JP6898607B2 - Abnormality sign detection system and abnormality sign detection method - Google Patents

Abnormality sign detection system and abnormality sign detection method Download PDF

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本発明は、機械設備の異常予兆検出システム、方法に関し、特に機械設備の状態監視における正常パターン学習方法および異常予兆検知方法に関する。 The present invention relates to an abnormality sign detection system and method for machinery and equipment, and particularly to a normal pattern learning method and an abnormality sign detection method in condition monitoring of machinery and equipment.

インフラ設備が突然の故障で停止すると、人的・経済的にも多大な損失が発生する。そのため、そのような故障を未然に防ぐ設備診断技術は必要不可欠である。 If infrastructure equipment is shut down due to a sudden failure, a great deal of human and economic loss will occur. Therefore, equipment diagnosis technology to prevent such failures is indispensable.

従来の異常検知の考え方は、予め人間の経験などにより測定値に対して閾値を設定しておく方法が主であったが、各設備の仕様個体差や測定誤差が精度悪化を招いていた。 The conventional concept of anomaly detection has mainly been a method of setting a threshold value for a measured value in advance based on human experience, but individual differences in specifications of each equipment and measurement errors have caused deterioration in accuracy.

昨今ではデータ収集インフラが発達したことにより、設備に取付けられたセンサから常時データが容易に収集できるようになった。その集められた大量のデータをもとに、直接異常・正常のより精度の高い判定基準を構築することが可能になっている。 With the recent development of data collection infrastructure, it has become possible to easily collect data at all times from sensors installed in equipment. Based on the large amount of collected data, it is possible to directly construct more accurate judgment criteria for abnormal / normal.

ただし、機械設備のあらゆる異常データを集めることは通常困難である。そこで、正常データのみから正常な範囲の境界面を構築し、その境界面から外れたデータ、あるいは外れたデータの割合などをもって設備の異常とみなす方法が考えられる。 However, it is usually difficult to collect all the anomalous data of machinery and equipment. Therefore, a method is conceivable in which a boundary surface in a normal range is constructed only from normal data, and the data deviating from the boundary surface or the ratio of the deviated data is regarded as an abnormality of the equipment.

このような1クラスの識別問題には、例えば1クラスサポートベクターマシン(one−class SVM;以下OCSVMと称することもある)の適用が考えられる。しかし、1つの1クラスサポートベクターマシンによる判定器では正常とみなせる状態が時間とともに変化する場合(例えば、回転機において回転数が時間によって変化し、それに伴い振動パターンが変化するなど)に対応できない。 For such a one-class identification problem, for example, application of a one-class support vector machine (one-class SVM; hereinafter may be referred to as OCSVM) can be considered. However, the judgment device using one one-class support vector machine cannot cope with the case where the state that can be regarded as normal changes with time (for example, the rotation speed of the rotating machine changes with time and the vibration pattern changes accordingly).

正常パターンが複数あるケースを想定した診断方法として、特許文献1がある。特許文献1では、学習データをクラスタリングによりクラスタに分割し、各クラスタについて部分空間法によりモデル化を行い、各モデルとの距離が最も近いものに分類し、その距離を異常度としている。 Patent Document 1 is a diagnostic method assuming a case where there are a plurality of normal patterns. In Patent Document 1, the training data is divided into clusters by clustering, each cluster is modeled by the subspace method, classified into those having the closest distance to each model, and the distance is defined as the degree of anomaly.

特許第5048625号公報Japanese Patent No. 5048625

特許文献1は、事前に正常状態のデータを時間を追ってクラスタに分割することが記載されているが、クラスタリング方法の詳細については言及されておらず、クラスタ数が未知であるため、正確なクラスタリングは行えない。すなわち、正常パターンが複数あるがその数が未知であるため、各正常パターンの集合を作成することができない。 Patent Document 1 describes in advance that data in a normal state is divided into clusters over time, but the details of the clustering method are not mentioned, and the number of clusters is unknown, so accurate clustering is performed. Cannot be done. That is, since there are a plurality of normal patterns but the number is unknown, it is not possible to create a set of each normal pattern.

また、正常クラスの更新方法について言及されていないため、正常状態が時間とともに変化するような場合に対応できない。 Moreover, since the method of updating the normal class is not mentioned, it is not possible to deal with the case where the normal state changes with time.

本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、正常クラス数および正常範囲が未知の場合でも適切なクラス集合を作成することができる異常予兆検出システムおよび異常予兆検出方法を提供することにある。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide an abnormality sign detection system and an abnormality sign detection method capable of creating an appropriate class set even when the number of normal classes and the normal range are unknown. It is in.

上記課題を解決するための請求項1に記載の異常予兆検出システムは、
機械設備の状態を検出した状態検出データに基づいて機械設備の異常予兆を検出する異常予兆検出システムであって、
異常予兆検出対象の機械設備の状態を検出した状態検出データを収集して記録するデータ収集部と、
前記データ収集部により収集された状態検出データのうち、ある一定時間に収集された時系列のセグメントデータをフレーム単位に分割し、前記フレーム単位で特徴パラメータベクトルを計算し、該フレーム単位で計算された特徴パラメータベクトルの集合をセグメント特徴ベクトルとして作成する特徴量抽出部と、
前記特徴量抽出部により作成されたセグメント特徴ベクトルであって、現在時刻から一定時間遡った複数のセグメント特徴ベクトルを基に、各セグメントが正常か否かの判定を行って、複数のセグメント特徴ベクトルの各々から1つの正常/異常を識別するための判定器を作成し、作成された複数の判定器の集合をクラス集合として作成するクラス集合作成部と、
前記クラス集合作成部により作成された各判定器を用いて、該判定器の作成に使われたセグメント特徴ベクトルから、各判定器の特徴量であるクラス特徴ベクトルを求め、該クラス特徴ベクトルを用いて1クラスサポートベクターマシンにより判定器の判定を行い、外れと判定された判定器をクラス集合から除外することによって、残りの判定器の集合を正常クラス集合とする正常クラス集合作成部と、を備え、
前記クラス集合作成部は、前記現在時刻から一定時間遡った複数のセグメント特徴ベクトルのうち、最初のセグメント特徴ベクトルについては、外れ値を検出する手法を用いて判定器を作成してクラス集合に加え、2番目以降のセグメント特徴ベクトルについては、前記クラス集合に属する判定器を用いて評価し、全ての判定器で正常から外れていると評価されたセグメント特徴ベクトルに対して新たに判定器を作成してクラス集合に追加することを特徴としている。
The abnormality sign detection system according to claim 1 for solving the above problems is
It is an abnormality sign detection system that detects an abnormality sign of machinery and equipment based on the state detection data that detects the state of machinery and equipment.
A data collection unit that collects and records status detection data that detects the status of machinery and equipment targeted for abnormality sign detection,
Of the state detection data collected by the data collection unit, the time-series segment data collected at a certain time is divided into frame units, the feature parameter vector is calculated for each frame unit, and the feature parameter vector is calculated for each frame unit. A feature amount extraction unit that creates a set of feature parameter vectors as segment feature vectors,
It is a segment feature vector created by the feature amount extraction unit, and it is determined whether or not each segment is normal based on a plurality of segment feature vectors that go back a certain time from the current time, and a plurality of segment feature vectors. A class set creation unit that creates a judgment device for identifying one normal / abnormal from each of the above , and creates a set of the created multiple judgment devices as a class set.
Using each judgment device created by the class set creation unit, a class feature vector which is a feature quantity of each judgment device is obtained from the segment feature vector used for creating the judgment device, and the class feature vector is used. A normal class set creation unit that makes the remaining set of judgments a normal class set by making a judgment of the judgment device by the 1-class support vector machine and excluding the judgment device judged to be out of order from the class set. Prepare,
The class set creation unit creates a judgment device for the first segment feature vector among a plurality of segment feature vectors that go back a certain time from the current time by using a method of detecting an outlier, and adds it to the class set. The second and subsequent segment feature vectors are evaluated using the judgment devices belonging to the class set, and a new judgment device is created for the segment feature vectors evaluated to be out of normal by all the judgment devices. It is characterized by adding to the class set.

また、請求項7に記載の異常予兆検出方法は、機械設備の状態を検出した状態検出データに基づいて機械設備の異常予兆を検出する異常予兆検出方法であって、
データ収集部が、異常予兆検出対象の機械設備の状態を検出した状態検出データを収集して記録するデータ収集ステップと、
特徴量抽出部が、前記データ収集部により収集された状態検出データのうち、ある一定時間に収集された時系列のセグメントデータをフレーム単位に分割し、前記フレーム単位で特徴パラメータベクトルを計算し、該フレーム単位で計算された特徴パラメータベクトルの集合をセグメント特徴ベクトルとして作成する特徴量抽出ステップと、
クラス集合作成部が、前記特徴量抽出部により作成されたセグメント特徴ベクトルであって、現在時刻から一定時間遡った複数のセグメント特徴ベクトルを基に、各セグメントが正常か否かの判定を行って、複数のセグメント特徴ベクトルの各々から1つの正常/異常を識別するための判定器を作成し、作成された複数の判定器の集合をクラス集合として作成するクラス集合作成ステップと、
正常クラス集合作成部が、前記クラス集合作成部により作成された各判定器を用いて、該判定器の作成に使われたセグメント特徴ベクトルから、各判定器の特徴量であるクラス特徴ベクトルを求め、該クラス特徴ベクトルを用いて1クラスサポートベクターマシンにより判定器の判定を行い、外れと判定された判定器をクラス集合から除外することによって、残りの判定器の集合を正常クラス集合とする正常クラス集合作成ステップと、を備え、
前記クラス集合作成ステップは、前記現在時刻から一定時間遡った複数のセグメント特徴ベクトルのうち、最初のセグメント特徴ベクトルについては、外れ値を検出する手法を用いて判定器を作成してクラス集合に加え、2番目以降のセグメント特徴ベクトルについては、前記クラス集合に属する判定器を用いて評価し、全ての判定器で正常から外れていると評価されたセグメント特徴ベクトルに対して新たに判定器を作成してクラス集合に追加することを特徴としている。
Further, the abnormality sign detection method according to claim 7 is an abnormality sign detection method for detecting an abnormality sign of machinery / equipment based on state detection data for detecting the state of machinery / equipment.
A data collection step in which the data collection unit collects and records the state detection data that detects the state of the machinery and equipment for which the abnormality sign is detected.
The feature amount extraction unit divides the time-series segment data collected at a certain time from the state detection data collected by the data collection unit into frame units, calculates the feature parameter vector in each frame unit, and calculates the feature parameter vector. A feature amount extraction step for creating a set of feature parameter vectors calculated for each frame as a segment feature vector, and
The class set creation unit is a segment feature vector created by the feature amount extraction unit, and determines whether or not each segment is normal based on a plurality of segment feature vectors that go back a certain time from the current time. , A class set creation step that creates a judgment device for discriminating one normal / abnormal from each of a plurality of segment feature vectors, and creates a set of the created multiple judgment devices as a class set.
The normal class set creation unit obtains the class feature vector, which is the feature quantity of each judgment device, from the segment feature vector used for creating the judgment device, using each judgment device created by the class set creation unit. , The judgment device is judged by the one-class support vector machine using the class feature vector, and the judgment device judged to be out of order is excluded from the class set, so that the remaining set of judgment devices is set as the normal class set. With a class set creation step,
In the class set creation step, among a plurality of segment feature vectors that go back a certain time from the current time, for the first segment feature vector, a determination device is created by using a method of detecting an outlier and added to the class set. The second and subsequent segment feature vectors are evaluated using the judgment devices belonging to the class set, and a new judgment device is created for the segment feature vectors evaluated to be out of normal by all the judgment devices. It is characterized by adding to the class set.

また、請求項3に記載の異常予兆検出システムは、請求項1又は2において、前記正常クラス集合作成部は、前記判定器の作成に使われたセグメント特徴ベクトルの各特徴パラメータベクトルについて、1クラスサポートベクターマシンの識別面との距離を各々求め、これらの距離の頻度を前記セグメント特徴ベクトルに対応するクラス特徴ベクトルとし、該クラス特徴ベクトルを用いて、1クラスサポートベクターマシンによって正常か否かの判定を行い、正常でないクラス特徴ベクトルに対応した判定器を外れ判定器としてクラス集合から除外することを特徴としている。 Further, the abnormal sign detection system according to claim 3, in claim 1 or 2, wherein the normal class set creating unit, for each feature parameter vectors of the segment feature vectors were used to create the determiner, 1 class The distances to the identification planes of the support vector machines are obtained, the frequencies of these distances are set as the class feature vectors corresponding to the segment feature vectors, and the class feature vectors are used to determine whether or not the one-class support vector machine is normal. The feature is that the judgment is performed and the judgment device corresponding to the abnormal class feature vector is excluded from the class set as an out-of-order judgment device.

上記構成によれば、クラス集合作成部では各セグメントデータ毎に正常か否かが判定されてクラス集合が作成される。正常クラス集合作成部では各セグメントよりも上の階層であるクラス集合(複数のセグメントから作成された各判定器の集合)について正常か否かが判定されるので、正常クラス集合作成の精度が向上する。これによって、異常予兆検出において、正常クラス数および正常範囲が未知の場合でも適切なクラス集合を作成することができる。 According to the above configuration, the class set creation unit determines whether or not each segment data is normal and creates the class set. Since the normal class set creation unit determines whether or not the class set (set of each judgment device created from multiple segments) that is higher than each segment is normal, the accuracy of normal class set creation is improved. To do. As a result, in the detection of abnormal signs, an appropriate class set can be created even when the number of normal classes and the normal range are unknown.

また、請求項2に記載の異常予兆検出システムは、請求項1において、前記クラス集合作成部は、クラス集合の作成をリアルタイム又は定期的に実行してクラス集合を逐次更新し、
前記正常クラス集合作成部は、正常クラス集合の作成をリアルタイム又は定期的に実行して正常クラス集合を逐次更新することを特徴としている。
Further, in the abnormality sign detection system according to claim 2, in claim 1, the class set creation unit executes the creation of the class set in real time or periodically to update the class set sequentially.
The normal class set creation unit is characterized in that the normal class set is created in real time or periodically and the normal class set is sequentially updated.

上記構成によれば、正常クラスの状態が変化する場合に、その変化に追従することができる。 According to the above configuration, when the state of the normal class changes, it is possible to follow the change.

また、請求項4に記載の異常予兆検出システムは、請求項1ないし3のいずれか1項において、前記データ収集部により新たに収集された状態検出データのうち、ある一定時間に収集された時系列のセグメントデータから、前記特徴量抽出部を用いてセグメント特徴ベクトルを作成し、該セグメント特徴ベクトルの各フレームの特徴パラメータベクトルについて、前記正常クラス集合作成部で作成された正常クラス集合の各判定器を用いて評価を行い、正常でないフレームの割合に基づいてセグメントデータの正常/異常を判定する運用中判定部をさらに備えたことを特徴としている。 Further, the abnormality sign detection system according to claim 4 is when the state detection data newly collected by the data collection unit in any one of claims 1 to 3 is collected at a certain time. A segment feature vector is created from the segment data of the series using the feature amount extraction unit, and each determination of the normal class set created by the normal class set creation unit is performed on the feature parameter vector of each frame of the segment feature vector. The feature is that it is further equipped with an in-operation judgment unit that evaluates using a device and judges whether the segment data is normal / abnormal based on the ratio of abnormal frames.

上記構成によれば、新たに収集された状態検出データに対して、正常クラス集合の判定器を用いてセグメント単位の異常を発見することができる。 According to the above configuration, it is possible to detect an abnormality in segment units using a normal class set determining device for the newly collected state detection data.

また、請求項5に記載の異常予兆検出システムは、請求項1ないし4のいずれか1項において、前記正常クラス集合に存在する判定器の数と、前記正常クラス集合作成部によって除外された外れ判定器の数とに基づいてクラス集合の異常を診断するクラス診断部をさらに備えたことを特徴としている。 Further, in the abnormality sign detection system according to claim 5 , in any one of claims 1 to 4 , the number of determination devices existing in the normal class set and the deviation excluded by the normal class set creation unit. It is characterized by further including a class diagnosis unit that diagnoses abnormalities in the class set based on the number of judgment devices.

上記構成によれば、作成したクラス集合の異常を診断することができ、これに基づいてクラス集合を作成した付近のデータの傾向(バラツキ等)や異常を把握することができる。 According to the above configuration, it is possible to diagnose the abnormality of the created class set, and based on this, it is possible to grasp the tendency (variation, etc.) and abnormality of the data in the vicinity where the class set is created.

また、請求項6に記載の異常予兆検出システムは、請求項1ないし5のいずれか1項において、前記クラス集合作成部は、前記最初のセグメント特徴ベクトルについては、1クラスサポートベクターマシンを用いて判定器を作成してクラス集合に加えることを特徴としている。 Further, in the abnormality sign detection system according to claim 6 , in any one of claims 1 to 5 , the class set creation unit uses a one-class support vector machine for the first segment feature vector. It is characterized by creating a judge and adding it to the class set.

(1)請求項1〜7に記載の発明によれば、異常予兆検出において、正常クラス数および正常範囲が未知の場合でも適切なクラス集合を作成することができる。
(2)請求項2に記載の発明によれば、正常クラスの状態が変化する場合に、その変化に追従することができる。
(3)請求項4に記載の発明によれば、新たに収集された状態検出データに対して、正常クラス集合の判定器を用いてセグメント単位の異常を発見することができる。
(4)請求項5に記載の発明によれば、作成したクラス集合の異常を診断することができ、これに基づいてクラス集合を作成した付近のデータの傾向(バラツキ等)や異常を把握することができる。
(1) According to the inventions of claims 1 to 7 , an appropriate class set can be created even when the number of normal classes and the normal range are unknown in the abnormality sign detection.
(2) According to the second aspect of the present invention, when the state of the normal class changes, the change can be followed.
(3) According to the invention of claim 4 , it is possible to detect an abnormality in segment units by using a determination device of a normal class set for newly collected state detection data.
(4) According to the invention of claim 5 , it is possible to diagnose the abnormality of the created class set, and based on this, grasp the tendency (variation, etc.) and abnormality of the data in the vicinity where the class set is created. be able to.

本発明の一実施形態例による異常予兆検出システムの構成図。The block diagram of the abnormality sign detection system according to one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態例で用いるOCSVMの異常/正常判定の様子を示す2次元データでのイメージ図。FIG. 6 is an image diagram of two-dimensional data showing a state of abnormality / normality determination of OCSVM used in an example of one embodiment of the present invention. 図1における異常予兆検出装置が実施する異常予兆検出アルゴリズムを示す説明図。An explanatory diagram showing an abnormality sign detection algorithm implemented by the abnormality sign detection device in FIG. 1. 本発明の一実施形態例において、セグメント判定を行う際の外れ率算出アルゴリズムの説明図。An explanatory diagram of a deviation rate calculation algorithm when performing segment determination in an example of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態例において、クラス集合から正常クラス集合を作成する際のクラス判定アルゴリズムの説明図。An explanatory diagram of a class determination algorithm when creating a normal class set from a class set in an embodiment of the present invention. 図5のクラス判定アルゴリズムにおけるセグメント特徴ベクトルからクラス特徴ベクトルを求める様子を表し、(a)は判定器の識別面との距離を示す説明図、(b)は前記距離の頻度を示す説明図。FIG. 5 shows how the class feature vector is obtained from the segment feature vector in the class determination algorithm of FIG. 5, where FIG. 5A is an explanatory diagram showing a distance from the identification surface of the determination device, and FIG. 5B is an explanatory diagram showing the frequency of the distance.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。本実施形態例では、2値判別器(判定器)による判別を繰り返し行って判定器の集合を作成し、また判定器の集合に対して評価を行い、外れた判定器の存在を除外することで、正常クラス数が未知の場合でもより適切なクラス集合を作成可能とする。また、現時刻から一定時間過去に遡った区間の判定器の集合を逐次作成し、正常クラス集合を更新しながら異常判定を行うことで、正常状態の変化に追従させることを可能とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples of embodiments. In the present embodiment, the determination by the binary discriminator (judgment device) is repeated to create a set of judgment devices, and the set of judgment devices is evaluated to exclude the existence of the deviating judgment device. This makes it possible to create a more appropriate class set even when the number of normal classes is unknown. In addition, it is possible to follow the change in the normal state by sequentially creating a set of judgment devices for a section that goes back a certain time from the current time and performing an abnormality judgment while updating the normal class set.

図1は本実施形態例による異常予兆検出システムの全体構成を示している。図1において、診断対象(異常予兆検出対象)の機械設備10(1台又は複数台設けられ、図1では2台を図示している)は、例えば電力設備や発電所内の各種機器で構成され、この機械設備10には、例えば電圧、電流、モータ回転速度、圧力、温度等を検出するセンサ(図示省略)が設けられている。 FIG. 1 shows the overall configuration of the abnormality sign detection system according to the example of the present embodiment. In FIG. 1, the mechanical equipment 10 (one or more units are provided and two units are shown in FIG. 1) to be diagnosed (target for detecting an abnormality sign) is composed of, for example, electric power equipment and various devices in a power plant. The mechanical equipment 10 is provided with a sensor (not shown) for detecting, for example, voltage, current, motor rotation speed, pressure, temperature, and the like.

機械設備10の運転状態(運転又は停止状態)は図示省略の検出手段により検出され、その運転データは、前記センサのデータとともに通信手段20によって異常予兆検出装置100に送信される。 The operating state (operating or stopped state) of the mechanical equipment 10 is detected by a detecting means (not shown), and the operating data is transmitted to the abnormality sign detecting device 100 by the communication means 20 together with the data of the sensor.

尚、前記センサデータが本発明の状態検出データを構成している。また、前記データのセンシングはある間隔(例えば1時間に1回)で、ある一定時間(例えば10秒)行われる。 The sensor data constitutes the state detection data of the present invention. Further, the data is sensed at a certain interval (for example, once an hour) for a certain period of time (for example, 10 seconds).

前記通信手段20を介して送信されたセンサデータおよび運転データは、異常予兆検出装置100内のデータ記録部110に蓄積される(異常予兆検出装置100のデータ収集機能(データ収集部)がデータ記録部110に記録する)。 The sensor data and operation data transmitted via the communication means 20 are stored in the data recording unit 110 in the abnormality sign detection device 100 (the data collection function (data collection unit) of the abnormality sign detection device 100 records the data. Record in section 110).

120は、データ記録部110に蓄積されたセンサデータから必要に応じてフレーム分割し、各フレームに対して特徴パラメータベクトルを計算し、特徴パラメータベクトルの集合としてセグメント特徴ベクトルを作成する特徴量抽出部である。特徴量抽出部120は、例えば振動のような周期性を伴うデータであればフーリエ係数やケプストラムなどを計算する。 The feature amount extraction unit 120 divides the sensor data stored in the data recording unit 110 into frames as necessary, calculates a feature parameter vector for each frame, and creates a segment feature vector as a set of feature parameter vectors. Is. The feature amount extraction unit 120 calculates a Fourier coefficient, cepstrum, or the like for data having periodicity such as vibration.

130は、計測信号(データ記録部110に蓄積されたセンサデータ)から、例えば1クラスサポートベクターマシンにより正常・外れを識別するための判定器を作成する判定器作成部である。 Reference numeral 130 denotes a determination device creating unit that creates a determination device for discriminating between normal and abnormal from the measurement signal (sensor data accumulated in the data recording unit 110) by, for example, a one-class support vector machine.

140は、後述するクラス集合H又は正常クラス集合H*から取り出した判定器により、セグメントがクラス集合又は正常クラス集合に属しているかどうかを判定するセグメント判定部である。 Reference numeral 140 denotes a segment determination unit for determining whether or not a segment belongs to the class set or the normal class set by a determination device extracted from the class set H or the normal class set H * described later.

150は、現時刻から一定時間遡った複数のセグメントから作成される判定器の集合(H)を、前記判定器作成部130および前記セグメント判定部140の処理により作成するクラス集合作成部である。 Reference numeral 150 denotes a class set creation unit that creates a set (H) of determination devices created from a plurality of segments that are traced back from the current time by a certain time by processing of the determination device creation unit 130 and the segment determination unit 140.

160は、クラス集合Hに含まれる判定器から、例えば1クラスサポートベクターマシンにより外れ判定器を抽出し、クラス集合Hから除外することで、クラス集合を判定するクラス判定部である。前記クラス集合Hはリアルタイム又は定期的に更新される。 Reference numeral 160 denotes a class determination unit that determines a class set by extracting a deviation determination device from the determination devices included in the class set H by, for example, a one-class support vector machine, and excluding it from the class set H. The class set H is updated in real time or periodically.

170は、前記クラス集合作成部150により作成されたクラス集合Hについて、クラス判定部160により外れ判定器を除外した残りの判定器の集合(正常クラス集合H*)を作成する正常クラス集合作成部である。前記正常クラス集合H*はリアルタイム又は定期的に更新される。 The 170 is a normal class set creation unit that creates a set of the remaining judgment devices (normal class set H * ) excluding the out-of-order judgment device by the class judgment unit 160 for the class set H created by the class set creation unit 150. Is. The normal class set H * is updated in real time or periodically.

180は、正常クラス集合H*のクラス数とクラス判定部160にて除外した除外クラス集合のクラス数とにより、クラス集合単位での異常判定を行うクラス診断部である。 Reference numeral 180 denotes a class diagnosis unit that determines an abnormality in each class set based on the number of classes in the normal class set H * and the number of classes in the excluded class set excluded by the class determination unit 160.

190は、新たに計測したセグメントについて、特徴量抽出部120を用いてセグメント特徴ベクトルを抽出し、正常クラス集合H*に含まれる判定器を用いてセグメント判定部140の処理により異常判定を行う運用中判定部である。 The 190 is an operation in which a segment feature vector is extracted from the newly measured segment using the feature amount extraction unit 120, and an abnormality determination is made by processing of the segment determination unit 140 using the determination device included in the normal class set H *. It is a medium judgment unit.

本実施形態例では、データ記録部110に記録された時系列データ(センサデータ)に対し、フレーム、セグメント、クラス集合からなる3つの階層的な時間幅を定義している。 In the present embodiment, three hierarchical time widths including a frame, a segment, and a class set are defined for the time series data (sensor data) recorded in the data recording unit 110.

1.フレーム:最も短い分析区間であり、特徴パラメータベクトルCNを分析する対象となる区間である。 1. 1. Frame: The shortest analysis interval, which is the interval for which the feature parameter vector CN is analyzed.

2.セグメント:複数の連続したフレームからなる区間である。1つのセグメント中の特徴パラメータベクトルの集合Cm={c1,c2,…,cN}から、正常/外れを判定する1つのOCSVM判定器h(c)が作成される。 2. Segment: A section consisting of multiple consecutive frames. From the set of feature parameter vectors C m = {c 1 , c 2 , ..., C N } in one segment, one OCSVM determiner h (c) for determining normality / deviation is created.

3.クラス集合:一定時間過去に遡った複数のセグメントから作られた各判定器の集合。 3. 3. Class set: A set of each judge made from multiple segments that go back a certain period of time.

図1の異常予兆検出装置100は、例えばコンピュータにより構成され、通常のコンピュータのハードウェアリソース、例えばROM、RAM、CPU、入力装置、出力装置、通信インターフェース、ハードディスク、記録媒体およびその駆動装置を備えている。 The abnormality sign detection device 100 of FIG. 1 is composed of, for example, a computer, and includes ordinary computer hardware resources such as ROM, RAM, CPU, input device, output device, communication interface, hard disk, recording medium, and a drive device thereof. ing.

このハードウェアリソースとソフトウェアリソース(OS、アプリケーションなど)との協働の結果、異常予兆検出装置100は、図1に示すように、データ記録部110(データ収集部)、特徴量抽出部120、判定器作成部130、セグメント判定部140、クラス集合作成部150、クラス判定部160、正常クラス集合作成部170、クラス診断部180および運用中判定部190を実装する。 As a result of the collaboration between the hardware resource and the software resource (OS, application, etc.), the abnormality sign detection device 100 includes a data recording unit 110 (data collection unit), a feature amount extraction unit 120, and as shown in FIG. The determination device creation unit 130, the segment determination unit 140, the class set creation unit 150, the class determination unit 160, the normal class set creation unit 170, the class diagnosis unit 180, and the operating determination unit 190 are implemented.

前記データ記録部110はハードディスクあるいはRAMなどの保存手段・記憶手段に構築される。 The data recording unit 110 is constructed in a storage means / storage means such as a hard disk or RAM.

上記のように本実施形態例では、異常予兆検出装置100内の前記各部110〜190を備えている。 As described above, in the present embodiment, the respective parts 110 to 190 in the abnormality sign detection device 100 are provided.

尚、本発明のクラス集合作成部は、一実施形態として、セグメント判定部140および判定器作成部130の各機能を用いてクラス集合Hを作成するものである。 As an embodiment, the class set creation unit of the present invention creates the class set H by using the functions of the segment determination unit 140 and the determination device creation unit 130.

また本発明の正常クラス集合作成部は、一実施形態として、クラス判定部160の機能を用いて正常クラス集合H*を作成するものである。 Further, the normal class set creation unit of the present invention, as an embodiment, creates a normal class set H * by using the function of the class determination unit 160.

また本発明の運用中判定部は、一実施形態として、特徴量抽出部120およびセグメント判定部140の各機能を用いて判定を行うものである。 Further, the in-service determination unit of the present invention, as an embodiment, makes a determination using each function of the feature amount extraction unit 120 and the segment determination unit 140.

次に、上記のように構成された異常予兆検出システムの動作を図2〜図6とともに説明する。まず、電気設備のような長寿命設計された設備は故障することが稀であるため、異常データを集めることが困難である。そのため、正常データのみをもって、異常/正常の判定基準を設ける必要がある。 Next, the operation of the abnormality sign detection system configured as described above will be described with reference to FIGS. 2 to 6. First, it is difficult to collect abnormal data because equipment designed for a long life, such as electrical equipment, rarely breaks down. Therefore, it is necessary to set the abnormality / normal judgment criteria only with the normal data.

1クラスのみのデータから外れ値(異常)を検出する手法として、例えば1クラスサポートベクターマシン(OCSVM)がある。OCSVMはカーネル法を併用することにより非線形な分類境界面(判別器)を構築することも可能である。図2は2次元データでの1クラスサポートベクターマシンの異常/正常判定の様子を表した図である。グラフは例として2次元データを表しており、軸の単位はない。○プロットが計測データ(収集したデータ)である。 As a method of detecting outliers (abnormalities) from data of only one class, for example, there is a one-class support vector machine (OCSVM). OCSVM can also construct a non-linear classification boundary surface (discriminator) by using the kernel method together. FIG. 2 is a diagram showing a state of abnormality / normality determination of a one-class support vector machine using two-dimensional data. The graph represents two-dimensional data as an example, and there is no axis unit. ○ The plot is the measurement data (collected data).

図3は、図1の異常予兆検出装置100が実施する異常予兆検出アルゴリズムを説明する図である。図3において図1と同一部分は同一符号をもって示している。 FIG. 3 is a diagram illustrating an abnormality sign detection algorithm implemented by the abnormality sign detection device 100 of FIG. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals.

セグメント判定部140は、クラス集合Hを作成するときに実施する処理と、新たな計測データを判定するときに実施する処理が若干異なるため、図3の運用中判定部190ではセグメント判定部140aと表記し、クラス集合作成部150ではセグメント判定部140bと表記している。 Since the process executed when the class set H is created and the process executed when determining new measurement data are slightly different in the segment determination unit 140, the operation determination unit 190 in FIG. 3 is different from the segment determination unit 140a. It is described as a segment determination unit 140b in the class set creation unit 150.

また、図3の210は、正常クラス集合作成部170により作成された正常クラス集合H*が格納される記憶部である。尚、クラス集合作成部150により作成されたクラス集合H、およびクラス判定部160により除外された外れクラスの集合である除外クラス集合についても、記憶部210と同様の記憶部に格納されるが、それについては図示省略している。 Further, 210 in FIG. 3 is a storage unit in which the normal class set H * created by the normal class set creation unit 170 is stored. The class set H created by the class set creation unit 150 and the excluded class set, which is a set of out-of-class classes excluded by the class determination unit 160, are also stored in the same storage unit as the storage unit 210. It is not shown in the figure.

まず、正常クラス集合作成部170で作成された正常クラス集合H*が記憶部210に既に格納されていることを前提に、運用中判定部190の動作を、図3および外れ率算出アルゴリズムを示す図4とともに説明する。 First, assuming that the normal class set H * created by the normal class set creation unit 170 is already stored in the storage unit 210, the operation of the operating determination unit 190 is shown in FIG. 3 and the deviation rate calculation algorithm. This will be described with reference to FIG.

特徴量抽出部120は、データ記録部110に記録された、新たな計測データを必要に応じてフレーム分割し、各フレームに対して特徴パラメータベクトルを計算し、特徴パラメータベクトルの集合としてセグメント特徴ベクトルCを作成する(ステップS101)。 The feature amount extraction unit 120 divides the new measurement data recorded in the data recording unit 110 into frames as necessary, calculates a feature parameter vector for each frame, and segments feature vectors as a set of feature parameter vectors. Create C (step S101).

セグメント判定部140aは、記憶部210に格納された正常クラス集合H*から順にクラス判定器h(c)を取り出し、以下の判定を行う。 The segment determination unit 140a takes out the class determination device h (c) in order from the normal class set H * stored in the storage unit 210, and performs the following determination.

(a)セグメント特徴ベクトルCから順に特徴パラメータベクトルcを取り出し、h(c)により判定を行う(ステップS102)。 (A) The feature parameter vector c is taken out in order from the segment feature vector C, and a determination is made by h (c) (step S102).

(b)全ての特徴パラメータベクトルcについて判定し、外れ率Te=count(h(c)==FALSE)/Nを計算する(ステップS103)。 (B) All the feature parameter vectors c are determined, and the deviation rate Te = count (h (c) == FALSE) / N is calculated (step S103).

(c)閾値をTsegとして前記Teと比較し、Te<Tsegのとき、セグメントはhに該当しているとみなし、処理を終了する。そうでない場合はステップS102に戻り、他の判定器h(c)を用いて評価する。 (C) a threshold value compared to the T e as T seg, when T e <T seg, segment assumes that corresponds to h, the process ends. If not, the process returns to step S102 and evaluation is performed using another determination device h (c).

(d)全てのh(c)に対し該当クラスが見つからなかった場合、セグメントは「異常」セグメントとしてアラートを出す。 (D) If the corresponding class is not found for all h (c), the segment alerts as an "abnormal" segment.

次に、クラス集合作成部150で実施されるクラス集合作成アルゴリズムを説明する。クラス集合作成部150は、現時刻から一定時間遡った複数のセグメントからそれぞれ作成される判定器の集合Hを、セグメント判定部140bの処理を用いて以下の手順で作成する。 Next, the class set creation algorithm implemented by the class set creation unit 150 will be described. The class set creation unit 150 creates a set H of determination devices, which is created from a plurality of segments that are traced back from the current time by a certain time, by the following procedure using the processing of the segment determination unit 140b.

(a)一定時間過去までのセグメントのそれぞれからセグメント特徴ベクトルC(C1〜CN)を得る(図4のステップS101と同様の処理)。 (A) obtaining a segment feature vector C from the respective (C 1 -C N) segments until a predetermined time past (processing similar to step S101 of FIG. 4).

(b)最初のセグメントのセグメント特徴ベクトルC1から、判定器作成部130がOCSVMによって判定器を作成し、クラス集合Hに加える。 (B) From the segment feature vector C 1 of the first segment, the determination device creation unit 130 creates a determination device by OCSVM and adds it to the class set H.

(c)2つ目以降のセグメントのセグメント特徴ベクトルC2〜CNについては、クラス集合Hに属する全ての判定器を用いて評価する(図3中の「いまあるクラス集合(判定器の集合)に属しているかどうかを判定する」)(図4のステップS102,S103と同様の処理)。そして一つの判定器でも属していればそのセグメントからは判定器は作成せず、全ての判定器について外れと評価された場合に、新たに判定器を作成しクラス集合Hに追加する(図3中の「クラス集合に存在しない場合に新たに判定器を作成し集合に追加する」)。 (C) For the second segment feature vector C 2 -C N subsequent segments is evaluated using any determiner belonging to class set H ( "set of class set (determiner that now in Figure 3 ) ”) (Processing similar to steps S102 and S103 in FIG. 4). Then, if even one judgment device belongs, no judgment device is created from that segment, and when all the judgment devices are evaluated as out of order, a new judgment device is created and added to the class set H (FIG. 3). "If it does not exist in the class set, create a new judge and add it to the set").

次に、正常クラス集合作成部170で実施される正常クラス集合作成アルゴリズムを図3、図5、図6とともに説明する。クラス集合Hは過去一定時間内のセグメントの特徴を網羅するが、この中には異常セグメントのクラスが含まれる可能性がある。そこで正常クラス集合作成部170は、クラス集合Hの中からさらにクラス判定部160によって外れのクラスを除外し、残ったクラス集合を正常クラス集合H*とする。 Next, the normal class set creation algorithm implemented by the normal class set creation unit 170 will be described with reference to FIGS. 3, 5, and 6. The class set H covers the characteristics of the segment within a certain period of time in the past, and there is a possibility that the class of the abnormal segment is included in this. Therefore, the normal class set creation unit 170 further excludes the classes that are out of the class set H by the class determination unit 160, and sets the remaining class set as the normal class set H * .

クラス判定部160は、図5に示すクラス判定アルゴリズムの処理を以下のように実行する。 The class determination unit 160 executes the processing of the class determination algorithm shown in FIG. 5 as follows.

1.クラス集合Hの各判定器の作成に使われたセグメント特徴ベクトルCを集め、Cとする(ステップS201)。 1. 1. The segment feature vectors C used to create each determiner of the class set H are collected and set as C (step S201).

2.クラス集合Hの全ての判定器h1(c)、h2(c)、…に対して以下の処理を行って、各判定器の特徴量であるクラス特徴ベクトルを求める。 2. The following processing is performed on all the judgment devices h 1 (c), h 2 (c), ... Of the class set H to obtain the class feature vector which is the feature quantity of each judgment device.

(a)各判定器hを用いて各々対応するCを評価する(ステップS202-1,S202-2,…)。このとき、各特徴パラメータベクトルcについて、図6(a)に示すようにOCSVMの識別面(境界面)との距離を求める。なお、この符号が正であれば正常、負であれば外れの判定となる。 (A) Each judgment device h is used to evaluate the corresponding C ∀ (steps S202 -1 , S202 -2 , ...). At this time, for each feature parameter vector c, the distance from the identification surface (boundary surface) of the OCSVM is obtained as shown in FIG. 6A. If this sign is positive, it is judged to be normal, and if it is negative, it is judged to be off.

(b)前記(a)で求めた距離のヒストグラム(距離毎の頻度特性)を図6(b)のように作成し、クラス特徴ベクトルd(d1,d2,…)とする(ステップS203-1,S203-2,…)。ヒストグラムのビン幅の決定方法は、例えばスコットの選択法を用いて以下のように決定される。 (B) A histogram of the distance (frequency characteristics for each distance) obtained in (a) above is created as shown in FIG. 6 (b) and used as a class feature vector d (d 1 , d 2 , ...) (Step S203). -1 , S203 -2 , ...). The method for determining the bin width of the histogram is determined as follows, for example, using Scott's selection method.

Figure 0006898607
Figure 0006898607

ここで、σはデータの標準偏差、nはデータ総数である。 Here, σ is the standard deviation of the data, and n is the total number of data.

3.以上の処理を経て得られたクラス特徴ベクトルd(d1,d2,…)を用いてOCSVMによる判定を行う(ステップS204)。そして正常とみなされたクラスを正常クラス集合H*とし、外れクラスは除外して除外クラス集合とする。 3. 3. The OCSVM determination is performed using the class feature vector d (d 1 , d 2, ...) Obtained through the above processing (step S204). Then, the class considered to be normal is set as the normal class set H * , and the outlier class is excluded and used as the excluded class set.

前記クラス集合作成部150および正常クラス集合作成部170の各処理はリアルタイム又は定期的に実行され、クラス集合H、正常クラス集合H*および除外クラス集合は逐次更新される。 Each process of the class set creation unit 150 and the normal class set creation unit 170 is executed in real time or periodically, and the class set H, the normal class set H *, and the excluded class set are sequentially updated.

次に、クラス診断部180の動作を説明する。 Next, the operation of the class diagnosis unit 180 will be described.

クラス診断部180では、正常クラス集合H*のクラス数(正常クラス集合に存在する判定器の数)と、クラス判定部160によってクラス集合Hから除外された除外クラス集合のクラス数(除外された外れ判定器の数)の比率、もしくはクラスの変化率がある閾値を超えた場合はアラートを出す。 In the class diagnosis unit 180, the number of classes of the normal class set H * (the number of judgment devices existing in the normal class set) and the number of classes of the excluded class set excluded from the class set H by the class judgment unit 160 (excluded). If the ratio of the number of outliers) or the rate of change of the class exceeds a certain threshold, an alert is issued.

尚、クラス診断部180は、前記に限らず、クラス集合Hと正常クラス集合H*の各クラス数に基づいて前記処理を行ってもよい。 The class diagnosis unit 180 is not limited to the above, and may perform the above processing based on the number of classes of the class set H and the normal class set H *.

このクラス診断部180の処理により、作成したクラス集合の異常を診断することができ、これに基づいてクラス集合を作成した付近のデータの傾向(バラツキ等)や異常を把握することができる。 By the processing of the class diagnosis unit 180, it is possible to diagnose the abnormality of the created class set, and based on this, it is possible to grasp the tendency (variation, etc.) and abnormality of the data in the vicinity where the class set is created.

尚、クラス集合作成部150および正常クラス集合作成部170により、現時刻から一定時間過去に遡った区間の判定器の集合を逐次作成して正常クラス集合H*を更新しながら、運用中判定部190によって異常判定を行っても良い。これにより、正常状態の変化に追従させることができる。 The class set creation unit 150 and the normal class set creation unit 170 sequentially create a set of judgment devices for a section that goes back a certain period of time from the current time, and update the normal class set H * while operating the judgment unit. The abnormality may be determined by 190. As a result, it is possible to follow the change in the normal state.

10…機械設備
20…通信手段
100…異常予兆検出装置
110…データ記録部
120…特徴量抽出部
130…判定器作成部
140…セグメント判定部
150…クラス集合作成部
160…クラス判定部
170…正常クラス集合作成部
180…クラス診断部
190…運用中判定部
210…記憶部
10 ... Mechanical equipment 20 ... Communication means 100 ... Abnormal sign detection device 110 ... Data recording unit 120 ... Feature quantity extraction unit 130 ... Judgment device creation unit 140 ... Segment judgment unit 150 ... Class set creation unit 160 ... Class determination unit 170 ... Normal Class set creation unit 180 ... Class diagnosis unit 190 ... Operational judgment unit 210 ... Storage unit

Claims (7)

機械設備の状態を検出した状態検出データに基づいて機械設備の異常予兆を検出する異常予兆検出システムであって、
異常予兆検出対象の機械設備の状態を検出した状態検出データを収集して記録するデータ収集部と、
前記データ収集部により収集された状態検出データのうち、ある一定時間に収集された時系列のセグメントデータをフレーム単位に分割し、前記フレーム単位で特徴パラメータベクトルを計算し、該フレーム単位で計算された特徴パラメータベクトルの集合をセグメント特徴ベクトルとして作成する特徴量抽出部と、
前記特徴量抽出部により作成されたセグメント特徴ベクトルであって、現在時刻から一定時間遡った複数のセグメント特徴ベクトルを基に、各セグメントが正常か否かの判定を行って、複数のセグメント特徴ベクトルの各々から1つの正常/異常を識別するための判定器を作成し、作成された複数の判定器の集合をクラス集合として作成するクラス集合作成部と、
前記クラス集合作成部により作成された各判定器を用いて、該判定器の作成に使われたセグメント特徴ベクトルから、各判定器の特徴量であるクラス特徴ベクトルを求め、該クラス特徴ベクトルを用いて1クラスサポートベクターマシンにより判定器の判定を行い、外れと判定された判定器をクラス集合から除外することによって、残りの判定器の集合を正常クラス集合とする正常クラス集合作成部と、を備え、
前記クラス集合作成部は、前記現在時刻から一定時間遡った複数のセグメント特徴ベクトルのうち、最初のセグメント特徴ベクトルについては、外れ値を検出する手法を用いて判定器を作成してクラス集合に加え、2番目以降のセグメント特徴ベクトルについては、前記クラス集合に属する判定器を用いて評価し、全ての判定器で正常から外れていると評価されたセグメント特徴ベクトルに対して新たに判定器を作成してクラス集合に追加することを特徴とする異常予兆検出システム。
It is an abnormality sign detection system that detects an abnormality sign of machinery and equipment based on the state detection data that detects the state of machinery and equipment.
A data collection unit that collects and records status detection data that detects the status of machinery and equipment targeted for abnormality sign detection,
Of the state detection data collected by the data collection unit, the time-series segment data collected at a certain time is divided into frame units, the feature parameter vector is calculated for each frame unit, and the feature parameter vector is calculated for each frame unit. A feature amount extraction unit that creates a set of feature parameter vectors as segment feature vectors,
It is a segment feature vector created by the feature amount extraction unit, and it is determined whether or not each segment is normal based on a plurality of segment feature vectors that go back a certain time from the current time, and a plurality of segment feature vectors. A class set creation unit that creates a judgment device for identifying one normal / abnormal from each of the above , and creates a set of the created multiple judgment devices as a class set.
Using each judgment device created by the class set creation unit, a class feature vector which is a feature quantity of each judgment device is obtained from the segment feature vector used for creating the judgment device, and the class feature vector is used. A normal class set creation unit that makes the remaining set of judgments a normal class set by making a judgment of the judgment device by the 1-class support vector machine and excluding the judgment device judged to be out of order from the class set. Prepare,
The class set creation unit creates a judgment device for the first segment feature vector among a plurality of segment feature vectors that go back a certain time from the current time by using a method of detecting an outlier, and adds the determination device to the class set. The second and subsequent segment feature vectors are evaluated using the judgment devices belonging to the class set, and a new judgment device is created for the segment feature vectors evaluated to be out of normal by all the judgment devices. Anomalous sign detection system characterized by adding to the class set.
前記クラス集合作成部は、クラス集合の作成をリアルタイム又は定期的に実行してクラス集合を逐次更新し、
前記正常クラス集合作成部は、正常クラス集合の作成をリアルタイム又は定期的に実行して正常クラス集合を逐次更新することを特徴とする請求項1に記載の異常予兆検出システム。
The class set creation unit executes the creation of the class set in real time or periodically to update the class set sequentially.
The abnormality sign detection system according to claim 1, wherein the normal class set creation unit sequentially executes the creation of the normal class set in real time or periodically to update the normal class set.
前記正常クラス集合作成部は、前記判定器の作成に使われたセグメント特徴ベクトルの各特徴パラメータベクトルについて、1クラスサポートベクターマシンの識別面との距離を各々求め、これらの距離の頻度を前記セグメント特徴ベクトルに対応するクラス特徴ベクトルとし、該クラス特徴ベクトルを用いて、1クラスサポートベクターマシンによって正常か否かの判定を行い、正常でないクラス特徴ベクトルに対応した判定器を外れ判定器としてクラス集合から除外することを特徴とする請求項1又は2に記載の異常予兆検出システム。 The normal class set creation unit obtains the distances from the identification surface of the one-class support vector machine for each feature parameter vector of the segment feature vector used to create the determination device, and determines the frequency of these distances. A class feature vector corresponding to the feature vector is used, and the class feature vector is used to judge whether the class is normal or not by a one-class support vector machine. The abnormality sign detection system according to claim 1 or 2, wherein the system is excluded from the above. 前記データ収集部により新たに収集された状態検出データのうち、ある一定時間に収集された時系列のセグメントデータから、前記特徴量抽出部を用いてセグメント特徴ベクトルを作成し、該セグメント特徴ベクトルの各フレームの特徴パラメータベクトルについて、前記正常クラス集合作成部で作成された正常クラス集合の各判定器を用いて評価を行い、正常でないフレームの割合に基づいてセグメントデータの正常/異常を判定する運用中判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の異常予兆検出システム。 Of the state detection data newly collected by the data collection unit, a segment feature vector is created from the time-series segment data collected at a certain time using the feature amount extraction unit, and the segment feature vector of the segment feature vector is created. The feature parameter vector of each frame is evaluated using each judgment device of the normal class set created by the normal class set creation unit, and the normality / abnormality of the segment data is judged based on the ratio of the abnormal frames. The abnormality sign detection system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a middle determination unit. 前記正常クラス集合に存在する判定器の数と、前記正常クラス集合作成部によって除外された外れ判定器の数とに基づいてクラス集合の異常を診断するクラス診断部をさらに備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の異常予兆検出システム。 It is characterized by further including a class diagnosis unit that diagnoses an abnormality in the class set based on the number of judgment devices existing in the normal class set and the number of deviation judgment devices excluded by the normal class set creation unit. The abnormality sign detection system according to any one of claims 1 to 4. 前記クラス集合作成部は、前記最初のセグメント特徴ベクトルについては、1クラスサポートベクターマシンを用いて判定器を作成してクラス集合に加えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の異常予兆検出システム。 The class set creation unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the first segment feature vector is added to the class set by creating a determination device using a one-class support vector machine. The described anomaly sign detection system. 機械設備の状態を検出した状態検出データに基づいて機械設備の異常予兆を検出する異常予兆検出方法であって、
データ収集部が、異常予兆検出対象の機械設備の状態を検出した状態検出データを収集して記録するデータ収集ステップと、
特徴量抽出部が、前記データ収集部により収集された状態検出データのうち、ある一定時間に収集された時系列のセグメントデータをフレーム単位に分割し、前記フレーム単位で特徴パラメータベクトルを計算し、該フレーム単位で計算された特徴パラメータベクトルの集合をセグメント特徴ベクトルとして作成する特徴量抽出ステップと、
クラス集合作成部が、前記特徴量抽出部により作成されたセグメント特徴ベクトルであって、現在時刻から一定時間遡った複数のセグメント特徴ベクトルを基に、各セグメントが正常か否かの判定を行って、複数のセグメント特徴ベクトルの各々から1つの正常/異常を識別するための判定器を作成し、作成された複数の判定器の集合をクラス集合として作成するクラス集合作成ステップと、
正常クラス集合作成部が、前記クラス集合作成部により作成された各判定器を用いて、該判定器の作成に使われたセグメント特徴ベクトルから、各判定器の特徴量であるクラス特徴ベクトルを求め、該クラス特徴ベクトルを用いて1クラスサポートベクターマシンにより判定器の判定を行い、外れと判定された判定器をクラス集合から除外することによって、残りの判定器の集合を正常クラス集合とする正常クラス集合作成ステップと、を備え、
前記クラス集合作成ステップは、前記現在時刻から一定時間遡った複数のセグメント特徴ベクトルのうち、最初のセグメント特徴ベクトルについては、外れ値を検出する手法を用いて判定器を作成してクラス集合に加え、2番目以降のセグメント特徴ベクトルについては、前記クラス集合に属する判定器を用いて評価し、全ての判定器で正常から外れていると評価されたセグメント特徴ベクトルに対して新たに判定器を作成してクラス集合に追加することを特徴とする異常予兆検出方法。
It is an abnormality sign detection method that detects an abnormality sign of machinery and equipment based on the state detection data that detects the state of machinery and equipment.
A data collection step in which the data collection unit collects and records the state detection data that detects the state of the machinery and equipment for which the abnormality sign is detected.
The feature amount extraction unit divides the time-series segment data collected at a certain time from the state detection data collected by the data collection unit into frame units, calculates the feature parameter vector in each frame unit, and calculates the feature parameter vector. A feature amount extraction step for creating a set of feature parameter vectors calculated for each frame as a segment feature vector, and
The class set creation unit is a segment feature vector created by the feature amount extraction unit, and determines whether or not each segment is normal based on a plurality of segment feature vectors that go back a certain time from the current time. , A class set creation step that creates a judgment device for discriminating one normal / abnormal from each of a plurality of segment feature vectors, and creates a set of the created multiple judgment devices as a class set.
The normal class set creation unit obtains the class feature vector, which is the feature quantity of each judgment device, from the segment feature vector used for creating the judgment device, using each judgment device created by the class set creation unit. , The judgment device is judged by the one-class support vector machine using the class feature vector, and the judgment device judged to be out of order is excluded from the class set, so that the remaining set of judgment devices is set as the normal class set. With a class set creation step,
In the class set creation step, among a plurality of segment feature vectors that go back a certain time from the current time, for the first segment feature vector, a determination device is created by using a method of detecting an outlier and added to the class set. The second and subsequent segment feature vectors are evaluated using the judgment devices belonging to the class set, and a new judgment device is created for the segment feature vectors evaluated to be out of normal by all the judgment devices. Anomalous sign detection method characterized by adding to the class set.
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