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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustands einer Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen des Zustands einer Vorrichtung, die jeweils einen Zustand einer Vorrichtung überwachen.
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STAND DER TECHNIK
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Als eine herkömmliche Technik zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung wird beispielsweise in Patentliteratur 1 ein Verfahren zum Bestimmen eines Wartungszeitpunkts einer Fahrzeugklimaanlage beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine Differenz zwischen einer spezifischen Enthalpie zu Beginn von Verdichtung und einer spezifischen Enthalpie am Ende von Verdichtung durch einen Außenwärmetauscher mit einem ersten eingestellten Wert sowie einem zweiten eingestellten Wert, der größer als der erste eingestellte Wert ist, verglichen. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Differenz der spezifischen Enthalpie größer ist als der zweite eingestellte Wert, wird für die Klimaanlage bestimmt, wartungsbedürftig zu sein.
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Andererseits wird, wenn die Differenz der spezifischen Enthalpie größer ist als der erste eingestellte Wert und kleiner ist als der zweite eingestellte Wert, auf Grundlage von Sensordaten, die von verschiedenen Sensoren, die im Außenwärmetauscher vorgesehen sind, erfasst werden, eine Kältekreislauf-Grafik eines Mollier-Diagramms (im Folgenden als p-h-Diagramm (druckspezifische Enthalpie) bezeichnet) erstellt. Die Kältekreislauf-Grafik wird zusammen mit einer Kältekreislauf-Grafik, wenn sich die Klimaanalage in einem Normalzustand befindet, angezeigt.
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Wenn sich die Form der Kältekreislauf-Grafik im p-h-Diagramm von der dem Normalzustand entsprechenden verändert hat, kann bestimmt werden, dass sich die Leistung der Klimaanlage verschlechtert hat. Wenn die Differenz der Form den eingestellten Wert überschreitet, wird bestimmt, dass die Klimaanlage wartungsbedürftig ist. Es sei angemerkt, dass die Kältekreislauf-Grafik im Normalzustand der Klimaanlage eine Anzeigeform von normalen Informationen ist, die den Normalzustand der Vorrichtung anzeigen, und die Sensordaten, die zur Erstellung der Kältekreislauf-Grafik genutzt werden, Messdaten des Zustandswerts der Vorrichtung sind.
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Dokument
DE 10 2004 023 824 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beurteilung einer Güteklasse eines zu prüfenden Objekts.
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Dokument
EP 0 775 335 B1 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen und Steuern eines industriellen oder anderen technischen Prozesses.
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Dokument
DE 699 10 800 T2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustandes einer einzelnen Maschine.
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LISTE ZITIERTER SCHRIFTEN
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PATENTLITERATUR
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Patentliteratur 1:
JP 2015-92121A -
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Die Form der Kältekreislauf-Grafik des p-h-Diagramms der Klimaanlage variiert je nach Außenlufttemperatur, auch wenn die eingestellte Temperatur der Klimaanlage die gleiche ist. Das heißt, die Kältekreislauf-Grafik im Normalzustand der Klimaanlage weist eine je nach Außenlufttemperatur unterschiedliche Form auf. Die Kältekreislauf-Grafik, die mit der Kältekreislauf-Grafik im Normalzustand der Klimaanlage zu vergleichen ist, sind so genannte Momentandaten, die auf Grundlage der Sensordaten erstellt werden, die zu Beginn der Wartungszeitpunktbestimmung erfasst werden.
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Das in Patentliteratur 1 beschriebene Verfahren überwacht, ob oder ob nicht ein durch Momentandaten angezeigter Zustand einer Vorrichtung ein Normalzustand ist, um Notwendigkeit von Wartung der Vorrichtung zu bestimmen. Wenn also zufällig ein Ausreißer in den Momentandaten auftritt, besteht eine Möglichkeit, dass der Zustand der Vorrichtung falsch erkannt wird.
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Andererseits ist es durch Festlegung einer Änderungstendenz des Zustands der zu überwachenden Vorrichtung auf Grundlage einer Vielzahl von Stücken von Sensordaten, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums (zum Beispiel eines Monats) nacheinander erfasst werden, möglich, den Einfluss eines zufällig in den Sensordaten auftretenden Ausreißers zu reduzieren. Falls sich jedoch die äußere Umgebung (zum Beispiel Außentemperatur) oder das Nutzungsverfahren der Vorrichtung innerhalb dieses Zeitraums ändert und sich die Anzeigeform der normalen Informationen ändert, ist die Korrespondenzbeziehung zwischen der Vielzahl von Stücken von Sensordaten und der Vielzahl von Stücken der normalen Informationen schwer zu erkennen, und es besteht ein Problem, dass die Vielzahl von Zuständen der Vorrichtung nicht genau erkannt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung löst die oben genannten Probleme und es ist eine Aufgabe derselben, eine Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind, eine Vielzahl von Zuständen einer Vorrichtung auf Grundlage einer gemeinsamen Anzeigeform zu erkennen.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche. Eine hier ferner offenbarte Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung umfasst: eine Datenerwerbungseinheit zum Erwerben von Messdaten eines Zustandswerts einer Vorrichtung; eine Normale-Informationen-Erwerbungseinheit zum Erwerben von normalen Informationen, anzeigend einen Normalzustand der Vorrichtung; eine Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit zum Erwerben einer Positionsbeziehung der Messdaten in einer Anzeigeform der normalen Informationen; eine Projektionseinheit zum Projizieren einer Vielzahl von Stücken der Messdaten in einen dimensionslosen Raum, in dem eine Vielzahl von Anzeigeformen einer Vielzahl von Stücken der normalen Informationen durch eine gemeinsame Form auf Grundlage einer Positionsbeziehung zwischen einer Vielzahl von Anzeigeformen einer Vielzahl von Stücken der normalen Informationen und einer Vielzahl von Stücken der Messdaten dargestellt sind; und eine Verteilungsschätzungseinheit zum Schätzen einer Verteilung des Zustands der Vorrichtung auf Grundlage einer Vielzahl von Stücken der auf den dimensionslosen Raum projizierten Messdaten.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Vielzahl von Messdaten eines Zustandswerts einer Vorrichtung auf einen dimensionslosen Raum projiziert, in dem eine Vielzahl von Anzeigeformen eine Vielzahl von Stücken von normalen Informationen, anzeigend einen Normalzustand der Vorrichtung, durch eine gemeinsame Form dargestellt sind, und eine Verteilung der Zustände der Vorrichtung wird auf Grundlage der Vielzahl von auf den dimensionslosen Raum projizierten Stücken von Messdaten geschätzt. Als ein Ergebnis können eine Vielzahl von Zuständen der Vorrichtung auf Grundlage der gemeinsamen Anzeigeform erkannt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 3A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Vielzahl von Anzeigeformen einer Vielzahl von Stücken normaler Informationen und einer Vielzahl von Stücken von Messdaten zeigt, und 3B ist ein Diagramm, das einen dimensionslosen Raum in der ersten Ausführungsform zeigt, in den eine Vielzahl von Stücken von Messdaten projiziert sind.
- 4 ist ein Flussdiagramm, darstellend Positionsbeziehung-Berechnungsverarbeitung in der ersten Ausführungsform.
- 5 ist ein Diagramm, das eine Anzeigeform von normalen Informationen und Messdaten darstellt.
- 6 ist ein Diagramm, das eine Anzeigeform von normalen Informationen und Messdaten in 5 und einen Mittelpunkt der Anzeigeform der normalen Informationen darstellt.
- 7 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen einer Anzeigeform normaler Informationen und Messdaten in 5 darstellt.
- 8 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung von Projektionsverarbeitung von Messdaten auf einen dimensionslosen Raum in der ersten Ausführungsform.
- 9 ist ein Diagramm, das einen dimensionslosen Raum in der ersten Ausführungsform darstellt.
- 10 ist ein Diagramm, das einen dimensionslosen Raum von 9 und auf den dimensionslosen Raum projizierte Messdaten darstellt.
- 11A ist ein Diagramm, das eine Übersicht über eine Zustandsbestimmung für eine Vorrichtung unter Verwendung einer Verteilung von Messdaten, die auf einen dimensionslosen Raum projiziert sind, in der ersten Ausführungsform veranschaulicht, und 11B ist ein Diagramm, das eine Übersicht über eine Zustandsverschlechterungsbestimmung für eine Vorrichtung unter Verwendung einer Verteilung von Messdaten, die auf einen dimensionslosen Raum projiziert sind, in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 12A ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration zum Implementieren von Funktionen einer Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, und 12B ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration zum Ausführen von Software zum Implementieren der Funktionen der Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform.
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung ist eine Vorrichtung, die einen Zustand einer Vorrichtung auf Grundlage eines Ergebnisses eines Vergleichens von Messdaten eines Zustandswerts der zu überwachenden Vorrichtung mit einer Anzeigeform normaler Informationen, die einen Normalzustand der Vorrichtung anzeigen, überwacht. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung eine Datenerwerbungseinheit 11, eine Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13, eine Projektionseinheit 14, eine Verteilungsschätzungseinheit 15 und eine Ausgabeeinheit 16. Die Vorrichtung, deren Zustand von der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung zu überwachen ist, ist vorzugsweise eine Vorrichtung, in der verschiedene Sensoren zur Erfassung verschiedener Zustände von der Vorrichtung eingebaut sind, und ist zum Beispiel eine Klimaanlage.
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Eine Datenerwerbungseinheit 11 erwirbt Messdaten des Zustandswerts der zu überwachenden Vorrichtung. Die Datenerwerbungseinheit 11 erwirbt über einen konstanten Zeitraum (zum Beispiel einen Monat) Messdaten zum Überwachen des Zustands der Vorrichtung. Bei den Messdaten handelt es sich zum Beispiel um Sensordaten, die von verschiedenen Sensoren, die in der Vorrichtung vorgesehen sind, erfasst werden. Handelt es sich bei der zu überwachenden Vorrichtung um eine Klimaanlage, sind die Sensoren beispielsweise Drucksensoren und Temperatursensoren, die an verschiedenen Stellen der Klimaanlage angebracht sind. Die normalen Informationen sind für jeden durch die Sensordaten angezeigten Zustand der Vorrichtung vorhanden.
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Die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 erwirbt normale Informationen. Wenn es sich bei der zu überwachenden Vorrichtung beispielsweise um eine Klimaanlage handelt, sind die normalen Informationen ein Kältekreislauf des p-h-Diagramms im Normalzustand der Klimaanlage, und die Anzeigeform der normalen Informationen ist eine Kältekreislauf-Grafik. Es sei angemerkt, dass sich die Kältekreislauf-Grafik im Normalzustand der Klimaanlage in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur ändert. Das heißt, die Anzeigeform der normalen Informationen hat eine Vielzahl von Formen in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur.
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Darüber hinaus kann die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 den Kältezyklus (normale Informationen) im Normalzustand der Klimaanlage unter Verwendung der Sensordaten im Normalzustand, die von dem Drucksensor und dem Temperatursensor erfasst sind, berechnen. Das heißt, der „Erwerb“ der normalen Informationen durch die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 umfasst Berechnen und Erwerben der normalen Informationen unter Verwendung der Messdaten des Zustandswerts der Vorrichtung zusätzlich zu dem Fall des Lesens und Erwerbens der normalen Informationen, die in einer Speichereinrichtung akkumuliert sind.
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Die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 erwirbt eine Positionsbeziehung von Messdaten in der Anzeigeform der normalen Informationen. Wenn die Anzeigeform der normalen Informationen beispielsweise ein Polygon ist, berechnet die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 einen Abstand zwischen einem Mittelpunkt des Polygons und den Messdaten als die Positionsbeziehung der Messdaten in dem Polygon, und berechnet einen Winkel, der durch eine Gerade, die durch den Mittelpunkt des Polygons und die Messdaten verläuft und eine Seite des Polygons, wo die Gerade schneidet, gebildet ist. Der Mittelpunkt des Polygons ist zum Beispiel der Schwerpunkt.
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Der „Erwerb“ der Positionsbeziehung durch die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 umfasst Lesen und Erwerben der in der Speichereinrichtung gespeicherten Positionsbeziehungsdaten zusätzlich zum Berechnen der Positionsbeziehung unter Verwendung der Messdaten und der normalen Informationen.
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Die Projektionseinheit 14 projiziert eine Vielzahl von Stücken von Messdaten in einen dimensionslosen Raum auf Grundlage einer Positionsbeziehung zwischen einer Vielzahl von Anzeigeformen einer Vielzahl von Stücken von normalen Informationen und der Vielzahl von Stücken von Messdaten. Hier ist der dimensionslose Raum ein Raum, in dem eine Vielzahl von Anzeigeformen einer Vielzahl von Stücken normaler Informationen durch eine gemeinsame Form dargestellt sind, und Punkte (dimensionslos), die unter Verwendung einer Positionsbeziehung von Messdaten in der Anzeigeform der normalen Informationen dargestellt sind, sind aufgetragen (projiziert).
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Die gemeinsame Form ist zum Beispiel ein Kreis mit einem Radius von 1. Die Projektionseinheit 14 appliziert den Mittelpunkt der Anzeigeform der Vielzahl von Stücken von normalen Informationen, die der Vielzahl von Stücken von Messdaten entsprechen, auf den Mittelpunkt des Kreises, wandelt die Positionsbeziehung (Abstandsinformationen und Winkelinformationen) zwischen dem Mittelpunkt der Anzeigeform der normalen Informationen und den Messdaten in die Positionsbeziehung mit dem Mittelpunkt des Kreises um und trägt somit die Vielzahl von Stücken von Messdaten in dem dimensionslosen Raum auf, der den Kreis enthält. Die im dimensionslosen Raum aufgetragenen Messdaten sind ein Punkt eines dimensionslosen Wertes, der durch eine Positionsbeziehung mit der Anzeigeform der normalen Informationen dargestellt ist. Da es sich bei den Positionen der Punkte im dimensionslosen Raum jedoch um Positionen handelt, die der Beziehung zwischen der Anzeigeform der normalen Informationen und den Messdaten entsprechen, entspricht die Verteilung der Punkte im dimensionslosen Raum der Verteilung der Zustände der Vorrichtung.
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Die Verteilungsschätzungseinheit 15 schätzt die Verteilung der Zustände der Vorrichtung auf Grundlage der auf den dimensionslosen Raum projizierten Vielzahl von Stücken von Messdaten. Beispielsweise schätzt die Verteilungsschätzungseinheit 15 die Verteilung der Punkte im dimensionslosen Raum, das heißt die Verteilung des Zustands der Vorrichtung, durch Anwendung der Gauß-Mischungsmodellschätzung auf die Vielzahl der im dimensionslosen Raum aufgetragenen Punkte. Das Verfahren zum Schätzen der Verteilung der Zustände der Vorrichtung kann irgendein beliebiges Verfahren sein, das in der Lage ist, die Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung der Punkte im dimensionslosen Raum zu schätzen, und zum Beispiel kann ein Maximum-Likelihood-Verfahren, eine Bayessche Schätzung oder ein EM-Algorithmus genutzt werden.
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Die Ausgabeeinheit 16 gibt Daten aus, die zum Überwachen des Zustands der Vorrichtung genutzt werden. Beispiele für die Daten, die zum Überwachen des Zustands der Vorrichtung genutzt werden, umfassen einen dimensionslosen Raum, in dem eine Vielzahl von Anzeigeformen einer Vielzahl von Stücken von normalen Informationen durch eine gemeinsame Form dargestellt sind und eine Verteilung der Zustände der Vorrichtung auf die gemeinsame Form gesetzt wird. Die Ausgabeeinheit 16 veranlasst die Anzeigeeinrichtung, zum Beispiel einen dimensionslosen Raum anzuzeigen.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung beschrieben.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, und zeigt die Funktionsweise der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung. Zunächst erwirbt die Datenerwerbungseinheit 11 Messdaten über den Zustandswert der zu überwachenden Vorrichtung (Schritt ST1). Beispielsweise erwirbt die Datenerwerbungseinheit 11 durch kontinuierliche oder periodische Eingabe von Sensordaten (Messdaten), die von einem in der Vorrichtung installierten Sensor nacheinander erfasst werden, eine Zeitreihe von Sensordaten in einem konstanten Zeitraum (im Folgenden als ein Überwachungszeitraum bezeichnet) zum Überwachen der Vorrichtung, das heißt Zeitreihendaten eines Zustandswertes der Vorrichtung. Es ist zu beachten, dass die Messdaten in einer Speichereinrichtung gespeichert sein können und die Datenerwerbungseinheit 11 die Messdaten aus der Speichereinrichtung erwerben kann.
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Anschließend erwirbt die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 normale Informationen über den Zustand der zu überwachenden Vorrichtung (Schritt ST2). Wenn es sich bei der zu überwachenden Vorrichtung beispielsweise um eine Klimaanlage handelt und die Anzeigeform der normalen Informationen Kältekreislauf-Grafikdaten im p-h-Diagramm im Normalzustand der Klimaanlage sind, berechnet die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 die Kältekreislauf-Grafikdaten im Normalzustand unter Verwendung der Sensordaten im Normalzustand, die von dem Drucksensor und dem Temperatursensor, die in der Klimaanlage angeordnet sind, erfasst werden. Darüber hinaus können die der Außenlufttemperatur entsprechenden Kältekreislauf-Grafikdaten im Normalzustand in der Speichereinrichtung gespeichert sein, und die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 kann die der Außenlufttemperatur entsprechenden Kältekreislauf-Grafikdaten während des Überwachungszeitraums aus der Speichereinrichtung nacheinander erwerben.
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Die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 erwirbt eine Positionsbeziehung von Messdaten in der Anzeigeform der normalen Informationen (Schritt ST3). 3A ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Anzeigeform einer Vielzahl von Stücken von normalen Informationen und der Vielzahl von Stücken von Messdaten veranschaulicht, und ist ein Graph, das eine Beziehung zwischen Sensordaten (2) und Sensordaten (1) veranschaulicht, die von einem Sensor erfasst werden, der in einer zu überwachenden Vorrichtung installiert ist. Beispielsweise erstellt die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 den in 3A dargestellten Graph unter Verwendung der von der Datenerwerbungseinheit 11 erworbenen Messdaten und der von der Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 erworbenen normalen Informationen.
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In dem in 3A dargestellten Graph werden die Vielzahl von Stücken von Messdaten, einschließlich der Sensordaten (1) und der Sensordaten (2), aufgetragen, und Formen einer Vielzahl von Stücken von normalen Informationen, die den jeweiligen Stücken von Messdaten entsprechen, werden angezeigt. Wie in 3A dargestellt, kann die Anzeigeform der normalen Informationen in Abhängigkeit von der äußeren Umgebung der Vorrichtung oder dem Nutzungsverfahren variieren, selbst wenn die aus den Sensordaten
- (1) und den Sensordaten (2) spezifizierten Zustände gleich sind. Wenn die Anzeigeform der normalen Informationen variiert, wie in 3A dargestellt, ist die Korrespondenzbeziehung zwischen den Messdaten und der Anzeigeform der normalen Informationen kompliziert, so dass der Zustand der Vorrichtung nicht genau erkannt werden kann.
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Daher projiziert die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung die Vielzahl von Stücken von Messdaten in einen dimensionslosen Raum, in dem eine Vielzahl von Anzeigeformen einer Vielzahl von Stücken von normalen Informationen durch eine gemeinsame Form dargestellt sind. Als ein Ergebnis kann die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung eine Vielzahl von Zuständen der Vorrichtung auf Grundlage der gemeinsamen Anzeigeform erkennen. Die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 erwirbt eine Positionsbeziehung der Messdaten in der Anzeigeform der normalen Informationen als Information zur Projektion der Messdaten auf den dimensionslosen Raum. Bei dieser Positionsbeziehung handelt es sich beispielsweise um Abstandsinformationen zwischen dem Mittelpunkt der Anzeigeform der normalen Informationen und den Messdaten, und Winkelinformationen, die durch eine Gerade, die durch den Mittelpunkt der Anzeigeform der normalen Informationen und die Messdaten verläuft und eine Seite der Anzeigeform der normalen Informationen, wo die Gerade schneidet,gebildet sind.
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Die Projektionseinheit 14 projiziert die Vielzahl von Messdaten auf einen dimensionslosen Raum auf Grundlage einer Positionsbeziehung zwischen einer Vielzahl von Anzeigeformen einer Vielzahl von Stücken von normalen Informationen und der Vielzahl von Stücken von Messdaten (Schritt ST4). 3B ist ein Diagramm, das einen dimensionslosen Raum in der ersten Ausführungsform zeigt, auf den die Vielzahl von Stücken von Messdaten projiziert sind. Zum Beispiel, wie in 3B dargestellt, appliziert die Projektionseinheit 14 den Mittelpunkt der Anzeigeform der Vielzahl von Stücken normaler Informationen, die der Vielzahl von Stücken gemessener Daten entsprechen, auf einen Mittelpunkt 20a des Kreises 20 in dem dimensionslosen Raum, und wandelt die Positionsbeziehung zwischen dem Mittelpunkt der Anzeigeform der normalen Informationen und den Messdaten in die Positionsbeziehung mit dem Mittelpunkt 20a des Kreises 20 um, wodurch die Vielzahl von Stücken gemessener Daten in dem Kreis 20 aufgetragen werden.
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Die Position des Punkts im dimensionslosen Raum ist eine Position, die der Beziehung zwischen den Messdaten vor Projektion und der Anzeigeform der normalen Informationen entspricht. Es sei angemerkt, dass eine in 3B dargestellte Komponente (1) eine Komponente ist, die der Schwankung der Sensordaten (1) entspricht, und eine Komponente (2) eine Komponente ist, die der Schwankung der Sensordaten (2) entspricht.
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Die Verteilungsschätzungseinheit 15 schätzt die Verteilung der Zustände der Vorrichtung auf Grundlage der auf den dimensionslosen Raum projizierten Vielzahl von Stücken von Messdaten (Schritt ST5). Zum Beispiel schätzt die Verteilungsschätzungseinheit 15 eine Verteilung 21 in dem in 3B dargestellten dimensionslosen Raum durch Durchführen der Gauß-Mischungsmodell-Schätzungsverarbeitung auf eine Vielzahl von Punkten, die in dem dimensionslosen Raum aufgetragen sind. In der Verteilung 21 wird die Farbe oder Schattierung in Abhängigkeit von der Anzahl von Punkten bestimmt, die den Messdaten entsprechen, und die Anzahl von Punkten, die den Messdaten entsprechen, ist am größten in einem Bereich, in dem die Farbe am dunkelsten ist, und nimmt ab, wenn die Farbe heller wird. Die Ausgabeeinheit 16 veranlasst die Anzeigeeinrichtung, den dimensionslosen Raum anzuzeigen, in dem die Verteilung 21 eingestellt ist.
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Nachfolgend wird die Positionsbeziehung-Berechnungsverarbeitung der Messdaten in den normalen Informationen durch die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 im Detail beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm, das Positionsbeziehung-Berechnungsverarbeitung in der ersten Ausführungsform veranschaulicht und Details der Verarbeitung in Schritt ST3 in 2 zeigt. Die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 trägt die von der Datenerwerbungseinheit 11 erworbenen Messdaten auf einer zweidimensionalen Koordinatenebene auf und zeigt die Form der durch die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 erworbenen normalen Informationen auf der zweidimensionalen Koordinatenebene auf (Schritt ST1a). 5 ist ein Diagramm, das die Anzeigeform der normalen Informationen und der Messdaten veranschaulicht, und zeigt die Messdaten 31, die auf der zweidimensionalen Koordinatenebene aufgetragen sind, auf der die Anzeigeform 32 der normalen Informationen angezeigt wird.
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In 5 sind die Messdaten 31 Messdaten eines Zustandswertes einer Vorrichtung, die aus Sensordaten (1) und Sensordaten (2) spezifiziert sind, die von einem in einer zu überwachenden Vorrichtung installierten Sensor erfasst werden. Die Anzeigeform 32 sind normale Informationen über den Zustand, der durch die Messdaten 31 angezeigt ist, und hat eine viereckige Form mit Scheitelpunkten 32a bis 32d.
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Als nächstes berechnet die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 einen Mittelpunkt 32e der Anzeigeform 32 (Schritt ST2a). 6 ist ein Diagramm, das die Anzeigeform 32, die Messdaten 31 und den Mittelpunkt 32e der Anzeigeform 32 in 5 zeigt. Zum Beispiel berechnet die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 den Schwerpunkt der äußeren Form der Anzeigeform 32 als den Mittelpunkt 32e. Da es sich bei der Anzeigeform 32 in 6 um ein Viereck handelt, berechnet die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 einen Schnittpunkt einer Diagonalen, die den Scheitelpunkt 32a und den Scheitelpunkt 32c verbindet, und einer Diagonalen, die den Scheitelpunkt 32b und den Scheitelpunkt 32d verbindet, als den Mittelpunkt 32e.
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Anschließend berechnet die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 einen Abstand ra zwischen dem Mittelpunkt 32e der Anzeigeform 32 und den Messdaten 31, und einen Winkel θa, der durch eine Gerade A, die durch den Mittelpunkt 32e der Anzeigeform 32, und die Messdaten 31 verläuft und eine Seite B auf der äußeren Form der Anzeigeform 32, wo die Gerade A schneidet, gebildet ist (Schritt ST3a). 7 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen der Anzeigeform 32 von 5 und den Messdaten 31 veranschaulicht. Die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 berechnet zum Beispiel die Gerade A, die durch die Messdaten 31 und den Mittelpunkt 32e verläuft. Danach berechnet die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 den Abstand ra zwischen dem Mittelpunkt 32e und den Messdaten 31, und berechnet ferner einen Abstand rn vom Mittelpunkt 32e der Anzeigeform 32 zu einem Schnittpunkt Ba der Geraden A und der Seite B auf der äußeren Form der Anzeigeform 32.
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Die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 berechnet ein relatives Verhältnis rR (= ra/rn) zwischen der Entfernung ra und der Entfernung rn, die der Länge der Geraden A entspricht. Anschließend berechnet die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 einen Winkel θa, der durch die Gerade A und die Seite B gebildet ist. Das relative Verhältnis rR und der Winkel θa, die durch die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 berechnet werden, werden als Positionsbeziehungsdaten der Messdaten 31 in Bezug auf den Mittelpunkt 32e der Anzeigeform 32 an die Projektionseinheit 14 ausgegeben.
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Als nächstes wird die Projektionsverarbeitung der Messdaten auf einen dimensionslosen Raum durch die Projektionseinheit 14 im Detail beschrieben.
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8 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung von Projektionsverarbeitung von Messdaten auf einen dimensionslosen Raum in der ersten Ausführungsform und veranschaulicht Einzelheiten der Verarbeitung in Schritt ST4 von 2. 9 ist ein Diagramm, das einen dimensionslosen Raum in der ersten Ausführungsform darstellt. Hier ist der dimensionslose Raum ein Raum, in dem ein Kreis 20 mit einem Radius von 1 liegt, wie in 9 dargestellt. Wenn der Winkel der Komponente (1) zur Achse θ ist, wird ein Punkt auf dem Kreis 20 durch (1, θ) dargestellt. Die Komponente (1) ist eine Komponente, die der Schwankung der Sensordaten (1) von 5 entspricht, und die Komponente (2) ist eine Komponente, die der Schwankung der Sensordaten (2) von 5 entspricht.
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Die Projektionseinheit 14 projiziert die Messdaten 31 auf Grundlage der Positionsbeziehung der Messdaten 31 in der Anzeigeform 32 auf den dimensionslosen Raum (Schritt ST1b). 10 ist ein Diagramm, das den dimensionslosen Raum von 9 und die auf den dimensionslosen Raum projizierten Messdaten 21a zeigt. Die Projektionseinheit 14 appliziert zum Beispiel den Mittelpunkt 32e der in 7 dargestellten Anzeigeform 32 auf den Mittelpunkt 20a des Kreises 20 in dem in 9 dargestellten dimensionslosen Raum. Anschließend ersetzt die Projektionseinheit 14 den Abstand rn durch den Radius des Kreises 20 und trägt die Messdaten 31 auf einem dimensionslosen Raum auf unter Verwendung des relativen Verhältnisses rR des Abstands vom Mittelpunkt 32e der Anzeigeform 32 zu den Messdaten 31 und dem Winkel θa, der durch die Gerade A, die durch die Messdaten 31 verläuft und die Seite B der Anzeigeform 32 gebildet ist. Infolgedessen werden die Messdaten 31 in den Punkt (rR, θa) umgerechnet und in einem dimensionslosen Raum aufgetragen.
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Danach bestätigt die Projektionseinheit 14, ob oder ob nicht alle Stücke der Messdaten 31, deren Positionsbeziehung zur Anzeigeform 32 erworben wurde, auf den dimensionslosen Raum projiziert wurde (Schritt ST2b). In diesem Fall, in dem es Messdaten 31 gibt, die auf den dimensionslosen Raum nicht projiziert wurden (Schritt ST2b; NEIN), zurückkehrend zu Schritt ST1b, werden die Mittelpunkte 32e der Vielzahl von Anzeigeformen 32 nacheinander auf den Mittelpunkt 20a des Kreises 20 appliziert und die Projektionsverarbeitung der Messdaten 31 auf den dimensionslosen Raum wird ausgeführt. Falls es dagegen keine Messdaten 31 gibt, die auf den dimensionslosen Raum nicht projiziert wurden (Schritt ST2b; JA), endet die Verarbeitung von 8.
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Die Verteilungsschätzungseinheit 15 schätzt die Verteilung 21 im dimensionslosen Raum, wie in 3B dargestellt, durch Anwendung der Gauß-Mischungsmodell-Schätzungsverarbeitung auf eine Vielzahl von Punkten, die von der Projektionseinheit 14 in dem dimensionslosen Raum aufgetragen wurden. Hier wird eine Zustandsbestimmung für eine Vorrichtung unter Verwendung der von der Verteilungsschätzungseinheit 15 geschätzten Verteilung beschrieben.
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11A ist ein Diagramm, das einen Überblick über eine Zustandsbestimmung für eine Vorrichtung unter Verwendung der Verteilung 21 von auf einen dimensionslosen Raum projizierten Messdaten zeigt. In der Verteilung 21 wird die Farbe oder Schattierung in Abhängigkeit von der Anzahl von Punkten, die den Messdaten entsprechen, bestimmt, und die Anzahl von Punkten, die den Messdaten entsprechen, ist in einem Bereich 30a mit der dunkelsten Farbe am größten und nimmt ab, wenn die Farbe heller wird.
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In 11A ist die Komponente (1) eine Komponente, die der Schwankung der Sensordaten (1) entspricht, und die Komponente (2) ist eine Komponente, die der Schwankung der Sensordaten (2) entspricht. Darüber hinaus weist der Bereich 30a die größte Anzahl von Punkten auf, die den Messdaten in der Verteilung 21 entsprechen, und hat einen dominanten Einfluss auf die Charakteristik der Verteilung 21. Ein Kreis 20 entspricht einem Normalzustand der Vorrichtung, der durch die Messdaten einschließlich der Sensordaten (1) und der Sensordaten (2) angezeigt wird.
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Die Verteilungsschätzungseinheit 15 kann auf Grundlage der Positionsbeziehung zwischen dem Bereich 30a der Verteilung 21 und dem Kreis 20 bestimmen, ob oder ob nicht der Zustand der zu überwachenden Vorrichtung nahe an einem Normalzustand liegt. In der in 11A dargestellten Verteilung 21 ist der Zustand der Vorrichtung vom Normalzustand abweichend, das heißt der Zustand der Vorrichtung ist verschlechtert, da der Bereich 30a an einer vom Kreis 20 entfernten Position vorhanden ist. Wie oben beschrieben, wird in der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung, da die Änderungstendenz des Zustands der Vorrichtung im Überwachungszeitraum spezifiziert werden kann, selbst wenn ein Ausreißer zufällig in den Messdaten auftritt, dessen Einfluss reduziert.
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11B ist ein Diagramm, das einen Überblick über eine Zustandsverschlechterungsbestimmung für eine Vorrichtung unter Verwendung von Verteilungen 21A und 21B der auf den dimensionslosen Raum projizierten Messdaten zeigt. In 11B ist die Verteilung 21A eine Verteilung des Zustands der Vorrichtung, die von der Verteilungsschätzungseinheit 15 geschätzt wird, und wird auf Grundlage der in einem Überwachungszeitraum (1) erworbenen Messdaten geschätzt. Die Verteilung 21B ist eine Verteilung in dem gleichen Zustand wie die Verteilung 21A, aber ist eine Verteilung, die auf Grundlage von Messdaten geschätzt wird, die in einem Überwachungszeitraum (2) erworben wurden, in dem die Zeit ab dem Überwachungszeitraum (1) verstrichen ist. Außerdem sind die äußeren Formen der Verteilung 21A und der Verteilung 21B elliptisch.
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Der Zustand der zu überwachenden Vorrichtung ändert sich mit der Zeit, und die Verteilung 21A geht in die Verteilung 21B über. Zu diesem Zeitpunkt kann der Übergang von einem Mittelpunkt 30a1 der Verteilung 21A zu einem Mittelpunkt 30a2 der Verteilung 21B durch (rc, θc) dargestellt sein. Der Abstand rc ist ein Abstand zwischen dem Mittelpunkt 30a1 und dem Mittelpunkt 30a2, und der Winkel θc ist ein Winkel, der durch ein Liniensegment gebildet wird, das den Mittelpunkt 30a1 und den Mittelpunkt 30a2 im Mittelpunkt 30a1 verbindet. Ebenso kann der Übergang von einem Punkt 30b1 auf der Hauptachse der Verteilung 21A zu einem Punkt 30b2 auf der Hauptachse der Verteilung 21B durch (rm, θm) dargestellt sein, und der Übergang von einem Punkt 30c1 auf der Nebenachse der Verteilung 21A zu einem Punkt 30c2 auf der Nebenachse der Verteilung 21B kann durch (rs, θs) dargestellt sein.
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Die Verteilungsschätzungseinheit 15 kann die Positionsbeziehung zwischen der auf den dimensionslosen Raum projizierten Verteilung der Messdaten und beispielsweise dem in 11A dargestellten Kreis 20 auf Grundlage von (r, θ), die den Übergang der auf den dimensionslosen Raum projizierten Verteilung der Messdaten anzeigen, spezifizieren und auf der Grundlage der spezifizierten Positionsbeziehung bestimmen, ob sich oder ob sich nicht der Zustand der zu überwachenden Vorrichtung verschlechtert hat. Auf diese Weise kann durch Quantifizierung des zeitlichen Übergangs der von der Verteilungsschätzungseinheit 15 geschätzten Verteilung die Zustandsverschlechterung der zu überwachenden Vorrichtung genau bestimmt werden.
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Bisher wurde der Fall beschrieben, bei dem die gemeinsame Form, in der die Anzeigeformen der Vielzahl von normalen Informationen in dem dimensionslosen Raum vereinheitlicht sind, der Kreis ist, aber die Form ist nicht auf den Kreis beschränkt und kann ein Polygon sein.
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Nachfolgend wird eine Hardwarekonfiguration zur Implementierung der Funktionen der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Funktionen der Datenerwerbungseinheit 11, der Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, der Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13, der Projektionseinheit 14, der Verteilungsschätzungseinheit 15 und der Ausgabeeinheit 16 in der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung sind durch eine Verarbeitungsschaltung implementiert. Das heißt, die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung umfasst eine Verarbeitungsschaltung zum Ausführen der Verarbeitung von Schritt ST1 bis Schritt ST5 in 2. Die Verarbeitungsschaltung kann zweckbestimmte Hardware oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) sein, die ein in einem Speicher gespeichertes Programm ausführt.
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12A ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration zum Implementieren der Funktionen der Vorichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung zeigt. 12B ist ein Blockdiagramm, das eine Hardwarekonfiguration zum Ausführen von Software, die die Funktionen der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung implementiert, zeigt. In 12A und 12B ist eine Eingangsschnittstelle 100 eine Schnittstelle, die Sensordaten, die von einem in einer zu überwachenden Vorrichtung installierten Sensor ausgegeben werden, an die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung weiterleitet. Ferner ist die Ausgangsschnittstelle 101 eine Schnittstelle, die von der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung ausgegebene Information weiterleitet.
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Wenn die Verarbeitungsschaltung eine Verarbeitungsschaltung 102 mit zweckgebundener Hardware ist, die in 12A dargestellt ist, entspricht die Verarbeitungsschaltung 102 zum Beispiel einer einzelnen Schaltung, einer zusammengesetzten Schaltung, einem programmierten Prozessor, einem parallelen-programmierten Prozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einer im Feld programmierbaren Gatteranordnung (FPGA) oder einer Kombination davon. Die Funktionen der Datenerwerbungseinheit 11, der Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, der Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13, der Projektionseinheit 14, der Verteilungsschätzungseinheit 15 und der Ausgabeeinheit 16 in der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung können durch separate Verarbeitungsschaltungen implementiert sein, oder diese Funktionen können durch eine Verarbeitungsschaltung kollektiv implementiert sein.
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In einem Fall, in dem die Verarbeitungsschaltung ein in 12B dargestellter Prozessor 103 ist, sind die Funktionen der Datenerwerbungseinheit 11, der Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, der Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13, der Projektionseinheit 14, der Verteilungsschätzungseinheit 15 und der Ausgabeeinheit 16 in der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung durch Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware implementiert. Es sei angemerkt, dass Software oder Firmware als Programm geschrieben und in einem Speicher 104 gespeichert wird.
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Der Prozessor 103 liest das im Speicher 104 gespeicherte Programm und führt es aus, wodurch die Funktionen der Datenerwerbungseinheit 11, der Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, der Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13, der Projektionseinheit 14, der Verteilungsschätzungseinheit 15 und der Ausgabeeinheit 16 in der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung implementiert werden. Die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung umfasst beispielsweise den Speicher 104 zum Speichern von Programmen, in denen die Verarbeitung von Schritt ST1 bis Schritt ST5 in dem in 2 dargestellten Flussdiagramm bei Ausführung durch den Prozessor 103 als ein Ergebnis ausgeführt wird. Diese Programme veranlassen einen Computer, Vorgänge oder Verfahren auszuführen, die durch die Datenerwerbungseinheit 11, die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13, die Projektionseinheit 14, die Verteilungsschätzungseinheit 15 und die Ausgabeeinheit 16 durchgeführt werden. Der Speicher 104 kann ein computerlesbares Speichermedium sein, auf dem ein Programm gespeichert ist, das einen Computer dazu veranlasst, als die Datenerwerbungseinheit 11, die Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13, die Projektionseinheit 14, die Verteilungsschätzungseinheit 15 und die Ausgabeeinheit 16 zu arbeiten.
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Beispiele für den Speicher 104 entsprechen einem nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher wie einem Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory = RAM), einem Nur-Lese-Speicher (Read Only Memory = ROM), einem Flashspeicher, einem löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM) oder einem elektrischen EPROM (EEPROM), einer magnetischen Scheibe, einer flexiblen Scheibe, einer optischen Scheibe, einer Compactdisc, einer Minidisk und einer DVD.
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Ein Teil der Funktionen der Datenerwerbungseinheit 11, der Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, der Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13, der Projektionseinheit 14, der Verteilungsschätzungseinheit 15 und der Ausgabeeinheit 16 in der Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung kann durch dedizierte Hardware implementiert sein, und ein Teil davon kann durch Software oder Firmware implementiert sein. Zum Beispiel werden die Funktionen der Datenerwerbungseinheit 11, der Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12 und der Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 durch die Verarbeitungsschaltung 102, die dedizierte Hardware ist, implementiert, und die Funktionen der Projektionseinheit 14, der Verteilungsschätzungseinheit 15 und der Ausgabeeinheit 16 werden durch den Prozessor 103 implementiert, der die im Speicher 104 gespeicherten Programme liest und ausführt. Somit kann die Verarbeitungsschaltung die oben genannten Funktionen durch Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination davon implementieren.
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Wie oben beschrieben, umfasst die Vorrichtung 1 zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Datenerwerbungseinheit 11 zum Erwerben der Messdaten des Zustandswerts der Vorrichtung, eine Normale-Informationen-Erwerbungseinheit 12, zum Erwerben der normalen Informationen, die den Normalzustand der Vorrichtung anzeigen, die Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit 13 zum Erwerben der Positionsbeziehung der Messdaten in der Anzeigeform der normalen Informationen, die Projektionseinheit 14 zum Projizieren der Vielzahl von Stücken von Messdaten auf den dimensionslosen Raum, in dem die Vielzahl von Anzeigeformen der Vielzahl von Stücken von normalen Informationen durch die gemeinsame Form auf Grundlage der Positionsbeziehung zwischen der Vielzahl von Anzeigeformen der Vielzahl von Stücken von normalen Informationen und der Vielzahl von Stücken der Messdaten dargestellt sind, und die Verteilungsschätzungseinheit 15 zum Schätzen der Verteilung des Zustands der Vorrichtung auf Grundlage der auf den dimensionslosen Raum projizierten Vielzahl von Stücken von Messdaten. Als ein Ergebnis können eine Vielzahl von Zuständen der Vorrichtung auf Grundlage der gemeinsamen Anzeigeform erkannt werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung kann zum Beispiel zum Überwachen eines Zustands eines Betriebs einer Klimaanlage genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands einer Vorrichtung,
- 11
- Datenerwerbungseinheit,
- 12
- Normale-Informationen-Erwerbungseinheit,
- 13
- Positionsbeziehung-Erwerbungseinheit,
- 14
- Projektionseinheit,
- 15
- Verteilungsschätzungseinheit,
- 16
- Ausgabeeinheit,
- 20
- Kreis,
- 20a, 30a1, 30a2, 32e
- zentraler Punkt,
- 21, 21A, 21B
- Verteilung,
- 21a
- Messdaten,
- 30a
- Bereich,
- 31
- Messdaten,
- 32
- Anzeigeform,
- 32a bis 32d
- Scheitelpunkt,
- 100
- Eingangsschnittstelle,
- 101
- Ausgangsschnittstelle,
- 102
- Verarbeitungsschaltung,
- 103
- Prozessor,
- 104
- Speicher
