユーザに出力する。入出力部93は、たとえば、マウス、キーボード、タッチパネル、ディスプレイ、およびスピーカを含む。 The input/output unit 93 receives operations from the user and outputs processing results to the user. The input/output unit 93 includes, for example, a mouse, keyboard, touch panel, display, and speaker.
なお、図1に示される学習装置100,推論装置200,判定装置300の各々が図9に示されるハードウェア構成を有していてもよい。 In addition, each of the learning device 100, inference device 200, and judgment device 300 shown in Figure 1 may have the hardware configuration shown in Figure 9.
なお、実施の形態1においては、学習装置100および推論装置200が、ネットワーク900を介して空調システム40に接続される、空調システム40とは別個の装置として説明したが、学習装置100および推論装置200は空調システム40に内蔵されていてもよい。また、学習装置100および推論装置200は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。 In the first embodiment, the learning device 100 and the inference device 200 are described as devices separate from the air conditioning system 40 and connected to the air conditioning system 40 via the network 900, but the learning device 100 and the inference device 200 may be built into the air conditioning system 40. Furthermore, the learning device 100 and the inference device 200 may reside on a cloud server.
以上、実施の形態1に係る異常検知システムによれば、空調システムの異常検知の精度を向上させることができる。 As described above, the anomaly detection system of embodiment 1 can improve the accuracy of anomaly detection in the air conditioning system.
実施の形態2.
実施の形態1においては、運転データを学習データとして推論モデルを学習済みとする構成について説明した。実施の形態2においては、空調システムのシミュレーションから得られたシミュレーション運転データセットが学習データに加えられる構成について説明する。
Embodiment 2.
In the first embodiment, a configuration has been described in which the inference model is trained using the operating data as training data. In the second embodiment, a configuration will be described in which a simulation operating data set obtained from a simulation of the air conditioning system is added to the training data.
図10は、実施の形態2に係る異常検知システム2の構成および第1運転期間におけるデータの流れを併せて示すブロック図である。異常検知システム2の構成は、図4の記憶装置400にシミュレーション運転データセットDsが追加されているとともに、モデル生成部120が120Aに置き換えられた構成である。それら以外の異常検知システム2の構成は、異常検知システム1と同様である。 Figure 10 is a block diagram showing the configuration of an anomaly detection system 2 according to embodiment 2, as well as the flow of data during the first operating period. The configuration of the anomaly detection system 2 is the same as that of the anomaly detection system 1, except that a simulation operation data set Ds is added to the storage device 400 of Figure 4, and the model generation unit 120 is replaced with 120A. Other than these, the configuration of the anomaly detection system 2 is the same as that of the anomaly detection system 1.
図10に示されるように、データ取得部110は、記憶装置400からシミュレーション運転データセットDsを取得してモデル生成部120Aに出力する。シミュレーション運転データセットDsは、空調システム40を特徴付けるパラメータ(たとえば、冷媒配管長、室内機20の種類、室内機20の数、および室内機20と室外機10との高低差)に基づくシミュレーションの結果から取得された運転データである。当該シミュレーションは、空調システム40の運転の開始よりも前に行われてもよい。シミュレーションにおいては、空調システム40は正常であると仮定されるため、シミュレーションによって算出される状態指標値がシミュレーション運転データセットDsの正解データとされる。モデル生成部120Aは、シミュレーション運転データセットDsを学習データとして、学習済みの推論モデルM1を構築する。 As shown in FIG. 10, the data acquisition unit 110 acquires a simulation operation dataset Ds from the storage device 400 and outputs it to the model generation unit 120A. The simulation operation dataset Ds is operation data acquired from the results of a simulation based on parameters characterizing the air conditioning system 40 (for example, the refrigerant piping length, the type of indoor units 20, the number of indoor units 20, and the elevation difference between the indoor units 20 and the outdoor unit 10). The simulation may be performed before the start of operation of the air conditioning system 40. In the simulation, the air conditioning system 40 is assumed to be normal, and therefore the condition index value calculated by the simulation is taken as the correct data for the simulation operation dataset Ds. The model generation unit 120A constructs a learned inference model M1 using the simulation operation dataset Ds as learning data.
推論装置200のデータ取得部210は、第1運転データを取得して記憶装置400に保存するとともに、第1運転データを推論部220に出力する。推論部220は、シミュレーション運転データセットDsを用いて学習済みとされた推論モデルM1を用いて、第1運転データから状態指標値の正常値を推論し、当該正常値および第1運転データを判定部310に出力する。The data acquisition unit 210 of the inference device 200 acquires the first driving data and stores it in the storage device 400, and outputs the first driving data to the inference unit 220. The inference unit 220 uses an inference model M1 that has been trained using the simulation driving data set Ds to infer the normal value of the state index value from the first driving data, and outputs the normal value and the first driving data to the judgment unit 310.
判定部310は、第1運転データから第1運転期間の状態指標値を算出する。判定部310は、推論部220からの正常値と第1運転期間の状態指標値とを比較することによって、第1運転期間の空調システム40が正常であるか否かを判定し、判定結果を出力部320および学習装置100に出力する。出力部320は、判定部310からの判定結果を外部の装置に送信する。モデル生成部120Aは、判定結果を示すデータを記憶装置400の第1運転データに関連付ける。 The determination unit 310 calculates a state index value for the first operating period from the first operating data. The determination unit 310 determines whether the air conditioning system 40 is normal during the first operating period by comparing the normal value from the inference unit 220 with the state index value for the first operating period, and outputs the determination result to the output unit 320 and the learning device 100. The output unit 320 transmits the determination result from the determination unit 310 to an external device. The model generation unit 120A associates data indicating the determination result with the first operating data in the memory device 400.
図11は、実施の形態2に係る異常検知システム2の構成および第N運転期間(N≧2)におけるデータの流れを併せて示すブロック図である。図11に示されるように、推論装置200のデータ取得部210は、第N運転データを取得して記憶装置400に保存するとともに、第N運転データを推論部220に出力する。推論部220は、第1~第(N-1)運転データおよびシミュレーション運転データセットDsを用いて学習済みとされた推論モデルM1を用いて、第N運転データから状態指標値の正常値を推論し、当該正常値および第N運転データを判定部310に出力する。判定部310および出力部320は、実施の形態1と同様の処理を行う。 Figure 11 is a block diagram showing the configuration of an anomaly detection system 2 according to embodiment 2, as well as the flow of data during the Nth operating period (N≧2). As shown in Figure 11, the data acquisition unit 210 of the inference device 200 acquires the Nth operating data and stores it in the storage device 400, and outputs the Nth operating data to the inference unit 220. The inference unit 220 uses an inference model M1 that has been trained using the first to (N-1)th operating data and the simulation operating data set Ds to infer a normal value for the state index value from the Nth operating data, and outputs the normal value and the Nth operating data to the determination unit 310. The determination unit 310 and output unit 320 perform the same processing as in embodiment 1.
学習装置100のデータ取得部110は、記憶装置400から第1~第N運転データおよびシミュレーション運転データセットDsを取得して、モデル生成部120Aに出力する。モデル生成部120Aは、実施の形態1と同様の処理を行う。The data acquisition unit 110 of the learning device 100 acquires the first to Nth driving data and the simulation driving data set Ds from the storage device 400 and outputs them to the model generation unit 120A. The model generation unit 120A performs the same processing as in embodiment 1.
異常検知システム2によれば、実際の運転データを用いずに、シミュレーション運転データセットDsを用いて学習済みの推論モデルM1を構築することができる。その結果、実施の形態1と同様の効果を生じさせることができるとともに、第1運転期間から異常検知を行うことができる。 The anomaly detection system 2 can construct a trained inference model M1 using a simulated driving data set Ds without using actual driving data. As a result, it is possible to achieve the same effects as in the first embodiment and to perform anomaly detection from the first driving period.
図12は、図10,図11の異常検知システム2において運転期間毎に行われる異常検知処理の一例を示すフローチャートである。図12に示されるフローチャートは、図8に示されるフローチャートにS205が追加されているとともに、S108がS208に置き換えられたフローチャートである。これら以外の図12の処理は、図8の処理と同様であるため、同様の処理についての説明を繰り返さない。 Figure 12 is a flowchart showing an example of an abnormality detection process performed for each operating period in the abnormality detection system 2 of Figures 10 and 11. The flowchart shown in Figure 12 is a flowchart in which S205 has been added to the flowchart shown in Figure 8, and S108 has been replaced with S208. Other than this, the processing in Figure 12 is the same as the processing in Figure 8, and therefore a description of the similar processing will not be repeated.
図12に示されるように、実施の形態1と同様にS101~S107が行われる。S103においてYESの場合、モデル生成部120Aは、S205において、シミュレーション運転データセットDsを学習データとして学習済みの推論モデルM1を構築して処理をS104に進める。モデル生成部120Aは、S208において、第1~第N運転データのうち空調システム40の状態が正常な運転期間において取得された運転データおよびシミュレーション運転データセットDsを学習データとして学習済みの推論モデルM1を構築して記憶装置400に保存し、処理を終了する。 As shown in FIG. 12, steps S101 to S107 are performed in the same manner as in embodiment 1. If the answer is YES in S103, the model generation unit 120A constructs a trained inference model M1 using the simulation driving data set Ds as learning data in S205 and proceeds to S104. In S208, the model generation unit 120A constructs a trained inference model M1 using the driving data acquired during the operating period when the air conditioning system 40 was in a normal state among the first to Nth driving data and the simulation driving data set Ds as learning data, saves the trained inference model M1 in the storage device 400, and terminates the process.
空調システム40が運転している環境に特有の特性は、シミュレーション運転データセットDsよりも実際の運転データにより反映されている。そのため、学習データとして使用されるシミュレーション運転データセットDsの割合が学習データに含まれる正常な運転データの増加に応じて減少されることにより、シミュレーション運転データセットDsの全部が学習データに残存し続ける場合よりも学習済みの推論モデルM1の精度を向上させることができる。 Characteristics specific to the environment in which the air conditioning system 40 is operating are reflected more by the actual operating data than by the simulated operating data set Ds. Therefore, by reducing the proportion of the simulated operating data set Ds used as learning data in accordance with the increase in normal operating data included in the learning data, the accuracy of the trained inference model M1 can be improved compared to when all of the simulated operating data set Ds remain in the learning data.
図13は、実施の形態2の変形例に係る異常検知システムにおいて運転期間毎に行われる異常検知処理の一例を示すフローチャートである。図13に示されるフローチャートは、図12のフローチャートにS304,S306が追加されているとともに、S208がS308に置き換えられたフローチャートである。これら以外の図13の処理は図12と同様であるため、同様の処理についての説明を繰り返さない。以下では実施の形態2の変形例に係る異常検知システムのモデル生成部を120Bと称する。 Figure 13 is a flowchart showing an example of an anomaly detection process performed for each operating period in an anomaly detection system according to a modified example of embodiment 2. The flowchart shown in Figure 13 is a flowchart in which S304 and S306 have been added to the flowchart of Figure 12, and S208 has been replaced with S308. Other than this, the processing in Figure 13 is the same as in Figure 12, so a description of similar processing will not be repeated. Below, the model generation unit of the anomaly detection system according to a modified example of embodiment 2 is referred to as 120B.
図13に示されるように、実施の形態1と同様にS101~S106が行われる。S103においてYESの場合、モデル生成部120Bは、S304においてシミュレーション運転データセットDsの使用割合を100%に設定し、実施の形態2と同様にS205を行う。S106においてYESの場合、学習データに含まれる正常な運転データが増加するため、モデル生成部120Bは、S306においてシミュレーション運転データセットDsの使用割合を減少し、実施の形態1と同様にS107を行う。S306においては、たとえば、シミュレーション運転データセットDsの使用割合が一定値だけ減少されてもよいし、一定割合だけ減少されてもよい。 As shown in FIG. 13, steps S101 to S106 are performed in the same manner as in embodiment 1. If the answer is YES in S103, the model generation unit 120B sets the usage rate of the simulation driving dataset Ds to 100% in S304, and performs S205 in the same manner as in embodiment 2. If the answer is YES in S106, the amount of normal driving data included in the learning data increases, so the model generation unit 120B reduces the usage rate of the simulation driving dataset Ds in S306, and performs S107 in the same manner as in embodiment 1. In S306, the usage rate of the simulation driving dataset Ds may be reduced by a fixed value or a fixed percentage, for example.
モデル生成部120Bは、S308において、第1~第N運転データのうち空調システム40の状態が正常な運転期間において取得された運転データおよびシミュレーション運転データセットDsの使用割合部分を学習データとして学習済みの推論モデルM1を構築して記憶装置400に保存し、処理を終了する。 In S308, the model generation unit 120B constructs a learned inference model M1 using the operating data acquired during the operating period when the air conditioning system 40 is in a normal state among the first to Nth operating data and the usage percentage portion of the simulation operating data set Ds as learning data, stores it in the storage device 400, and terminates the processing.
以上、実施の形態2および変形例に係る異常検知システムによれば、空調システムの異常検知の精度を向上させることができる。 As described above, the anomaly detection system according to embodiment 2 and the modified example can improve the accuracy of anomaly detection in the air conditioning system.
今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて実施することも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein are intended to be combined as appropriate within the scope of compatibility. The embodiments disclosed herein are to be considered illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is defined by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
1,2 異常検知システム、10 室外機、11 圧縮機、12 室外熱交換器、13 四方弁、14 室外ファン、20 室内機、21 膨張弁、22 室内熱交換器、23 室内ファン、30 制御装置、40 空調システム、50~54 温度センサ、61,62 圧力センサ、91 処理回路、92 メモリ、93 入出力部、100 学習装置、110,210 データ取得部、120,120A,120B モデル生成部、200 推論装置、220 推論部、300 判定装置、310 判定部、320 出力部、400 記憶装置、900 ネットワーク、AC タイムチャート、Dr 運転データセット、Ds シミュレーション運転データセット、M1 推論モデル、Nw1 ニューラルネットワーク、SR1 信頼区間、X10 入力層、X11~X13,Y11,Y12,Z11 ニューロン、Y10 中間層、Z10 出力層、t1 時刻、w11~w16,w21,w22 重み。1, 2 Anomaly detection system, 10 Outdoor unit, 11 Compressor, 12 Outdoor heat exchanger, 13 Four-way valve, 14 Outdoor fan, 20 Indoor unit, 21 Expansion valve, 22 Indoor heat exchanger, 23 Indoor fan, 30 Control device, 40 Air conditioning system, 50-54 Temperature sensors, 61, 62 Pressure sensors, 91 Processing circuit, 92 Memory, 93 Input/output unit, 100 Learning device, 110, 210 Data acquisition unit, 120, 120A, 120B Model generation unit, 200 Inference device, 220 Inference unit, 300 Determination device, 310 Determination unit, 320 Output unit, 400 Storage device, 900 Network, AC Time chart, Dr Operation data set, Ds Simulation operation data set, M1 Inference model, Nw1 Neural network, SR1 Confidence interval, X10 Input layer: X11 to X13, Y11, Y12, Z11 neurons, Y10 hidden layer, Z10 output layer, t1 time, w11 to w16, w21, w22 weights.
Claims (5)
連続する第1~第N運転期間(Nは自然数)のうち前記空調システムが正常である運転期間において取得された前記空調システムの運転データを含む学習データを用いて、前記空調システムの運転データから前記空調システムの特定パラメータの正常値を推論する推論モデルを学習済みとする学習装置と、
前記推論モデルを用いて、第(N+1)運転期間において取得された前記空調システムの運転データから前記正常値を推論する推論装置と、
前記正常値と前記第(N+1)運転期間における前記特定パラメータとの比較に基づいて、前記第(N+1)運転期間における前記空調システムが異常か否かを判定する判定装置とを備え、
前記学習装置は、前記連続する第1~第(N+1)運転期間のうち、前記空調システムが正常である運転期間において取得された前記空調システムの運転データを含む学習データを用いて、前記推論モデルを更新し、
前記推論装置は、前記推論モデルを用いて、第(N+2)運転期間において取得された前記空調システムの運転データから前記正常値を推論し、
前記判定装置は、前記正常値と前記第(N+2)運転期間における前記特定パラメータとの比較に基づいて、前記第(N+2)運転期間における前記空調システムが異常か否かを判定する、システム。 A system for detecting an abnormality in an air conditioning system,
a learning device that uses learning data including operating data of the air conditioning system acquired during an operating period in which the air conditioning system is normal among first to Nth consecutive operating periods (N is a natural number) to train an inference model that infers a normal value of a specific parameter of the air conditioning system from the operating data of the air conditioning system;
an inference device that uses the inference model to infer the normal value from operating data of the air conditioning system acquired during the (N+1)th operating period;
a determination device that determines whether or not the air conditioning system is abnormal during the (N+1) operating period based on a comparison between the normal value and the specific parameter during the (N+1) operating period ,
the learning device updates the inference model using learning data including operating data of the air conditioning system acquired during an operating period in which the air conditioning system is normal among the first to (N+1) consecutive operating periods;
the inference device uses the inference model to infer the normal value from operating data of the air conditioning system acquired during the (N+2)th operating period;
The determination device determines whether or not the air conditioning system is abnormal during the (N+2) operating period based on a comparison between the normal value and the specific parameter during the (N+2) operating period .
前記学習装置は、前記シミュレーション運転データセットを用いて前記推論モデルを学習済みとし、
前記推論装置は、第1運転期間において取得された前記空調システムの運転データから前記正常値を推論し、
前記判定装置は、前記正常値と前記第1運転期間における前記特定パラメータとの比較に基づいて、前記第1運転期間における前記空調システムが異常か否かを判定する、請求項1に記載のシステム。 the learning data includes a simulation operation data set obtained from a simulation result of the air conditioning system;
the learning device uses the simulation driving data set to train the inference model;
the inference device infers the normal value from operating data of the air conditioning system acquired during a first operating period;
The system according to claim 1 , wherein the determination device determines whether or not the air conditioning system is abnormal during the first operating period based on a comparison between the normal value and the specific parameter during the first operating period.
前記室外機は、圧縮機と、第1熱交換器とを含み、
前記少なくとも1つの室内機の各々は、膨張弁と、第2熱交換器とを含み、
冷媒は、前記圧縮機、前記第1熱交換器、前記膨張弁、および前記第2熱交換器の順に循環するか、または前記圧縮機、前記第2熱交換器、前記膨張弁、および前記第1熱交換器の順に循環し、
前記特定パラメータは、前記第1熱交換器の伝熱性能に関する指標値、および前記膨張弁の流量係数の少なくとも1つを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のシステム。 The air conditioning system includes an outdoor unit and at least one indoor unit,
The outdoor unit includes a compressor and a first heat exchanger,
Each of the at least one indoor unit includes an expansion valve and a second heat exchanger,
The refrigerant circulates through the compressor, the first heat exchanger, the expansion valve, and the second heat exchanger in this order, or through the compressor, the second heat exchanger, the expansion valve, and the first heat exchanger in this order,
The system according to any one of claims 1 to 3, wherein the specific parameters include at least one of an index value relating to the heat transfer performance of the first heat exchanger and a flow coefficient of the expansion valve.
連続する第1~第N運転期間(Nは自然数)のうち前記空調システムが正常である運転期間において取得された運転データを含む学習データを用いて、前記空調システムの運転データから前記空調システムの特定パラメータの正常値を推論する、学習済みの推論モデルを構築するステップと、
前記推論モデルを用いて、第(N+1)運転期間において取得された前記空調システムの運転データから前記正常値を推論するステップと、
前記正常値と前記第(N+1)運転期間における前記特定パラメータとの比較に基づいて、前記第(N+1)運転期間における前記空調システムが異常か否かを判定するステップと、
前記連続する第1~第(N+1)運転期間のうち、前記空調システムが正常である運転期間において取得された前記空調システムの運転データを含む学習データを用いて、前記推論モデルを更新するステップと、
前記推論モデルを用いて、第(N+2)運転期間において取得された前記空調システムの運転データから前記正常値を推論するステップと、
前記正常値と前記第(N+2)運転期間における前記特定パラメータとの比較に基づいて、前記第(N+2)運転期間における前記空調システムが異常か否かを判定するステップとを含む、方法。 A method for detecting an abnormality in an air conditioning system, comprising:
constructing a trained inference model that infers normal values of specific parameters of the air conditioning system from the operating data of the air conditioning system using learning data including operating data acquired during operating periods in which the air conditioning system is normal among first to Nth consecutive operating periods (N is a natural number);
A step of inferring the normal value from operating data of the air conditioning system acquired during the (N+1)th operating period using the inference model;
determining whether or not the air conditioning system is abnormal during the (N+1) operating period based on a comparison between the normal value and the specific parameter during the (N+1) operating period ;
updating the inference model using learning data including operating data of the air conditioning system acquired during an operating period in which the air conditioning system is normal among the first to (N+1) consecutive operating periods;
Inferring the normal value from operating data of the air conditioning system acquired during the (N+2)th operating period using the inference model;
and determining whether the air conditioning system is abnormal during the (N+2) operating period based on a comparison between the normal value and the specific parameter during the (N+2) operating period .
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/021007 WO2023223557A1 (en) | 2022-05-20 | 2022-05-20 | System and method for detecting abnormality in air-conditioning system |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2023223557A1 JPWO2023223557A1 (en) | 2023-11-23 |
| JPWO2023223557A5 JPWO2023223557A5 (en) | 2024-12-04 |
| JP7799822B2 true JP7799822B2 (en) | 2026-01-15 |
Family
ID=88835024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024521527A Active JP7799822B2 (en) | 2022-05-20 | 2022-05-20 | System and method for detecting abnormalities in an air conditioning system |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20250224128A1 (en) |
| JP (1) | JP7799822B2 (en) |
| GB (1) | GB2632078A (en) |
| WO (1) | WO2023223557A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230280061A1 (en) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP | Building automation system with edge processing diversity |
| US12530040B2 (en) | 2022-03-01 | 2026-01-20 | Tyco Fire & Security Gmbh | Building automation system with edge device common data bus |
| WO2025215773A1 (en) * | 2024-04-10 | 2025-10-16 | 三菱電機株式会社 | Notification device, notification system, learning device, inference device, and refrigeration cycle device |
| CN118856529B (en) * | 2024-07-31 | 2025-02-07 | 江苏碳控科技有限公司 | Air conditioning system and air conditioning operation method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015125509A1 (en) | 2014-02-18 | 2015-08-27 | 東芝キヤリア株式会社 | Refrigeration cycle device |
| JP2021042949A (en) | 2019-09-09 | 2021-03-18 | ダイキン工業株式会社 | Refrigerant amount determination device, method, and program |
| WO2021229768A1 (en) | 2020-05-14 | 2021-11-18 | 三菱電機株式会社 | Learning device and inference device for maintenance of air conditioner |
-
2022
- 2022-05-20 US US18/851,483 patent/US20250224128A1/en active Pending
- 2022-05-20 GB GB2414883.5A patent/GB2632078A/en active Pending
- 2022-05-20 JP JP2024521527A patent/JP7799822B2/en active Active
- 2022-05-20 WO PCT/JP2022/021007 patent/WO2023223557A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015125509A1 (en) | 2014-02-18 | 2015-08-27 | 東芝キヤリア株式会社 | Refrigeration cycle device |
| JP2021042949A (en) | 2019-09-09 | 2021-03-18 | ダイキン工業株式会社 | Refrigerant amount determination device, method, and program |
| WO2021229768A1 (en) | 2020-05-14 | 2021-11-18 | 三菱電機株式会社 | Learning device and inference device for maintenance of air conditioner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023223557A1 (en) | 2023-11-23 |
| GB2632078A (en) | 2025-01-22 |
| GB202414883D0 (en) | 2024-11-20 |
| JPWO2023223557A1 (en) | 2023-11-23 |
| US20250224128A1 (en) | 2025-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7799822B2 (en) | System and method for detecting abnormalities in an air conditioning system | |
| JP7499880B2 (en) | Learning device and inference device for the state of an air conditioning system | |
| JP7069269B2 (en) | Semi-supervised methods and systems for deep anomaly detection for large industrial surveillance systems based on time series data using digital twin simulation data | |
| Wang et al. | Online model-based fault detection and diagnosis strategy for VAV air handling units | |
| AU2011265563B2 (en) | System and method for detecting and/or diagnosing faults in multi-variable systems | |
| Wu et al. | Simultaneous-fault diagnosis considering time series with a deep learning transformer architecture for air handling units | |
| Zhu et al. | Deep learning based reference model for operational risk evaluation of screw chillers for energy efficiency | |
| Zhang et al. | Fault detection and diagnosis for the screw chillers using multi-region XGBoost model | |
| Chen et al. | Interpretable mechanism mining enhanced deep learning for fault diagnosis of heating, ventilation and air conditioning systems | |
| CN110657552A (en) | Fault detection method, heat exchange system and computer readable storage medium | |
| Li et al. | Study on enhanced fault diagnosis of chiller units in HVAC systems under the imbalanced data environment using GA-Optimized LightGBM | |
| Yang et al. | Optimum operating performance based online fault-tolerant control strategy for sensor faults in air conditioning systems | |
| CN119293702B (en) | A method, system, terminal and computer-readable storage medium for determining online faults of a chiller | |
| CN116432361A (en) | Method and device for life assessment of wind turbines | |
| Liu et al. | An efficient sensor and thermal coupling fault diagnosis methodology for building energy systems | |
| JP7309060B2 (en) | Learning device and reasoning device for maintenance of air conditioning equipment | |
| Dehestani et al. | Robust fault tolerant application for HVAC system based on combination of online SVM and ANN black box model | |
| CN121112492B (en) | Wind pressure switch control system and method for heating water heater | |
| CN119916869B (en) | Temperature control method and system of natural convection constant temperature test box | |
| KR102847337B1 (en) | System for fault diagnosis of air conditioning equipment using artificial intelligence and method thereof | |
| KR100340967B1 (en) | Method and apparatus for detecting fault using General Regression Neural Network | |
| CN118482795B (en) | Fault self-diagnosis method and system based on NB-IOT water meter data | |
| Abdollah et al. | Data driven fault detection and diagnostics for hydronic and monitoring systems in a residential building | |
| CN120740255A (en) | Defrosting method of series-parallel double-system air-cooled refrigerator | |
| CN121169119B (en) | A method and system for assessing the operational risk of HVAC systems based on a neural network time series model. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240925 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240925 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251202 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251226 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7799822 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |