JP2014160403A - 状態監視システム、状態監視装置、および端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信負荷を抑えた状態監視システムを提供する。
【解決手段】自走式機械に搭載された端末装置(100)と管理センタに設置された状態監視装置(200)とを無線通信回線(400)によって接続した状態監視システム(300)であって、状態監視装置は、発報条件を設定する発報条件設定部(110)と、集計条件を設定する集計条件設定部(110)と、設定された発報条件および集計条件を送信する条件送信部(140)と、各種情報を表示する画面表示部(130)と、を備え、端末装置は、送信された発報条件に従ってセンサのデータから警報情報を作成する警報作成部(240)と、送信された集計条件に従ってセンサのデータから集計データを作成する集計データ作成部(250)と、作成された警報情報および集計データを送信するデータ送信部(260)と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、自走式機械の状態を監視するための状態監視システム、並びにこの状態監視システムに用いられる状態監視装置および端末装置に関する。

鉱山等で使用されているショベルやダンプトラック（略称、ダンプ）等の作業機械（自走式機械）は、１日２４時間稼動することが要求されている。この種の作業機械には制御装置および各種センサが設けられており、制御装置は、各種センサから入力されたセンサデータまたはそのセンサデータを処理した処理データが正常な値であるか否かを監視している。そして、センサデータまたは処理データが、警報を発報する条件として設定された閾値を超えると、制御装置が警報を発報して健全な状態を維持するよう作業者に促す。また、警報の情報は、作業機械の端末装置から無線通信システムを介して管理室に設置された状態監視装置に送信される。管理者は、状態監視装置の管理画面に表示された警報情報を確認することで、作業機械の状態を把握する。そのため、適切な警報の発報条件を設定することが重要である。

適切な警報の発報条件を設定する技術として、例えば、特許文献１が公知である。この特許文献１には、「生体情報監視装置は、生体情報の経過値を示すトレンドグラフが表示された画面において、ユーザより、生体情報についての警報値の入力を受付ける。警報値が入力されると、トレンドグラフにおいて、入力された警報値（上限ラインＬｂ１，下限ラインＬｂ２）により警報が発生する区間Ｔｂ１，Ｔｂ２と他とを区別して表示する。既に、警報値が過去に設定されていた場合には、トレンドグラフにおいて、新たな警報値により警報が発生する区間Ｔｂ１，Ｔｂ２と実際に警報が発生した区間Ｔａ１，Ｔａ２とを識別可能に表示する」と記載されている（要約参照）。

特開２０１１−１４７４９３号公報

特許文献１に記載されているように、トレンドグラフにおいて、新たな警報値により警報が発生する区間と実際に警報が発生した区間とを識別可能に表示することは、警報の発報条件を適切に設定するために有効である。しかし、特許文献１に記載の技術を鉱山等で使用される作業機械の状態を監視する状態監視システムにそのまま適用した場合、作業機械は、自身が所有するセンサデータの全てを、遠く離れた場所にある状態監視装置に無線通信システムを介して送信しなければならない。このため、作業機械と状態監視装置の通信負荷が大きくなるという課題がある。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ショベルやダンプなどの自走式機械と状態監視装置との間の通信負荷を抑えることができる状態監視システムを提供することにある。また、当該状態監視システムに好適な状態監視装置および端末装置を提供することも本発明の別の目的である。

上記目的を達成するため、本発明は、自走式機械に搭載された端末装置と管理センタに設置された状態監視装置とを無線通信回線によって接続した状態監視システムであって、前記状態監視装置は、前記自走式機械が警報を発報する条件である発報条件を設定する発報条件設定部と、前記自走式機械に設けられたセンサのデータを集計するための条件である集計条件を設定する集計条件設定部と、設定された前記発報条件および前記集計条件を前記端末装置に送信する条件送信部と、各種情報を表示する画面表示部と、を備え、前記端末装置は、送信された前記発報条件に従って前記センサのデータから前記自走式機械の警報情報を作成する警報作成部と、送信された前記集計条件に従って前記センサのデータから集計データを作成する集計データ作成部と、作成された前記警報情報および前記集計データを前記状態監視装置に送信するデータ送信部と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、状態監視装置から送信された集計条件に従って端末装置が集計データ（頻度データ）を作成し、その集計データを端末装置が状態監視装置に送信するよう構成されているので、センサの時系列データをそのまま端末装置から状態監視装置に送信する場合と比べて、自走式機械と状態監視装置との間の通信負荷を抑えることができる。

上記構成において、前記状態監視装置は、前記自走式機械の動作モードを定義するための条件である動作モード条件を設定する動作モード条件設定部を備え、前記発報条件は、設定された前記動作モード毎に設定可能であり、前記集計条件は、設定された前記発報条件毎に設定可能である構成とするのが好ましい。この構成によれば、動作モード毎に発報条件と集計条件を設定できるため、自走式機械を適切に監視することができる。即ち、動作モード毎に適した条件で自走式機械の状態を監視できるので、不必要に警報が発報されるのを防止することができる。

さらに、上記構成において、前記発報条件は、前記センサのデータまたはこのデータの処理データと第１閾値との関係式によって設定され、前記発報条件設定部は、外部からの新たな前記第１閾値の入力に基づいて前記発報条件の設定を変更し、前記集計条件は、ヒストグラムを作成するためのビンの幅または数、ウィンドウ幅、および集計時間によって設定され、前記集計条件設定部は、外部からの新たな前記ビンの幅または数、前記ウィンドウ幅、および前記集計時間の入力に基づいて前記集計条件の設定を変更し、前記動作モード条件は、前記センサのデータまたはこのデータの処理データと第２閾値との関係式によって設定され、前記動作モード条件設定部は、外部からの新たな前記第２閾値の入力に基づいて前記動作モード条件を変更するように構成するのが好ましい。この構成によれば、発報条件、集計条件、動作モード条件を適宜変更できるため、より一層適切な状態監視が可能である。

また、上記構成において、前記発報条件設定部は、複数の前記センサのデータまたはこれらのデータの処理データを多変量解析して得たデータを用いて前記発報条件を設定するようにしても良い。この構成によれば、より高精度で自走式機械の状態を監視できるという利点がある。

また、上記構成において、前記データ送信部は、前記警報情報のうち前記発報条件との乖離度が高いものを優先して送信するのが好ましい。通信負荷をより一層抑えつつ、適切な状態監視を行うことができるからである。

また、上記構成において、前記データ送信部は、前記警報情報のうち発生頻度の高いものを優先して送信するようにしても良い。このようにしても、通信負荷をより一層抑えつつ、適切な状態監視を行うことができる。

また、上記構成において、前記状態監視装置は、前記発報条件設定部によって設定された前記発報条件と前記データ送信部から送信された前記集計データと基づいて算出される予想発報回数および予想発報確率のうち少なくとも一方を前記画面表示部に表示する構成とするのが好ましい。この構成によれば、画面上で予想発報回数や予想発報確率を確認しながら各種条件を設定できるので、より一層高精度な状態監視が可能である。

また、上記構成において、前記状態監視装置は、前記発報条件設定部によって設定された前記発報条件と前記データ送信部から送信された前記集計データと基づいて算出される予想発報回数および予想発報確率のうち少なくとも一方を、前記動作モード毎に前記画面表示部に表示する構成としても良い。この構成によれば、動作モード毎に、画面上で予想発報回数や予想発報確率を確認しながら各種条件を設定できるので、自走式機械の状態監視の精度をより一層高めることができる。

また、前記状態監視装置は、複数の前記自走式機械にそれぞれ搭載された複数の前記端末装置と前記無線通信回線によって接続され、前記状態監視装置は、前記発報条件設定部によって設定された前記発報条件と前記データ送信部から送信された前記集計データと基づいて算出される予想発報回数および予想発報確率のうち少なくとも一方を、前記自走式機械毎に前記画面表示部に並べて表示する構成としても良い。この構成によれば、複数の自走式機械の数値を比較しながら各種条件を設定できるので、自走式機械の状態監視の精度をより一層高めることができる。

また、上記目的を達成するため、本発明は、管理センタに設置され、自走式機械に搭載された端末装置と無線通信回線を介して通信する状態監視装置であって、前記自走式機械が警報を発報する条件である発報条件を設定する発報条件設定部と、前記自走式機械に設けられたセンサのデータを集計するための条件である集計条件を設定する集計条件設定部と、設定された前記発報条件および前記集計条件を前記端末装置に送信する条件送信部と、前記発報条件設定部によって設定された前記発報条件および前記端末装置から送信された前記センサのデータの集計データに基づいて算出された予想発報回数および予想発報確率のうち少なくとも一方を表示する画面表示部と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、端末装置から送信されたセンサのデータの集計データを受信すれば良いので、センサの時系列データを受信する場合と比べて通信負荷を抑えることができる。また、画面上で予想発報回数や予想発報確率を確認しながら各種条件を設定できるので、より一層高精度な状態監視が可能である。

また、上記目的を達成するため、本発明は、自走式機械に搭載され、管理センタに設置された状態監視装置と無線通信回線を介して通信する端末装置であって、前記自走式機械が警報を発報する条件である発報条件が前記状態監視装置から送信された場合に、前記発報条件に従って前記自走式機械に設けられたセンサのデータから前記自走式機械の警報情報を作成する警報作成部と、前記センサのデータを集計するための条件である集計条件が前記状態監視装置から送信された場合に、前記集計条件に従って前記センサのデータから集計データを作成する集計データ作成部と、作成された前記警報情報および前記集計データを前記状態監視装置に送信するデータ送信部と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、状態監視装置から送られてきた集計条件に従って、センサのデータから集計データを作成し、その集計データを状態監視装置に送信することができるため、センサの時系列データを送信する場合と比べて通信負荷を抑えることができる。

本発明によれば、自走式機械に搭載される端末装置と管理センタに設置される状態監視装置との間の通信負荷を軽減することができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施の形態例に係る状態監視システムの概略構成図である。 図１に示す状態監視システムの情報の流れを表す概略図である。 図２に示す状態監視装置１００および端末装置２００のブロック図である。 図３に示す記憶部１２０に記憶される発報条件ＤＢの詳細図である。 図３に示す記憶部１２０に記憶される集計条件ＤＢの詳細図である。 図３に示す記憶部１２０に記憶される動作モード条件ＤＢの詳細図である。 図３に示す記憶部１２０に記憶される集計データＤＢの詳細図である。 本実施形態にて作成される集計データの具体例を示す図である。 図３に示す画面表示部１３０の表示画面の具体例を示す図である。 図９に示すボタン９ｅを押した場合に画面表示部１３０に別ウィンドウで表示されるヒストグラムの具体例を示す図である。 図９に示す予想発報回数および確率を表示するための処理手順を示すフローチャートである。 図３に示す記憶部２３０に記憶される警報情報ＤＢの詳細図である。 図３に示す警報作成部２４０の処理手順を示すフローチャートである。 図３に示す集計データ作成部２５０の処理手順を示すフローチャートである。 図３に示すデータ送信部２６０の処理手順を示すフローチャートである。 図３に示すデータ送信部２６０が送信するデータのフォーマットの具体例を示す図である。 図１２に示す警報情報ＤＢの変形例を示す図である。 ２つのセンサを用いた場合における集計データＤＢの詳細図である。 ２変量ヒストグラムにおけるセンサの閾値と該当部分の表示の具体例を示す図である。

以下、本発明を、鉱山等で用いられるショベルやダンプなどの作業機械の状態を監視するシステムに適用した実施の形態例について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態例に係る状態監視システムの全体構成を表す概略図である。図２は、図１に示す状態監視システムにおいて、監視対象となる作業機械と状態監視装置と管理者との間の情報の流れを示す図である。

図１および図２で示すように、鉱山の採石場では、ショベル１Ａやダンプ１Ｂなどの作業機械（自走式機械）１が使用されており、それら作業機械１を管理する状態監視システム３００が用いられている。この状態監視システム３００では、採石場の近傍若しくは遠隔の管理事務所（管理センタ）２に、状態監視装置１００が設置されている。また作業機械１には、ＧＰＳ衛星３を利用して自機の位置を取得する位置取得装置（図示せず）と、各種センサ（図示せず）が搭載されている。

そして、各作業機械１の端末装置２００は、警報情報（エンジン、ポンプなどの異常を示す警報）、稼動情報（位置、稼動時間、各センサデータなど）や、機体情報（機種・号機など）を、無線通信システム（作業機械１側の無線通信装置、中継局４、管理事務所２側の無線通信装置など）４００を介して、状態監視装置１００に送信するようになっている。

状態監視装置１００は、各作業機械１から受信した警報情報を表示する画面（図９等参照）を有しており、管理者は、この画面の表示を見ながら作業機械１の状態を監視する。管理者は、例えば、特定の作業機械１の警報が頻発する現象が起きている場合、警報を発報する条件（以下、「発報条件」という）が適切に設定されているか否かをその画面を見て判断する。管理者は、発報条件が適切に設定されていないと判断したとき、状態監視装置１００の画面を介して、該当する作業機械１の発報条件を再度設定し直す。そして、再設定された新しい発報条件を作業機械１へ送信する。作業機械１は、記憶されている発報条件を、新たに受信した発報条件に更新する。

次に、本発明の実施の形態例に係る状態監視システムに用いられる状態監視装置および端末装置の詳細構成について、図３を用いて説明する。図３は、図２に示す状態監視装置および端末装置のブロック図である。図３に示すように、状態監視装置１００は、主に条件設定部１１０、記憶部１２０、画面表示部１３０、条件送信部１４０、およびデータ受信部１５０で構成される。また、端末装置２００は、主に条件受信部２１０、条件更新部２２０、記憶部２３０、警報作成部２４０、集計データ作成部２５０、およびデータ送信部２６０で構成される。

状態監視装置１００の条件送信部１４０と端末装置２００の条件受信部２１０とが無線通信システム４００を介して接続され、状態監視装置１００のデータ受信部１５０と端末装置２００のデータ送信部２６０とが無線通信システム４００を介して接続されることにより、状態監視システム１００と端末装置２００とは、双方向通信が可能である。

条件設定部１１０、条件送信部１４０、およびデータ受信部１５０は、状態監視装置１００に搭載されている不図示のマイクロプロセッサや、ＲＡＭ、ＲＯＭなどによって実行されるソフトウェアである。また、条件受信部２１０、条件更新部２２０、警報作成部２４０、集計データ作成部２５０、およびデータ送信部２６０は、端末装置２００に搭載されている不図示のマイクロプロセッサや、ＲＡＭ、ＲＯＭなどによって実行されるソフトウェアである。記憶部１２０および記憶部２３０は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の記録装置である。画面表示部１３０は、液晶ディスプレイなどの表示画面である。

条件設定部１１０は、管理者の入力により、状態監視装置１００に対して、機種、号機ごとの発報条件と集計条件とを設定する。よって、条件設定部１１０は、本発明の「発報条件設定部」と「集計条件設定部」の両方の機能を備えている。ここでの機種とは、ショベルやダンプ等の作業機械１のモデル名である。また号機とは、同じ機種を識別するために付けられたユニークな番号である。つまり、作業機械１は、機種と号機で識別できる。

入力された発報条件と集計条件は、記憶部１２０に記憶される。管理者は、画面表示部１３０に表示される情報（後述）を参考にしながら、キーボードを操作して画面表示部１３０の所定の入力欄に直接、発報条件を入力する。ここでの発報条件とは、作業機械１の警報を発報する条件であり、警報に関連する少なくとも１つ以上のセンサデータまたはセンサデータの処理データと閾値（第１閾値）との関係式で定義される。また、集計条件とは、発報条件と１対１で対応した条件であり、作業機械１の警報に関連する少なくとも１つ以上のセンサデータまたはセンサデータの処理データのヒストグラムを生成するための条件である。具体的には、ビンの幅または数、およびデータ処理する時間のウィンドウ幅が集計条件として設定される。

さらに、発報条件および集計条件を、作業機械１の動作モード毎に設定することもできる。ここでの動作モードとは、作業機械１の状態と同義であり、作業機械１の１つ以上のセンサデータまたはセンサデータの処理データの組み合わせと閾値（第２閾値）との関係式で定義される。よって、この組み合わせの設定を変えることによって、異なる動作モードが定義されるということになる。なお、以下の説明において、動作モードを定義するための条件のことを「動作モード条件」と言う。

例えば、動作モード条件として、ダンプトラックの走行速度データが０より大であるという条件を設定することにより、この条件を満たす場合の動作モードを「ダンプ走行中」と定義することができる。そして、この動作モードについて、発報条件と集計条件を作成することにより、ダンプトラックの走行中における特定のセンサデータを監視することができる。

記憶部１２０は、条件設定部１１０から提供された発報条件、集計条件、動作モード条件、および、データ受信部１５０から提供された集計データを記憶している。記憶しているデータのうち、発報条件、集計条件、動作モード条件は、条件送信部１４０によって条件受信部２１０に提供される。集計データは、管理者が発報条件を条件設定部１１０に入力する際（即ち、発報条件を設定する際）に、画面表示部１３０に表示される。

記憶部１２０は、発報条件ＤＢ１２０１（図４参照）、集計条件ＤＢ１２０２（図５参照）、動作モード条件ＤＢ１２０３（図６参照）、集計データＤＢ１２０４（図７参照）で構成される。なお、「ＤＢ」はデータベースの略語である。以下、各データベース（ＤＢ）の詳細について説明する。

＜発報条件ＤＢ１２０１＞
図４に発報条件ＤＢ１２０１の詳細を示す。図４に示すように、発報条件ＤＢ１２０１は、データ項目として、警報を識別するＩＤ（警報ＩＤ）、警報名、診断方式、センサ種別、基準データ、発報条件、動作モードを識別するＩＤ（状態ＩＤ）、および対象機種を有しており、各行（１２０１ａ，１２０１ｂ・・・）が１つの発報条件を示している。

警報ＩＤの項目には、警報を識別するために状態監視装置１００内で定義されたユニークなＩＤ（例えば、１，２・・・）が格納される。警報名の項目には、管理者によって入力された警報の名称が格納される。図４では、警報名として、例えばエンジン異常（例えば、エンジン回転数の異常、エンジン温度の異常など）、ポンプ異常（例えば、ポンプ圧力の異常、ポンプ温度の異常など）が図示されている。

診断方式の項目には、異常の有無を診断する方式としてあらかじめ用意されている選択肢から管理者によって選択された診断方式名が格納される。図４では、診断方式として、閾値処理とＫ平均法の２つが図示されている。センサ種別の項目には、発報条件で使用されるセンサの種類（例えば、センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が少なくとも１つ以上格納される。

発報条件の項目には、センサ種別の項目に格納されているセンサのセンサデータまたはそれらの処理データが異常であるか否かを判定するための条件式が格納される。この条件式を満たしたときに、作業機械１では警報が発報される。詳しくは後述するが、この発報条件の項目に格納される条件式（具体的には閾値）を変更することにより、より適した発報条件の設定が可能となる。なお、管理者は、画面表示部１３０に表示される作業機械１からの集計データを見ながら適した発報条件を入力する。

状態ＩＤの項目には、後述する図６の動作モード条件ＤＢ１２０３内の状態ＩＤと対応したＩＤが格納される。対象機種の項目には、発報条件を適用する作業機械１の機種名（例えば、Ｍｏｄｅｌ−１，２，３）が格納される。

この発報条件ＤＢ１２０１を用いて、作業機械１の異常の有無を診断する方法について説明する。まず、レコード１２０１ａに基づく診断方法について説明する。レコード１２０１ａは、状態ＩＤが「１」である。そこで、状態ＩＤ「１」に対応する所定のセンサαのデータが条件式「センサα＞０」（図６参照）を満たすか否かが判定される。さらに、レコード１２０１ａは、診断方式が「閾値処理」であるため、対象機種（Ｍｏｄｅｌ−１，Ｍｏｄｅｌ−２）にそれぞれ設けられたセンサＡのデータが発報条件（センサＡ≧１０）を満たすか否かが判定される。そして、条件式および発報条件を満たす場合、エンジン異常を知らせるための警報が発報される。

次に、レコード１２０１ｂに基づく診断方法について説明する。レコード１２０１ｂは、状態ＩＤの項目に何も記載されていないので、動作モードに関する判定は行われない。即ち、作業機械１の動作モードに拘らずレコード１２０１ｂに基づく異常診断が行われる。また、レコード１２０１ｂは、診断方式が「Ｋ平均法」であるため、複数のセンサデータ用いた多変量解析が行われる。Ｋ平均法は、多変量データを教示データなしで分類するデータ分類方法である。この手法を使用することで、それぞれの入力データを多変量空間における点とみなし、その各点のユークリッド距離の近さを基準としてデータのクラスタを見つけることができる。

ここでは、対象機種（Ｍｏｄｅｌ−１，Ｍｏｄｅｌ−２，Ｍｏｄｅｌ−３）にそれぞれ設けられたセンサＢ、センサＣ、およびセンサＤのセンサデータを多変量データとして扱う。センサＢ、センサＣ、およびセンサＤの正常時の時系列データは、状態監視装置１００に蓄積されている（図示せず）。これらの時系列データのクラスタが予め計算され、発報条件ＤＢ１２０１の基準データの項目の中にdatafile0として格納されている。そして、作業機械１では、センサＢ、センサＣ、およびセンサＤのセンサデータを、基準データと比較し、正常時のクラスタに含まれているか否かを判定する。このとき、クラスタとの距離が発報条件の項目に格納された条件式（距離≧１００）を満たす場合、ポンプ異常を知らせるための警報が発報される。

＜集計条件ＤＢ１２０２＞
図５に集計条件ＤＢ１２０２の詳細を示す。図５に示すように、集計条件ＤＢ１２０２は、データ項目として、警報ＩＤ、センサ種別、ウィンドウ幅、ビン数、幅、集計時間を有しており、各行（１２０２ａ，１２０２ｂ・・・）が１つの集計条件を示している。警報ＩＤの項目には、発報条件ＤＢ１２０１の警報ＩＤと対応をとるためのＩＤ（例えば、１，２・・・）が格納される。

センサ種別の項目には、集計データを取得するセンサの種類（例えば、センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が少なくとも１つ以上格納される。なお、警報ＩＤが同じであれば、発報条件ＤＢ１２０１のセンサ種別と集計条件ＤＢ１２０２のセンサ種別とは同じである。例えば、警報ＩＤが「１」の場合、レコード１２０１ａのセンサ種別の項目に格納されている情報（図４参照）とレコード１２０２ａのセンサ種別の項目に格納されている情報とは、互いにセンサＡである。

作業機械１は、集計条件のダウンロード後に、集計データの作成を開始する。集計条件ＤＢ１２０２の集計時間の項目には、集計開始からどのくらいの時間、データを集計するのかという情報（例えば、１日、３日）が格納される。なお、集計時間を指定しない場合は、状態監視装置１００から解除命令がない限り、集計データは作り続けられる。

集計データは、データの分布（頻度情報）を表しており、可視化するとヒストグラムになる。ヒストグラムとは、横軸に階級、横軸に度数をとった統計グラフの一種で、データの分布を視覚的に表現する方法である。ヒストグラムは、階級の数を定義する「ビン数」と階級の幅を定義する「幅」がある。なお、ヒストグラムを作成するためには、ビン数と幅のどちらか一方が定義されていれば良い。

次に、集計データ作成の具体例について説明する。図８は、集計条件ＤＢ１２０２のレコード１２０２ａの集計データ作成の具体例を示している。図８（ａ）において、符号８ａは、センサＡの時系列データであり、横軸８ｂは時刻、縦軸８ｃはセンサＡの値を表している。ウィンドウ幅８ｄは、集計の単位を決める範囲を表しており、レコード１２０２ａにおけるウィンドウ幅８ｄは１０秒である。また、図８（ｂ）は、集計データを可視化したヒストグラムであり、横軸８ｆは階級、縦軸８ｇは階級の頻度を表している。

集計データを作成するためには、始めに、センサＡの最大値からセンサＡの最小値を引いたものを５分割（ビン数で定義）し、階級を作る。次に、ウィンドウ内（ここでは１０秒間）のセンサの値の平均値を求める。次に、センサの平均値が属する階級を決定し、該当する階級の頻度に１加える（符号８ｈ）。このように集計データを作ることで、時系列データが階級とそれに対応する頻度のデータに変換される。これにより時系列データと比べて、データサイズを軽減できる。

＜動作モード条件ＤＢ１２０３＞
図６に動作モード条件ＤＢ１２０３の詳細を示す。図６に示すように、動作モード条件ＤＢ１２０３は、データ項目として、動作モードを識別するＩＤ（状態ＩＤ）、センサ種別、および条件式を有しており、各行（１２０３ａ，１２０３ｂ・・・）が１つの動作モード条件を示している。

例えば、レコード１２０３ａの条件式の項目には「センサα＞０」が格納されている。この条件式は、図４のレコード１２０１ａの発報条件と同様に閾値を用いて定義されている。そして、センサαが０（第２閾値）より大きい場合に、作業機械１が所定の動作モードの状態にあると判定される。よって、動作モード条件ＤＢ１２０３と発報条件ＤＢ１２０１とを用いることにより、作業機械１が所定の動作モード（例えば、旋回中、アーム作動中、走行中など）である場合に限って、所定の異常を知らせるための警報を発報することができる。例えば、作業機械１が停止しているときには、仮にセンサＡの値が１０以上（図４のレコード１２０１ａ参照）であったとしても警報を発報せず、作業機械１が走行中の場合に限って警報を発報させるようにすることができる。

なお、集計条件ＤＢ１２０２および動作モード条件ＤＢ１２０３にそれぞれ格納されるデータは、状態監視装置１００の画面表示部１３０を介して、条件設定部１１０で入力できる。よって、条件設定部１１０は、本発明の「動作モード条件設定部」としても機能する。ただし、管理者が設定できる集計条件ＤＢ１２０２のデータ項目は、ウィンドウ幅、ビン数または幅、集計時間である。また、管理者が設定できる動作モード条件ＤＢ１２０３のデータ項目は、センサ種別および条件式である。

＜集計データＤＢ１２０４＞
図７に集計データＤＢ１２０４の詳細を示す。図７に示すように、集計データＤＢ１２０４は、データ項目として、機種、号機、警報ＩＤ、データ収集時間、およびデータ部を有しており、各行（１２０４ａ，１２０４ｂ・・・）が１つの集計データを示している。機種、号機により、集計データを収集した作業機械１を特定できる。

集計データＤＢ１２０４の警報ＩＤは、発報条件ＤＢ１２０１の警報ＩＤと同じである。データ収集時間の項目には、データ収集の開始時刻と終了時刻が格納される。データ部の項目には、集計データが格納される。具体的には、レコード１２０４ａのデータ部には、図８（ｂ）に示すセンサＡの集計データが記憶されている。センサＡの集計データは、図７に示すように、センサの階級とその頻度で構成される。

図３に戻って、画面表示部１３０は、発報条件ＤＢ１２０１に格納されている各データを表示すると共に発報条件の閾値（第１閾値）を管理者が直接入力して設定できる機能と、入力された閾値に基づいて予想される警報の発報回数または発報確率（閾値の感度）を、集計データを使って表示する機能（予想発報回数表示機能）と、集計条件ＤＢ１２０２に格納されている各データを表示すると共に集計条件ＤＢ１２０２のデータ項目のうちウィンドウ幅、ビン数または幅、集計時間を管理者が直接入力して設定できる機能と、動作モード条件ＤＢ１２０３に格納されている各データを表示すると共に動作モード条件ＤＢ１２０３のデータ項目のうちセンサ種別および条件式の閾値（第２閾値）を管理者が直接入力して設定できる機能と、過去の各種記録を表示する機能と、を有している。

図９は、画面表示部１３０の画面構成を示す図である。画面の表示欄９ａには、図４の発報条件ＤＢ１２０１のレコード１２０１ａの警報ＩＤ、対象機種、警報名、診断方式、状態ＩＤが表示される。さらに、表示欄９ｂの部分には、図４の発報条件ＤＢ１２０１のセンサ種別（ここではセンサＡ）と発報条件が表示される。

発報条件の閾値入力欄９ｃには、管理者が直接数値を入力することができる。なお、閾値入力欄９ｃが「ＮａＮ」を表しているのは、値が設定されていないという意味である。例えば、図９のセンサＡについては、発報条件が「センサＡのデータが１０以上」であるため、表示欄９ｃの一方には「１０」（第１閾値）が表示され、他方には「ＮａＮ」が表示される。

表示欄９ｄには、閾値入力欄９ｃに入力された値（即ち、設定された発報条件）を元に集計データを分析した結果、予想される発報回数、発報確率、集計時間が号機毎に表示される。また、ボタン９ｅを押すと、別ウィンドウで、センサデータまたはその処理データの閾値と警報の発報回数のグラフを表示する画面が表示される。図１０は、ボタン９ｅを押した場合に表示されるデータの閾値と警報の発報回数のグラフの例である。符号１０ａは、収集したセンサＡのヒストグラムである。ここではヒストグラムの縦軸は、警報の発報回数（頻度）で、横軸は閾値である。符号１０ｂは入力されたセンサの閾値で指定された部分を強調して表示している。これにより、管理者が設定した発報条件によりどのくらい警報が発報するのかを視覚的に把握できる。

なお、ボタン９ｆを押すと、図５の集計条件ＤＢ１２０２の警報ＩＤ、センサ種別、ウィンドウ幅、ビン数、幅、および集計時間が、表示欄９ａと同様のパターンで表示される。さらに、ウィンドウ幅、ビン数または幅、集計時間の各データを管理者が直接入力できるように、閾値入力欄９ｃと同様の入力欄が表示される。

また、ボタン９ｇを押すと、図６の動作モード設定条件ＤＢ１２０３の状態ＩＤ、センサ種別、および条件式が、表示欄９ａと同様のパターンで表示される。さらに、センサ種別および条件式の各データを管理者が直接入力できるように、閾値入力欄９ｃと同様の入力欄が表示される。このとき、画面表示部１３０には、図示しないが、表示欄９ｄと同様に、予想される発報回数、発報確率、集計時間が動作モード毎に表示される。また、ボタン９ｈを押すと、保存されている過去の各種データが表示される。

次に、予想発報回数および予想発報確率を表示するための制御処理について説明する。図１１は、閾値入力欄９ｃに閾値データが入力されてから予想発報回数および予想発報確率を表示するまでの処理フローである。なお、この処理は、一定時間の間隔で繰り返し実行される。始めに、ステップ１１ａでは、閾値が図９の閾値入力欄９ｃに入力されたかどうかを、状態監視装置１００は判定する。このとき閾値が入力されていない場合（ステップ１１ａでＮｏ）、状態監視装置１００は処理を終了する。閾値が入力された場合（ステップ１１ａでＹｅｓ）、状態監視装置１００は、ステップ１１ｂにおいて、表示欄９ａに表示された警報ＩＤと機種を満たすデータを集計データＤＢ１２０４（図７参照）から検索する。次に、状態監視装置１００は、ステップ１１ｃにおいて、ステップ１１ｂで取得した全ての号機に対する処理を実行したかどうかを判定する。

全ての号機に対する処理が終了した場合（ステップ１１ｃでＹｅｓ）、状態監視装置１００は処理を終了する。まだ全ての号機に対する処理が終了していない場合（ステップ１１ｃでＮｏ）、状態監視装置１００は、ステップ１１ｄにおいて、閾値を満たすヒストグラムの階級をすべて抽出し、その発報回数の総和を計算する。このステップ１１ｄで計算された発報回数が、図９の表示欄９ｄに表示される予想発報回数である。

さらに、ステップ１１ｅでは、状態監視装置１００は発報確率を計算する。発報確率Ｐは、ステップ１１ｄで計算した予想発報回数ｎに、集計条件ＤＢ１２０２のウィンドウ幅ｗを乗じ、さらにデータ収集時間ｔ（集計データＤＢ１２０４のデータ収集時間から算出）で除したものである。具体的な式は、以下のようになる。
Ｐ ＝ （ｎ×ｗ）／ｔ （式１）
この発報確率Ｐが予想発報確率である。

次に、ステップ１１ｆにおいて、状態監視装置１００は、画面表示部１３０の表示欄９ｄ（図９参照）に予想発報回数、予想発報確率、集計時間を表示し、ステップ１１ｃに戻る。

また図３に戻って、条件送信部１４０は、更新された発報条件ＤＢ１２０１、集計条件ＤＢ１２０２、および動作モード条件ＤＢ１２０３を、記憶部１２０から検索し、端末装置２００の条件受信部２１０に送信する。データ受信部１５０は、警報情報と集計データを、端末装置２００のデータ送信部２６０から受信し、記憶部１２０に記録する。

条件受信部２１０は、状態監視装置１００の条件送信部１４０のから発報条件ＤＢ１２０１、集計条件ＤＢ１２０２、および動作モード条件ＤＢ１２０３を受信する。条件更新部２２０は、条件受信部２１０から提供された発報条件ＤＢ１２０１、集計条件ＤＢ１２０２、および動作モード条件ＤＢ１２０３を記憶部２３０に書き込む。

記憶部２３０は、発報条件ＤＢ１２０１、集計条件ＤＢ１２０２、動作モード条件ＤＢ１２０３、および集計データを記憶する。このときのデータフォーマットは、状態監視装置１００の記憶部１２０のデータフォーマットに、図１２に示す警報情報ＤＢ２２０１を加えた構成である。図１２に示すように、警報情報ＤＢ２２０１は、端末装置２００を搭載している作業機械１の機種、号機、警報ＩＤ、および警報の発報時刻で構成される。この警報情報ＤＢ２２０１の各行（２２０１ａ，２２０１ｂ・・・）が１つの警報情報を示している。この警報情報ＤＢ２２０１は、データ送信部２６０により、状態監視装置１００のデータ受信部１５０へ提供される。

警報作成部２４０は、作業機械１のセンサデータを入力して、記憶部２３０に記憶されている発報条件を参照し、警報情報を作成する。作成後、警報作成部２４０は、その警報情報を記憶部２３０の警報情報ＤＢ２２０１へ書き込む。警報作成部２４０の処理フローを図１３に示す。この処理フローは、センサデータを取得したタイミングで実施される。

ステップ１３ａにおいて、警報作成部２４０は、作業機械１のセンサデータを全て取得する。次に、ステップ１３ｂにおいて、警報作成部２４０は、全ての号機に対して発報処理が終了したかを判定する。ここでの発報処理とは、ステップＳ１３ａにて取得されたセンサデータが、記憶部２３０に記憶されている発報条件ＤＢ１２０１に定義された全ての発報条件を満たしているか否かを判定する処理のことである。全ての号機について発報処理が終了した場合（ステップ１３ｂでＹｅｓ）、ステップ１３ｅに進む。全ての号機について発報処理が終了していない場合（ステップ１３ｂでＮｏ）、ステップ１３ｃに進む。

ステップ１３ｃにおいて、警報作成部２４０は、発報条件ＤＢ１２０１に記憶されているセンサ種別毎にセンサデータが発報条件を満たすか否かを判定する。発報条件を満たした場合（ステップ１３ｃでＹｅｓ）、ステップ１３ｄにて、警報作成部２４０は、警報情報を記憶部２３０の警報情報ＤＢ２２０１へ書き込む。発報条件を満たしていない場合（ステップ１３ｃでＮｏ）、ステップ１３ｂに戻る。

ステップ１３ｅにおいて、警報作成部２４０は、ステップ１３ｄで記憶装置２３０の警報情報ＤＢ２２０１が新たな警報情報が登録されたかを判定する。新しく警報情報が登録された場合（ステップ１３ｅでＹｅｓ）、ステップ１３ｆへ進む。ステップ１３ｆにおいて、警報作成部２４０は、データ送信部２６０へ警報情報の送信命令を出して、処理を終了する。新しく警報情報が登録されていない場合（ステップ１３ｅでＮｏ）、処理を終了する。

集計データ作成部２５０は、作業機械１のセンサデータを入力して、記憶部２３０に記憶されている集計条件ＤＢ１２０２を参照し、集計データを作成する。作成後、集計データ作成部２５０は、その集計データを記憶部２３０の集計データＤＢ１２０４へ書き込む。集計データ作成部２５０の処理フローを図１４に示す。この処理フローは、センサデータを取得したタイミングで実施される。

ステップ１４ａにおいて、集計データ作成部２５０は、作業機械１のセンサデータを全て取得する。次に、ステップ１４ｂにおいて、集計データ作成部２５０は、全ての号機に対して集計処理が終了したかを判定する。ここでの集計処理とは、ステップＳ１４ａにて取得されたセンサデータ（時系列データ）を、記憶部２３０に記憶されている集計条件ＤＢ１２０２に定義された集計条件に従って集計データ（頻度データ）に変換する処理のことである。全ての号機について集計処理が終了した場合（ステップ１４ｂでＹｅｓ）、処理を終了する。全ての号機について集計処理が終了していない場合（ステップ１４ｂでＮｏ）、ステップ１４ｃに進む。ステップ１４ｃにおいて、集計データ作成部２５０は、集計条件ＤＢ１２０２に記憶されているセンサ種別のセンサデータを取得し、そのセンサデータから集計データを作成する。次に、ステップ１４ｄにおいて、集計データ作成部２５０は、集計データを記憶部２３０の集計データＤＢ１２０４へ書き込む。

データ送信部２６０は、警報作成部２４０からの送信命令が入力された際に、記憶部２３０に新しく登録された警報情報ＤＢ２２０１と、新しい警報情報に関連する集計データＤＢ１２０４を取得し、データ受信部１５０に送信する。データ送信部２６０の処理フローを図１５に示す。ステップ１５ａにおいて、データ送信部２６０は、警報作成部２４０から送信命令が入力されたか否かを判定する。送信命令が入力されていない場合（ステップ１５ａでＮｏ）、処理を終了する。送信命令が入力された場合（ステップ１５ａでＹｅｓ）、ステップ１５ｂに進む。

ステップ１５ｂにおいて、データ送信部２６０は、送信する警報情報を記憶部２３０の警報情報ＤＢ２２０１から警報ＩＤを参照して取得し、警報に関連する集計データを記憶部２３０の集計データＤＢ１２０４から警報ＩＤを参照して取得する。次に、ステップ１５ｃにおいて、データ送信部２６０は、ステップ１５ｂで取得した警報情報と集計データとを一次記憶装置（図示せず）に記憶する。次に、ステップ１５ｄにおいて、データ送信部２６０は、一次記憶装置に記憶されている警報情報と集計データとを状態監視装置１１０のデータ受信部１５０へ送信する。

図１６に、ステップ１５ｄで送信されるデータのフォーマットを示す。図１６に示すように、データ送信部２６０は、記憶部２３０の警報情報ＤＢ２２０１に関連する集計データを加えたフォーマットのデータをデータ受信部１５０に送信する。なお、集計データの中身は、記憶部１２０の集計データＤＢ１２０４と同様である。

ところで、ステップ１５ｄにおいて、データ送信部２６０は、警報情報に優先順位をつけて、データを送信してもよい。この場合、優先順位は、警報の発報条件の閾値との乖離度が大きい順（方法１）にしたりや、過去の警報情報を記憶しておき、警報の頻度が多い順（方法２）にするなどの方法がある。

方法１と方法２を実現するための、記憶部２３０に記憶される警報情報ＤＢの変形例を図１７に示す。図１７は、警報情報に優先順位をつける場合の警報情報ＤＢ２２０１−１の詳細を示している。図１７に示すように、警報情報ＤＢ２２０１−１は、図１２の警報情報に、データ送信部２６０が送信したか否かの情報（送信済みフラグ）と、閾値とセンサデータとの乖離度を加えたものである。

送信済みフラグは、データ送信部２６０で警報情報を送信した場合は「１」が、未送信の場合は「０」が入力される。乖離度は、センサデータと閾値がどのくらい離れているのかを表す指標である。例えば、センサＡの閾値が１０で、センサＡのデータが１００の場合、乖離度は９０となる。この乖離度が大きいほうが、異常を示す度合いが大きく、警報情報に価値がある。この異常を示す方法の度合いで優先順位を付けるのが方法１（警報条件の閾値との乖離度が大きい順）である。

一方、方法２（警報の頻度が多い順）は、送信済みフラグが「１」の情報を警報ＩＤ毎にその頻度を集計し、頻度の多い順に、警報に優先度を付ける方法である。これは頻度が多いほうが価値のある警報であるという考えから成り立っている。

また、発報条件ＤＢ１２０１は、１つのセンサデータの閾値だけとは限らない。２つ以上のセンサデータの組み合わせで発報条件を設定してもよい。この場合は、集計条件ＤＢ１２０２の集計条件も１つの警報ＩＤに対して、複数のセンサで定義される。図１８は、２つのセンサ（センサＡ，センサＢ）の集計データＤＢ１２０４の例である。行１８ａは、センサＡの階級、列１８ｂは、センサＢの階級である。それぞれ該当する部分に頻度が記憶される。例えば、センサＡのデータが１０、センサＢのデータが１００の時、符号１８ｃのセルに頻度が１追加される。

このとき、画面表示部１３０に表示される警報の発報回数と閾値の関係のグラフ（図９のボタン９ｅを押したときの、図１０に相当）は、２変量のヒストグラムになる。図１９に２変量のヒストグラムの表示例を示す。縦軸１９ａは、センサＡの階級、横軸１９ｂはセンサＢの階級を表す。センサＡとセンサＢの階級でグリッド１９ｃに分割し、グリッド内の色で頻度の大きさを表現する。センサＡが１０以上、センサＢが２０以上１００以下の閾値を２変量ヒストグラムで表現する場合、該当部分１９ｄを強調して表示する。

以上説明したように、各実施の形態例によれば、次の作用効果を奏する。即ち、状態監視装置１００は、端末装置２００から警報情報と集計データを受信すれば良いので、センサの時系列データを受信する場合と比べて、通信負荷を軽減することができる。また、管理者は、画面表示部１３０に表示される予想発報回数と予想発報確率を確認しながら、発報条件等の各種条件の閾値を設定することができるため、使用環境に合った適切な状態監視が可能である。即ち、警報が頻繁に発生する状況や、その反対に異常であるにもかかわらず警報が出ない状況を極力なくして、自走式機械の状態監視を必要十分に行うことができる。また、端末装置２００は、状態監視装置１００に対してセンサデータの集計データと警報情報を送信すれば良いので、センサの時系列データを送信する場合と比べて、通信負荷を軽減することができる。

なお、上記した実施形態例は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態例にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

例えば、本発明を、作業現場で用いられるホイールローダやクレーン等の自走式の作業機械の状態を監視するシステムに適用したり、自動車や鉄道等の状態を監視するシステムに適用したりすることができる。即ち、本発明は、自走式機械の状態を監視するシステム全般に広く利用することができる。

１ 作業機械（自走式機械）
１Ａ ショベル
１Ｂ ダンプ
２ 管理事務所（管理センタ）
１００ 状態監視装置
１１０ 条件設定部（発報条件設定部、集計条件設定部、動作モード条件設定部）
１２０ 記憶部
１３０ 画面表示部
１４０ 条件送信部
１５０ データ受信部
２００ 端末装置
２１０ 条件受信部
２２０ 条件更新部
２３０ 記憶部
２４０ 警報作成部
２５０ 集計データ作成部
２６０ データ送信部
３００ 状態監視システム
４００ 無線通信システム（無線通信回線）
１２０１ 発報条件ＤＢ
１２０２ 集計条件ＤＢ
１２０３ 動作モード条件ＤＢ
１２０４ 集計データＤＢ
２２０１ 警報情報ＤＢ
２２０１−１ 警報情報ＤＢ

Claims (11)

1. 自走式機械に搭載された端末装置と管理センタに設置された状態監視装置とを無線通信回線によって接続した状態監視システムであって、
   前記状態監視装置は、前記自走式機械が警報を発報する条件である発報条件を設定する発報条件設定部と、前記自走式機械に設けられたセンサのデータを集計するための条件である集計条件を設定する集計条件設定部と、設定された前記発報条件および前記集計条件を前記端末装置に送信する条件送信部と、各種情報を表示する画面表示部と、を備え、
   前記端末装置は、送信された前記発報条件に従って前記センサのデータから前記自走式機械の警報情報を作成する警報作成部と、送信された前記集計条件に従って前記センサのデータから集計データを作成する集計データ作成部と、作成された前記警報情報および前記集計データを前記状態監視装置に送信するデータ送信部と、を備えた
   ことを特徴とする状態監視システム。
2. 請求項１において、
   前記状態監視装置は、前記自走式機械の動作モードを定義するための条件である動作モード条件を設定する動作モード条件設定部を備え、前記発報条件は、設定された前記動作モード毎に設定可能であり、前記集計条件は、設定された前記発報条件毎に設定可能である
   ことを特徴とする状態監視システム。
3. 請求項２において、
   前記発報条件は、前記センサのデータまたはこのデータの処理データと第１閾値との関係式によって設定され、前記発報条件設定部は、外部からの新たな前記第１閾値の入力に基づいて前記発報条件の設定を変更し、
   前記集計条件は、ヒストグラムを作成するためのビンの幅または数、ウィンドウ幅、および集計時間によって設定され、前記集計条件設定部は、外部からの新たな前記ビンの幅または数、前記ウィンドウ幅、および前記集計時間の入力に基づいて前記集計条件の設定を変更し、
   前記動作モード条件は、前記センサのデータまたはこのデータの処理データと第２閾値との関係式によって設定され、前記動作モード条件設定部は、外部からの新たな前記第２閾値の入力に基づいて前記動作モード条件を変更する
   ことを特徴とする状態監視システム。
4. 請求項３において、
   前記発報条件設定部は、複数の前記センサのデータまたはこれらのデータの処理データを多変量解析して得たデータを用いて前記発報条件を設定する
   ことを特徴とする状態監視システム。
5. 請求項１または２において、
   前記データ送信部は、前記警報情報のうち前記発報条件との乖離度が高いものを優先して送信する
   ことを特徴とする状態監視システム。
6. 請求項１または２において、
   前記データ送信部は、前記警報情報のうち発生頻度の高いものを優先して送信する
   ことを特徴とする状態監視システム。
7. 請求項１において、
   前記状態監視装置は、前記発報条件設定部によって設定された前記発報条件と前記データ送信部から送信された前記集計データと基づいて算出される予想発報回数および予想発報確率のうち少なくとも一方を前記画面表示部に表示する
   ことを特徴とする状態監視システム。
8. 請求項２において、
   前記状態監視装置は、前記発報条件設定部によって設定された前記発報条件と前記データ送信部から送信された前記集計データと基づいて算出される予想発報回数および予想発報確率のうち少なくとも一方を、前記動作モード毎に前記画面表示部に表示する
   ことを特徴とする状態監視システム。
9. 請求項１において、
   前記状態監視装置は、複数の前記自走式機械にそれぞれ搭載された複数の前記端末装置と前記無線通信回線によって接続され、
   前記状態監視装置は、前記発報条件設定部によって設定された前記発報条件と前記データ送信部から送信された前記集計データと基づいて算出される予想発報回数および予想発報確率のうち少なくとも一方を、前記自走式機械毎に前記画面表示部に並べて表示する
   ことを特徴とする状態監視システム。
10. 管理センタに設置され、自走式機械に搭載された端末装置と無線通信回線を介して通信する状態監視装置であって、
    前記自走式機械が警報を発報する条件である発報条件を設定する発報条件設定部と、前記自走式機械に設けられたセンサのデータを集計するための条件である集計条件を設定する集計条件設定部と、設定された前記発報条件および前記集計条件を前記端末装置に送信する条件送信部と、前記発報条件設定部によって設定された前記発報条件および前記端末装置から送信された前記センサのデータの集計データに基づいて算出された予想発報回数および予想発報確率のうち少なくとも一方を表示する画面表示部と、を備えた
    ことを特徴とする状態監視装置。
11. 自走式機械に搭載され、管理センタに設置された状態監視装置と無線通信回線を介して通信する端末装置であって、
    前記自走式機械が警報を発報する条件である発報条件が前記状態監視装置から送信された場合に、前記発報条件に従って前記自走式機械に設けられたセンサのデータから前記自走式機械の警報情報を作成する警報作成部と、前記センサのデータを集計するための条件である集計条件が前記状態監視装置から送信された場合に、前記集計条件に従って前記センサのデータから集計データを作成する集計データ作成部と、作成された前記警報情報および前記集計データを前記状態監視装置に送信するデータ送信部と、を備えた
    ことを特徴とする端末装置。