JP2015146562A - 情報表示装置、情報処理装置、情報表示システム、および情報表示方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明の情報表示装置は、前記通信品質情報は、前記フィールド機器から送信される通信健全性情報およびプロセスデータの少なくとも一方を用いて求められる情報であることを特徴とする。
また、本発明の情報表示装置は、前記表示制御部は、前記フィールド機器のバッテリー残量を示す機器電源情報を、前記機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させることを特徴としている。
また、本発明の情報表示装置は、前記表示制御部は、前記統計情報と前記フィールド機器の通信品質の良否を判定するために設定された閾値との比較結果を、前記機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させることを特徴としている。
また、本発明の情報表示装置は、前記閾値は、フィールド機器毎に異なる値を設定可能であることを特徴としている。
また、本発明の情報表示装置は、前記表示制御部は、前記予め規定された期間における前記通信品質情報の分布を、前記機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させることを特徴としている。
また、本発明の情報表示装置は、前記表示制御部は、前記通信品質情報の分布とともに前記統計情報を前記表示部に表示させることを特徴としている。
また、本発明の情報表示装置は、前記表示制御部は、前記通信品質情報の経時変化を前記表示部に表示させることを特徴としている。
また、本発明の情報表示装置は、前記表示制御部は、同一のフィールド機器について、前記通信品質情報が示す通信品質が、当該フィールド機器が現在使用している通信経路に比して優れている他の通信経路が存在することを示す通知を、前記機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させることを特徴としている。
また、本発明の情報処理装置は、プラントから得られる情報を処理する情報処理装置(3)であって、前記プラントに設置されたフィールド機器から送信される通信健全性情報およびプロセスデータの少なくとも一方を用いて前記フィールド機器の通信品質を示す通信品質情報を求める演算部(332)と、前記演算部によって求められた前記通信品質情報を予め規定された期間に亘って統計処理して統計情報を得る統計処理部(333、334、335、336)と、前記統計処理部で得られた前記統計情報を出力する出力部(337)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の情報表示システムは、プラントから得られる情報を表示する情報表示システム(S1)であって、上述の情報処理装置と、前記情報処理装置から出力される前記統計情報を表示する上述の情報表示装置とを備えることを特徴としている。
また、本発明の情報表示方法は、プラントから得られる情報を表示する情報表示方法であって、前記プラントに設置されたフィールド機器との通信の通信品質を示す通信品質情報を予め規定された期間に亘って統計処理して統計情報を得る第1ステップ(S107、S207)と、前記第1ステップで得られた前記統計情報を、前記フィールド機器を特定する機器特定情報に対応させて表示する第2ステップ(S111、S211)とを有することを特徴としている。
また、本発明の情報表示方法は、前記第1ステップの前に、前記プラントに設置されたフィールド機器から送信される通信健全性情報およびプロセスデータの少なくとも一方を用いて前記フィールド機器の通信品質を示す通信品質情報を求める第3ステップ(S105、S205)を有することを特徴としている。
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る情報表示システムS1の概念図である。
情報表示システムS1は、プラントや工場などにおいて、フィールド機器を管理し、制御するためのシステムである。プラントとしては、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等がある。情報表示システムS1は、フィールド機器1と、アクセスポイント2と、情報処理装置3と、情報表示装置4と、を備える。
まず、フィールド機器1は、被測定流体の流量や圧力や温度等のプロセスデータを取得し、取得したプロセスデータを、無線通信を介して、アクセスポイント2に送信する(ステップS101)。ここで、プロセスデータは、送信時刻を示す送信時刻情報(タイムスタンプ)と、データ番号を示すシーケンス番号とを含み、所定の周期で送信される。次に、アクセスポイント2は、プロセスデータを取得し(ステップS102)、取得したプロセスデータを情報処理装置3に送信する(ステップS103)。
まず、フィールド機器1は、無線通信を介して、通信健全性情報をアクセスポイント2に送信する(ステップS201)。ここで、通信健全性情報は、無線通信の通信成功回数、通信失敗回数、計測受信信号強度、利用チャネル番号、および送信見送り回数を含み、所定の周期で送信される。また、フィールド機器1は、自装置が通信を行うことができる範囲に存在するアクセスポイント2各々について、通信健全性情報を取得してよい。次に、アクセスポイント2は、通信健全性情報を取得し(ステップS202)、取得した通信健全性情報を情報処理装置3に送信する(ステップS203)。
図4は、情報処理装置3の概略機能構成の一例を示すブロック図である。
情報処理装置3は、通信部31と、記憶部32と、取得部331と、演算部332と、毎分データ生成部333と、毎時データ生成部334と、毎日データ生成部335と、統計レポート生成部336と、送信制御部337と、を備える。また、情報処理装置3は、装置の内部にCPU(Central Processing Unit)や記憶装置を備える。
記憶部32は、例えば、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などの主記憶装置と補助記憶装置とを備える。また、これらの記憶装置は、例えば、フラッシュメモリ(Flash memory)などの大容量不揮発メモリや、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの大容量揮発メモリ、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)などの小容量不揮発メモリを用いて構成される。
直近データ記憶部321は、通信品質情報の直近データを記憶する。
毎分データ記憶部322は、時系列データのうち、直近データを1分間毎に統計処理して得られる毎分の通信品質情報である毎分データを記憶する。
毎時データ記憶部323は、時系列データのうち、毎分データを1時間毎に統計処理して得られる毎時の通信品質情報である毎時データを記憶する。
毎日データ記憶部324は、時系列データのうち、毎時データを1日間毎に統計処理して得られる毎日の通信品質情報である毎日データを記憶する。
統計レポート記憶部325は、通信品質情報から生成される統計レポートデータを記憶する。
フラッシュメモリは、大容量であり、電源がオフになってもデータが失われないが、書き込み回数の寿命が短いという特性を有する。このフラッシュメモリには、毎分データ、毎時データ、毎日データ、情報表示システムS1が備える各機器の接続態様を示す経路情報、および各機器の種類や設定、識別情報を示す機器情報などが記憶される。
FeRAMは、小容量であるが、電源オフによりデータが失われないという特性を有する。このFeRAMには、フラッシュメモリに記憶される各データの記憶位置についての情報である索引情報が記憶される。
演算部332は、取得部331からプロセスデータと通信健全性情報とを取得し、取得したプロセスデータと通信健全性情報とに基づいて、通信品質情報を演算する。演算部332は、演算した通信品質情報の直近データを直近データ記憶部321に記憶させ、毎分データ生成部333に出力する。
PER[%]=100×通信失敗回数/(通信成功回数+通信失敗回数)・・(1)
パケット誤り率の母数は、測定時間や判定用の全通信回数により決定してよい。
演算部332は、通信健全性情報が含む計測受信信号強度の平均値を演算することにより、受信信号強度を演算する。平均値は、例えば、移動平均などにより算出される。
演算部332は、各チャネルの送信見送り率を以下の式により演算する。
送信見送り率[%]=100×(各チャネルの送信見送り回数)/(各チャネルの全送信スロット数)・・・(2)
各チャネルの全送信スロット数は、記憶部32に記憶されているチャネル割当情報から取得される。
プロセスデータ損失数=(最も新しく受信したシーケンス番号)−(前回受信したシーケンス番号)−1・・・(3)
演算部332は、プロセスデータの送受信間遅延を以下の式により演算する。
送受信間遅延=(情報処理装置3のプロセスデータ受信時刻)−(フィールド機器が送信時に付加した送信時刻)・・・(4)
演算部332は、プロセスデータの受信間隔を以下の式により演算する。
受信間隔={(最新の受信時刻)−(前回の受信時刻)}/(所定の送信時間間隔)・・・(5)
図6において、横軸は、時刻を示す。また、図6の上段は、フィールド機器1が送信するプロセスデータの送信時刻とシーケンス番号とを示す。また、図6の中段は、情報処理装置3がフィールド機器1から取得するプロセスデータの受信時刻とシーケンス番号とを示す。図6の下部には、プロセスデータ損失数、送受信間遅延、および受信間隔の値とが示されている。本実施形態において、フィールド機器1と情報処理装置3との内部時計は同期されている。
毎分データ生成部333は、演算部332から直近データを取得すると、取得した直近データを統計処理して毎分データを生成する。具体的には、毎分データ生成部333は、例えば、通信品質情報の1分間分の直近データについて、最大値、最小値、および平均値を取得し、通信品質情報の毎分データとする。なお、プロセスデータ損失数については、毎分データ生成部333は、例えば、プロセスデータ損失数の1分間分の直近データの積算値を取得し、毎分データとする。毎分データ生成部333は、例えば、DRAM上で1時間分の毎分データを生成すると、生成した毎分データをフラッシュメモリの毎分データ記憶部322に記憶させ、毎時データ生成部334に出力する。
図7は、本実施形態に係る情報表示装置の概略機能構成の一例を示すブロック図である。
情報表示装置4は、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、タブレット、スマートフォン、またはPDA(Personal Digital Assistant)などであり、装置の内部にCPUや記憶装置を備える。また、情報表示装置4は、表示部41と、通信部42と、表示制御部43と、を備える。また、情報表示装置4は、マウスやキーボード、タッチパネルなどの入力装置を備えてよい。
通信部42は、ネットワーク5に接続される通信インタフェースを備え、情報処理装置3と通信する。
表示制御部43は、通信部42を介して、情報処理装置3からデータを取得し、取得したデータを表示部41に表示させる。表示制御部43は、直近データ表示制御部431と、時系列データ表示制御部432と、統計レポート表示制御部433と、を備える。
時系列データ表示制御部432は、情報処理装置3に対して時系列データの取得要求を送信する。当該取得要求に応じて送信された時系列データを通信部42が受信すると、時系列データ表示制御部432は、取得した時系列データを表示部41に表示させる。
統計レポート表示制御部433は、情報処理装置3に対して統計レポートデータの取得要求を送信する。当該取得要求に応じて送信された統計レポートデータを通信部42が受信すると、統計レポート表示制御部433は、取得した統計レポートデータを表示部41に表示させる。
図8は、直近データなどを表示する場合の表示態様の一例を示す図である。
領域A1は、情報表示装置4が表示する画面の表示態様の第1例を示す。情報表示装置4は、例えば、システムの立ち上げ時やメンテナンス時に表示態様の第1例を表示する。領域A11は、フィールド機器1およびアクセスポイント2で構成される無線ネットワークのサブネットを示すタブを表示する。また、領域A11には、サブネットの識別情報(例えば、図8における「10001」)と当該サブネットの状態とが対応付けて表示される。サブネットの状態は、サブネットに接続されるフィールド機器の通信品質に応じて、サブネットの識別情報の左側に配置されたアイコン「○」の色を変化させることにより示される。領域A11に表示されるタブは選択可能であり、領域A12は、選択されたタブが示すサブネットに接続されるフィールド機器1の情報を表示する。図8において示される例では、無線ネットワーク内のすべてのフィールド機器1を示す「All」が選択されている。
列C11は、フィールド機器1の状態の概要を表す状態アイコンを示す。情報処理装置3は、運転状態情報に応じて状態アイコンの色を変化させることにより、フィールド機器1の状態を示す。図8において示される例では、状態アイコンは、項目I11、I12、およびI13によってそれぞれ例示される3つのパターンによって、「正常」、「異常」、および「警告」の3つの状態を示す。
領域A2は、情報表示装置4が表示する画面の表示態様の第2例を示す。情報表示装置4は、例えば、システムの立ち上げが完了し、稼働状態となった場合に、表示態様の第2例を表示する。領域A21は、無線ネットワークを構成するサブネットを一覧表示する。また、領域A21には、図8の領域A11と同様に、サブネットの識別情報と当該サブネットの状態とが対応付けて表示される。また、図9において示される例では、色に加えて、アイコンの意匠により、サブネットの状態が示される。
図10において示される例において、列C31の「状態名」は、機器の電源の状態についての分類を示す。「状態名」には、「正常」、「警告」、および「不明」の3つがある。これらの状態は、電源の種類と閾値によるバッテリー残量の判定とによって決定される。例えば、電源の種類がライン接続の場合、「状態名」は「正常」である。例えば、電源の種類がバッテリーであり、当該バッテリーの残量が所定の閾値よりも多い場合、「状態名」は「正常」である。例えば、電源の種類がバッテリーであり、当該バッテリーの残量が所定の閾値以下の場合、「状態名」は「警告」である。
領域A3は、情報表示装置4が表示する画面の表示態様の第3例を示す。情報表示装置4は、例えば、統計レポートの表示において、異常または警告状態の機器および通信品質情報があった場合に、表示態様の第3例を表示する。領域A31、領域A32、および領域A33において示される情報は、上述した図9の領域A21、領域A22、および領域23と、それぞれ同様である。
領域A4は、情報表示装置4が表示する画面の表示態様の第4例を示す。情報表示装置4は、例えば、統計レポートの表示において、異常または警告状態の機器があった場合に、表示態様の第4例を表示する。領域A41は、時系列データを表示する対象のフィールド機器1の機器特定情報や設定を示す。領域A42は、時系列データを表示する対象の通信品質情報の選択状況を示す。領域A42において選択可能な項目は、図11の領域A34において選択可能なものとほぼ同様であり、パケット誤り率および受信信号強度については第1経路と第2経路とを区別して選択可能である。領域A43は、領域A42において選択された通信品質情報の時系列データのグラフを示す。ここでは一例として、領域A43において示される時系列データは、毎分データであるとするが、毎時データや毎日データであってもよい。領域A43のグラフの縦軸は、通信品質情報の値の大きさを示す。領域A43のグラフの横軸は、日時を示す。破線L41は、受信間隔の揺らぎ許容値(Stale Limit)を示す。破線L42は、閾値を示す。
領域A5は、情報表示装置4が表示する画面の表示態様の第5例を示す。領域A51は、設定項目の選択のための領域である。領域A52は、通信品質情報の統計情報と比較する閾値の値の設定を行うための領域である。領域A521は、フィールド機器1の通信品質情報に関する閾値を設定するための領域である。領域A521において示される表の列C511は、設定する閾値が第1の閾値「A」と第2の閾値「B」のいずれであるかを示す。列C512は、プロセスデータ損失数の閾値を示す。列C513は、受信間隔の閾値を示す。列C514は、送受信間遅延の閾値を示す。列C515は、パケット誤り率の閾値を示す。列C516は、受信信号強度の閾値を示す。列C512〜C516の各項目は選択および入力可能になっており、所望の値を閾値として設定してよい。また、列C512〜C516の任意の項目を「Disable」とすることにより閾値を設定せず、情報表示装置4が、当該項目についての警告状態や異常状態を通知しないように設定してもよい。なお、図示されていないが、送信見送り率の閾値を設定する列を設けてもよい。
図14は、直近データなどを表示する場合の表示態様の一例を示す図である。
領域A6は、情報表示装置4が表示する画面の表示態様の第6例を示す。領域A61において示される項目は、図8の領域A11において示される項目と同様である。また、領域A62において示される表は、図8の領域A12において示される表と同様である。領域A62の行L61における状態アイコンの項目I61には、状態アイコン「○」の右側に「i」の文字が付与されている。領域A62の表の行L61における「RSSI(S)」の項目I62には、「i−75dBm」が表示されている。これらの「i」は、第1経路または第2経路の通信品質に比して、より優れた通信品質を提供しうるアクセスポイント2が存在することを通知するものである。図14において示される例では、第2経路の受信信号強度に「i」が示されており、受信信号強度が第2経路のアクセスポイント2よりも優れたアクセスポイント2が存在している。
領域A7は、情報表示装置4の表示態様第7例を示す。情報表示装置4は、例えば、上述した図14における項目I61またはI62が選択された場合に、表示態様を第7例に遷移させる。領域A71は、機器特定情報を示し、図15に示される例において、機器特定情報は「DEV006」である。領域A72は、第1経路のアクセスポイント2の機器特定情報と当該アクセスポイント2に関する通信品質情報を示す。図15に示される例において、第1経路のアクセスポイント2は「BBR001」であり、通信品質情報の受信信号強度は「−65dBm」である。領域A73は、第2経路のアクセスポイント2の機器特定情報と当該アクセスポイント2に関する通信品質情報を示す。図15に示される例において、第2経路のアクセスポイント2は「BBR002」であり、通信品質情報の受信信号強度は「i−75dBm」である。
図16において、縦軸は、周波数帯域(チャネル番号)を示す。横軸は、時間を示す。「A」は、第1の閾値が設定されている通常監視用途のフィールド機器1を示す。「B」は、第2の閾値が設定されている高速監視用途、または、制御用途のフィールド機器1を示す。図16において示されるように、情報処理装置3は、時間帯T81において、チャネル「11」の異常を検出している。チャネルについての異常は、例えば、上述した送信見送り率と閾値とによって判定される。フィールド機器1「B」には、より優れた通信品質を必要とする。従って、時間帯T81以降は、フィールド機器1「B」には、異常が検出されたチャネル「11」は割当てられず、領域A81において示されるようにチャネル「17」から「22」までの周波数帯域が割当てられている。
通信経路の安定性を損なう原因として、例えば、通信経路において使用される周波数帯域と重複する帯域を使用する無線機器の存在や通信経路を遮断する物理的障害物の存在が考えられる。これらの障害による影響は、一時的なものである場合と長期的なものである場合とがある。しかしながら、従来の技術は、直近に得られた通信品質情報しか利用していなかったため、時間的な観点から障害による影響を解析することができなかった。
また、上述した情報表示装置4の画面表示の表示例において、任意の項目が情報と関連付けられて、色分けされて示されてよい。例えば、図8の領域A12において示される列C14の「Join Status」が「Disconnected」の場合、情報表示装置4は、該当項目を赤い文字で表示し、異常状態であることを示してよい。また、例えば、列C165の「PER(P)」および列C168の「PER(S)」が所定の閾値を超えた場合、情報表示装置4は、該当項目を黄色の文字で表示し、警告状態であることを示してよい。また、例えば、列C164の「RSSI(P)」および列C167の「RSSI(S)」が所定の閾値より小さい場合、情報表示装置4は、該当項目を黄色の文字で表示し、警告状態であることを示してよい。また、例えば、列C171の「Battery Life」が所定の閾値より小さい場合、情報表示装置4は、該当項目を黄色の文字で表示し、警告状態であることを示してよい。また、例えば、色分けは、文字色の変更ではなく、例えば、セルや文字の塗りつぶしにより行われてよい。また、情報処理装置3は、ハッチングを行ったり、下線を付したりすることにより情報を表現してよい。このように、情報表示装置4は、任意の視覚的効果を利用して情報を表示してよい。
Claims (13)
- プラントから得られる情報を表示する表示部を備える情報表示装置において、
前記プラントに設置されたフィールド機器との通信の通信品質を示す通信品質情報を予め規定された期間に亘って統計処理して得られる統計情報を、前記フィールド機器を特定する機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする情報表示装置。 - 前記通信品質情報は、前記フィールド機器から送信される通信健全性情報およびプロセスデータの少なくとも一方を用いて求められる情報であることを特徴とする請求項1記載の情報表示装置。
- 前記表示制御部は、前記フィールド機器のバッテリー残量を示す機器電源情報を、前記機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の情報表示装置。
- 前記表示制御部は、前記統計情報と前記フィールド機器の通信品質の良否を判定するために設定された閾値との比較結果を、前記機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の情報表示装置。
- 前記閾値は、フィールド機器毎に異なる値を設定可能であることを特徴とする請求項4記載の情報表示装置。
- 前記表示制御部は、前記予め規定された期間における前記通信品質情報の分布を、前記機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載の情報表示装置。
- 前記表示制御部は、前記通信品質情報の分布とともに前記統計情報を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項6記載の情報表示装置。
- 前記表示制御部は、前記通信品質情報の経時変化を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載の情報表示装置。
- 前記表示制御部は、同一のフィールド機器について、前記通信品質情報が示す通信品質が、当該フィールド機器が現在使用している通信経路に比して優れている他の通信経路が存在することを示す通知を、前記機器特定情報に対応させて前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1から請求項8の何れか一項に記載の情報表示装置。
- プラントから得られる情報を処理する情報処理装置において、
前記プラントに設置されたフィールド機器から送信される通信健全性情報およびプロセスデータの少なくとも一方を用いて前記フィールド機器の通信品質を示す通信品質情報を求める演算部と、
前記演算部によって求められた前記通信品質情報を予め規定された期間に亘って統計処理して統計情報を得る統計処理部と、
前記統計処理部で得られた前記統計情報を出力する出力部と
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - プラントから得られる情報を表示する情報表示システムにおいて、
請求項10に記載の情報処理装置と、
前記情報処理装置から出力される前記統計情報を表示する請求項1から請求項9の何れか一項に記載の情報表示装置と
を備えることを特徴とする情報表示システム。 - プラントから得られる情報を表示する情報表示方法であって、
前記プラントに設置されたフィールド機器との通信の通信品質を示す通信品質情報を予め規定された期間に亘って統計処理して統計情報を得る第1ステップと、
前記第1ステップで得られた前記統計情報を、前記フィールド機器を特定する機器特定情報に対応させて表示する第2ステップと
を有することを特徴とする情報表示方法。 - 前記第1ステップの前に、前記プラントに設置されたフィールド機器から送信される通信健全性情報およびプロセスデータの少なくとも一方を用いて前記フィールド機器の通信品質を示す通信品質情報を求める第3ステップを有することを特徴とする請求項12記載の情報表示方法。
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