JP2010003267A - プラント監視装置およびプラント状態表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセンサの値と物理的現象に基づく知見とを利用してプラントの機器の変化を的確に捉えることができるようにすること。
【解決手段】プラント監視装置１００は、プラント１０を構成する機器の各所に設置された複数のセンサ１，２，…，ｎにより検出される複数のプロセスデータの測定値に基づいて当該プラント１０の運転状態を示す情報を表示装置１５に表示するものである。このプラント監視装置１００は、センサ１，２，…，ｎから得られる複数の測定値を表示装置１５に表示させる表示処理装置１１を含む。表示処理装置１１は、第１のセンサの測定値と、この第１のセンサ以外の第２のセンサ群の各測定値から所定の数理モデルを用いて計算される、前記第１のセンサの測定値に相当する計算値とを、一緒に表示装置１５に表示させる機能を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラントの各所に設置された複数のセンサにより検出される複数のプロセスデータの測定値に基づいて当該プラントの運転状態を示す情報を表示装置に表示するプラント監視装置およびプラント状態表示方法に関する。

プラント監視装置は、プラントを監視し安全に運転するために種々の測定値を表示する。従来、プラントの主要な箇所に複数のセンサを設置し、これらのセンサから得られる測定値やその測定値から計算される計算値をプラント監視装置によりモニタリングすることでプラントの状態の変化を推定することが行われている。

一般のプラントの監視用に実装されるプラント監視装置は、プラント運転の目標値（例：ボイラマスタ）、プロセスデータの測定値（例：主蒸気温度、圧力、流量などの測定値）、計算値（例：測定値から計算した発電効率など）の現在値、時間変化に対するトレンドなどを表示する機能を有する。このため、センサ値や性能値などが大きく変化した場合には、表示結果からその変化を確認することができる。例えば、１年前の流量と現在の流量の平均値を比較することで、その変化からプラントの状態の変化を知ることができる。

また、プロセスデータの測定はセンサを用いて行われるため、その測定値には必ず誤差が生じる。このため、同一箇所に複数のセンサを設置し、例えば上限が定められた温度の監視が必要な場合に最も高い温度を示したセンサ値を採用する手法が取られることがある。

関連する技術の代表的なものとしては、以下に示す特許文献１〜４などが挙げられる。

特許文献１には、複数のデータを２次元マップ上に表示する手法によりデータ表示方法を工夫し、特に計算手段を用いて透過度を変えて表示することでプラント監視装置を用いるオペレータに分かりやすくデータを表示することが記載されている。

特許文献２には、プラントの状態が異常であるか正常であるかを判断するために、データベースにアクセス可能な特徴量抽出部により尖度または歪度を抽出して監視を行うことが記載されている。

特許文献３には、実プラントのヒストリカルデータをそのまま異常検知ロジックの検証に利用することで、検証精度を向上せしめることが可能となる旨が記載されている（段落００２７など）。

特許文献４には、測定を行っている監視点でのセンサ値を用いてセンサが設置されていない点の値を演算により求めることでプラントを監視することが記載されている。
特開２００７−１６４８００号公報 特開２００６−２７７２４７号公報 特開２００６−０５８９８３号公報 特許第３６０４５６８号公報

ところで、プラント監視においては、例えば、配管の欠損などの異常や、センサの異常などに起因する流量、熱量、温度の変化も的確に把握できるようにすることが望まれる。しかしながら、従来のプラント監視装置では、このような変化を捉えるために必ずしも適切なデータを有効に使用しているとはいえない。

過去のプラントデータと現在のプラントデータを比較する場合、例えば１年前の流量と現在の流量の平均値を比較する場合、他の条件が同一とは限らないため、単純に比較することはできない。他の条件（例えばプラント出力など）が同一であるデータを探して比較することもできるが、同一条件のデータ検索は容易ではない。また、同一条件のデータが十分にそろわないこともある。

また、複数のセンサの値をそれぞれ独立して観測するだけでは、上述したような変化を的確に捉えることはできない。実際にプラントの機器に変化が生じた際には、複数のセンサの測定値に連動した変化が生じるものである。複数のセンサの測定値の間の関係を考慮しないと、問題のある変化を的確に捉えることは難しい。また、複数のセンサの測定値の間の関係を把握するには、プラントの熱量、流量などの物理的現象に基づく知見も必要である。

しかしながら、上述の特許文献１〜３のいずれにも、そのような技術思想は示されていない。一方、特許文献４では、測定点におけるセンサ値を用いて、測定していない点のデータを演算することが示されているが、複数の測定点におけるセンサ値の関係については触れておらず、やはり、プラントの変化を的確に捉えることは困難である。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、複数のセンサの値と物理的現象に基づく知見とを利用してプラントの機器の変化を的確に捉えることのできるプラント監視装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によるプラント監視装置は、プラントを構成する機器の各所に設置された複数のセンサにより検出される複数のプロセスデータの測定値に基づいて当該プラントの運転状態を示す情報を表示装置に表示するプラント監視装置であって、前記複数のセンサから得られる複数の測定値を前記表示装置に表示させる表示処理手段を具備し、前記表示処理手段は、第１のセンサの測定値と、この第１のセンサ以外の第２のセンサ群の各測定値から所定の数理モデルを用いて計算される、前記第１のセンサの測定値に相当する計算値とを、一緒に前記表示装置に表示させる手段を有することを特徴とする。

また、本発明の他の態様によるプラント監視装置は、プラントを構成する機器の各所に設置された複数のセンサにより検出される複数のプロセスデータの測定値に基づいて当該プラントの運転状態を示す情報を表示装置に表示するプラント監視装置であって、前記複数のセンサから得られる複数の測定値を前記表示装置に表示させる表示処理手段を具備し、前記表示処理手段は、第１のセンサ群の各測定値から第１の数理モデルを用いて計算される計算値と、前記第１のセンサ群以外の第２のセンサ群の各測定値から第２の数理モデルを用いて計算される、前記第１のセンサ群の計算値に対応する計算値とを、一緒に前記表示装置に表示させる手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数のセンサの値と物理的現象に基づく知見とを利用してプラントの機器の変化を的確に捉えることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるプラント監視装置が適用されるシステムの構成の一例を示す図である。なお、この図１は、後述する第２の実施形態においても使用する。

同図に示されるシステムは、プラント１０、複数のセンサ１，２，…，ｎ、およびプラント監視装置１００を含む。

プラント１０は、例えば発電プラントであり、給水加熱器などを含む各種の機器を有する。センサ１，２，…，ｎは、プラント１０を構成する機器の各所に設置され、蒸気や水などの温度、圧力、流量といった各種のプロセスデータの諸量を連続して測定する温度センサ、圧力センサ、流量センサなどに相当するものである。センサ１，２，…，ｎで測定された値は、リアルタイムにプラント監視装置１００側へ送られる。

プラント監視装置１００は、センサ１，２，…，ｎにより検出される各種のプロセスデータの測定値に基づき、プラント１０の運転状態を示す情報を表示装置に表示するものである。このプラント監視装置１００は、所定のプログラムを実行可能なコンピュータの機能を有する。

上記プラント監視装置１００は、表示処理装置１１、入力装置１２、プラントデータベース１３、計算値生成装置１４、および表示装置１５を含む。なお、これらの要素１１〜１５は、全てが１台の筐体に収められていてもよいし、いくつかの要素が外付けの形態を成していてもよい。また、表示処理装置１１の機能および計算値生成装置１４の機能を、一纏まりのプログラムの形態で実現するようにしてもよい。

表示処理装置１１は、逐次、センサ１，２，…，ｎから送られてくる複数の測定値を受け、それらの表示単位などを調整した上で、それらの値をプラントデータベース１４に記憶させたり、また、それらの値を過去の測定値と共にグラフ等の形で表示装置１５に表示させたりする機能を有する。

また、表示処理装置１１は、プラント１０を構成する機器の中の所定の物理的現象に基づく知見に基づいて作成された数理モデル（以下、「モデル式」と称す。）を用いて、プラント１０の変化を的確に捉えるために有効な情報を生成し、それをグラフ等の形で表示装置１５に表示させたりする機能を有する。

例えば、表示処理装置１１は、オペレータが入力装置１２を介して指定するあるセンサ（以下、「第１のセンサ」と称す。）の測定値と、この第１のセンサ以外のセンサ群（以下、「第２のセンサ群」と称す。）の各測定値からモデル式を用いて計算される、上記第１のセンサの測定値に相当する計算値とを、一緒に表示装置１５に表示させることができる。モデル式で求めた計算値と実際の測定値との偏差が一定値を超える場合、プラント１０に何らかの問題（機器における配管の欠損、センサ異常など）が生じていることが推定される。そのような場合、上記表示処理装置１１は、表示もしくは音声により警報を発する。

更に、表示処理装置１１は、表示装置１５に一緒に表示させる測定値と計算値との差もしくは比についても表示装置１５に一緒に表示させる機能や、入力装置１２の操作に応じて、表示装置１５に計算値を表示するモードと当該計算値を非表示にするモードとの間の切り替えを行う機能、更には、表示装置１５に計算値を表示するモードと当該計算値を非表示にするモードとの間の切り替えの操作を可能とするボタンを表示装置１５に表示させる機能なども備えている。

入力装置１２は、表示装置１５に表示させる各種情報の設定や切替などを行うためにオペレータが使用するものである。

プラントデータベース１３は、不揮発性記憶装置により実現される記憶手段であり、表示処理装置１１がセンサ１，２，…，ｎから得た複数の測定値や、後述する計算値生成装置１４が生成する複数の計算値、それらの時系列データなど、各種の情報を記憶するものである。

計算値生成装置１４は、表示処理装置１１が表示処理に際して必要とする計算値を生成するものである。この計算値生成装置１４は、プラント１０の過去の運転もしくは試運転中の特定期間においてセンサ１，２，…，ｎにより事前に計測して得られた個々の測定値を用いて、センサ毎のモデル式の作成もしくは設定を行う機能を有する。例えば、計算値生成装置１４は、各センサの測定値と対応する計算値とが極力近づくように、各モデル式に含まれる係数などのパラメータを設定する。センサ毎のモデル式は、所定の記憶媒体に記憶される。

また、計算値生成装置１４は、プラント１の通常運転中、センサ１，２，…，ｎの測定値のうち、例えばある第１のセンサに関し、当該第１のセンサ用のモデル式を用いて、第２のセンサ群の各測定値から上記第１のセンサの測定値に相当する計算値を算出する機能を有する。算出された計算値は、表示処理装置１１へ送られる。

表示装置１５は、表示処理装置１１がセンサ１，２，…，ｎから得た複数の測定値や、計算値生成装置１４が生成した複数の計算値や、それらの時系列データなどを、画面上にグラフ等の形で表示するものである。

上記表示処理装置１１は、測定値取得部２１、表示情報生成部２２、表示切替部２３、警報部２４などの各種機能を有する。

測定値取得部２１は、センサ１，２，…，ｎから伝送されてくる複数の測定値を取得する機能である。

表示情報生成部２２は、表示装置１５に表示する情報を生成する機能であり、例えば、各センサの測定値とモデル式による計算値の両方を含むグラフの画面を生成したり、更に、計算値を表示するモードと当該計算値を非表示にするモードとの間の切り替えの操作を可能とするボタンの情報を当該画面上に生成したりすることができる。

表示切替部２３は、表示装置１５に計算値を表示するモードと当該計算値を非表示にするモードとの間の切り替えの操作を可能とするボタンを表示装置１５に表示させると共に、入力装置１２の操作に応じ、表示装置１５に計算値を表示するモードと当該計算値を非表示にするモードとの間の切り替えを行う機能である。

警報部２４は、表示装置１５に一緒に表示される測定値と計算値との差もしくは比が一定値を超える場合に、表示や音声などにより警報を発する機能である。

図２は、プラント１０の一部を構成する給水加熱器の構成の一例を示す図である。なお、この図２は、後述する第２の実施形態においても使用する。

同図に示される給水加熱器３０には、配管ａ，ｂ，ｃ，ｘ，ｙが設けられている。

この給水加熱器３０においては、配管ａから蒸気、配管ｂからは高温の水が流入し、配管ｘから流入した高温の水が加熱され、配管ｙから送り出される。また、配管ｃからは水が排出される。

また、配管ａ，ｂ，ｃ，ｘ，ｙには、それぞれ、図示しない温度センサ、流量センサ、圧力センサが設置されているものとする。これらのセンサは、図１中のセンサ１，２，…，ｎに相当するものである。

ここで、任意の配管の温度センサ、流量センサ、圧力センサで測定される温度、流量、圧力の測定値を、それぞれ、Ｔ_ｉ、Ｆ_ｉ、Ｐ_ｉ（但し、ｉは、ａ，ｂ，ｃ，ｘ，ｙのいずれかに相当する）とする。

給水加熱器３０は熱交換を行うため、個々の配管におけるプロセスデータの値は、独立しておらず、相互に関連性がある。このため、ある配管におけるプロセスデータは、他の配管のプロセスデータを用いたモデル式で表現することができ、当該モデル式の計算により求めることができる。

ここで、任意の配管の温度センサ、流量センサ、圧力センサに対応する温度、流量、圧力の計算値を、それぞれ、Ｔ_ｉ ^ｍ、Ｆ_ｉ ^ｍ、Ｐ_ｉ ^ｍ（但し、ｉは、ａ，ｂ，ｃ，ｘ，ｙのいずれかに相当する）とする。

例えば、配管ｙにおける温度の計算値Ｔ_ｙ ^ｍは、モデル式ｆにより次のように表すことができる。

Ｔ_ｙ ^ｍ＝ｆ（Ｔ_ａ，Ｆ_ａ，Ｐ_ａ，Ｔ_ｂ，Ｆ_ｂ，Ｐ_ｂ，Ｔ_ｃ，Ｆ_ｃ，Ｐ_ｃ，Ｔ_ｘ，Ｆ_ｘ，Ｐ_ｘ）
このモデル式ｆから得られる計算値Ｔ_ｙ ^ｍは、配管ｘから配管ｙに流れる水が得た熱量から計算される値である。一方、配管ｙには温度センサが設置されているため、配管ｙにおいて温度の測定値Ｔ_ｙが計測される。モデル式ｆが給水加熱器３０内で生じる物理的現象を完全に模擬し、且つ、モデル式ｆへの入力値に誤差がまったく含まれないのであれば、測定値Ｔ_ｙと計算値Ｔ_ｙ ^ｍとは完全に一致する。しかし、実際には、センサにおける測定値の誤差や、モデル式ｆではモデル化していない要素も存在する場合があるため、測定値Ｔ_ｙと計算値Ｔ_ｙ ^ｍとは完全に一致するとは限らない。これら２種類の値の時間的推移を対比させてグラフの形で表示装置１５に表示させた場合の画面の一例を、図３に示す。

図３の画面には、配管ｙにおける温度の測定値Ｔ_ｙと計算値Ｔ_ｙ ^ｍとが時間の経過と共に変化する様子が示されている。このとき、測定値Ｔ_ｙと計算値Ｔ_ｙ ^ｍとの差分Ｔ_ｙ ^ｄを「Ｔ_ｙ−Ｔ_ｙ ^ｍ」の演算で求め、この演算で求めた差分Ｔ_ｙ ^ｄを、図４に示されるように、測定値Ｔ_ｙ，計算値Ｔ_ｙ ^ｍと一緒に表示装置１５に表示するようにしてもよい。あるいは、差分Ｔ_ｙ ^ｍの代わりに、測定値Ｔ_ｙと計算値Ｔ_ｙ ^ｍとの比率を「Ｔ_ｙ／Ｔ_ｙ ^ｍ」の演算で求め、この演算で求めた比率を、測定値Ｔ_ｙ，計算値Ｔ_ｙ ^ｍと一緒に表示装置１５に表示するようにしてもよい。これにより、オペレータは、測定値Ｔ_ｙと計算値Ｔ_ｙ ^ｍとの乖離の程度を目視で確認しやすく、配管ｙの状態変化を把握しやすくなる。

図３の画面では、双方の値は同じような変化を示すが、双方の値のずれが大きい時間帯が長いと、微細な変化を捉えにくくなる。そこで、計算値を測定値に極力近づけるため、計算値Ｔ_ｙ ^ｍに代えて、例えば調整後の計算値Ｔ_ｙ ^ｃを用いてもよい。その場合、調整後の計算値Ｔ_ｙ ^ｃは、計算値Ｔ_ｙ ^ｍを用いて次のように表すことができる。

Ｔ_ｙ ^ｃ＝ｇ（Ｔ_ｙ ^ｍ）＝ａ_０＋ａ_１×Ｔ_ｙ ^ｍ
ここで、ｇは、Ｔ_ｙ ^ｍの値を補正するための調整式である。また、調整式ｇのパラメータａ_０，ａ_１は、過去の特定期間のデータを用いて計算値Ｔ_ｙ ^ｃと測定値Ｔ_ｙとの誤差が最小となるように最小自乗法などを用いて計算される。ここでは説明を理解しやすくするために、調整式ｇを１次の多項式で示したが、これ以外の形式であっても構わない。

図３の画面の例に示した測定値Ｔ_ｙ，計算値Ｔ_ｙ ^ｍに加え、計算値Ｔ_ｙ ^ｃをも一緒に表示装置１５に表示させた場合の画面の一例を、図５に示す。

図５の画面に示されるように、調整式ｇから算出された計算値Ｔ_ｙ ^ｃと測定値Ｔ_ｙとは、時間全体にわたってほぼ一致する。これは、調整式ｇがセンサ誤差のうちバイアス成分やモデル式ｆのモデル化誤差など、定常的に大きく変化しない要素を模擬しているためである。これにより、プラント１０の通常運転中は、計算値Ｔ_ｙ ^ｃと測定値Ｔ_ｙとはほぼ一致した値を示すことになる。通常運転を開始してから一定時間が経過した後、例えば、図５中の期間Ｋのような安定した期間において、計算値Ｔ_ｙ ^ｃや測定値Ｔ_ｙを有効なデータとして採取する。採取したデータはモデル式の更なる調整などに使用するもできる。

ここで、例えば給水加熱器３０における配管の欠損などの異常やセンサの異常などが生じた場合には、図５の画面において計算値Ｔ_ｙ ^ｃと測定値Ｔ_ｙとの間に一定以上のずれが生じるため、オペレータは、微細な変化を画面を通じて容易に認識することができる。

また、上述の差分もしくは比率に上限値や下限値などの閾値を予め設定しておき、差分もしくは比率が閾値を越えたときに警報のメッセージを表装置１５に表示させるようにしてもよい。これにより、オペレータは、問題が生じていることを確実に知ることができる。

また、図６に示されるように、画面に「計算値非表示」ボタンを設け、このボタンが押下操作されなければ、Ｔ_ｙ ^ｍと共にＴ_ｙ ^ｃが表示され、一方、ボタンが押下操作されれば、Ｔ_ｙ ^ｃが表示されないように切り替え制御するようにしてもよい。これにより、オペレータは、従来と同様な測定値のみの表示形態も設定することでき、目的に応じて所望の表示状態を自由に選択することができる。

従来、複数のセンサをそれぞれ単独に観測していた場合は、各センサの測定値に少しずつ変化が生じても、微細な変化を確実に捉えるのが困難な場合があったが、本実施形態によれば、あるセンサの測定値を表示する際に、それ以外の複数のセンサの測定値の組み合わせからモデル式により推定される計算値を一緒に表示するため、微細な変化を容易に捉えることが可能となる。

次に、図７を参照して、本実施形態におけるプラント監視装置１００の動作の一例を説明する。

システムが起動すると（ステップＳ１１）、計算値生成装置１３は、プラント１０の過去の運転もしくは試運転中の特定期間においてセンサ１，２，…，ｎにより計測して得られた個々の測定値を用いて、センサ毎の温度、圧力、流量を計算するためのモデル式を作成もしくは設定する（ステップＳ１２）。

そして、プラント１０の通常運転中、表示処理装置１１が各センサの測定値を取得すると（ステップＳ１３）、計算値生成装置１４は、センサ毎に、モデル式を用いて、測定値に対応する計算値を算出する（ステップＳ１４）。

計算値非表示の指示がなされていれば（ステップＳ１５のＹｅｓ）、表示処理装置１１は、計算値を非表示の状態にして測定値を表示装置１５に表示させる（ステップＳ１６）。一方、計算値非表示の指示がなされていなければ（ステップＳ１５のＮｏ）、表示処理装置１１は、測定値と計算値とを、一緒に表示装置１５に表示させる（ステップＳ１７）。

計算値と測定値との偏差が一定値を超えなければ（ステップＳ１８のＮｏ）、特に問題はないものとみなし、前述のステップＳ１３からの処理を繰り返す。一方、プラント１０の運転中、計算値と測定値との偏差が一定値を超えたら（ステップＳ１８のＹｅｓ）、表示処理装置１１は、プラント１０に何らかの問題（機器における配管の欠損、センサ異常など）が生じたものとみなし、表示もしくは音声により警報を発する（ステップＳ１９）。

このように実施形態によれば、あるセンサの測定値を表示する際に、それ以外の複数のセンサの測定値の組み合わせからモデル式により推定される計算値を一緒に表示するため、微細な変化を容易に捉えることが可能となる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態におけるプラント監視装置が適用されるシステムの基本構成は、前述の第１の実施形態で使用した図１に示される構成と同じである。但し、表示処理装置１１の機能、計算値生成装置１３の機能、表示装置１５の表示情報が、第１の実施形態とは異なる。以下、第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分について説明する。

前述の第１の実施形態では、表示処理装置１１が、第１のセンサの測定値と、この第１のセンサ以外のセンサ群の各測定値から所定のモデル式を用いて計算される計算値とを、一緒に表示装置１５に表示させる場合について説明した。一方、この第２の実施形態では、表示処理装置１１は、第１のセンサ群の各測定値から第１のモデル式を用いて計算される計算値と、これら第１のセンサ群以外の第２のセンサ群の各測定値から第２のモデル式を用いて計算される、上記第１のセンサ群の計算値に対応する計算値とを、一緒に表示装置１５に表示させる機能を有する。

上記第１のモデル式は、ある機器で使用される第１の媒体から奪われる第１の熱量を、第１のセンサ群の測定値を使って求めるための計算式である。一方、上記第２のモデル式は、同機器で使用される第２の媒体に与えられる第２の熱量を、第２のセンサ群の測定値を使って求めるための計算式である。ここでは、第１の媒体から第２の媒体へ一定の熱量が移動することを想定している。第１のモデル式で求めた計算値と第２のモデル式で求めた計算値との偏差が一定値を超える場合、プラント１０に何らかの問題（機器における配管の欠損、センサ異常など）が生じていることが推定される。そのような場合、上記表示処理装置１１は、表示もしくは音声により警報を発する。

更に、表示処理装置１１は、表示装置１５に一緒に表示させる第１の熱量の計算値と第２の熱量の計算値との差もしくは比についても表示装置１５に一緒に表示させる機能も備えている。

計算値生成装置１４は、プラント１０の過去の運転もしくは試運転中の特定期間においてセンサ１，２，…，ｎにより事前に計測して得られた個々の測定値を用いて、第１のモデル式および第２のモデル式の作成もしくは設定を行う機能を有する。例えば、計算値生成装置１４は、双方のモデル式の計算値が互いに極力近づくように、双方のモデル式もしくは片方のモデル式に含まれる係数などのパラメータを設定する。双方のモデル式は、所定の記憶媒体に記憶される。

また、計算値生成装置１４は、プラント１の通常運転中、ある機器のいくつかの配管を通過する媒体から奪われる第１の熱量を第１のモデル式を用いて算出すると共に、同機器の残りの配管を通過する媒体に与えられる第２の熱量を第２のモデル式を用いて算出する機能を有する。算出された計算値は、表示処理装置１１へ送られる。

また、上記表示処理装置１１に備えられる表示情報生成部２２は、例えば、第１のモデル式による第１の熱量の計算値と第２のモデル式による第２の熱量の計算値の両方を含むグラフの画面を生成する。また、警報部２４は、表示装置１５に一緒に表示される２つの計算値の差もしくは比が一定値を超える場合に、表示や音声などにより警報を発する。

図２に示した給水加熱器３０においては、配管ａ，ｂ，ｃを通過する蒸気や水から、配管ｘ，ｙを通過する水に熱が移動する。配管ａ，ｂ，ｃを通過する蒸気や水からは熱量Ｑ_１ ^ｍが失われ、配管ｘ、ｙを通過する水には熱量Ｑ_２ ^ｍが与えられる。熱量Ｑ_１ ^ｍ，Ｑ_２ ^ｍは、それぞれ、モデル式ｆ_１，ｆ_２により次のように表現することができる。

Ｑ_１ ^ｍ＝ｆ_１（Ｔ_ａ，Ｆ_ａ，Ｐ_ａ，Ｔ_ｂ，Ｆ_ｂ，Ｐ_ｂ，Ｔ_ｃ，Ｆ_ｃ，Ｐ_ｃ）
Ｑ_２ ^ｍ＝ｆ_２（Ｔ_ｘ，Ｆ_ｘ，Ｐ_ｘ，Ｔ_ｙ，Ｆ_ｙ，Ｐ_ｙ）
モデル式ｆ_１，ｆ_２が給水加熱器３０内で生じる物理的現象を完全に模擬し、且つ、モデル式ｆ_１，ｆ_２への入力値に誤差がまったく含まれないのであれば、熱量の計算値Ｑ_１ ^ｍと計算値Ｑ_２ ^ｍとは完全に一致する。しかし、実際には、センサにおける測定値の誤差や、モデル式ｆ_１，ｆ_２ではモデル化していない要素も存在する場合があるため、熱量の計算値Ｑ_１ ^ｍと計算値Ｑ_２ ^ｍとは完全に一致するとは限らない。これら２種類の値の時間的推移を対比させてグラフの形で表示装置１５に表示させた場合の画面の一例を、図８に示す。

図８の画面には、熱量の計算値Ｑ_１ ^ｍと計算値Ｑ_２ ^ｍとが時間の経過と共に変化する様子が示されている。この画面では、双方の値は同じような変化を示すが、双方の値のずれが大きい時間帯が長いと、微細な変化を捉えにくくなる。そこで、双方の値を極力近づけるため、計算値Ｑ_１ ^ｍ，Ｑ_２ ^ｍに代えて、例えば調整後の計算値Ｑ_１ ^ｃ，Ｑ_２ ^ｃを用いてもよい。その場合、調整後の計算値Ｑ_１ ^ｃ，Ｑ_２ ^ｃは、計算値Ｑ_１ ^ｍ，Ｑ_２ ^ｍを用いて次のように表すことができる。

Ｑ_１ ^ｃ＝ｇ１（Ｑ_１ ^ｍ）＝ａ０＋ａ１×Ｑ_１ ^ｍ
Ｑ_２ ^ｃ＝ｇ２（Ｑ_２ ^ｍ）＝Ｑ_２ ^ｍ
ここで、ｇ１はＱ_１ ^ｍの値を補正するための調整式であり、ｇ２はＱ_２ ^ｍの値を補正するための調整式である（但し、この例ではＱ_２ ^ｍの値は変わらない）。また、調整式ｇ１のパラメータａ_０，ａ_１は、過去の特定期間のデータを用いて計算値Ｔ_ｙ ^ｃと測定値Ｔ_ｙとの誤差が最小となるように最小自乗法などを用いて計算される。ここでは説明を理解しやすくするために、調整式ｇ１を１次の多項式で示し、調整式ｇ２については入力値をそのまま出力する形式としたが、これ以外の形式であっても構わない。

図８の画面の例に示した計算値Ｑ_１ ^ｍ，Ｑ_２ ^ｍを、調整後の計算値Ｑ_１ ^ｃ，Ｑ_２ ^ｃに代えた場合の画面の一例を、図９に示す。

図９の画面に示されるように、調整式ｇ１，ｇ２から算出された計算値Ｑ_１ ^ｃ，Ｑ_２ ^ｃは、時間全体にわたってほぼ一致する。これは、調整式ｇ１がセンサ誤差のうちバイアス成分やモデル式ｆ１のモデル化誤差など、定常的に大きく変化しない要素を模擬しているためである。これにより、プラント１０の通常運転中は、計算値Ｑ_１ ^ｃ，Ｑ_２ ^ｃはほぼ一致した値を示すことになる。

ここで、例えば給水加熱器３０における配管の欠損などの異常やセンサの異常などが生じた場合には、図９の画面において計算値Ｑ_１ ^ｃ，Ｑ_２ ^ｃの間に一定以上のずれが生じるため、オペレータは、微細な変化を画面を通じて容易に認識することができる。

また、計算値Ｑ_１ ^ｃ，Ｑ_２ ^ｃの差分もしくは比率に上限値や下限値などの閾値を予め設定しておき、差分もしくは比率が閾値を越えたときに警報のメッセージを表装置１５に表示させるようにしてもよい。これにより、オペレータは、問題が生じていることを確実に知ることができる。

次に、図１０を参照して、本実施形態におけるプラント監視装置１００の動作の一例を説明する。

システムが起動すると（ステップＳ２１）、計算値生成装置１３は、プラント１０の過去の運転もしくは試運転中の特定期間においてセンサ１，２，…，ｎにより計測して得られた個々の測定値を用いて、２つの熱量のモデル式を作成もしくは設定する（ステップＳ２２）。

そして、プラント１０の通常運転中、表示処理装置１１が各センサの測定値を取得すると（ステップＳ２３）、計算値生成装置１４は、２つのモデル式を用いて、それぞれ計算値を算出する（ステップＳ２４）。

２つの計算値の偏差が一定値を超えなければ（ステップＳ２５のＮｏ）、特に問題はないものとみなし、前述のステップＳ２３からの処理を繰り返す。一方、プラント１０の運転中、２つの計算値の偏差が一定値を超えたら（ステップＳ２５のＹｅｓ）、表示処理装置１１は、プラント１０に何らかの問題（機器における配管の欠損、センサ異常など）が生じたものとみなし、表示もしくは音声により警報を発する（ステップＳ２６）。

この第２の実施形態のように、ある媒体から奪われる熱と別の媒体に与えられる熱とをそれぞれ計算するための２つのモデル式を用いた場合においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

上述した実施形態で述べた本発明に係る各種の処理手順は、コンピュータプログラムとして、コンピュータ（情報処理装置）により読み取り可能な記憶媒体（例えば磁気ディスク，光ディスク，半導体メモリ）に記憶させておき、必要に応じてそれをプロセッサにより読み出して実行することができる。また、このようなコンピュータプログラムは、通信媒体を介してあるコンピュータから他のコンピュータに伝送することにより配布することも可能である。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の各実施形態におけるプラント監視装置１００が適用されるシステムの構成の一例を示す図。 プラントの一部を構成する給水加熱器の構成の一例を示す図。 本発明の第１の実施形態における、配管ｙにおける温度センサの測定値Ｔ_ｙと計算値Ｔ_ｙ ^ｍとの時間的推移を対比させてグラフの形で表示装置に表示させた場合の画面の一例を示す図。 図３の画面の例に示した測定値Ｔ_ｙ，計算値Ｔ_ｙ ^ｍに加え、それらの差分Ｔ_ｙ ^ｄも一緒に表示装置に表示させた場合の画面の一例を示す図。 図３の画面の例に示した測定値Ｔ_ｙ，計算値Ｔ_ｙ ^ｍに加え、調整後の計算値Ｔ_ｙ ^ｃをも一緒に表示装置に表示させた場合の画面の一例を示す図。 「計算値非表示」ボタンが設けられた画面の一例を示す図。 本発明の第１の実施形態におけるプラント監視装置の動作の一例を示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態における第１の熱量の計算値Ｑ_１ ^ｍと第２の熱量の計算値Ｑ_２ ^ｍとの時間的推移を対比させてグラフの形で表示装置に表示させた場合の画面の一例を示す図。 図８の画面の例に示した計算値Ｑ_１ ^ｍ，Ｑ_２ ^ｍを、調整後の計算値Ｑ_１ ^ｃ，Ｑ_２ ^ｃに代えた場合の画面の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態におけるプラント監視装置の動作の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１，２，ｎ…センサ、１０…プラント、１１…表示処理装置、１２…入力装置、１３…プラントデータベース、１４…計算値生成装置、１５…表示装置、２１…測定値取得部、２２…表示情報生成部、２３…表示切替部、２４…警報部、３０…給水加熱器、１００…プラント監視装置。

Claims (9)

1. プラントを構成する機器の各所に設置された複数のセンサにより検出される複数のプロセスデータの測定値に基づいて当該プラントの運転状態を示す情報を表示装置に表示するプラント監視装置であって、
   前記複数のセンサから得られる複数の測定値を前記表示装置に表示させる表示処理手段を具備し、
   前記表示処理手段は、第１のセンサの測定値と、この第１のセンサ以外の第２のセンサ群の各測定値から所定の数理モデルを用いて計算される、前記第１のセンサの測定値に相当する計算値とを、一緒に前記表示装置に表示させる手段を有することを特徴とするプラント監視装置。
2. 前記数理モデルは事前に計測して得られた測定値を用いて作成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のプラント監視装置。
3. 前記表示装置に一緒に表示される測定値と計算値との差もしくは比が一定値を超える場合に警報を発する手段を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラント監視装置。
4. 前記表示処理手段は、前記表示装置に一緒に表示させる測定値と計算値との差もしくは比についても前記表示装置に一緒に表示させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラント監視装置。
5. 前記表示処理手段は、入力装置の操作に応じて、前記表示装置に計算値を表示するモードと当該計算値を非表示にするモードとの間の切り替えを行う手段を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラント監視装置。
6. 前記表示処理手段は、前記表示装置に計算値を表示するモードと当該計算値を非表示にするモードとの間の切り替えの操作を可能とするボタンを前記表示装置に表示させる手段を具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラント監視装置。
7. プラントの各所に設置された複数のセンサにより検出される複数のプロセスデータの測定値に基づいて当該プラントの運転状態を示す情報を表示装置に表示するプラント監視装置であって、
   前記複数のセンサから得られる複数の測定値を前記表示装置に表示させる表示処理手段を具備し、
   前記表示処理手段は、第１のセンサ群の各測定値から第１の数理モデルを用いて計算される計算値と、前記第１のセンサ群以外の第２のセンサ群の各測定値から第２の数理モデルを用いて計算される、前記第１のセンサ群の計算値に対応する計算値とを、一緒に前記表示装置に表示させる手段を有することを特徴とするプラント監視装置。
8. プラントを構成する機器の各所に設置された複数のセンサにより検出される複数のプロセスデータの測定値に基づいて当該プラントの運転状態を示す情報を表示装置に表示するプラント監視装置に適用されるプラント状態表示方法であって、
   第１のセンサの測定値と、この第１のセンサ以外の第２のセンサ群の各測定値から所定の数理モデルを用いて計算される、前記第１のセンサの測定値に相当する計算値とを、一緒に前記表示装置に表示させることを特徴とするプラント状態表示方法。
9. プラントの各所に設置された複数のセンサにより検出される複数のプロセスデータの測定値に基づいて当該プラントの運転状態を示す情報を表示装置に表示するプラント監視装置に適用されるプラント状態表示方法であって、
   第１のセンサ群の各測定値から第１の数理モデルを用いて計算される計算値と、前記第１のセンサ群以外の第２のセンサ群の各測定値から第２の数理モデルを用いて計算される、前記第１のセンサ群の計算値に対応する計算値とを、一緒に前記表示装置に表示させることを特徴とするプラント状態表示方法。

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