DE112015006488T5

DE112015006488T5 - Zeitreihen-Datenverarbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112015006488T5
Application number: DE112015006488.5T
Authority: DE
Inventors: Makoto Imamura; Takaaki Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2018-01-04
Also published as: TWI570581B; WO2017017785A1; TW201705023A; CN107851291A; KR20170104633A; CN107851291B; JPWO2017017785A1; KR101823848B1; US20180046950A1; JP6355849B2

Abstract

Es sind eine Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung und eine Datenbank-Registrierung vorgesehen. Die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung bestimmt eine Schenkelvibrationssequenz in den Zeitreihendaten und berechnet eine Vibrationszahl und eine Fenstergröße, wobei die Schenkelvibrationssequenz eine Schenkelreihe ist, in der der Aufwärtsschenkel und der Abwärtsschenkel abwechselnd auftreten, die Vibrationszahl eine Anzahl der die Schenkelvibrationssequenz bildenden Schenkel ist und die Fenstergröße einen Bereich von einem Startzeitpunkt bis zu einem Endzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz anzeigt. Die Datenbank-Registrierungsvorrichtung registriert als Schenkelvibrationsdaten in einer Datenbank einen Satz aus einer Beobachtungszeit an dem Startzeitpunkt der von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung bestimmten Schenkelvibrationssequenz, einer Amplitude der Schenkel in der Schenkelvibrationssequenz, und der Vibrationszahl und der Fenstergröße, die von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung berechnet wurden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zeitreihen-Datenverarbeitungsvorrichtung, die beispielsweise Sensorwerte eines Steuersystems in einem Betrieb, einem Gebäude, einer Fabrik usw., Aktienwerte an einer Börse, Unternehmensverkäufe usw. als beobachtete Werte, die sich von Augenblick zu Augenblick ändern, erhält und Zeitreihendaten, in denen die beobachteten Werte zu den jeweiligen Zeiten angeordnet sind, analysiert.
STAND DER TECHNIK
Steuersysteme zum Steuern von Fabrikabläufen sind beispielsweise in thermischen, hydroelektrischen und nuklearen Energiebetrieben usw., chemischen Betrieben, Stahlbetrieben und Wasser- und Abwasserbetrieben eingeführt. Zusätzlich sind Steuersysteme zum Steuern der Klimatisierung, Elektrizität, Beleuchtung, Wasserzu- und -abführung usw. in Anlagen in Gebäuden, Fabriken usw. eingeführt.
Derartige Steuersysteme können eine Funktion des Sammelns von Zeitreihendaten, in denen die beobachteten Werte zu den jeweiligen Zeiten angeordnet sind, haben. Das Sammeln wird durchgeführt durch Erhalten, zu jeder bestimmten Zeitperiode, beobachteter Werte, die Sensorwerte von an verschiedenen Typen von Vorrichtungen installierten Sensoren sind.
Zusätzlich kann ein Informationssystem, das Aktienwerte an einer Börse, Verkaufszahlen eines Unternehmens usw. verwaltet, auch eine Funktion des Sammelns von Zeitreihendaten haben, in welchem die beobachteten Werte zu den jeweiligen Zeiten angeordnet werden, wobei das Sammeln durch Erhalten beobachteter Werte, wie Aktienwerte oder Verkaufszahlen, in jeder bestimmten Zeitperiode durchgeführt wird.
Damit eine Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung zum Analysieren von in einem Steuersystem oder einem Informationssystem gesammelten Zeitreihendaten Anomalitäten einer Fabrikausrüstung, Anomalitäten in einer Unternehmensverwaltung usw. erfassen kann, werden die gesammelten Zeitreihendaten analysiert, um eine Schwankung nach oben und nach unten bei beobachteten Werten zu erfassen.
Beispielsweise schwanken beobachtete Werte, wie Aktienwerte, konstant nach oben und nach unten. Es kann Zeitabschnitte geben, in denen beobachtete Werte leicht auf- und abwärts schwanken. Jedoch können bei einer Globalbetrachtung von beobachteten Werte Zeitabschnitte auftreten, in denen beobachtete Werte, die einen Aufwärtstrend anzeigen, angeordnet sind (nachfolgend als ”Aufwärtsschenkel” bezeichnet), und Abschnitte, in denen beobachtete Werte, die einen Abwärtstrend anzeigen, angeordnet sind (nachfolgend als ”Abwärtsschenkel” bezeichnet).
Für einen Index zum Erfassen von Anomalitäten in einer Fabrikausrüstung, Anomalitäten in einer Unternehmensverwaltung usw. werden ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel als genauer angesehen als die Abschnitte, in denen beobachtete Werte leicht auf- und abwärts schwanken. Daher werden in der Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung Aufwärtsschenkel und Abwärtsschenkel aus den gesammelten Zeitreihendaten herausgezogen.
Eine Schenkelsuchtechnik zum Herausziehen von Aufwärtsschenkeln und Abwärtsschenkeln aus gesammelten Zeitreihendaten ist beispielsweise ist in dem folgenden Nichtpatent-Dokument 1 offenbart.
ZITIERUNGSLISTE
Nichtpatent-Dokument 1:

Fink, E. und Kevin B. P.: Indexing of Compressed Time-series-data MINING IN TIME-SERIES-DATABASES, World Scientific, Seiten 43–65 (2004)

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die herkömmliche Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung ist in der vorbeschriebenen Weise konfiguriert. Somit ist sie in der Lage, einen Aufwärtsschenkel und einen Abwärtsschenkel aus Zeitreihendaten herauszuziehen. Der Aufwärtsschenkel ist ein Zeitreihenabschnitt, in welchem beobachtete Werte, die einen Aufwärtstrend im Zeitablauf anzeigen, angeordnet sind. Der Abwärtsschenkel ist ein Zeitreihenabschnitt, in welchem beobachtete Werte, die einen Abwärtstrend im Zeitablauf anzeigen, angeordnet sind. Um Anomalitäten in einer Fabrikausrüstung, Anomalitäten in einer Unternehmensverwaltung usw. zu erfassen, ist eine Schenkelvibrationssequenz, die eine Schenkelreihe ist, in der ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel abwechselnd auftreten, ein wichtigerer Index als einfache Aufwärts- und Abwärtsschenkel. Jedoch sind Mittel zum Bestimmen einer Schenkelvibrationssequenz nicht vorgesehen. Daher besteht das Problem, dass eine Schenkelvibrationssequenz, die als ein wichtiger Index dient, nicht identifiziert werden kann.
Als Anomalitäten in einer Fabrikausrüstung können beispielsweise eine Klappererscheinung, eine Nachlauferscheinung usw. der Ausrüstung erfasst werden. Jedoch ist es schwierig, selbst wenn Aufwärtsschenkel und Abwärtsschenkel einfach herausgezogen werden, den Vibrationszustand von beobachteten Werten genau zu erfassen. Somit ist es schwierig, die Klappererscheinung, die Nachlauferscheinung usw. der Ausrüstung leicht zu erfassen.
Andererseits ist es, da eine Schenkelvibrationssequenz eine Schenkelreihe ist, in der ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel abwechselnd auftreten, leicht, den Vibrationszustand von beobachteten Werten zu erfassen. Daher ist die Schenkelvibrationssequenz ein wichtiger Index in Bezug auf die Erfassung der Klappererscheinung, der Nachlauferscheinung usw. der Ausrüstung.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um ein Problem wie das vorbeschriebene zu lösen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, Schenkelvibrationsdaten, die Informationen über eine Schenkelvibrationssequenz sind, in der ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel abwechselnd erscheinen, zu sammeln.
Eine Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach der Erfindung ist versehen mit: einer Schenkelextraktionsvorrichtung zum Herausziehen eines Aufwärtsschenkels und eines Abwärtsschenkels aus Zeitreihendaten, in denen beobachtete Werte zu jeweiligen Zeiten angeordnet sind, wobei der Aufwärtsschenkel ein Zeitreihenabschnitt ist, in welchem beobachtete Werte, die einen Aufwärtstrend mit dem Zeitablauf anzeigen, angeordnet sind, und der Abwärtsschenkel ein Zeitreihenabschnitt ist, in welchem beobachtete Werte, die einen Abwärtstrend mit dem Zeitablauf anzeigen, angeordnet sind; eine Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Schenkelvibrationssequenz in den Zeitreihendaten und zum Berechnen einer Vibrationszahl und einer Fenstergröße, wobei die Schenkelvibrationssequenz eine Schenkelreihe ist, in der der Aufwärtsschenkel und der Abwärtsschenkel, die von der Schenkelextraktionsvorrichtung herausgezogen wurden, abwechselnd erscheinen, die Vibrationszahl eine Anzahl der Schenkel, die die Schenkelvibrationssequenz bilden, ist und die Fenstergröße einen Bereich von einem Startzeitpunkt bis zu einem Endzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz anzeigt; eine Datenbank-Aufzeichnungsvorrichtung zum Registrieren, als Schenkelvibrationsdaten in einer Datenbank, eines Satzes aus einer Beobachtungszeit zu dem Startzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz, die von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung bestimmt wurde, der Amplitude der Schenkel in der Schenkelvibrationssequenz, und der Vibrationszahl und der von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung berechneten Fenstergröße; und eine Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung zum Abfragen von Schenkelvibrationsdaten, die einer Abfragebedingung genügen, aus den in der Datenbank registrierten Schenkelvibrationsdaten.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen: die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Schenkelvibrationssequenz in den Zeitreihendaten und zum Berechnen einer Vibrationszahl und einer Fenstergröße, wobei die Schenkelvibrationssequenz eine Schenkelreihe ist, in der der Aufwärtsschenkel und der Abwärtsschenkel, die von der Schenkelextraktionsvorrichtung herausgezogen wurden, abwechselnd erscheinen, die Vibrationszahl eine Anzahl der Schenkel, die die Schenkelvibrationssequenz bilden, ist und die Fenstergröße einen Bereich von einem Startzeitpunkt bis zu einem Endzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz anzeigt; und die Datenbank-Aufzeichnungsvorrichtung zum Registrieren, als Schenkelvibrationsdaten in einer Datenbank, eines Satzes aus einer Beobachtungszeit zu dem Startzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz, die von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung bestimmt wurde, der Amplitude der Schenkel in der Schenkelvibrationssequenz, und der Vibrationszahl und der Fenstergröße, die von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung berechnet wurden. Somit wird die vorteilhafte Wirkung erhalten, dass Schenkelvibrationsdaten gesammelt werden können, die Informationen über eine Schenkelvibrationssequenz sind, in der ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel abwechselnd erscheinen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein strukturelles Diagramm, das eine Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung illustriert.
2 ist ein strukturelles Hardwarediagramm, das die Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung illustriert.
3 ist ein strukturelles Hardwarediagramm für einen Fall, in welchem die Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung durch einen Computer realisiert wird.
4 ist ein Flussdiagramm, das den Verarbeitungsinhalt der Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung darstellt.
5A und 5B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispiele für durch eine Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 gesammelte Zeitreihendaten und eine Teilsequenz, die Teil der Zeitreihendaten ist, illustrieren.
6A und 6B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispiele für von einer Schenkelextraktionsvorrichtung 2 herausgezogene Schenkel illustrieren.
7A bis 7C sind veranschaulichende Diagramme, die Schenkelvibrationssequenzen und Vibrationszahlen illustrieren.
8A und 8B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispiele für durch die Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 gesammelte Zeitreihendaten und Schenkelvibrationsdaten (eine Beobachtungszeit zu einem Startzeitpunkt einer Schenkelvibrationssequenz und die Amplitude, Vibrationszahl und Fenstergröße der Schenkelvibrationssequenz), die in einer Datenbank 5 gespeichert sind, illustrieren.
9A und 9B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispiele für einen Abfragestil von Schenkelvibrationsdaten durch eine Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 und Abfrageergebnisse illustrieren.
10 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das ein Beispiel für eine Visualisierung, durch eine Visualisierungsvorrichtung 10, von Abfrageergebnissen, die durch die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 erhalten wurden, illustriert.
11A und 11B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispielcodes für Algorithmen (GetLongestLegSeq) zum Herausziehen einer Schenkelvibrationssequenz s illustrieren.
12 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das einen Beispielcode für einen Algorithmus (GetMLV) zum Erhalten von Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße in Bezug auf die Amplitude illustriert.
13 ist ein strukturelles Diagramm, das eine Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung illustriert.
14 ist ein Flussdiagramm, das den Verarbeitungsinhalt der Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung darstellt.
15A und 15B sind veranschaulichende Diagramme, die einen Prozess des Herausziehens erforderlicher Schenkelvibrationsdaten, der durch eine Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude in einer Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 durchgeführt wird, illustrieren.
16 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das ein Beispiel für die Visualisierung von durch die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 erhaltenen Abfrageergebnissen, die durch die Visualisierungsvorrichtung 10 durchgeführt wurde, illustriert.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Um die Erfindung im Einzelnen zu beschreiben, werden nachfolgend Ausführungsbeispiele zum Durchführen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsbeispiel 1)
1 ist ein strukturelles Diagramm, das eine Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung illustriert. 2 ist ein strukturelles Hardwarediagramm, das die Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung illustriert.
In den 1 und 2 wird eine Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 beispielsweise durch eine Kommunikationsvorrichtung 21 zum Empfangen von von einer externen Quelle gesendeten Daten oder eine Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 22, die einen Eingabe/Ausgabe-Port, wie einen USB-Port, enthält, implementiert. Die Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 führt einen Prozess des Sammelns von Zeitreihendaten durch, in denen beobachtete Werte zu jeweiligen Zeiten, die durch ein Steuersystem, ein Informationssystem usw. beobachtet werden, angeordnet sind.
Die durch die Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 gesammelten Zeitreihendaten werden beispielsweise in einem Hauptspeicher 23 oder einem externen Speicher 24, die durch einen RAM bzw. eine Festplatte realisiert sind, gespeichert.
Eine Schenkelextraktionsvorrichtung 2 ist durch eine Berechnungsvorrichtung 25 implementiert, die durch eine integrierte Halbleiterschaltung mit beispielsweise einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit, Central Processing Unit), einem Ein-Chip-Mikrocomputer oder dergleichen realisiert ist. Die Schenkelextraktionsvorrichtung 2 führt einen Vorgang des Herausziehens, aus den in dem Hauptspeicher 23 oder dem externen Speicher 24 gespeicherten Zeitreihendaten, eines Aufwärtsschenkels, der ein Zeitreihenabschnitt ist, in welchem beobachtete Werte, die einen Aufwärtstrend mit dem Zeitablauf anzeigen, angeordnet sind, und eines Abwärtsschenkels, der ein Zeitreihenabschnitt ist, in welchem beobachtete Werte, die einen Abwärtstrend mit dem Zeitablauf anzeigen, angeordnet sind, durch.
Hier beziehen sich die Zeitreihenabschnitte, in denen beobachtete Werte, die einen Aufwärtstrend mit dem Zeitablauf anzeigen, angeordnet sind, auf Zeitreihenabschnitte, in denen beobachtete Werte angeordnet sind, die einen Aufwärtstrend in einer globalen Betrachtung von beobachteten Werten anzeigen, während sie teilweise leicht auf- und abwärts schwanken.
In gleicher Weise beziehen sich Zeitreihenabschnitte, in denen beobachtete Werte, die einen Abwärtstrend mit dem Zeitablauf anzeigen, angeordnet sind, auf Zeitreihenabschnitte, in denen beobachtete Werte angeordnet sind, die einen Abwärtstrend in einer globalen Betrachtung von beobachteten Werten anzeigen, während sie teilweise leicht auf- und abwärts schwanken.
Eine Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 wird beispielsweise durch die Berechnungsvorrichtung 25 implementiert. Die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 führt bei den in dem Hauptspeicher 23 oder dem externen Speicher 24 gespeicherten Zeitreihendaten einen Prozess des Bestimmens einer Schenkelvibrationssequenz durch, die eine Schenkelreihe ist, in der der Aufwärtsschenkel und der Abwärtsschenkel, die von der Schenkelextraktionsvorrichtung 2 herausgezogen wurden, abwechselnd erscheinen, und berechnet eine Vibrationszahl, die die Anzahl von Schenkeln, die die Schenkelvibrationssequenz bilden, ist, und eine Fenstergröße, die ein Bereich von einem Startzeitpunkt bis zu einem Endzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz ist.
Eine Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4 wird beispielsweise durch die Berechnungsvorrichtung 25 implementiert. Die Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4 registriert, als Schenkelvibrationsdaten in einer Tabelle LV einer Datenbank 5, einen Satz aus einer Beobachtungszeit zu dem Startzeitpunkt der von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 bestimmten Schenkelvibrationssequenz, der Amplitude der Schenkel in der Schenkelvibrationssequenz, und der Vibrationszahl und der Fenstergröße, die durch die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 berechnet wurden.
Die Datenbank 5 wird durch den Hauptspeicher 23 oder den externen Speicher 24 implementiert. Die Datenbank 5 speichert, als Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle LV, den Satz aus der Beobachtungszeit zu dem Startzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz, der Amplitude der Schenkel, der Vibrationszahl und der Fenstergröße.
Eine Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 ist aus einer Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude und einer Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl zusammengesetzt. Die Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 führt einen Prozess des Herausziehens erforderlicher Schenkelvibrationsdaten aus den in der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten durch.
Die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude ist beispielsweise durch die Berechnungsvorrichtung 25 implementiert. Die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude gruppiert Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Vibrationszahl unter den in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten in Amplitudenwerte.
Zusätzlich vergleicht die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude für jede Gruppe jeweilige Fenstergrößen von Stücken von Schenkelvibrationsdaten, die zu der entsprechenden Gruppe gehören, und zieht irgendein Stück von Schenkelvibrationsdaten aus den Stücken von Schenkelvibrationsdaten, die zu der entsprechenden Gruppe gehören, heraus. Die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude registriert die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in einer Tabelle MLV der Datenbank 5.
Beispielsweise werden jeweilige Fenstergrößen von einem oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, die zu der entsprechenden Gruppe gehören, das heißt ein oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Amplitude, verglichen. Ein Stück von Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße wird aus dem einen oder den mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten herausgezogen, und das herausgezogene Stück von Schenkelvibrationsdaten wird in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registriert.
Die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl ist beispielsweise durch die Berechnungsvorrichtung 25 implementiert. Die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl gruppiert Stücke von Schenkelvibrationsdaten unter den in der Tabelle LV in der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten in Vibrationszahlen, wobei die gruppierten Stücke die gleiche Amplitude haben.
Zusätzlich vergleicht die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl für jede Gruppe jeweilige Fenstergrößen von Stücken von Schenkelvibrationsdaten, die zu der entsprechenden Gruppe gehören, und zieht irgendein Stück von Schenkelvibrationsdaten aus den zu der entsprechenden Gruppe gehörenden Schenkelvibrationsdaten heraus. Die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl registriert in der Tabelle MLV der Datenbank 5 das herausgezogene Stück von Schenkelvibrationsdaten.
Beispielsweise werden jeweilige Fenstergrößen von einem oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, die zu der entsprechenden Gruppe gehören, das heißt ein oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Vibrationszahl, verglichen. Ein Stück von Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße wird aus dem einen oder den mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten herausgezogen, und das herausgezogene Stück von Schenkelvibrationsdaten wird in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registriert.
Eine Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 wird beispielsweise durch die Berechnungsvorrichtung 25 implementiert. Die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 fragt Schenkelvibrationsdaten, die einer Abfragebedingung genügen, aus den in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten ab.
Zusätzlich berechnet die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 eine Auftrittsgesamtzahl, die die Anzahl von Stücken von Schenkelvibrationsdaten ist, die aus den Schenkelvibrationsdaten, die der Abfragebedingung genügen, die gleiche Amplitude, die gleiche Vibrationszahl und die gleiche Fenstergröße haben.
Eine Visualisierungsvorrichtung 10 wird beispielsweise durch eine Anzeigevorrichtung 26 implementiert, die durch eine GPU (Grafikverarbeitungseinheit, Graphics Processing Unit), eine Flüssigkristallanzeige usw. realisiert ist. Die Visualisierungsvorrichtung 10 zeigt die Amplitude, die Fenstergrößen und die Auftrittsgesamtzahlen der Schenkelvibrationsdaten, die von der Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 abgerufen wurden, in einem dreidimensionalen Schaubild an, dessen erste Achse die Amplitude, dessen zweite Achse die Fenstergröße und dessen dritte Achse die Auftrittsgesamtzahl repräsentiert.
In dem Beispiel von 1 wird angenommen, dass die Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1, die Schenkelextraktionsvorrichtung 2, die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3, die Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4, die Datenbank 5, die Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6, die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 und die Visualisierungsvorrichtung 10, von denen jede eine Komponente der Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung ist, durch dedizierte Hardware realisiert werden. Alternativ kann die Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung durch einen Computer realisiert werden.
3 ist ein strukturelles Hardwarediagramm für einen Fall, in welchem die Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung durch einen Computer realisiert wird.
Wenn die Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung durch einen Computer realisiert wird, kann die Datenbank 5 in einem Speicher 41 des Computers gebildet sein, und ein Programm, das die Verarbeitungsinhalte der Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1, der Schenkelextraktionsvorrichtung 2, der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3, der Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4, der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6, der Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 und der Visualisierungsvorrichtung 10 beschreibt, kann in dem Speicher 41 des Computers gespeichert sein. In diesem Fall kann ein Prozessor 42 des Computers das in dem Speicher 41 gespeicherte Programm ausführen.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsinhalte der Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung darstellt.
Die 5A und 5B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispiele für von der Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 gesammelte Zeitreihendaten und eine Teilsequenz (Zeitreihenabschnitt), die ein Teil der Zeitreihendaten ist, illustrieren.
Die Zeitreihendaten X sind eine geordnete Liste {x₁, x₂, ..., x_m}, in der m beobachtete Werte in der Reihenfolge der Beobachtungszeit angeordnet sind. Ein i-ter beobachteter Wert x_i der Zeitreihendaten X wird nachfolgend als X[i] bezeichnet.
Der Index ”i” zeigt eine ganze Zahl an, die 1 ≤ i ≤ m genügt und als ein ”Zeitpunkt” bezeichnet wird. Zusätzlich ist ”m” die Anzahl von Stücken von Daten der beobachteten Werte, die in den Zeitreihendaten X enthalten sind, und die Länge der Zeitreihendaten X, in denen die m beobachteten Werte angeordnet sind, ist durch eine Länge (m) dargestellt.
In 5A stellt eine vertikale Achse beobachtete Werte X[i] dar, die die Zeitreihendaten X bilden, und eine horizontale Achse stellt Zeitpunkte i des beobachteten Werts X[i] dar.
Eine Liste X[i:j] = {x₁, x_i+1, ..., x_j}, die durch Herausziehen eines i-ten beobachteten Werts X[i] bis zu einem j-ten beobachteten Wert X[j] der Zeitreihendaten X erhalten wird, wird als eine Teilsequenz der Zeitreihendaten X bezeichnet.
Zusätzlich wird ein Startzeitpunkt p der Teilsequenz X[i:j] als start(X[i:j]) dargestellt, und ein Endzeitpunkt q der Teilsequenz X[i:j] wird als end(X[i:j]) dargestellt.
Die Länge der Teilsequenz X[i:j] ist j – i + 1. Die Länge der Teilsequenz zeigt einen Bereich von dem Startzeitpunkt bis zu dem Endzeitpunkt der Teilsequenz an und wird nachfolgend als ”Fenstergröße” bezeichnet.
5B zeigt eine Teilsequenz für einen Fall von i = 11 und j = 19 in den in 5A gezeigten Zeitreihendaten.
Die 6A und 6B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispiele für von der Schenkelextraktionsvorrichtung 2 herausgezogene Schenkel sind.
6A zeigt Beispiele für einen Schenkel, und 6B zeigt Beispiele für einen Schenkel und Beispiele für einen Nichtschenkel.
Der Begriff Schenkel bezieht sich auf eine Teilsequenz, die in einer globalen Betrachtung aufwärts- oder abwärtsgeht, während sie teilweise leicht aufwärts und abwärts schwankt.
In dem Fall eines Aufwärtsschenkels ist ein beobachteter Wert an dem Endzeitpunkt der Teilsequenz größer als der beobachtete Wert an dem Startzeitpunkt der Teilsequenz. In diesem Fall sind alle beobachteten Werte von dem Startzeitpunkt bis zu dem Endzeitpunkt größer als der oder gleich dem beobachteten Wert an dem Startzeitpunkt der Teilsequenz und sind auch kleiner als der oder gleich dem beobachteten Wert an dem Endzeitpunkt der Teilsequenz.
Andererseits ist in dem Fall eines Abwärtsschenkels ein beobachteter Wert an dem Endzeitpunkt der Teilsequenz kleiner als ein beobachteter Wert an dem Startzeitpunkt der Teilsequenz. In diesem Fall sind alle beobachteten Werte von dem Startzeitpunkt bis zu dem Endzeitpunkt kleiner als der oder gleich dem beobachteten Wert an dem Startzeitpunkt der Teilsequenz und sind auch größer als der oder gleich dem beobachteten Wert an dem Endzeitpunkt der Teilsequenz.
In den Beispielen der 6A und 6B sind 31 und 32 Aufwärtsschenkel, da sie Teilsequenzen anzeigen, die global betrachtet aufwärtsgehen.
Andererseits ist in der Teilsequenz 33, während ein beobachteter Wert 33b an einem Endzeitpunkt größer als ein beobachteter Wert 33a an einem Startzeitpunkt ist, ein beobachteter Wert 33c zwischen dem Startzeitpunkt und dem Endzeitpunkt kleiner als der beobachtete Wert 33a an dem Startzeitpunkt. Daher ist die Teilsequenz 33 kein Aufwärtsschenkel. Die Schenkel sind nachfolgend formal definiert.
[Monotoner Schenkel]
Wenn beispielsweise X[p:q] als eine Teilsequenz ist entweder der folgenden Bedingungsformel (1) oder (2) genügt, wird die Teilsequenz X[p:q] als monotoner Schenkel bezeichnet.
Bedingungsformel (1)

Für alle ”i”, die p + 1 ≤ i ≤ q – 1 genügen: X[i – 1] < X[i] < X[i + 1]

Bedingungsformel (2)

Für alle ”i”, die p + 1 ≤ i ≤ q – 1 genügen: X[i – 1] > X[i] > X[i + 1]

[Schenkel]
Wenn beispielsweise X[p:q] als eine Teilsequenz ist entweder der folgenden Bedingungsformel (3) oder (4) genügt, wird die Teilsequenz X[p:q] als Schenkel bezeichnet. Insbesondere wird, wenn der Bedingungsformel (3) genügt ist, die Teilsequenz X[p:q] als Aufwärtsschenkel bezeichnet. Wenn der Bedingungsformel (4) genügt ist, wird die Teilsequenz X[p:q] als Abwärtsschenkel bezeichnet.
Bedingungsformel (3)

Für alle ”i”, die p ≤ i ≤ q genügen: X[p] ≤ X[i] ≤ X[q]

Bedingungsformel (4)

Für alle ”i”, die p ≤ i ≤ q genügen: X[p] ≥ X[i] ≥ X[q]

Der Aufwärtsschenkel ist nicht eine Teilsequenz wie der monotone Schenkel, in welchem die beobachteten Werte X[i] von dem Startzeitpunkt p bis zu dem Endzeitpunkt q der Teilsequenz X[p:q] immer monoton aufwärtsgehen. Der Aufwärtsschenkel ist eine Teilsequenz, in der alle beobachteten Werte X[i] zwischen dem Startzeitpunkt p und dem Endzeitpunkt q Werte haben, die größer als der oder gleich dem beobachteten Wert X[p] an dem Startzeitpunkt p sind, und auch Werte haben, die kleiner als der oder gleich dem beobachteten Wert X[q] an dem Endzeitpunkt q sind.
Zusätzlich ist der Abwärtsschenkel keine Teilsequenz wie der monotone Schenkel, in welchem die beobachteten Werte X[i] von dem Startzeitpunkt p bis zu dem Endzeitpunkt [q] der Teilsequenz X[p:q] immer monoton abwärtsgehen. Der Abwärtsschenkel ist eine Teilsequenz, in der alle beobachteten Werte X[i] von dem Startzeitpunkt p aus bis zu dem Endzeitpunkt q Werte haben, die kleiner als der oder gleich dem beobachteten Wert X[p] an dem Startzeitpunkt p sind, und auch Werte haben, die größer als der oder gleich dem beobachteten Wert X[q] an dem Endzeitpunkt q sind.
[Maximaler Schenkel]
Wenn beispielsweise X[p:q] eine Teilsequenz ist, die ein Aufwärtsschenkel ist und den folgenden Bedingungsformeln (5) bis (8) genügt, wird die Teilsequenz X[p:q] als ein maximaler Aufwärtsschenkel bezeichnet:
Bedingungsformel (5)

Für alle ”i”, die p < i ≤ q genügen: X[p] < X[i]

Bedingungsformel (6)

Für alle ”i”, die p ≤ i < q genügen: X[i] < X[q]

Bedingungsformel (7)

X[p – 1] ≥ X[p]

Bedingungsformel (8)

X[q] ≥ X[q + 1]

Es ist zu beachten, dass, wenn X[p – 1] oder X[q + 1] nicht vorhanden sind, die Bedingungsformel (7) oder (8) nicht in den Bedingungen enthalten ist.
Weiterhin wird, wenn beispielsweise eine Teilsequenz X[p:q] ein Abwärtsschenkel ist und den folgenden Bedingungsformeln (9) bis (12) genügt, die Teilsequenz X[p:q] als ein maximaler Abwärtsschenkel bezeichnet.
Bedingungsformel (9)

Für alle ”i”, die p < i ≤ q genügen: X[p] > X[i]

Bedingungsformel (10)

Für alle ”i”, die p ≤ i < q genügen: X[i] > X[q]

Bedingungsformel (11)

X[p – 1] ≤ X[p]

Bedingungsformel (12)

X[q] ≤ X[q + 1]

Es ist zu beachten, dass, wenn X[p – 1] oder X[q + 1] nicht vorhanden sind, die Bedingungsformeln (11) oder (12) nicht in den Bedingungen enthalten sind.
Wenn die Teilsequenz X[p:q] ein Schenkel ist, wird die Amplitude des Schenkels amp(X[p:q]) durch die folgende Formel (13) dargestellt. amp(X[p:q]) = abs(X[q] – X[p]) (13)
In Formel (13) ist abs(A) eine Funktion, die den absoluten Wert von A zurückführt.
Das Vorzeichen des Schenkels sign(X[p:q) wird durch die folgende Formel (14) dargestellt. Wenn das Vorzeichen positiv ist, ist der Schenkel ein Aufwärtsschenkel. Wenn das Vorzeichen negativ ist, ist der Schenkel ein Abwärtsschenkel. sign(X[p:q]) = sign(X[q] – X[p]) (14)
In der Formel (14) ist sign(A) eine Funktion, die das Vorzeichen von A zurückführt.
In 6B zeigt 34 die Amplitude des Aufwärtsschenkels 31 an, und 35 zeigt die Amplitude des Aufwärtsschenkels 32 an.
Die 7A bis 7C sind veranschaulichende Diagramme, die Schenkelvibrationssequenzen und Vibrationszahlen illustrieren.
7A illustriert ein Beispiel für eine Schenkelvibrationssequenz, in der ein Abwärtsschenkel nach einem Aufwärtsschenkel erscheint. Die Vibrationszahl dieses Falls ist 2.
7B illustriert ein Beispiel einer Schenkelvibrationssequenz, in der ein Aufwärtsschenkel nachf einem Abwärtsschenkel erscheint. Die Vibrationszahl dieses Falls ist –2.
7C illustriert ein Beispiel einer Schenkelvibrationssequenz, in der ein Aufwärtsschenkel, ein Abwärtsschenkel, ein Aufwärtsschenkel, ein Abwärtsschenkel, ein Aufwärtsschenkel, ein Abwärtsschenkel und ein Aufwärtsschenkel in dieser Reihenfolge erscheinen. Die Vibrationszahl dieses Falls ist 7.
Die Schenkelvibrationssequenz und die Vibrationszahl werden nachfolgend definiert.
[Schenkelvibrationssequenz]
Wenn beispielsweise den folgenden Bedingungsformeln (15) bis (17) genügt ist, wobei X₁, X₂, ..., X_n maximale Schenkel sind, wird eine Schenkelreihe s = [X₁, X₂, ..., X_n] als eine Schenkelvibrationssequenz mit der Amplitude a bezeichnet. Zusätzlich wird die Anzahl von Schenkeln, die die Schenkelvibrationssequenz bilden, als length(s) dargestellt. ”a” ist eine positive reelle Zahl.
Bedingungsformel (15)

Für alle ”i”, die 1 ≤ i ≤ n – 1 genügen: end(X_i) ≤ start(X_i + 1)

Bedingungsformel (16)

amp(X_i) ≥ a

Bedingungsformel (17)

amp(X_i)·amp(X_i + 1) < 0

In der Schenkelvibrationssequenz sind eine Teilsequenz, deren Amplitudenvorzeichen Plus (+) ist, und eine Teilsequenz, deren Amplitudenvorzeichen Minus (–) ist, abwechselnd angeordnet, und die Absolutwerte der Amplitude der Teilsequenzen sind größer als oder gleich a.
Hier sind mit Bezug auf die Schenkelvibrationssequenz ”sign” als das Vorzeichen, ”start” als der Startzeitpunkt, ”end” als der Endzeitpunkt und ”last” als der letzte Schenkel durch die folgenden Formeln (18) bis (21) unter Verwendung des ersten Schenkels X₁ der Schenkelvibrationssequenz und des letzten Schenkels X_n der Schenkelvibrationssequenz definiert. sign(s) = sign(X₁) (18) start(s) = start(X₁) (19) end(s) = end(X_n) (20) last(s) = X_n (21)
[Schenkelvibrationssequenzsatz]
Wenn beispielsweise die Zeitreihendaten gleich X sind, die Amplitude größer als oder gleich a ist, die Fenstergröße gleich w ist und der Zeitpunkt gleich t ist, wird ein Satz von Schenkelvibrationssequenzen s mit der Amplitude a, der den folgenden Bedingungsformeln (22) und (23) oder mehr genügt, als ein Schenkelvibrationssequenzsatz S(X, a, w, t) bezeichnet.
Bedingungsformel (22)

t ≤ start(s)

Bedingungsformel (23)

end(s) ≤ t + w – 1

Als Vorbereitung für die Definition der Schenkelvibrationszahl wird das folgende Lemma betreffend die Vorzeichen von Schenkelvibrationssequenzen mit der größten Länge bewiesen.
[Lemma: Identität der Vorzeichen von Schenkelvibrationssequenzen mit der größten Länge]
In einem Schenkelvibrationssequenzsatz S(X, a, w, t) haben Schenkelvibrationssequenzen mit der größten Länge das gleiche Vorzeichen.
[Beweis]
Es wird angenommen, dass eine Schenkelvibrationssequenz s = [X_s1, X_s2, ..., X_sn] und eine Schenkelvibrationssequenz u = [X_u1, X_u2, ..., X_un] Schenkelvibrationssequenzen sind, von denen jede die größte Länge hat und die Schenkelvibrationssequenz s und die Schenkelvibrationssequenz Schenkelvibrationssequenzen sind, die voneinander verschiedene Vorzeichen haben.
Es wird nachfolgend bewiesen, dass die vorstehende Annahme widersprüchlich ist. Hier erfolgt aus Gründen der Bequemlichkeit die Erläuterung unter einer Bedingung, dass das Vorzeichen der Schenkelvibrationssequenz s positiv ist und das Vorzeichen der Schenkelvibrationssequenz u negativ ist. Selbst wenn die Vorzeichen in dieser Weise bestimmt sind, geht die Allgemeingültigkeit nicht verloren.
Zuerst wird bewiesen, dass das zeitliche Intervall [start(X_s1, end(X_s1))] des ersten Schenkels X_s1 der Schenkelvibrationssequenz s nicht das zeitliche Intervall [start(X_u1, end(X_u1))] des ersten Schenkels X_u1 der Schenkelvibrationssequenz u kreuzt.
Es wird angenommen, dass start(X_s1) < start(X_u1) < end(X_s1) < end(X_u1). In diesem Fall ist X[start(X_u1)] < X[end(X_s1)] genügt, da die Schenkelvibrationssequenz s ein positives Vorzeichen hat und die Schenkelvibrationssequenz s ein maximaler Aufwärtsschenkel ist, und auch X[start(X_u1)] > X[end(X_s1)] ist genügt, da die Schenkelvibrationssequenz u ein negatives Vorzeichen hat und die Schenkelvibrationssequenz u ein maximaler Abwärtsschenkel ist. Daher besteht ein Widerspruch.
In gleicher Weise besteht in einem Fall von start(X_u1) < end(X_s1) < end(X_u1) < end(X_s1) ein Widerspruch.
Daher ist es erforderlich, dass end(X_s1) ≤ start(X_u1) oder end(X_u1) ≤ start(X_s1) ist.
Wenn end(X_s1) ≤ start(X_u1), ist [X_s1, X_u1, ..., X_un] eine Schenkelvibrationssequenz mit der Länge n + 1. Dieser Umstand widerspricht der Annahme, dass die Schenkelvibrationssequenz s und die Schenkelvibrationssequenz u die größte Länge haben.
Weiterhin ist, wenn end(X_u1) ≤ start(X_s1), [X_u1, X_s1, ..., X_sn] eine Schenkelvibrationssequenz mit der Länge n + 1. Dieser Umstand widerspricht der Annahme, dass die Schenkelvibrationssequenz s und die Schenkelvibrationssequenz die größte Länge haben.
Daher ist es erforderlich, dass der erste Schenkel X_s1 und der erste Schenkel X_u1 das gleiche Vorzeichen haben. Durch die Definition von ”sign” als das Vorzeichen einer Schenkelvibrationssequenz haben die Schenkelvibrationssequenz s und die Schenkelvibrationssequenz u das gleiche Vorzeichen.
[Schenkelvibrationszahl]
Wenn beispielsweise ein Satz von Schenkelvibrationssequenzen gleich S(X, a, w, t) ist, ist die Schenkelvibrationszahl F_X,a,w(t) durch die folgende Formel (24) definiert. F_X,a,w(t) = sign(l_max) × length(l_max) (24) l_max = argmax_{|∊s(X,a,w,t)}length(l)
Es ist zu beachten, dass ”argmax” ein Symbol ist, das einen Satz von Elementen einer Domäne ist, in der length(l) am längsten ist. l_max zeigt eine Schenkelvibrationssequenz mit der größten Länge aus dem Schenkelvibrationssequenzsatz S(X, a, w, t) an.
Das vorbeschriebene Lemma stellt dar, dass, selbst wenn mehrere Schenkelvibrationszahlen vorhanden sind, von denen jede die größte Länge hat, sign(l_max) eindeutig bestimmt ist, und somit kann die Schenkelvibrationszahl ohne Widerspruch definiert werden.
Die intuitive Bedeutung der Schenkelvibrationszahl wird nachfolgend beschrieben.
Die Schenkelvibrationszahl zeigt das quantifizierte Verhalten von Auf- und Abwärtsvibrationen in der Teilsequenz mit der Fenstergröße w, die an dem Zeitpunkt t startet, an. Sie bedeutet, dass, je größer der absolute Wert der Schenkelvibrationszahl ist, desto höher die Frequenz der Vibration ist, und bedeutet auch, dass, je größer die Amplitude a ist, desto größer die Amplitude der Vibration ist.
Zusätzlich zeigt sie in einem Fall einer Schenkelvibrationszahl mit einem positiven Vorzeichen an, dass Vibrationen mit einer Aufwärtsvibration starten. In einem Fall einer Schenkelvibrationszahl mit einem negativen Vorzeichen zeigt sie an, dass Vibrationen mit einer Abwärtsvibration starten.
Beispielsweise entspricht sie in einem Fall einer Schenkelvibrationszahl gleich 1 einem Aufwärtsschenkel, wie in dem vorgenannten Nichtpatent-Dokument 1 offenbart ist, und in einem Fall einer Schenkelvibrationszahl gleich –1 entspricht sie einem Abwärtsschenkel, wie in dem vorgenannten Nichtpatent-Dokument 1 offenbart ist.
In einem Fall einer Schenkelvibrationszahl gleich 2 zeigt dies an, dass eine Teilsequenz mit der Fenstergröße w, die an dem Zeitpunkt t startet, eine konvexe Spitzenform hat. Dies ergibt sich daraus, dass der erste Schenkel ein Schenkel ist, der mit der Amplitude ”a” oder mehr aufwärtsgeht, und auch ein Schenkel, der dem ersten Schenkel folgt, ein Schenkel ist, der mit der Amplitude ”a” oder mehr abwärtsgeht.
In einem Fall einer Schenkelvibrationszahl gleich –2 zeigt dies an, dass eine Teilsequenz mit der Fenstergröße w, die zu dem Zeitpunkt t startet, konkave Auf- und Abwärtsvibrationen hat. Dies ergibt sich daraus, dass der Schenkel ein Schenkel ist, der mit der Amplitude ”a” oder mehr abwärtsgeht, und ein dem ersten Schenkel folgender Schenkel ein Schenkel ist, der mit der Amplitude ”a” oder mehr aufwärtsgeht. Als eine Regel zum Erfassen von Anomalitäten in einer Ausrüstung wird eine Bedingung zum Erfassen einer Spitze mit einer Amplitude mit einem gewissen Wert oder mehr, genauer gesagt, eine Bedingung, dass eine konvexe Spitzenform oder konkave Auf- und Abwärtsvibrationen vorhanden sind, in vielen Fällen verwendet. Daher ist die Erfassung einer Teilsequenz mit einer Schenkelvibrationszahl von 2 oder –2 nützlich in Bezug auf die Erfassung von Anomalitäten in einer Ausrüstung.
In einem Fall einer Schenkelvibrationszahl gleich 4 zeigt dies ein Muster an, bei dem ein Aufwärtsschenkel, ein Abwärtsschenkel, ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel mit der Amplitude ”a” oder mehr abwechselnd erscheinen. Eine Bedingung, dass der absolute Wert der Schenkelvibrationszahl gleich 4 oder mehr ist, wird häufig als eine Regel zum Erfassen von Anomalitäten in einer Ausrüstung verwendet. Daher ist die Erfassung einer Teilsequenz mit einer Schenkelvibrationszahl gleich 4 auch nützlich in Bezug auf die Erfassung von Anomalitäten in einer Ausrüstung.
Die 8A und 8B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispiele für Zeitreihendaten, die durch eine Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 gesammelt wurden, und Schenkelvibrationsdaten (die Beobachtungszeit zu einem Startzeitpunkt, Schenkelamplitude, Vibrationszahl und Fenstergröße einer Schenkelvibrationssequenz), die in der Datenbank 5 gespeichert sind, illustrieren.
Die Zeitreihendaten von 8A sind Space-Shuttle-Marotta-Ventil-Daten, die in dem folgenden Nichtpatent-Dokument 2 offenbart sind.
[Nichtpatent-Dokument 2]

Keogh, E., Zhu, Q., Hu, B., Hao, Y., Xi, X., Wei, L. & Ratanamahatana, C. A. (2011). The UCR Time Series Classification/Clustering Homepage

Der Abtastzyklus von Zeitreihendaten in 8A ist eine Millisekunde, und die Einheit ist Ampere.
In diesen Zeitreihendaten besteht ein großes konvexförmiges Muster ((A), das in der Zeichnung von einem gestrichelten Rechteck umgeben ist), das eine Amplitude in der Größenordnung von 4 und eine Anzahl von Zeitpunkten in der Größenordnung von 400 hat.
Zusätzlich gibt es ein Aufwärts- und Abwärtsmuster ((B), das in der Zeichnung von einem gestrichelten Rechteck umgeben ist), das eine Amplitude in der Größenordnung von 1,5 bis 2 und eine Anzahl von Zeitpunkten in der Größenordnung von 30 bis 50 hat. Weiterhin gibt es ein konvexförmiges Muster ((C), das in der Zeichnung von einem gestrichelten Rechteck umgeben ist) mit einer Amplitude in der Größenordnung von 1 und einer Anzahl von Zeitpunkten in der Größenordnung von 50, das nach dem großen konvexförmigen Muster erscheint.
Beispielsweise ist es bei der Erfassung von Anomalitäten in beobachteten Werten, die Sensorwerte eines Steuersystems sind, wichtig, normal vorhandene Muster, wie (A) bis (C), herauszuziehen und jeweilige Formen der Muster miteinander zu vergleichen. Daher ist das Abrufen von Zeitreihendaten unter Verwendung der Schenkelamplitude, Vibrationszahl und Fenstergröße als Abfragebedingungen in Bezug auf die Anwendung wichtig.
8B zeigt ein Beispiel für in der Datenbank 5 gespeicherte Schenkelvibrationsdaten, und die Schenkelvibrationsdaten sind im Tabellenformat dargestellt. Das heißt, die Schenkelvibrationsdaten sind in der Tabelle LV registriert.
Die Schenkelvibrationsdaten bestehen aus der Beobachtungszeit zu einem Startzeitpunkt (Startzeit), der Schenkelamplitude, der Vibrationszahl und der Fenstergröße einer Schenkelvibrationssequenz.
Beispielsweise zeigt die erste Zeile der Tabelle LV an, dass ”ein Fenster mit einer Länge von 217, das zu einer Zeit 101 startet, einen Aufwärtsschenkel mit der Amplitude von 4,25 oder mehr hat”.
In gleicher Weise zeigt die zweite Zeile der Tabelle LV an, dass ”ein Fenster mit einer Länge von 153, das zu der Zeit 101 startet, eine Schenkelreihe enthaltend einen Aufwärtsschenkel, einen Abwärtsschenkel und einen Aufwärtsschenkel mit der Amplitude von 2,25 oder mehr hat”.
Zusätzlich zeigt die achte Zeile der Tabelle LV an, dass ”ein Fenster mit einer Länge von 27, das zu der Zeit 227 startet, eine Schenkelreihe enthaltend einen Abwärtsschenkel und einen Aufwärtsschenkel mit der Amplitude von 2,25 oder mehr hat”.
Die 9A und 9B sind veranschaulichende Diagramme, die Beispiele für einen Abrufstil von Schenkelvibrationsdaten durch die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 und Abrufergebnisse illustrieren.
9A zeigt ein Beispiel für einen Abrufstil von Schenkelvibrationsdaten durch die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9.
Die Syntax und die Bedeutung des Abrufstils folgen der Abrufsprache SQL für eine relationale Datenbank, die eine bestehende Technik ist. 9A zeigt ein Beispiel, in welchem eine Abrufbedingung, dass die Vibrationszahl einer Schenkelvibrationssequenz gleich 2 ist (d. h. ein konvexförmiges Muster), gegeben ist und die Schenkelvibrationsdaten, die der Abrufbedingung genügen, aus mehreren Stücken von in der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten abgerufen werden.
Die in 9B gezeigten Abrufergebnisse stellen die Amplitude und Fenstergrößen von Stücken von Schenkelvibrationsdaten dar, wobei die Vibrationszahlen von Schenkelvibrationssequenzen gleich 2 sind, und stellen auch die Gesamtzahlen von Auftritten count(*) dar.
Die Gesamtzahl von von Auftritten count(*) zeigt die Anzahl von Stücken von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Amplitude, der gleichen Vibrationszahl und der gleichen Fenstergröße an. Die Berechnung der Gesamtzahl von Auftritten count(*) wird durch die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 durchgeführt, wie später beschrieben wird.
Beispielsweise zeigt die erste Zeile der in 9B gezeigten Abrufergebnisse an, dass ein konvexförmiges Muster mit der Amplitude gleich 4 oder mehr und der Fenstergröße 276 vorhanden ist.
Zusätzlich zeigt die zweite Zeile an, dass zwei konvexförmige Muster mit der Amplitude gleich 3,75 oder mehr und der Fenstergröße 299 vorhanden sind.
10 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das eine beispielhafte Visualisierung von Abrufergebnissen, die durch die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 erhalten wurden, durch die Visualisierungsvorrichtung 10 illustriert.
In 10 stellt eine Achse, die sich von dem Vordergrund nach hinten links erstreckt (die erste Achse), die Schenkelamplitude dar, eine Achse, die sich von dem Vordergrund nach hinten rechts erstreckt (die zweite Achse), stellt die Fenstergröße von Schenkelvibrationsdaten dar, und eine Achse, die sowohl die erste als auch die zweite Achse kreuzt (die dritte Achse), stellt die Gesamtzahl von Auftritten count(*) der Schenkelvibrationsdaten dar.
Die Amplitude, die Fenstergrößen und die Gesamtzahlen von Auftritten von Schenkelvibrationsdaten, die von der Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 abgerufen wurden, werden in einem dreidimensionalen Schaubild mit der ersten bis dritten Achse angezeigt.
Die in 10 gezeigten Teile (A), (B) und (C) entsprechen den in 8A gezeigten Teilen (A), (B) und (C).
Durch Beobachten der Frequenz von konvexförmigen Mustern mit zwei Achsen, die die Amplitude und die Fenstergröße anzeigen, kann ein Zustand einer Verteilung von konvexförmigen Zeitreihenmustern auf einen Blick gesehen werden.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben.
Nachfolgend wird eine Beschreibung mit Bezug auf ein Flussdiagramm nach 4 gegeben.
Die Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 sammelt Zeitreihendaten X, in denen beobachtete Werte X[i] (1 ≤ i ≤ m), die durch ein Steuersystem, ein Informationssystem usw. zu jeweiligen Zeiten beobachtet werden, angeordnet sind (Schritt ST1 in 4). Beispielsweise sammelt die Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 Zeitreihendaten X wie die in 5A oder 8A gezeigten.
Die durch die Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1 gesammelten Zeitreihendaten X werden beispielsweise in dem Hauptspeicher 23 oder dem externen Speicher 24, die durch einen RAM, eine Festplatte usw. realisiert werden, gespeichert.
Die Schenkelextraktionsvorrichtung 2 zieht als einen Aufwärtsschenkel eine Teilsequenz X[p:q], die der vorgenannten Bedingungsformel (3) genügt, aus den in dem Hauptspeicher 23 oder dem externen Speicher 24 gespeicherten Zeitreihendaten X heraus und zieht auch als einen Abwärtsschenkel eine Teilsequenz X[p:q], die der vorgenannten Bedingungsformel (4) genügt, aus den Zeitreihendaten X heraus (Schritt ST2 in 4).
Beispielsweise führt die Schenkelextraktionsvorrichtung 2 eine anfängliche Einstellung für einen Bereich (einen Zeitbereich), wo ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel herausgezogen wurden, bei den in dem Hauptspeicher 23 oder dem externen Speicher 24 gespeicherten Zeitreihendaten X durch und zieht Aufwärtsschenkel und Abwärtsschenkel aus den Zeitreihendaten X heraus, während sie entlang des Extraktionsbereichs gleitet. Unter der Annahme, dass in 8A gezeigten Zeitreihendaten X gesammelt sind, wird die anfängliche Einstellung für einen kleinen Extraktionsbereich mit einem Zeitpunkt in der Größenordnung von beispielsweise 0 bis 100 durchgeführt. Es ist zu beachten, dass der Extraktionsbereich, für den die anfängliche Einstellung durchgeführt wird, beliebig ist.
Durch Herausziehen von Aufwärtsschenkeln und Abwärtsschenkeln aus den Zeitreihendaten X, während über den Extraktionsbereich geglitten wird, können die Startzeitpunkte und die Endzeitpunkte der Aufwärtsschenkel und der Abwärtsschenkel leicht gefunden werden. Somit kann ein Prozess des Herausziehens von Aufwärtsschenkeln und Abwärtsschenkeln über einen Fall des Herausziehens von Aufwärtsschenkeln und Abwärtsschenkeln unter Verwendung der gesamten Zeitreihendaten X als einem Extraktionsbereich leicht durchgeführt werden.
Hier wird das Beispiel gezeigt, in welchem die Schenkelextraktionsvorrichtung 2 Aufwärtsschenkel und Abwärtsschenkel aus den Zeitreihendaten X herauszieht, während über einen Bereich zum Herausziehen von Aufwärtsschenkeln und Abwärtsschenkeln geglitten wird. Die Schenkelabruftechnik zum Herausziehen von Aufwärtsschenkeln und Abwärtsschenkeln aus den Zeitreihendaten X ist auch in dem vorgenannten Nichtpatent-Dokument 1 offenbart. Aufwärtsschenkel und Abwärtsschenkel können aus den Zeitreihendaten X herausgezogen werden durch Verwendung der im Nichtpatent-Dokument 1 offenbarten Schenkelabruftechnik.
Nachdem die Schenkelextraktionsvorrichtung 2 Aufwärtsschenkel und Abwärtsschenkel aus den Zeitreihendaten X herausgezogen hat, bestimmt die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 in den Zeitreihendaten X eine Schenkelvibrationssequenz s, die eine Schenkelreihe ist, in der ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel, die durch die Schenkelextraktionsvorrichtung 2 herausgezogen wurden, abwechselnd erscheinen (Schritt ST3 in 4).
Genauer gesagt, die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 bestimmt eine Schenkelvibrationssequenz s, die den vorgenannten Bedingungsformeln (15) bis (17) genügt. Wenn beispielsweise die Amplitude ”a” oder mehr, die Fenstergröße w und der Zeitpunkt t bestimmt sind, zieht die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 als die Schenkelvibrationssequenz s eine Teilsequenz mit der größten Länge aus einem Schenkelvibrationssequenzsatz S(X, a, w, t), der den vorgenannten Bedingungsformeln (22) und (23) genügt, heraus.
Hier sind die 11A und 11B veranschaulichende Diagramme, die Beispielcodes für Algorithmen (GetLongestLegSeq) zum Herausziehen einer Schenkelvibrationssequenz s illustrieren.
Die Operation des Herausziehens einer Schenkelvibrationssequenz s aus einem Schenkelvibrationssequenzsatz S(X, a, w, t) wird nachfolgend kurz beschrieben.
In der ersten bis fünften Zeile des Beispielcodes in 11A erhält die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 für jeden Zeitpunkt t der Zeitreihendaten X eine Schenkelvibrationssequenz s_max und erhält auch eine Schenkelvibrationszahl F_X,a,w(t) der Schenkelvibrationssequenz s_max.
In der zweiten Zeile des Beispielcodes in 11A ruft die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 ”GetLegSeq_leftMost”, das in 11B gezeigt ist, durch Verwendung einer Schenkelvibrationssequenz [] mit einer Länge 0 als Argument auf, und erhält hierdurch eine Schenkelvibrationssequenz s_max, die am weitesten links in einem Fenster von einem Startzeitpunkt t bis zu einem Endzeitpunkt t + w – 1 ist. Die Definition der am weitesten links angeordneten Schenkelvibrationssequenz wird später beschrieben.
Nachdem die sich am weitesten links befindende Schenkelvibrationssequenz s_max erhalten wurde, erhält die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 in der dritten Zeile des Beispielcodes von 11A eine Schenkelvibrationszahl F_X,a,w(t) aus dem Vorzeichen ”sign(s_max)” und der Länge ”length(s_max)” der am weitesten links angeordneten Schenkelvibrationssequenz s_max.
Als Nächstes wird die Operation für ”GetLegSeq_leftMost”, die in 11B gezeigt ist, beschrieben.
In der ersten Zeile des Beispielcodes weist die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 einem Flag ”exit_leg”, das anzeigt, ob ein am weitesten links angeordneter Schenkel (der am weitesten links angeordnete Schenkel wird später beschrieben) nach der Schenkelvibrationssequenz s, die ein Argument ist, vorhanden ist, ”falsch” zu.
In der zweiten Zeile des Beispielcodes weist die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 der Reihe nach dem Ausdruck ”t_next” Zeitpunkte von t + 1 bis t_end zu, der den nächsten Zeitpunkt anzeigt. In der dritten Zeile des Beispielcodes weist die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 die Teilsequenz X[t:t_next] einem nachfolgenden Schenkelkandidaten, der durch eine Variable l_next angezeigt wird, zu.
In der vierten bis sechsten Zeile des Beispielcodes teilt, wenn die Amplitude amp(l_next) des Schenkelkandidaten l_next größer als oder gleich a ist und die Schenkelvibrationssequenz s eine leere Sequenz ist, die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 dem Flag ”exit_leg” ”wahr” zu.
In der vierten, siebenten und achten Zeile des Beispielcodes ist, wenn die Amplitude amp(l_next) des Schenkelkandidaten l_next größer als oder gleich a ist und das Produkt aus dem ”sign sign(last(s) des letzten Schenkels last(s) der Schenkelvibrationssequenz s” und ”sign sign(l_next) des Schenkelkandidaten l_next” negativ ist, der Schenkelkandidat l_next ein am weitesten links angeordneter Schenkel. Somit teilt die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 dem Flag ”exit_leg” ”wahr” zu.
In der elften bis dreizehnten Zeile des Beispielcodes bewirkt, wenn das Flag ”exit_leg” ”wahr” ist, die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 den Austritt aus der for-Schleife von ”GetLegSeq_leftMost”, wie in 11B gezeigt ist.
Nach dem Austritt aus der for-Schleife fügt in der fünfzehnten bis achtzehnten Zeile des Beispielcodes, wenn das Flag ”exit_leg” ”wahr” ist, die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 den Schenkelkandidaten l_next zu dem Ende der Schenkelvibrationssequenz s hinzu, teilt s_next die Schenkelvibrationssequenz zu, zu der der Schenkelkandidat l_next hinzugefügt wurde, ruft rekursiv GetLegSeq_leftMost(s_next, t_next, t_end, X) auf und teilt der Schenkelvibrationssequenz s einen Rückkehrwert des Aufrufs zu.
Schließlich führt in der neunzehnten Zeile des Beispielcodes die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 die Schenkelvibrationssequenz s als s_max zu ”GetLongestLegSeq” zurück, wie in 11A gezeigt ist.
Die Algorithmen der 11A und 11B erhalten eine Schenkelvibrationssequenz (die am weitesten links befindliche Schenkelvibrationssequenz), die durch Auswählen eines Schenkels (des am weitesten links befindlichen Schenkels) erhalten wurde, dessen Endzeitpunkt sich am weitesten links befindet, das heißt, Auswählen eines Schenkels mit dem frühesten Endzeitpunkt, in der Reihenfolge unterschiedlicher Vorzeichen. Um eine Schenkelvibrationszahl zu erhalten, muss die Länge der Schenkelvibrationssequenz am größten sein. Wie nachfolgend gezeigt ist, kann bewiesen werden, dass die sich am weitesten links befindende Schenkelvibrationssequenz die größte Länge in der Schenkelvibrationssequenz hat.
[Am weitesten links angeordnete Schenkelvibrationssequenz]
In einem Fall, in welchem Zeitreihendaten X sind, die Amplitude größer als oder gleich ”a” (ein positiver reeller Wert) ist, die Fenstergröße gleich w ist und der Zeitpunkt gleich t ist, wird ein Satz von Schenkeln, die jeweils die Amplitude ”a” oder mehr haben, der in der Teilsequenz X[t, t + w – 1] vorhanden ist, als L angezeigt.
Zuerst wird ein Schenkel mit dem frühesten Endzeitpunkt in dem Schenkelsatz L als m₁ gesetzt. Nachfolgend wird ein Schenkel mit einem unterschiedlichen Amplitudenvorzeichen als ein Schenkel m_i, der den frühesten Endzeitpunkt unter den Schenkeln, die nach dem Schenkel m_i vorhanden sind, hat, als m_i+1 gesetzt. Der Schenkel m_i+1 wird rekursiv ausgewählt, wie in der folgenden Formel (25) gezeigt ist. m_i+1 = argmax_l∊Liend(l) (25), worin L_i = def{l ∊ L|
start(l) ≥ end(m_i) und
sign(l) × sign(m_i) < 0}.
Eine Schenkelreihe [m₁, m₂, ..., m_n], die durch Anwenden dieser Operation erhalten wird, wird als eine am weitesten links angeordnete Schenkelvibrationssequenz in der Teilsequenz X[t, t + w – 1] bezeichnet.
[Theorem: die längste Eigenschaft einer am weitesten links angeordneten Schenkelvibrationssequenz]
Wenn ein Schenkelvibrationssequenzsatz gleich S(X, a, w, t) ist, ist die am weitesten links angeordnete Schenkelvibrationssequenz in der Teilsequenz X[t, t + w – 1] eine Schenkelvibrationssequenz mit der größten Länge in S(X, a, w, t).
[Beweis]
Es wird angenommen, dass die am weitesten links angeordnete Schenkelvibrationssequenz gleich s = [X_s1, X_s2, ..., X_sn] ist und die Länge der am weitesten links angeordneten Schenkelvibrationssequenz s gleich n ist.
Zusätzlich wird angenommen, dass eine beliebige Schenkelvibrationssequenz mit der größten Länge gleich u = [X_u1, X_u2, ..., X_um] ist und die Länge der Schenkelvibrationssequenz u gleich m ist.
Es wird hier bewiesen, dass ein Widerspruch vorliegt, wenn n < m angenommen wird.
Zuerst wird bewiesen, dass der Schenkel X_s1 und der Schenkel X_u1 das gleiche Vorzeichen haben müssen. Es wird angenommen, dass der Schenkel X_s1 und der Schenkel X_u1 unterschiedliche Vorzeichen haben. In diesem Fall ist durch Verwendung des Umstands, dass s die am weitesten links angeordnete Schenkelvibrationssequenz ist, und der gleichen Begründung wie der für das vorbeschriebene Lemma, [X_s1, X_u1, X_u2, ..., X_um] eine Schenkelvibrationssequenz mit der Länge m + 1. Demgemäß widerspricht dies dem Umstand, dass die Schenkelvibrationssequenz u die größte Länge hat.
Da der Schenkel X_s1 und der Schenkel X_u1 das gleiche Vorzeichen haben und s die am weitesten links angeordnete Schenkelvibrationssequenz ist, ist end(X_s1) ≤ end(X_u1) ≤ start(X_u2) genügt. Daher ist [X_s1, X_u2, ..., X_um] eine Schenkelvibrationssequenz mit der Länge m.
In gleicher Weise ist, da s die am weitesten links angeordnete Schenkelvibrationssequenz ist und end(X_s2) ≤ end(X_u2) ≤ start(X_u3) genügt ist, [X_s1, X_s2, X_u3, ..., X_um] eine Schenkelvibrationssequenz mit der Länge m.
Wenn n < m ist, kann die vorbeschriebene Operation n-mal wiederholt werden, und somit wird [X_s1, ..., X_sn, X_un+1, ..., X_um] eine Schenkelvibrationssequenz. Jedoch sollte in der Teilsequenz X[end(sn):end(um)] ein am weitesten links angeordneter Schenkel mit dem gleichen Vorzeichen wie der Schenkel X_un+1 vorhanden sein. Daher widerspricht dies dem Umstand, dass s eine am weitesten links angeordnete Schenkelvibrationssequenz ist. Daher ist das Theorem bewiesen.
Nach dem Bestimmen einer Schenkelvibrationssequenz s berechnet die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 eine Vibrationszahl, die die Anzahl von die Schenkelvibrationssequenz s bildenden Schenkeln ist, und eine Fenstergröße, die ein Bereich von dem Startzeitpunkt zu dem Endzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz ist (Schritt ST3 in 4).
Die Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4 registriert als Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle LV in der Datenbank 5 einen Satz aus einer Beobachtungszeit zu dem Startzeitpunkt der von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 bestimmten Schenkelvibrationssequenz, der Amplitude von Schenkeln in der Schenkelvibrationssequenz und der Vibrationszahl und Fenstergröße, die von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 berechnet wurden (Schritt ST4 in 4).
Als ein Ergebnis werden, wie in 8B gezeigt ist, die Schenkelvibrationsdaten, die einen Satz aus der Beobachtungszeit zu dem Startzeitpunkt, der Schenkelamplitude, der Vibrationszahl und der Fenstergröße der Schenkelvibrationssequenz enthalten, in der Tabelle LV der Datenbank 5 gespeichert.
Nachdem die Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4 die Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle LV in der Datenbank 5 registriert hat, führt die Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 einen Prozess des Herausziehens erforderlicher Schenkelvibrationsdaten aus den in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten durch, da die Tabelle LV der Datenbank 5 redundante Schenkelvibrationsdaten enthalten kann.
Insbesondere gruppiert die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude in der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Vibrationszahl aus den in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten in Amplitudenwerte und vergleicht für jede Gruppe jeweilige Fenstergrößen von zu der Gruppe gehörenden Stücken von Schenkelvibrationsdaten.
Danach zieht die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude für jede Gruppe Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße aus Schenkelvibrationsdaten, die zu der Gruppe (ein oder mehr Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Amplitude) gehören, heraus und registriert die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle MLV der Datenbank 5 (Schritt ST5 in 4).
Die Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße mit Bezug auf die Amplitude werden nachfolgend definiert. Das heißt, Schenkelvibrationsdaten einer minimalen Schenkelvibrationssequenz s mit Bezug auf die Amplitude werden definiert.
[Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße mit Bezug auf die Amplitude]
Bevor die Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße mit Bezug auf die Amplitude definiert werden, ist festzustellen, dass eine Schenkelamplitude A_X,f,w(t) durch die folgende Formel (26) definiert ist, wobei die Zeitreihendaten gleich X sind, die Schenkelvibrationszahl gleich f ist, die Fenstergröße gleich w ist, der Zeitpunkt gleich t ist und der Schenkelvibrationssequenzsatz gleich S(X, a, w, t) ist. A_X,f,w(t) = max_{s∊(X,a,w,t)}amp(s) (26)
Es wird angenommen, dass, wenn die Schenkelvibrationszahl gleich f ist, eine Schenkelvibrationsfolge s, die den folgenden Formeln (27) und (28) genügt, eine minimale Schenkelvibrationssequenz mit Bezug auf die Amplitude ist. A_X,f,w(t) > A_X,f,w-1(t – 1) (27) A_X,f,w(t) > A_X,f,w-1(t) (28), worin t = start(s) und w = end(s) – start(s) + 1.
Demgemäß sind Schenkelvibrationsdaten der Schenkelvibrationssequenz s, die den Formeln (27) und (28) genügt, Vibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße mit Bezug auf die Amplitude.
12 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das einen Beispielcode für einen Algorithmus (GetMLV) zum Erhalten von Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße mit Bezug auf die Amplitude illustriert.
Die Operation des Erhaltens von Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße mit Bezug auf die Amplitude wird nachfolgend kurz beschrieben.
In der ersten Zeile des Beispielcodes weist die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude MLV, die eine Variable ist, die in der Tabelle MLV der Datenbank 5 gespeicherte Schenkelvibrationsdaten anzeigt, einen leeren Satz {} zu.
In der zweiten Zeile des Beispielcodes nimmt die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude Fenstergrößen w eine nach der anderen aus einer Fenstergrößenliste W heraus.
In der dritten Zeile des Beispielcodes weist die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude Werte von 1 bis w aufeinanderfolgend dem Zeitpunkt t zu.
In der vierten und fünften Zeile des Beispielcodes ruft die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude ”GetLongestLegSeq”, wie in 11A gezeigt ist, auf und erhält hierdurch eine Schenkelvibrationssequenz s mit der Amplitude ”a” oder mehr und der Fenstergröße w.
In der sechsten und siebenten Zeile des Beispielcodes fügt, wenn die Schenkelvibrationssequenz s eine minimale Schenkelvibrationssequenz ist, die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude (t, a, F_x,a,w(t), w), was die Schenkelvibrationsdaten der minimalen Schenkelvibrationssequenz sind, zu der MLV hinzu.
Die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl in der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 gruppiert Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Amplitude aus den in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten in Vibrationszahlen. Die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl vergleicht für jede Gruppe jeweilige Fenstergrößen von zu der Gruppe gehörenden Stücken von Schenkelvibrationsdaten.
Danach zieht die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl für jede Gruppe Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße aus Schenkelvibrationsdaten, die zu der Gruppe (ein oder mehr Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Vibrationszahl) gehören, heraus und registriert die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle MLV der Datenbank 5 (Schritt ST6 in 4).
Die Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße mit Bezug auf die Vibrationszahl werden nachfolgend definiert. Das heißt, Schenkelvibrationsdaten einer minimalen Schenkelvibrationssequenz s mit Bezug auf die Vibrationszahl werden definiert.
[Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße in Bezug auf die Vibrationszahl]
Es wird angenommen, dass, wenn die Amplitude größer als oder gleich a ist, eine Schenkelvibrationssequenz s, die den folgenden Formeln (29) und (30) genügt, eine minimale Schenkelvibrationssequenz mit Bezug auf die Vibrationszahl ist. abs(F_X,a,w(t)) > abs(F_X,a,w-1(t – 1)) (29) abs(F_X,a,w(t)) > abs(F_X,a,w-1(t)) (30), worin t gleich start(s) und w = end(s) – start(s) + 1.
Demgemäß sind Schenkelvibrationsdaten in der Schenkelvibrationssequenz s, die den Formeln (29) und (30) genügen, Schenkelvibrationsdaten mit der kleinsten Fenstergröße mit Bezug auf die Vibrationszahl.
Nachdem die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude und die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl in der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 erforderliche Schenkelvibrationsdaten aus der Tabelle LV der Datenbank 5 herausgezogen und die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registriert haben, ruft die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 Schenkelvibrationsdaten, die einer Abrufbedingung genügen, aus den in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten ab (Schritt ST7 in 4).
8B ist die Tabelle LV in der Datenbank 5, in der Schenkelvibrationsdaten registriert sind. Es wird für die Bequemlichkeit der Beschreibung angenommen, dass 8B die Tabelle MLV der Datenbank 5 ist, in der Schenkelvibrationsdaten registriert sind, die von der Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude und von der Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl herausgezogen wurden. In diesem Fall werden, wenn die Abrufbedingung beispielsweise ”Vibrationszahl = 3” ist, Schenkelvibrationsdaten mit einer Startzeit gleich 101, der Amplitude gleich 2,25 oder mehr und einer Fenstergröße gleich 153 abgerufen.
Wenn die Abrufbedingung ”Vibrationszahl = –2” ist, werden Schenkelvibrationsdaten mit einer Startzeit gleich 227, der Amplitude gleich 2,25 oder mehr und einer Fenstergröße gleich 27 abgerufen.
Hier wird das Beispiel dargestellt, in welchem die Abrufbedingung die Vibrationszahl ist. Jedoch ist die Abrufbedingung nicht auf die Vibrationszahl beschränkt und kann die Startzeit, die Amplitude oder die Fenstergröße sein.
Zusätzlich kann es mehrere Abrufbedingungen geben. Insbesondere kann eine UND-Bedingung von allen oder einem Teil von der Startzeit, der Amplitude, der Vibrationszahl und der Fenstergröße verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass die Abrufbedingung vorher in der Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 gesetzt oder durch eine externe Quelle gegeben sein kann.
Nach dem Abrufen der Schenkelvibrationsdaten, die der Abrufbedingung genügen, aus den in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten berechnet die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 eine Gesamtzahl von Auftritten count(*), die die Anzahl von Stücken von Schenkelvibrationsdaten anzeigen, von denen jedes die gleiche Amplitude, die gleiche Vibrationszahl und die gleiche Fenstergröße hat, aus den abgerufenen ein oder mehr Stücken von Schenkelvibrationsdaten.
9B zeigt ein Beispiel für Abrufergebnisse, die durch die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 erhalten wurden.
In 9B wird beispielsweise ein Stück von Schenkelvibrationsdaten mit der Amplitude gleich 4 oder mehr und einer Fenstergröße gleich 267 abgerufen, und zwei Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der Amplitude von 3,75 oder mehr und einer Fenstergröße von 299 werden abgerufen.
Hier wird das Beispiel dargestellt, in welchem die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 Schenkelvibrationsdaten, die der Abrufbedingung genügen, aus den in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten abruft. In Fällen, in denen nur wenige Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Vibrationszahl oder nur wenige Stücke von Schenkelvibrationsdaten mit der gleichen Amplitude vorhanden sind, gibt es nur wenige Stücke von redundanten Schenkelvibrationsdaten. In derartigen Fällen können Schenkelvibrationsdaten, die der Abrufbedingung genügen, aus den in der Tabelle LV in der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten abgerufen werden. Hierdurch wird die Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung nicht gebraucht, wodurch die Struktur der Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung vereinfacht wird.
Die Visualisierungsvorrichtung 10 zeigt, wie beispielsweise aus 10 ersichtlich ist, die Amplitude, Fenstergrößen und Gesamtzahlen des Auftretens der von der Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 abgerufenen Schenkelvibrationsdaten in einem dreidimensionalen Schaubild mit der ersten Achse für die Amplitude, der zweiten Achse für die Fenstergröße und der dritten Achse für die Gesamtzahl der Auftritte an (Schritt ST8 in 4).
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, sieht das Ausführungsbeispiel 1 vor: die Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 zum Bestimmen, in Zeitreihendaten X, einer Schenkelvibrationssequenz, die eine Schenkelreihe ist, in der ein Aufwärtsschenkel und ein Abwärtsschenkel, die von der Schenkelextraktionsvorrichtung 2 herausgezogen werden, abwechselnd erscheinen, und zum Berechnen einer Vibrationszahl, die die Anzahl von die Schenkelvibrationssequenz bildenden Schenkeln anzeigt, und einer Fenstergröße, die einen Bereich von dem Startzeitpunkt bis zu dem Endzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz hat; und die Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4 zum Registrieren, als Schenkelvibrationsdaten in der Datenbank 5, eines Satzes aus einer Beobachtungszeit zu dem Startzeitpunkt der von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 bestimmten Schenkelvibrationssequenz, der Amplitude von Schenkeln in der Schenkelvibrationssequenz, und der Vibrationszahl und der Fenstergröße, die von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3 berechnet wurden. Daher wird die vorteilhafte Wirkung erhalten, dass Schenkelvibrationsdaten als Informationen über eine Schenkelvibrationssequenz, die ein wichtiger Index in Bezug auf die Erfassung von Anomalitäten in einer Fabrikausrüstung usw. ist, gesammelt werden können.
Dies ermöglicht beispielsweise die Durchführung eines Abfrage, in welcher der Startzeitpunkt, die Fenstergröße, die Amplitude und die Vibrationszahl von Schenkelvibrationsdaten frei bestimmt sind durch Verwendung der bestehenden SQL-Sprache usw.
(Ausführungsbeispiel 2)
In dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel 1 ziehen die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude und die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl in der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 erforderliche Schenkelvibrationsdaten aus in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten heraus. Alternativ kann die Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 zusätzlich zu der Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude und der Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl eine Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude und eine Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl enthalten, die später beschrieben werden. In dieser Konfiguration können die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude, die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl, die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude und die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl erforderliche Schenkelvibrationsdaten aus in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten herausziehen.
13 ist ein strukturelles Diagramm, das eine Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung illustriert. In der Zeichnung zeigen die gleichen Bezugszeichen wie diejenigen in 1 die gleichen oder entsprechende Teile an, und somit wird deren Beschreibung weggelassen.
Die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude wird beispielsweise durch die Berechnungsvorrichtung 25 implementiert. Die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude zieht aus in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten ein oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten heraus, bei denen alle oder eine Teil ihrer Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind. Mit anderen Worten, ein oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten, die jeweils innerhalb eines Zeitbereichs von einer gewissen Größe vorhanden sind, werden herausgezogen.
Die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude führt einen Prozess des Vergleichens der jeweiligen Amplitude der herausgezogenen einen oder mehreren Stücke von Schenkelvibrationsdaten, des Herausziehens irgendeines Stücks von Schenkelvibrationsdaten und des Registrierens der herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle MLV der Datenbank 5 durch.
Beispielsweise werden die jeweilige Amplitude eines oder mehrerer Stücke von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil ihrer Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, verglichen. Danach werden die Schenkelvibrationsdaten mit der größten Amplitude aus dem einen oder den mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten herausgezogen, und die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten werden in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registriert.
Die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl wird beispielsweise durch die Berechnungsvorrichtung 25 implementiert. Die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl zieht aus den in der Tabelle LV in der Datenbank 5 aufgezeichneten Schenkelvibrationsdaten ein oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten heraus, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind. Mit anderen Worten, ein oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten, von denen jedes innerhalb eines Zeitbereichs mit einer gewissen Größe vorhanden ist, werden herausgezogen.
Die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl führt einen Prozess des Vergleichens jeweiliger Vibrationszahlen der herausgezogenen einen oder mehreren Stücke von Schenkelvibrationsdaten, des Herausziehens irgendeines Stücks von Schenkelvibrationsdaten und des Registrierens der herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle MLV der Datenbank 5 durch.
Beispielsweise werden jeweilige Vibrationszahlen von einem oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, verglichen. Danach werden die Schenkelvibrationsdaten mit der größten Vibrationszahl aus dem einen oder den mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten herausgezogen, und die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten werden in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registriert.
In dem Beispiel von 13 wird angenommen, dass jede von der Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1, der Schenkelextraktionsvorrichtung 2, der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3, der Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4, der Datenbank 5, der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6, der Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 und der Visualisierungsvorrichtung 10, die Komponenten der Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung sind, durch dedizierte Hardware realisiert wird. Alternativ kann die Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung durch einen Computer realisiert werden.
Wenn die Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung durch einen Computer realisiert wird, kann die Datenbank 5 in dem in 3 gezeigten Speicher 41 des Computers gebildet sein, und ein Programm, das die Verarbeitungsinhalte der Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung 1, der Schenkelextraktionsvorrichtung 2, der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung 3, der Datenbank-Registrierungsvorrichtung 4, der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6, der Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 und der Visualisierungsvorrichtung 10 beschreibt, kann in dem Speicher 41 des Computers gespeichert sein. In dieser Konfiguration kann der Prozessor 42 des Computers das in dem Speicher 41 gespeicherte Programm ausführen.
14 ist ein Flussdiagramm, das den Verarbeitungsinhalt der Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung darstellt.
Die 15A und 15B sind veranschaulichende Diagramme, die einen Prozess des Herausziehens erforderlicher Schenkelvibrationsdaten, der von der Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 durchgeführt wird, illustrieren.
15A zeigt einen Prozess des Herausziehens eines Stücks von Schenkelvibrationsdaten, das in der Tabelle MLV der Datenbank 5 zu registrieren ist, aus mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, beispielsweise mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten, die innerhalb eines Beobachtungszeitbereichs von etwa 1230 bis 1520 vorhanden sind.
In dem Beispiel von 15A gibt es Schenkelvibrationsdaten mit einem als konvexes Stück geformten Muster mit der Amplitude von 1 und Schenkelvibrationsdaten mit einem als konvexes Stück geformten Muster mit der Amplitude von 3. Da das als konvexes Stück geformte Muster mit der Amplitude von 3 eine größere Amplitude als das als konvexes Stück geformte Muster mit der Amplitude von 1 hat, wird bestimmt, dass das als konvexes Stücke geformte Muster mit der Amplitude von 3 ein Schenkel mit maximaler Amplitude ist. Demgemäß werden die Schenkelvibrationsdaten des als konvexes Stück geformten Musters mit der Amplitude von 3 als in der Tabelle MLV der Datenbank 5 zu registrierende Schenkelvibrationsdaten herausgezogen.
In diesem Fall werden die Schenkelvibrationsdaten des als konvexes Stück geformten Musters mit der Amplitude von 1, das nicht als der Schenkel mit maximaler Amplitude bestimmt ist, nicht in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registriert.
15B zeigt die Ergebnisse des Herausziehens von Schenkeln mit maximaler Amplitude, das von der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 durchgeführt wurde.
16 ist ein veranschaulichendes Diagramm, das eine beispielhafte Visualisierung von Schenkeln mit maximaler Amplitude, die von der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 herausgezogen wurden, illustriert.
In dem Beispiel von 16 ist das Muster des Bereichs (A) in 8A deutlich herausgezogen.
Als Nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben.
Die Struktur ist die gleiche wie die des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, dass die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude und die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl vorgesehen sind. Somit werden hauptsächlich die Verarbeitungsinhalte der Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude und der Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl beschrieben.
Die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 zieht aus in der Tabelle LV in der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten ein oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten heraus, bei dem/denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind. Das heißt, ein oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten, die innerhalb eines Zeitbereichs mit einer gewissen Größe vorhanden sind, werden herausgezogen.
Nach dem Herausziehen von ein oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten vergleicht die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude die jeweilige Amplitude der herausgezogenen ein oder mehreren Stücke von Schenkelvibrationsdaten.
In dem Beispiel von 15A sind zwei Stücke von Schenkelvibrationsdaten (die Schenkelvibrationsdaten eines als konvexes Stück geformten Musters mit der Amplitude von 1 und die Schenkelvibrationsdaten eines als konvexes Stück geformten Musters mit der Amplitude von 3) innerhalb des Fenstergrößenbereichs von etwa 1230 bis 1520 vorhanden. In diesem Fall wird die jeweilige Amplitude der beiden Stücke von Schenkelvibrationsdaten jeweils mit der anderen verglichen.
Die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude zieht Schenkelvibrationsdaten mit der größten Amplitude aus den ein oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten einander gemeinsam sind, heraus und registriert die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle MLV der Datenbank 5 (Schritt ST11 in 14).
In dem Beispiel von 15A wird bestimmt, dass das als konvexes Stück geformte Muster mit der Amplitude von 3 ein Schenkel mit maximaler Amplitude ist. Somit werden die Schenkelvibrationsdaten des als konvexes Stück geformten Musters mit der Amplitude von 3 aus der Tabelle LV der Datenbank 5 herausgezogen.
Die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 zieht aus den in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten ein oder mehr Stücke von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, heraus. Das heißt, ein oder mehr Stücke von Schenkelvibrationsdaten, die innerhalb eines Zeitbereichs mit einer gewissen Größe vorhanden sind, werden herausgezogen.
Nach dem Herausziehen eines oder mehrere Stücke von Schenkelvibrationsdaten vergleicht die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl die Vibrationszahlen der ein oder mehreren herausgezogenen Stücke von Schenkelvibrationsdaten.
Die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl zieht Schenkelvibrationsdaten mit der größten Vibrationszahl aus den ein oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, heraus und registriert die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle MLV der Datenbank 5 (Schritt ST12 in 14)
Nachdem die Extraktionsvorrichtung 7 für Schenkel mit minimaler Amplitude, die Extraktionsvorrichtung 8 für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl, die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude und die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung 6 erforderliche Schenkelvibrationsdaten aus den in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten herausgezogen und die herausgezogenen Schenkelvibrationsdaten in der Tabelle MLV registriert haben, ruft die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 Schenkelvibrationsdaten, die einer Abrufbedingung genügen, aus den in der Tabelle MLV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten ab (Schritt ST7 in 14).
Die Visualisierungsvorrichtung 10 zeigt, wie beispielsweise in 16 dargestellt ist, die Amplitude, Fenstergrößen und Gesamtzahlen von Auftritten von durch die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung 9 abgerufenen Schenkelvibrationsdaten in einem dreidimensionalen Schaubild mit der ersten Achse für die Amplitude, der zweiten Achse für die Fenstergröße und der dritten Achse für die Gesamtzahl von Auftritten an (Schritt ST8 in 14).
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist das Ausführungsbeispiel 2 so konfiguriert, dass es die Extraktionsvorrichtung 11 für Schenkel mit maximaler Amplitude enthält zum Vergleichen der Amplitude von einem oder mehr Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, aus in der Tabelle LV der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten, zum Herausziehen irgendeines Stücks von Schenkelvibrationsdaten aus den ein oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, und zum Registrieren der herausgezogenen Daten in der Tabelle MLV der Datenbank 5. Somit wird die vorteilhafte Wirkung erhalten, dass ein wichtiger Index in Bezug auf die Erfassung von Anomalitäten in Fabrikausrüstungen usw. in einem dreidimensionalen Schaubild in einer leicht zu verstehenden Weise angezeigt werden kann.
Zusätzlich ist es derart konfiguriert, dass es die Extraktionsvorrichtung 12 für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl enthält zum Vergleichen der Vibrationszahlen von einem oder mehr Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, aus den in der Tabelle LV in der Datenbank 5 registrierten Schenkelvibrationsdaten, zum Herausziehen irgendeines Stücks von Schenkelvibrationsdaten aus den ein oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten miteinander gemeinsam sind, und zum Registrieren der herausgezogenen Daten in der Tabelle MLV der Datenbank 5. Somit wird die vorteilhafte Wirkung erhalten, dass ein wichtiger Index in Bezug auf die Erfassung von Anomalitäten in Fabrikausrüstungen usw. in einem dreidimensionalen Schaubild in einer leicht zu verstehenden Weise angezeigt werden kann.
Es ist darauf hinzuweisen, dass freie Kombinationen der Ausführungsbeispiele, Modifikationen bei irgendeiner Komponente in den Ausführungsbeispielen oder Weglassung irgendeiner Komponente in den Ausführungsbeispielen, die in den Geist und den Bereich der Erfindung der vorliegenden Anmeldung fallen, bei der Erfindung vorgenommen werden können.
Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtungen gemäß der Erfindung sind geeignet für diejenigen, die einen Index zum Erfassen von Anomalitäten in Fabrikausrüstungen, Anomalitäten in der Unternehmensverwaltung usw. aus Zeitreihendaten, in denen beobachtete Werte bei jeweiligen Zeiten angeordnet sind, herausziehen müssen.
Bezugszeichenliste

1: Zeitreihendaten-Sammelvorrichtung
2: Schenkelextraktionsvorrichtung
3: Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung
4: Datenbank-Registrierungsvorrichtung
5: Datenbank
6: Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung
7: Extraktionsvorrichtung für Schenkel mit minimaler Amplitude
8: Extraktionsvorrichtung für Schenkel mit minimaler Vibrationszahl
9: Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung
10: Visualisierungsvorrichtung
11: Extraktionsvorrichtung für Schenkel mit maximaler Amplitude
12: Extraktionsvorrichtung für Schenkel mit maximaler Vibrationszahl
21: Kommunikationsvorrichtung
22: Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung
23: Hauptspeicher
24: externer Speicher
25: Berechnungsvorrichtung
26: Anzeigevorrichtung
31 und 32: Aufwärtsschenkel
33: Teilsequenz
33a: beobachteter Wert an einem Startzeitpunkt
33b: beobachteter Wert an einem Endzeitpunkt
33c: beobachteter Wert zwischen Startzeitpunkt und Endzeitpunkt
34: Amplitude des Aufwärtsschenkels 31
35: Amplitude des Aufwärtsschenkels 32
41: Speicher
42: Prozessor

Claims

Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung, welche aufweist: eine Schenkelextraktionsvorrichtung (2) zum Herausziehen eines Aufwärtsschenkels und eines Abwärtsschenkels aus Zeitreihendaten, in denen beobachtete Werte zu jeweiligen Zeiten angeordnet sind, wobei der Aufwärtsschenkel eine Teilzeitreihe ist, in der beobachtete Werte, die einen Aufwärtstrend im Zeitverlauf anzeigen, angeordnet sind, und der Abwärtsschenkel eine Teilzeitreihe ist, in der beobachtete Werte, die einen Abwärtstrend im Zeitverlauf anzeigen, angeordnet sind; eine Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung (3) zum Bestimmen einer Schenkelvibrationssequenz in den Zeitreihendaten und zum Berechnen einer Vibrationszahl und einer Fenstergröße, wobei die Schenkelvibrationssequenz eine Schenkelreihe ist, in der der Aufwärtsschenkel und der Abwärtsschenkel, die von der Schenkelextraktionsvorrichtung (2) herausgezogen wurden, abwechselnd erscheinen, die Vibrationszahl eine Anzahl der die Schenkelvibrationssequenz bildenden Schenkel ist und die Fenstergröße einen Bereich von einem Startzeitpunkt bis zu einem Endzeitpunkt der Schenkelvibrationssequenz anzeigt; eine Datenbank-Registrierungsvorrichtung (4) zum Registrieren, als Schenkelvibrationsdaten in einer Datenbank (5), eines Satzes aus einer Beobachtungszeit zu dem Startzeitpunkt der von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung (3) bestimmten Schenkelvibrationssequenz, einer Amplitude der Schenkel in der Schenkelvibrationssequenz, und der Vibrationszahl und der Fenstergröße, die von der Schenkelvibrationssequenz-Bestimmungsvorrichtung (3) berechnet wurden; und eine Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung (9) zum Abrufen von Schenkelvibrationsdaten, die einer Abrufbedingung genügen, aus den in der Datenbank (5) registrierten Schenkelvibrationsdaten.
Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei die Schenkelextraktionsvorrichtung (2) konfiguriert ist zum Durchführen einer anfänglichen Einstellung bei den Zeitreihendaten, um einen Bereich, in welchem der Aufwärtsschenkel und der Abwärtsschenkel herausgezogen sind, zu setzen, und konfiguriert ist zum Herausziehen von Aufwärtsschenkeln und Abwärtsschenkeln aus den Zeitreihendaten, während über den Bereich geglitten wird.
Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung (9) konfiguriert ist zum Berechnen einer Gesamtzahl von Auftritten, die eine Anzahl von Stücken von Schenkelvibrationsdaten ist, von denen jedes eine gleiche Amplitude und eine gleiche Vibrationszahl und eine gleiche Fenstergröße hat, aus den Schenkelvibrationsdaten, die der Abrufbedingung genügen.
Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend eine Visualisierungsvorrichtung (10) zum Anzeigen der Amplitude und der Fenstergrößen und der Gesamtzahlen von Auftritten in den Schenkelvibrationsdaten, die von der Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung (9) abgerufen wurden, in einem dreidimensionalen Schaubild mit einer ersten Achse für die Amplitude, einer zweiten Achse für die Fenstergröße und einer dritten Achse für die Gesamtzahl von Auftritten.
Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: eine Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung (6, 8) zum Gruppieren von Stücken der in der Datenbank (5) registrierten Schenkelvibrationsdaten in Amplitudenwerte, wobei jedes der gruppierten Stücke eine gleiche Vibrationszahl hat, Vergleichen, für die gruppierten Stücke der Schenkelvibrationsdaten, jeweiliger Fenstergrößen der entsprechenden Stücke und Herausziehen, für die gruppieren Stücke der Schenkelvibrationsdaten, irgendeines aus den entsprechenden Stücken, wobei die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung (9) aus Stücken der Schenkelvibrationsdaten, die von der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung (6, 8) herausgezogen wurden, ein Stück der Schenkelvibrationsdaten, das der Abrufbedingung genügt, abruft.
Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung (6, 7) zum Gruppieren von Stücken der in der Datenbank (5) registrierten Schenkelvibrationsdaten in Vibrationszahlen, wobei jedes der gruppierten Stücke eine gleiche Amplitude hat, Vergleichen, für die gruppierten Stücke der Schenkelvibrationsdaten, jeweiliger Fenstergrößen der entsprechenden Stücke und Herausziehen, für die gruppierten Stücke der Schenkelvibrationsdaten, irgendeines aus den entsprechenden Stücken, wobei die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung (9) aus Stücken der Schenkelvibrationsdaten, die von der Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtung (6, 7) herausgezogen wurden, ein Stück der Schenkelvibrationsdaten, das der Abrufbedingung genügt, abruft.
Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtungen (6, 7, 11), von denen jede konfiguriert ist zum Vergleichen der jeweiligen Amplitude von einem oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, die in der Datenbank (5) registriert sind, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten gemeinsam miteinander sind, und Herausziehen irgendeines Stücks der Schenkelvibrationsdaten aus den ein oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten gemeinsam miteinander sind, wobei die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung (9) aus Stücken der Schenkelvibrationsdaten, die von den Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtungen (6, 7, 11) herausgezogen wurden, ein Stück der Schenkelvibrationsdaten, das der Abrufbedingung genügt, abruft.
Zeitreihendaten-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtungen (6, 8, 12), von denen jede konfiguriert ist zum Vergleichen jeweiliger Vibrationszahlen von einem oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, die in der Datenbank (5) registriert sind, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten gemeinsam miteinander sind, und Herausziehen irgendeines Stücks der Schenkelvibrationsdaten aus den ein oder mehreren Stücken von Schenkelvibrationsdaten, bei denen alle oder ein Teil von Beobachtungszeiten gemeinsam miteinander sind, wobei die Schenkelvibrationsdaten-Abfragevorrichtung (9) aus Stücken der Schenkelvibrationsdaten, die von den Schenkelvibrationsdaten-Extraktionsvorrichtungen (6, 8, 12) herausgezogen wurden, ein Stück der Schenkelvibrationsdaten, das der Abrufbedingung genügt, abruft.