JP4932634B2

JP4932634B2 - 広域データ連携システム

Info

Publication number: JP4932634B2
Application number: JP2007205024A
Authority: JP
Inventors: 剛人太田; 加藤　　直
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP2009044288A

Description

本技術は、制御ＬＡＮと情報ＬＡＮとがＩＰネットワークで接続された広域データ連携システムに関する。

例えば、プラントの監視制御は、プラントを構成するプラント機器のコントローラと制御サーバとを制御ＬＡＮで接続し、リアルタイムで機器の監視制御を行うようにしている。従来のプラント監視制御は、プラントのプロセスデータ（プロセスで発生する、温度、圧力などの具体的な物理量等）のみを監視制御対象としていた。

しかし、監視制御対象がプロセスデータのみでは、プロセスに不具合が生じた際にその根本原因を探すのが困難な場合がある。例えば、あるプロセスにおいて、ヒーターに与えられた電力が過大で、ヒーターの温度が高くなってしまい、プロセスに不具合が生じる場合がある。

この場合、ヒーターの温度だけを監視していても、ヒーターに与えられた過大な電力が根本原因だと判別するのは困難である。

そこで、現在では、プロセスデータのみならず、そのプロセスデータ（例えば、前述したヒーターの温度）に付随するデータ（前述したヒーターに供給される電力量など）も監視対象とする傾向にある（プロセスデータに付随したデータを、プロセスメタデータと称す）。

そのため、制御サーバは、プロセスデータのみなならず、プロセスメタデータも収集している。

なお、関連する公知技術として、特許文献１に記載された技術がある。この特許文献１に記載された技術は、サーバのデータベース構成が変更されても、クライアントは要求シートのみを変更するのみで、データを収集可能とする技術であり、システム構成に変更があった場合でも、クライアント側の統合データベースは再設計する必要を回避することができる。

特開２００７−５８７３４号公報

ところで、近年、ＩＰネットワーク（インターネット／イントラネットなど）の普及、プロードバンド化により、管理部門などの情報ＬＡＮと制御ＬＡＮとを、ＩＰネットワークで接続し、情報ＬＡＮからでも制御ＬＡＮのデータを閲覧したいというニーズがある。

このようなニーズのもと、従来は広範囲に分散していたプラントの制御ＬＡＮと情報ＬＡＮはＩＰネットワークで接続されつつあり（制御ＬＡＮと情報ＬＡＮをＩＰネットワークで連携したシステムを広域データ連携システムと称す）、制御ＬＡＮで収集される多量なデータを、情報ＬＡＮが効率良く利用する技術が求められている。

上述したように、広域データ連携システムでは、制御サーバが扱うデータは多量である。また、そのような多量なデータには、常に重要度が高いデータもあれば、監視している時間帯などによっては重要度が低くなるデータもある。つまり、データの重要度が不定なデータが多くある。

制御サーバは、このような多量、かつ、重要度が不定なデータを収集し、情報サーバに送信する必要がある。制御サーバは、収集した全データをそのまま情報サーバに送信することもできるが、ネットワークに高負荷をかけてしまい、好ましいものではない。また、情報サーバは、それらの全データを必要とするわけでもない。

そこで、情報サーバは、情報サーバのデータを使用するユーザにとって必要なデータのみを保持し、データの分析や閲覧が容易になることの方がむしろ重要である。

従来の技術において、ネットワークにかける負荷を少なくすること、情報サーバにとって必要なデータのみを送信することを目指し、収集したデータを一定のポリシーに従ってフィルタをかけ集約させることが可能である。

また、集約のタイミングも、一度制御サーバのデータベースに情報を蓄積し、バッチ形式で一括して集約することも可能である。

しかしながら、従来の技術では、データ集約化のポリシーが固定となっており、同じデータを与えれば同じデータに集約されてしまう。

このため、時間帯等によっては重要度が低くなるデータであっても、フィルタがかからず、重要度の低いデータが情報サーバに送信されてしまう。これでは、情報サーバには必要のないデータが多く蓄積されてしまい無駄である。

また、バッチ形式の集約ではリアルタイム性を確保できず、重要なデータを速やかに情報サーバに送信することができない。

本発明の目的は、システムが稼動しているか否かによらず、データ集約化ポリシーを自由に変更でき、情報サーバにとって必要なデータに集約させ、情報サーバへのデータ送信の高速化が可能な広域データ連携システムを実現することである。

本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。

制御サーバと、情報サーバとを備え、制御対象から複数種類のデータを取得し、取得したデータを、ＩＰネットワークを介して情報サーバに送信する広域データ連携システムにおいて、制御サーバは、制御対象からの複数種類のデータを、情報サーバに対して重要度が高いデータに集約して情報サーバに送信する。

システムが稼動しているか否かによらず、データ集約化ポリシーを自由に変更でき、情報サーバにとって必要なデータに集約させ、情報サーバへのデータ送信の高速化が可能な広域データ連携システムを実現することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に関わる広域データ連携システムの全体構成図である。図１において、通常、広域データ連携システムは、複数の制御ＬＡＮ１と情報ＬＡＮ６とをＩＰネットワーク５で接続したものである。

制御ＬＡＮ１は、コントローラ２と、このコントーラ２の情報を管理する制御サーバ３と、ルータ４とを備える。

コントローラ２は、コントローラ２と接続された機器（図示せず）の監視制御を行う。制御サーバ３は、制御ＬＡＮ１を介してコントローラ２からプロセスデータ等を収集したり、コントローラ２に制御データを送信したりする。さらに、制御サーバ３は、収集したデータを、ＩＰネットワーク５を介して情報サーバ８に送信する。

情報ＬＡＮ６は、情報サーバ８と、情報クライアント７と、ルータ４とを備える。情報サーバ８では、制御サーバ３から送信されたプロセスデータ等を受信して蓄積する。情報サーバ８は、蓄積したデータの分析を行うこともある。

情報クライアント７は、情報ＬＡＮ６を介して、情報サーバ８に蓄積されたデータの閲覧を行うことができる。

なお、図１においては、説明を簡単にするために情報ＬＡＮ６を１つとしているが、複数あっても良い。また、各制御ＬＡＮ１において、コントローラ２、制御サーバ３を１つとしているが、複数あっても良い。本発明の一実施形態では、単に説明を簡略化するためにこれらを１つとしている。

図２は、本発明の一実施形態における広域データ連携システムの制御サーバ３が保持するデータベーステーブルの構成を示す図である。

図２において、データベーステーブルは、データを一意に特定するデータＩＤ、プロセスメタデータ（データ種別、ＩＰアドレス、更新周期（ｓ）、収集時刻）、各データの平均値で正規化したデータから構成される。

これらデータベーステーブルのデータは、収集するたびに変わる動的データ（収集時刻、データ）と、収集のたびに変わらない静的データ（データ種別、ＩＰアドレス、更新周期（ｓ））との２種類に分類することができる。

なお、図２に示したデータベースは、図３に示す制御サーバ３の制御サーバデータベース２１１に対応し、データベース書き込み処理部２１２により、書き込み処理が行なわれる。

図３は、本発明の一実施形態に関わる広域データ連携システムの制御サーバ３の処理全体の概要を示すブロック図である。

図３において、制御サーバ３の静的重要度定義テーブル２０６とは、静的データの重要度を定義するものである。本発明の一実施形態では、静的データとして、図２に示したように、データ種別、ＩＰアドレス、更新周期（ｓ）を考えるが、それぞれに対応する静的重要度定義テーブルがあり、例えば、データ種別に対して重要度が定義されている。

図４は、静的重要度定義テーブル２０６の一例であり、データ種別に対して設けられた静的重要度定義テーブル２０６を示している。図４に示すように、それぞれのデータ種別がどれだけ重要であるかを重要度で示している。例えば、「ｈｅａｔｅｒ０１ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」というデータ種別が、「ｐｕｍｐ０１ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」というデータ種別よりも重要であれば、そちらの方の重要度が高くなる（図４に示した例では、重要度４に対して２に定義されている）。

図５は、静的重要度定義テーブル２０６の他の例であり、ＩＰアドレスに対して設けられた静的重要度定義テーブル２０６を示している。図５に示すように、それぞれのＩＰアドレス（データの所在を示す）がどれだけ重要なものかを重要度で示している。

また、図６は、静的重要度定義テーブル２０６のさらに他の例であり、更新周期に対して設けられた静的重要度定義テーブル２０６を示している。図６に示すように、更新周期がどれだけ重要なものかを重要度で示している。

図３における動的重要度定義テーブル２０９とは、動的データの重要度を定義するものである。本発明の一実施形態では、動的データとして、図２に示したように時刻、データを考えるが、それぞれに対応する動的重要度定義テーブルがある。

図７は、動的重要度定義テーブル２０９の一例であり、時刻に対して設けられた動的重要度定義テーブル２０９を示している。図７に示すように、それぞれの時刻（時刻帯でも良い）に対する重要度を示している。

図８は、動的重要度定義テーブル２０９の他の例であり、データに対して設けられた動的重要度定義テーブル２０９を示している。それぞれのデータがどれだけ重要なものかを重要度で示している。

図８に示す動的重要度定義テーブル２０９に定義するデータは、特定の値を指定しても良いが、図７に示すように、範囲で指定しても良い。また、図８において、データは正規化するために平均値（ＡＶＥ）を用いて定義している。

図４〜図８に示したように、情報の重要度は、制御サーバ３の各テーブルに格納されているので、重要度を変更する場合は、これらのテーブルの格納内容を個々のデータ毎にユーザ等が変更すればよいので、広域データ連携システム全体の動作停止及び再起動することなく、重要度の変更が可能である。

図３における静的重要度評価処理部２０５は、静的重要度定義テーブル２０６に定義された重要度に基づき、各データの静的重要度を評価する。静的重要度評価処理部２０５が行なった評価結果は、データＩＤをキーとし、重要度を値として、評価済み静的重要度テーブル２０４に書き込まれる。なお、この静的重要度評価処理部２０５の詳細な処理については、後述する。

また、図３における集約データ作成処理部２０８は、評価済み静的重要度テーブル２０４に書き込まれた重要度と、動的重要度定義テーブル２０９に書き込まれた重要度とを比較して、どちらか大きいものを最終的な重要度を決定する。

さらに、集約データ作成処理部２０８は、決定した重要度をもとに、集約度定義テーブル２１０（図１０に示す）から集約度を決定し、集約データを作成する。そして、集約データ作成処理部２０８は、作成した集約データをデータ送信処理部２０７に渡す。

制御サーバ３における主な動作は、図９に示す「静的重要度評価処理」と、図１１に示す「集約データ作成処理」である。これらの処理は互いに独立して動作する。

図９を参照して静的重要度評価処理について説明する。

図９のステップＳ１において、まず、静的重要度評価処理部２０５は、データ受信処理部２１３よりデータを受信する。そして、静的重要度評価処理部２０５は、受信したデータのデータＩＤをキーにして、評価済み静的重要度テーブル２０４にアクセスする。

次に、ステップＳ２において、もし、そのキーが存在していれば、すでにそのデータＩＤの静的な重要度は評価されていること、及び静的な重要度はデータ受信のたびに変化しないことから新たに評価する必要はない。よって、処理を終了する。

ステップＳ２において、もしそのキーが存在していなければ、ステップＳ３に進む。

そして、ステップＳ３において、静的重要度評価処理部２０５は、受信したデータのデータＩＤをキーにして、データベース２１１から、データ種別、ＩＰアドレス、更新周期を取得する。

次に、ステップＳ４において、静的重要度評価処理部２０５は、取得したデータ種別をキーにして、テーブル２０６のデータ種別−重要度定義テーブルから重要度を取得する。

そして、ステップＳ５において、静的重要度評価処理部２０５は、取得したＩＰアドレスをキーにして、テーブル２０６のＩＰアドレス−重要度定義テーブルから重要度を取得する。

次に、ステップＳ６において、静的重要度評価処理部２０５は、取得した更新周期をキーにして、テーブル２０６の更新周期−重要度定義テーブルから重要度を取得する。

そして、ステップＳ７において、静的重要度評価処理部２０５は、ステップＳ４〜Ｓ６で取得した重要度において最大の重要度を、そのデータＩＤの最終的な静的重要度とする。さらに、静的重要度評価処理部２０５は、データＩＤをキーとして、評価済み静的重要度テーブル２０４にその重要度を書き込む。

なお、静的データは変化しないと想定しているが、少ない頻度ではあるが変化する場合も想定される（例えば更新周期など）。この場合、静的重要度は再評価する必要がある。静的重要度の再評価を行なう場合には、オペレータ等により評価済み静的重要度テーブル２０４の該当するデータのデータＩＤを削-除する。これにより、静的重要度が再評価されるので、静的データが万一変化した場合にも柔軟に対応できる。

次に、図１１を参照して、集約データ作成処理部２０８が主に実行する集約データ作成処理について説明する。この集約データ作成処理は、データ収集し、情報サーバ８に送信する毎に、実行される。

図１１のステップＳ１００において、集約データ作成処理部２０８は、データベース２１１から更新されたデータの全データＩＤを取得する。この全データＩＤをリストに（以降、全データＩＤリストと称す）格納する。

ステップＳ２００において、全データＩＤリストの先頭のデータＩＤを取り除き、抽出する。

次に、ステップＳ３００において、その抽出したデータＩＤをキーにして、評価済み静的重要度テーブル２０４から静的な重要度を取得する。

続いて、ステップＳ４００において、上記抽出したデータＩＤをキーにして、データベース２１１から収集時刻、データを取得する。

ステップＳ５００において、取得したデータをキーにして、テーブル２０９のうちのデータ重要度定義テーブルから重要度を取得する。

次に、ステップＳ６００において、取得した収集時刻をキーにして、テーブル２０９のうちの時刻−重要度定義テーブルから重要度を取得する。

ステップＳ７００において、ステップＳ３００、Ｓ５００、Ｓ６００で取得した重要度の中で最の重要度を、そのデータＩＤの最終的な重要度とする。これにより、静的か動的かによらず最大の重要度を決定することができる。

そして、ステップＳ８において、決定した重要度をキーにして、集約度定義テーブル２１０から集約度を取得する。

集約度はそのデータを集約データに含める確率を表す。例えば、集約度が１／５の場合、２０９６の確率でこのデータが集約データに含まれることを意味する。

そこで、ステップＳ９００において、そのデータが集約データに含まれるかをその集約度の確率をもとに決定する（その確率で集約データに含まれるかどうかの当選を行う）。

ステップＳ１０００において、全データＩＤリストに、データＩＤが残っているか否かを判断し、データＩＤが残っていればステップ２〜ステップ９を繰り返す。データＩＤが全て取り除かれ、残っていなければ、ステップＳ１１００に進む。

ステップＳ１１００において、集約データに含まれると決定されたデータを集約データとしてまとめ、送信処理部２０７に渡す。

送信処理部２０７は集約データを、ＩＰネットワーク５を介して情報サーバ８のデータ受信処理部２０３に送信する。データ受信処理部２０３は、受信した集約データをデータベース書き込み処理部２０２に転送する。データベース書き込み処理部２０２は、転送された集約データを情報サーバデータベース２０１に書き込む。

上記ステップＳ１００〜ステップＳ１１００により、重要度の高いデータは高い確率で（集約度を１にすれば１００％）、重要度の低いデータは低い確率で集約データに含められることになる。

また、上記で求めた重要度は動的に変更するものなので、集約は固定化されず、その都度できるだけ重要なデータが集約データとして作成される効果がある。

また、データの集約化はデータ収集時にリアルタイムに行われるため、集約されたデータを速やかに情報サーバ８に送信することができる。

さらに、制御サーバ３には全てのデータが蓄積されているので、必要であれば情報サーバ８が、情報サーバ８には送られていないデータを制御サーバ３に要求して取得することができる。

静的重要度定義テーブル及び動的重要度定義テーブルに設定された重要度は、情報サーバ８からの要求により変更可能である。これは、重要度が変更となったとき、その都度、静的重要度定義テーブル及び動的重要度定義テーブルを変更することができる。重要度変更処理は、情報サーバ８からの指令に基づいて制御サーバ３の重要度変更処理部（図示せず）により実行するように構成可能である。

重要度を変更する場合、図４〜図８に示したテーブルを、制御サーバ３が有する表示部（ディスプレイ）に表示し、変更操作を行うことができる。また、重要度に応じた集約度も変更可能であり、集約度を変更する場合は、図１０に示したテーブルを画面表示して、変更操作が行われる。

以上のように、本発明によれば、制御サーバ３と情報サーバ８とがＩＰネットワーク５を介して接続された広域データ連携システムにおいて、制御サーバ３は、情報サーバ８にとって、重要度の高いデータを集約して情報サーバ８に送信する。データの重要度は、動的に変更可能である。

したがって、本発明によれば、システムが稼動しているか否かによらず、データ集約化ポリシーを自由に変更でき、情報サーバにとって必要なデータに集約させ、情報サーバへのデータ送信の高速化が可能な広域データ連携システムを実現することができる。

なお、本発明は特定の産業分野に依らず、情報ＬＡＮと制御ＬＡＮとがＩＰネットワークで接続されたシステムにおいて広く適用できる。

本発明の一実施形態に関わる広域データ連携システムの全体構成図である。本発明の一実施形態における広域データ連携システムの制御サーバが保持するデータベーステーブルの構成を示す図である。本発明の一実施形態に関わる広域データ連携システムの制御サーバ３の処理全体ブロック図である。本発明の一実施形態におけるデータ種別−重要度定義テーブルを示す図である。本発明の一実施形態におけるＩＰアドレス−重要度定義テーブルを示す図である。本発明の一実施形態における更新周期−重要度定義テーブルを示す図である。本発明の一実施形態における時刻−重要度定義テーブルを示す図である。本発明の一実施形態におけるデータ−重要度定義テーブルを示す図である。本発明の一実施形態における制御サーバが実行する静的重要度評価処理の動作フローチャートである。本発明の一実施形態における重要度−集約度定義テーブルを示す図である。本発明の一実施形態における制御サーバが実行する集約データ作成処理部の動作フローチャートである。

符号の説明

１・・・制御ＬＡＮ、２・・・コントローラ、３・・・制御サーバ、４・・・ルータ、５・・・ＩＰネットワーク、６・・・情報ＬＡＮ、７・・・情報クライアント、８・・・情報サーバ、２０１・・・情報サーバデータベース、２０２・・・データベース書き込み処理部、２０３・・・データ受信処理部、２０４・・・評価済み静的重要度テーブル、２０５・・・静的重要度評価処理部、２０６・・・静的重要度定義テーブル、２０７・・・データ送信処理部、２０８・・・集約データ作成処理部、２０９・・・動的重要度定義テーブル、２１０・・・集約度定義テーブル、２１１・・・制御サーバデータベース、２１２・・・データベース書き込み処理部、２１３・・・データ受信処理部

Claims

制御対象から複数種類のデータを取得し、取得したデータを、ＩＰネットワークを介して情報サーバに送信する制御サーバを有する広域データ連携システムにおいて、
上記制御サーバは、
上記制御対象からの複数種類のデータのうち、データ取得時毎にその値が変化する動的データについての重要度を定義する動的重要度定義テーブルと、
上記制御対象からの複数種類のデータのうち、その値が一定である静的データについての重要度を定義する静的重要度定義テーブルと、
上記制御対象から取得した複数種類のデータを、上記静的重要度定義テーブルを用いて静的重要度を評価する静的重要度評価処理部と、
上記静的重要度評価処理部により重要度が評価されたデータを格納する評価済み静的重要度テーブルと、
上記動的重要度定義テーブル及び静的重要度テーブルに定義された重要度毎に集約度が定義された集約度定義テーブルと、
上記制御対象からの複数種類のデータの重要度を、上記動的重要度定義テーブルと上記評価済み静的重要度テーブルとに基づいて設定し、上記集約度定義テーブルに定義された集約度を用いて、上記制御対象からの複数種類のデータを集約する集約データ作成処理部と、
を備え、上記集約データ作成処理部により集約されたデータを情報サーバに送信することを特徴とする広域データ連携システム。
請求項１記載の広域データ連携システムにおいて、
上記制御サーバは、制御対象からのデータ取得時毎に、データを集約して情報サーバに送信することを特徴とする広域データ連携システム。
請求項１記載の広域データ連携システムにおいて、上記重要度定義テーブル及び集約度定義テーブルは、上記制御サーバ又は情報サーバを介して、書き換え可能であることを特徴とする広域データ連携システム。
請求項１〜３記載の広域データ連携システムにおいて、
上記制御サーバは、上記情報サーバに送信しなかったデータを、上記情報サーバの要求に従って送信することを特徴とする広域データ連携システム。
請求項１記載の広域データ連携システムにおいて、上記制御サーバは、表示部を備え、上記動的重要度定義テーブル、上記静的重要度定義テーブル、又は上記集約度定義テーブルの書き換え時には、これらのテーブルを上記表示部に表示させることを特徴とする広域データ連携システム。