JP2009251874A - 時系列データ保存装置および時系列データ保存方法 - Google Patents

時系列データ保存装置および時系列データ保存方法 Download PDF

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Abstract

【課題】利用する際の処理の高速化を図ることができると共に、時系列データの元の変動傾向を保持する。
【解決手段】データ収集部125は、データ取得対象50に対して時系列にデータを収集し、収集データを収集データ記憶部134とデータ加工部124に出力する。収集データ記憶部134は、収集データを順次保存する。データ加工部124は、収集データに対して、時系列に連続した複数のデータ毎に、該複数のデータの変動傾向を算出可能な統計データを計算する。統計データ記憶部132は、データ加工部124が算出した統計データを保存する。
【選択図】図1

Description

本発明は、トレンドデータなどの時系列データの保存技術に関する。
様々な産業分野において、装置の動作状況を監視するために、動作に関するデータを長時間に亘り取得して蓄積することが行われている。時系列に取得されたこれらのデータ(以下時系列データという)の保存には、様々な視点から手法が提案されている。
例えば、特許文献1〜特許文献4には、保存容量を削減する手法が開示されている。
特許文献1には、データの収集間隔を変更可能にし、「長期」の収集周期でのデータ収集を可能としたことによってデータの保存容量を削減する方法が開示されている。
また、特許文献2には、収集後の経過時間に応じて、経過時間が長いほどデータ個数を間引くことによりデータの保存容量を削減する方法が開示されている。
また、特許文献3と特許文献4には、時間方向に沿った時系列データの変化量を参照し、変化が大きい区間にはサンプリング間隔を短くするが、変化が小さい区間にはサンプリング間隔を長くすることによってデータ量を削減する方法が開示されている。
時系列データの保存は、その後の解析や、検索、抽出などの利用に供するためであり、特許文献5には、利用時の処理速度を高める視点からの手法が開示されている。この手法は、時系列データを長サンプリング間隔と短サンプリング間隔でそれぞれサンプリングし、それぞれのサンプリング間隔でサンプリングして得たデータを階層的に保存することにより、利用する際の処理の高速化を図る。
特開2000−305622号公報 特開平5−120452号公報 特開2007−114896号公報 特開平10−143543号公報 特開2004−030599号公報
ところで、トレンドデータを収集する最も大きな目的の1つは、トレンドデータの変動傾向から装置などのデータ収集対象の状況を監視することである。これに対して、特許文献5による手法は、長サンプリング間隔で時系列データをサンプリングした際に、残ったデータは元の時系列データの変動傾向を失ってしまう恐れがある。これでは、利用する際の高速化を図ることができるものの、データ収集対象の状況を監視する元の目的を達成できなくなってしまうという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、利用時の高速化を図りつつ、元の変動傾向を保持することが出来る時系列データ保存技術を提供する。
本発明の一つの態様は、時系列データ保存方法である。この方法は、収集データ保存工程と、データ加工工程と、統計データ保存工程を有する。
収集データ保存工程は、時系列に収集したデータを収集データとして順次保存する。データ加工工程は、収集データに対して、時系列に連続した複数のデータ毎に、該複数のデータの変動傾向を算出可能な統計データを計算する。統計データ保存工程は、統計データを保存する。
上記態様の時系列データ保存方法によれば、収集データに対して、複数のデータ毎にそれらの統計データを算出して保存することにより、利用する際に、オリジナルの収集データを参照するまでもない処理の場合、統計データにアクセスすることにより処理の高速化を図ることができる。さらに、統計データが、該統計データが算出される統計期間(上記複数のデータの収集期間に対応する)における収集データの変動傾向を算出可能なものであるので、収集データの元の変動傾向を失うことが無い。
なお、上記態様の方法を、該方法を実行する装置や、該方法の一部をコンピュータに実行せしめるプログラムとして置き換えて表現したものも、本発明の態様として有効である。
本発明にかかる時系列データ保存技術によれば、利用する際の処理の高速化を図ることができると共に、時系列データの元の変動傾向を保持することができる。
以下の説明に用いられる図面に、様々な処理を行う機能ブロックとして記載される各要素は、ハードウェア的には、プロセッサ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリに記録された、またはロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。また、分かりやすいように、これらの図面において、本発明の技術を説明するために必要なもののみを示す。
本発明の具体的な実施の形態を説明する前に、まず、本発明の原理を説明する。
図1は、本発明の原理を説明するための時系列データ保存装置1の模式図である。時系列データ保存装置1は、収集データ記憶部11と、データ加工部12、統計データ記憶部13を備える。
収集データ記憶部11は、プラントや装置などのデータ取得対象に対して収集した時系列データを収集データとして収集時刻に対応付けて保存する。
データ加工部12は、収集データに対して、時系列に連続した複数のデータ毎に、該複数のデータの変動傾向を算出可能な統計データを計算する。以下、データ加工部12が統計データを算出する対象である「時系列に連続した複数のデータ」の収集期間を「統計期間」という。なお、統計データとしては、例えば統計期間における収集データのデータ数、データ合計値、データ二乗合計値、最小値、最大値を含むものである。
統計データ記憶部13は、データ加工部12が算出した統計データを順次保存する。保存する際に、当該統計データに対応する収集データが分かるように、例えば、統計データと、該統計データが得られる統計期間における最も先頭の収集データの収集時刻とを対応付ける。
図2は、データ加工部12により得られた統計データと収集データの関係を示す。図示のように、データ加工部12は、収集データに対して連続する統計期間毎に統計データを算出している。なお、データ加工部12が統計データを算出する際の統計期間の長さすなわち統計間隔は、すべての統計データについて同一であってもよく、統計データ間で異なってもよい。異なる統計間隔を用いる例として、例えば、収集データの単位時間当たりの変化量を算出し、変化量が多い期間については統計間隔を短くし、変化量が少ない期間については統計間隔を長くすることができる。
時系列データ保存装置1は、収集データを保存すると共に、収集データに対して統計期間毎に統計データを算出して保存する。こうすることにより、保存されたデータを利用する際に、オリジナルの収集データを参照するまでもない処理の場合、統計データにアクセスすることにより処理の高速化を図ることができる。さらに、統計データが、その統計期間における収集データの変動傾向を算出可能なものであるので、収集データの元の変動傾向を失うことが無い。
本発明にかかる時系列データ保存技術では、図3に示すように、同一の収集間隔で収集された時系列データに対して、収集間隔のN倍(N:2以上の整数)である一定の統計間隔で統計データを算出することが好ましい。こうすることによって、収集データの収集間隔も、統計データの統計間隔も一定であるので、のちに利用する際に加工しやすい利点がある。
本発明にかかる時系列データ保存技術では、収集データと統計データを削除するなどの保守を行う際に、統計データの保存期間が、該統計データに対応する収集データの保存期間より長くなるように保守を行うことが好ましい。こうすることによって、容量の小さい統計データの方が長く保存されるので、保存容量を削減することができる。また、統計データから、収集データの変動傾向を算出することができるので、該統計データに対応する収集データが先に削除されても、収集データの変動傾向を取得することができる。
本発明にかかる時系列データ保存技術では、複数の統計間隔毎に、各統計間隔で統計期間毎に統計データを算出するようにしてもよい。例えば、図4に示すように、収集間隔が一定である収集データに対して、収集間隔の整数倍の統計間隔1(図示の例では統計間隔1が収集間隔の4倍になる)の統計期間1毎に、統計データ1を算出する。そして、統計間隔1より長い、収集間隔の整数倍の統計間隔2(図示の例では、統計間隔2が収集間隔の8倍になる)の統計期間2毎に、統計データ2を算出する。このようにして、統計間隔別に統計データを階層的に得る。なお、この場合、統計間隔2は統計間隔1の整数倍とすれば、統計データ1から統計データ2を算出することができ、計算量を削減することができるので、階層的に統計データを算出する場合には、統計間隔が1段階短い階層の統計間隔の整数場合になるように各階層の統計間隔を定めることが好ましい。
ここで、図5を参照して、統計データを階層的に算出することに対応する時系列保存装置、およびこのような時系列保存装置におけるデータの保守手法を説明する。
図5に示す時系列データ保存装置2は、収集データ記憶部21と、データ加工部22と、統計データ記憶部23と、保守部24を備える。
収集データ記憶部21は、図1に示す時系列データ保存装置1における収集データ記憶部11と同様に、データ取得対象に対して収集した時系列データを収集データとして順次保存する。
データ加工部22は、収集データに対して、複数の統計間隔別に、各統計間隔で統計期間毎に統計データを算出する。統計データ記憶部23は、データ加工部22が得た統計データを階層毎にすなわち統計間隔毎に保存する。
保守部24は、収集データ記憶部21に保存された収集データと、統計データ記憶部23に保存された統計データとを、保存時間に応じて定期的に削除する。具体的には、収集データの保存期間が該収集データに対応した統計データの保存期間より短く、統計データについては、統計間隔の短い統計データほど保存期間が短いように、削除を行う。
時系列データ保存装置2は、時系列データ保存装置1と同様の効果を発揮することができる。また、複数の階層の統計データを作成してそれらの階層に応じた保存時間で保存するので、利便性を高めることができる。
以上の説明を踏まえて本発明の実施の形態を説明する。
図6は、本発明の実施の形態にかかる時系列データ保存装置100を示す。時系列データ保存装置100は、データ取得対象50に対して所定長さの収集間隔で時系列にデータを収集し、収集データの保存、加工、保守を行って、利用者に供するものである。図示のように、時系列データ保存装置100は、入力装置112と、表示装置114と、データ処理部120と、複数の統計データ記憶部132と、収集データ記憶部134を備える。また、データ処理部120は、設定部121、データ抽出部122、データ保守部123、データ加工部124、データ収集部125を有する。
入力装置112は、キーボードなど、利用者が各種入力をするためのものである。本実施の形態では、入力装置112を介して、時系列データの収集間隔、統計間隔、保存期間などを設定するための入力と、保存中のデータを利用するための入力がなされる。保存中のデータを利用するための入力は、例えば必要なデータを取り出すために、収集期間、プロット間隔などの指定を例として挙げることができる。
表示装置114は、入力装置112を介して入力された内容や、データ処理部120から出力されたデータをグラフや表などの形式で表示する機能を備える。
データ処理部120において、設定部121は、入力装置112を介して利用者に収集間隔、統計間隔、保存時間の入力を行わせると共に、入力装置112を介して利用者が行った設定の内容を保存して、データ保守部123、データ加工部124、データ収集部125に供する。
図7は、設定部121による設定内容の例を示す。図示のように、設定部121により、利用者が収集データに関する設定(収集データ設定)と、統計データに関する設定(統計データ設定)ができる。収集データ設定は、データ取得対象50に対してデータを収集する収集間隔と、収集データの保存期間を含む。統計データ設定は、統計間隔と、統計データの保存期間を含む。本実施の形態において、統計間隔およびそれに対応する統計データの保存期間は、複数設定可能である。なお、統計データ設定に際して、下記のルールが設けられている:
1.最も短い統計間隔は、収集間隔の2以上の整数倍である。
2.最も短い統計間隔を除いた他の各統計間隔は、自身より1段階短い統計間隔の2以上の整数倍である。
3.収集データの保存期間は、それに対応するいずれの統計間隔の統計データの保存期間よりも短い。統計データについては、統計間隔が短い統計データほど保存期間が短い。
例えば、図7の例では、統計間隔について、統計間隔1が収集間隔の2以上の整数倍、統計間隔2が統計間隔1の2以上の整数倍、・・・、統計間隔nが統計間隔(n−1)の2以上の整数倍のように設定され、保存期間について、統計データ保存期間n、統計データ保存期間(n−1)、・・・、統計データ保存期間2、統計データ保存期間1、収集データ保存期間の順で短くなるように設定される。
データ収集部125は、設定部121に設定された収集間隔でデータ取得対象50からデータを時系列に取得して、収集データ記憶部134とデータ加工部124に出力する。
収集データ記憶部134は、データ収集部125が得た収集データを収集データテーブルの態様で順次保存する。図8は、収集データ記憶部134により保存された収集データテーブルの例を示す。図示のように、収集データ記憶部134は、データ収集部125が収集したデータを、収集時刻とデータ値とを対応付けて保存している。なお、図示の例の場合、収集間隔の長さが「1分」である。
データ加工部124は、2つの処理を行う。1つは、データ収集部125から得た収集データから統計データを作成する処理であり、もう1つは、入力装置112を介して利用者が行ったリクエストに応じて行う集計処理である。集計処理については、のちにデータ抽出部122を説明する際に説明し、ここでは、統計データを作成する処理について説明する。
データ加工部124は、統計間隔1、統計間隔2、・・・統計間隔n別に、統計データを算出して統計データ記憶部132に出力する。
図9は、データ加工部124により最も短い統計間隔(統計間隔1)で統計データを算出する態様を示す。図示のように、データ加工部124は、収集データに対して、統計間隔1に対応する各統計期間1毎に、統計データ1を算出する。統計データ1は、その統計期間1における収集データの「データ数」、「データ合計値」、「データ二乗合計値」、「最大値」、「最小値」から構成される。
図10は、データ加工部124により統計間隔1の他の統計間隔で統計データを算出する態様を示す。なお、図10では、統計間隔2を例にする。図示のように、データ加工部124は、統計間隔2で統計データを算出する際に、統計データ1を用いる。例えば、統計データ2に含まれる「データ数」を計算する際に、該統計データ2に対応する統計期間2に含まれる各統計期間1の各々の統計データ1の「データ数」を加算する。「データ合計値」、「データ二乗合計値」についても同様である。また、「最大値」については、該統計データ2に対応する統計期間2に含まれる各統計期間1の各々の統計データ1の「最大値」のうちの最大値を算出すればよい。「最小値」についても同様である。こうすることにより、統計間隔が長い統計データについても収集データから統計データを算出することより演算量を抑制することができ、高速な処理が可能である。
複数の統計データ記憶部132は、複数の統計間隔に夫々対応し、当該統計間隔で算出された統計データを統計データテーブルの態様で順次保存する。
図11は、5分である統計間隔(統計間隔1)に対応する統計データ記憶部132に保存された統計データテーブル1の例を示す。図示のように、統計データ記憶部132は、5分の統計間隔1毎の統計データ値を、時刻と対応付けて保存している。なお、統計テーブルにおける「時刻」は、当該統計データと対応する収集データと関連付けることが可能なものであり、例えば、統計データが算出される統計期間の先頭における収集データの収集時刻とすることができる。
図11に示す例では、収集時刻00:00〜00:04の収集データに対応する統計データの時刻が00:00になり、収集時刻00:05〜00:09の収集データに対応するサンプリングデータの収集時刻が00:05になっている。
図12は、10分である統計間隔(統計間隔2)に対応する統計データ記憶部132に保存された統計データテーブル2の例を示す。図示のように、この収集データ記憶部134は、10分の統計間隔2毎の統計データ値を、時刻と対応付けて保存している。
データ保守部123は、設定部121に保存された「収集データ保存期間」と、「統計データ保存期間1」、・・・、「統計データ保存期間n」に従って、定められた保存期間を過ぎたデータを削除する。
図13は、収集データと、各統計間隔の統計データの保存期間の長短関係を示す。図示のように、収集データ保存期間が統計データ保存期間より短く、統計データ保存期間については、統計間隔の短い統計データほど保存期間が短い。
データ抽出部122は、利用者が入力装置112を介して行った指示に応じて、指定された期間のデータを収集データ記憶部134または統計データ記憶部132から抽出して、指示された出力先例えば表示装置114に出力する。また、データ抽出部122がデータ加工部124からリクエストがあるときに、リクエストされたデータを抽出してデータ加工部124に供する。
本実施の形態において、データ加工部124がデータ抽出部122にリクエストするのは、入力装置112を介して、収集データの変動傾向を算出する集計処理が指示されたときである。データ加工部124は、集計処理指示を受信すると、指示された期間(指定期間という)の長さが、いずれかの統計間隔の整数倍であるか否かを確認する。該当する統計間隔が複数である場合には、該指定期間における、最も長い統計間隔の統計データをデータ抽出部122にリクエストする。図10と図11に示す統計テーブルを例にして説明する。例えば、指定期間が30分である場合、指定期間の長さが統計間隔1(5分)と統計間隔2(10分)の整数倍である。このとき、データ加工部124は、長いほうの統計間隔2の統計データをデータ抽出部122にリクエストする。一方、指定期間が25分である場合には、該当する統計間隔が統計間隔1のみであるため、データ加工部124は、統計間隔1の統計データをデータ抽出部122に抽出する。なお、該当する統計間隔がない場合には、データ加工部124は、指定期間の収集データをデータ抽出部122にリクエストする。
データ抽出部122は、データ加工部124からリクエストを受信すると、リクエストされたデータの有無を確認し、あれば、それを抽出してデータ加工部124に出力する。無ければ、その旨をデータ加工部124に通知する。
データ加工部124が、データ抽出部122からのデータを受け取り、集計処理を行って、表示装置114に出力する。データ加工部124が行う集計処理は、例えば、指定された期間の集計データの平均値、最大値、最小値、平均偏差を算出する処理である。ここで、統計データから集計を行う場合を例にする。
データ加工部124は、式(1)〜式(4)に従って指定期間の集計データの平均値、最大値、最小値、平均偏差をそれぞれ算出する。
Figure 2009251874

Figure 2009251874

Figure 2009251874
上記各式において、mは、指定期間における統計データの個数である。nは、指定期間におけるi番目の統計データの個数であり、図10や図11などに示す統計データに含まれる「データ数」に該当する。XSUM_iとX2SUM_iは、それぞれ、i番目の統計データに含まれる「データ合計値」と「データ二乗合計値」である。Xmax_iとXmin_iは、それぞれ、i番目の統計データに含まれる「最大値」と「最小値」である。
なお、データ加工部124は、データ抽出部122から該当データが無いことを通知されたときには、その旨を表示装置114に表示させる。
このように、本実施の形態の時系列データ保存装置100によれば、収集データを保存すると共に、統計データを作成して保存するので、利用する際に、例えば所定期間の集計結果を表示させる際に、該期間に合致する統計間隔の統計データがあればそれを用いて集計処理できるので、高速な処理が可能である。収集データの保存期間が統計データより短いので、容量の削減ができる。さらに、統計データが、それらから収集データの変動傾向を算出することができるものであるので、収集データが削除された後でも統計データから集計を取ることができるので、安全である。
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、さまざまな変更、増減を加えてもよい。これらの変更、増減が加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本発明にかかる時系列保存データ保存技術の原理を説明するための時系列データ保存装置の模式図である(その1)。 図1に示す時系列データ保存装置におけるデータ加工部による統計データの作成を説明するための図である(その1)。 図1に示す時系列データ保存装置におけるデータ加工部による統計データの作成を説明するための図である(その2)。 図1に示す時系列データ保存装置におけるデータ加工部による統計データの作成を説明するための図である(その3)。 本発明にかかる時系列データ保存技術の原理を説明するための時系列データ保存装置の模式図である(その2)。 本発明の実施の形態にかかる時系列データ保存装置を示す図である。 図6に示す時系列データ保存装置における設定部の設定内容の例を示す図である。 図6に示す時系列データ保存装置における収集データ記憶部が保存した集計データテーブルの例を示す図である。 図6に示す時系列データ保存装置におけるデータ加工部が収集データから統計データを作成する態様を示す図である。 図6に示す時系列データ保存装置におけるデータ加工部が統計データから別の統計データを作成する態様を示す図である。 図6に示す時系列データ保存装置における統計データ記憶部が保存した統計データテーブルの例を示す図である(その1)。 図6に示す時系列データ保存装置における統計データ記憶部が保存した統計データテーブルの例を示す図である(その2)。 図6に示す時系列データ保存装置における収集データ保存期間と統計データ保存期間の長短関係を示す図である。
符号の説明
1 時系列データ保存装置 11 収集データ記憶部
12 データ加工部 13 統計データ記憶部
2 時系列データ保存装置 21 収集データ記憶部
22 データ加工部 23 統計データ記憶部
24 保守部 50 データ取得対象
100 時系列データ保存装置 112 入力装置
114 表示装置 120 データ処理部
121 設定部 122 データ抽出部
123 データ保守部 124 データ加工部
125 データ収集部 132 統計データ記憶部
134 収集データ記憶部

Claims (14)

  1. 時系列に収集したデータを収集データとして順次保存する収集データ保存工程と、
    前記収集データに対して、時系列に連続した複数のデータ毎に、該複数のデータの変動傾向を算出可能な統計データを計算するデータ加工工程と、
    前記統計データを保存する統計データ保存工程とを備えることを特徴とする時系列データ保存方法。
  2. 前記収集データは、一定の収集間隔で収集されたものであり、
    前記データ加工工程は、前記収集間隔のN倍(N:2以上の整数)である一定の統計間隔で前記統計データを計算することを特徴とする請求項1に記載の時系列データ保存方法。
  3. 前記収集データの保存期間が、該収集データに対応する前記統計データの保存期間より短くなるように保守を行う保守工程をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の時系列データ保存方法。
  4. 前記データ加工工程は、複数の統計間隔別に前記統計データを計算し、
    前記統計データ保存工程は、前記統計間隔別に統計データを保存することを特徴とする請求項1または2に記載の時系列データ保存方法。
  5. 前記収集データの保存期間が、該収集データに対応する前記統計データの保存期間よりも短く、前記統計データについては、統計間隔が短いほど保存期間が短くなるように保守を行う保守工程をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の時系列データ保存方法。
  6. 前記統計データは、当該統計データが算出される統計期間における収集データのデータ数、データ合計値、データ二乗合計値、最小値、最大値を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の時系列データ保存方法。
  7. 前記統計間隔が設定可能であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の時系列データ保存方法。
  8. 時系列に収集したデータを収集データとして順次保存する収集データ保存部と、
    前記収集データに対して、時系列に連続した複数のデータ毎に、該複数のデータの変動傾向を算出可能な統計データを計算するデータ加工部と、
    前記統計データを保存する統計データ保存部とを備えることを特徴とする時系列データ保存装置。
  9. 前記収集データは、一定の収集間隔で収集されたものであり、
    前記データ加工部は、前記収集間隔のN倍(N:2以上の整数)である一定の統計間隔で前記統計データを計算することを特徴とする請求項8に記載の時系列データ保存装置。
  10. 前記収集データの保存期間が、該収集データに対応する前記統計データの保存期間より短くなるように保守を行う保守部をさらに備えることを特徴とする請求項8または9に記載の時系列データ保存装置。
  11. 前記データ加工部は、複数の統計間隔別に前記統計データを計算し、
    前記統計データ保存部は、前記統計間隔別に統計データを保存することを特徴とする請求項8または9に記載の時系列データ保存装置。
  12. 前記収集データの保存期間が、該収集データに対応する前記統計データの保存期間よりも短く、前記統計データについては、統計間隔が短いほど保存期間が短くなるように保守を行う保守部をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の時系列データ保存装置。
  13. 前記統計データは、当該統計データが算出される統計期間における収集データのデータ数、データ合計値、データ二乗合計値、最小値、最大値を含むことを特徴とする請求項8から12のいずれか1項に記載の時系列データ保存装置。
  14. 前記統計間隔を設定する設定部をさらに備え、
    前記データ加工部は、前記設定部により設定された統計間隔で統計データを計算することを特徴とする請求項8から13のいずれか1項に記載の時系列データ保存装置。
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