JP2015176400A - 監視制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非常時や事故時において、運転員の確認作業を軽減し、正確な現状把握を可能とする監視制御装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる監視制御装置は、監視対象から監視情報を収集する監視情報収集手段１０１、監視対象の機能階層を記憶する機能階層記憶手段１０２、各機能の健全性の判別に用いる条件を記憶する機能健全性判別条件記憶手段１０３、各機能の健全性を判別する機能健全性判別手段１０４、機能を選択する機能選択手段１０５、選択した機能の健全性の判別根拠を特定する選択機能判別根拠特定手段１０６、収集した監視情報と判別した機能健全性と特定した選択機能の判別根拠を明示する表示手段１０７、から構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、発電プラント、化学プラント、受配電設備、上下水道等のシステムの監視及び制御を行うための監視制御装置に関する。

監視制御装置は、温度、圧力、位置、その他各種センサー等、監視の対象となる装置からの情報を運転員に提示するとともに、運転員の操作によりモーター、弁、開閉器、油圧装置など各種装置を制御する装置であり、発電プラント、化学プラント、受配電設備、上下水道など、幅広い分野で用いられている。

典型的な監視制御装置は、監視の対象となる装置と信号の送受信を行う計算機、運転員との情報のやり取りを行う計算機、それらの情報をもとに計算等を行う計算機等から構成され、それらの計算機は通信経路によって結合されている。
監視制御装置は通常運転時のみでなく非常時や事故発生時でも対象となるプラント等を監視制御可能とする必要がある。通常、監視制御装置及び監視制御の対象となる装置の設計時には、地震、津波、テロ、ヒューマンエラー等様々な事象を想定し、これらに十分対応可能なように設計・構築される。

非常時や事故時において、監視制御装置は、様々な現象に直面しながら状況を把握し事態の収束をはかる運転員に対して、適切な情報を与える必要がある。
監視制御の分野では、機能階層を用いて適切な情報を運転員に与え、運転員の負担を軽減する技術が用いられている。ここで、機能階層とは、各機能をノードとする木構造を持ち、上位の（根に近い）機能が、下位の（葉に近い）機能の集合によって実現されているという関係を定義したものである。

従来、機能階層における各機能において、その機能の維持に必要なシステムとシステム間の関係を示し、異常と判断された機能及びシステムを明示するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、異常と判断された複数の機能から、機能階層上で注視すべき部分を表示するものがある（例えば、特許文献２参照）。また、事故時等に機能階層上で異常と判断された機能を明示し、その機能と上位機能及び下位機能の詳細情報を運転員に提示するものがある（例えば、特許文献３参照）。さらに、警報を機能階層の各機能と関連づけ、機能階層と警報一覧を表示し、警報が多数発生している状態でも機能の健全性を大まかに把握することを可能としているものもある（例えば、特許文献４参照）。

特開昭６４−５９６００号公報 特開平３−２５６１９６号公報 特開平６−２７２８7号公報 特開平７−３２０１７４号公報

しかし、これらの文献のいずれも、機能の異常が判別された場合に、その根拠を直接的に知る手段に乏しい。特許文献２及び３では、機能が異常と判断された根拠が明示されない。特許文献１では、機能が異常と判断された根拠をシステムレベルでしか知ることが出来ず、しかもシステムが異常と判断された根拠は知ることが出来ない。さらに、特許文献４では、機能階層から各機能が関連する警報を得ることは出来るが、そこから詳細情報は直接得られず、従って異常が起こっている機能の判断根拠を詳細なレベルで得ることは困難である。

機能が異常と判断された根拠を明示しなければ、運転員の確認作業の負荷が増加したり、運転員の誤解を招いたりする恐れがある。非常時や事故時においてはスムーズな現状把握と適切な操作が限られた時間内に要求されるため、確認負荷の増大や現状認識に対する誤解は極力避けなければならない。

本発明はこれらの課題を解決するためのものであり、機能階層上での機能の異常を明示するとともに、その判断の根拠となる情報を明示することにより、運転員の確認作業を軽減し、正確な現状把握を可能とするものである。

本発明にかかる監視制御装置は、
監視対象となるシステムの監視制御を行う監視制御装置であって、
前記システムから監視情報を収集する監視情報収集手段と、
前記システムの各機能をノードとする木構造を持ち、前記各機能のうち、上位機能が下位機能の集合によって構成される前記システムの機能階層を記憶する機能階層記憶手段と、前記収集した監視情報から抽出した複数の物理量または当該物理量を基にした複数の計算値と一定値との比較、または前記比較の論理的な組合せにより、前記各機能が健全か否かを判別する健全性判別に用いる判別条件を記憶する機能健全性判別条件記憶手段と、
前記監視情報収集手段が収集した監視情報と前記機能健全性判別条件記憶手段が記憶した判別条件をもとに、前記システムの各機能の健全性を判別する機能健全性判別手段と、
前記システムの監視制御に必要な機能が選択される機能選択手段と、
前記機能選択手段により選択された機能の健全性の判別根拠を、前記機能健全性判別手段が判別した情報を用いて選択機能判別根拠を特定する選択機能判別根拠特定手段と、
収集した前記監視情報と、判別した前記各機能の健全性と、特定した前記選択機能判別根拠を表示する表示手段、を備え、
前記機能選択手段により選択された機能に対して、前記機能健全性判別手段からの情報をもとに前記選択機能判別根拠特定手段がその機能の健全性の判別根拠を特定するとともに、前記監視情報収集手段が収集した監視情報、前記機能健全性判別手段が判別した機能健全性、および前記選択機能判別根拠特定手段が特定した判別根拠を前記表示手段が表示するものである。

本発明に記載の監視制御装置によれば、機能階層記憶手段、機能健全性判別条件記憶手段、監視情報収集手段からの情報をもとに、機能健全性判別手段が監視対象の各機能の健全性を判別する。また、監視情報収集手段が収集した監視情報、機能健全性判別手段が判別した機能健全性を表示手段が明示する。
これらの効果により、本監視制御装置では、監視対象となるシステムの各機能の健全性が自動判別して表示される。その結果、非常時や事故発生時においても、運転員が容易かつ的確に状況を把握し、事態収束に向けて迅速な監視制御を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態１の監視制御装置の装置構成の一例装置構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１の機能階層記憶手段が記憶する機能階層の例を示す図である。 本発明の実施の形態１の機能健全性判別条件記憶手段が記憶する判別条件の例を示す図である。 本発明の実施の形態１の表示手段が表示する画面の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１の表示手段が表示する画面の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態１の表示手段が表示する画面の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態１の表示手段が表示する画面の他の例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の監視制御装置の装置構成の一例を示すブロック図である。監視対象から監視情報を収集する監視情報収集手段１０１、監視対象の機能階層を記憶する機能階層記憶手段１０２、各機能の健全性の判別（ここでいう判別は、温度または圧力または流量などの物理量、またはそれら物理量を基にした計算値と一定の値の比較、または他の機能の状態などをベースとし、それらの論理的な組み合わせで判別することを想定している。具体的には、図３の３０１、３０２）に用いる条件を記憶する機能健全性判別条件記憶手段１０３、各機能の健全性を判別する機能健全性判別手段（判別条件を解釈し判断し論理演算を実行する手段）１０４、機能（ここでは機能階層図上の各機能をいう）を選択する機能選択手段１０５（後述）、選択した機能の健全性の判別根拠を特定する（各機能の健全性は物理量や計算量、他の機能の健全性により判別されるので、機能が指定されれば、その健全性の判断に用いた条件式から物理量などを特定可能）選択機能判別根拠特定手段１０６、収集した監視情報と判別した機能健全性と特定した選択機能の判別根拠を表示する表示手段１０７を備える。

図２は機能階層記憶手段１０２が記憶する機能階層を図示した例である。ある機能とそれを実現するためのより下位の機能の関係を木構造（中機能Ａを実現するために小機能ａ、ｂが存在するという関係。以下同様）で表現している。図２では、大機能１を実現するために中機能Ａ、Ｂが存在し（中機能Ａ、Ｂが「または」あるいは「かつ」で、大機能１が実現される）、中機能Ａを実現するために小機能ａ、ｂがある、等といったことを表現している（特許文献３および特許文献４参照）。

図３は機能健全性判別条件記憶手段が記憶する判別条件の例である。機能ごとに、条件と、その条件が満たされたときの機能の健全性が記載されている。図３では判別条件の例として、小機能ａに関する判別条件３０１、中機能Ａに関する判別条件３０２の２つが示されている。条件中の温度、圧力は、監視情報収集手段１０１により監視対象から収集される情報である。また、下位機能が異常という条件は、後述の機能健全性判別手段１０４により得られる情報である。

機能健全性判別手段１０４は、監視情報収集手段１０１から得られる情報を、機能階層記憶手段１０２から得られる機能階層、及び機能健全性判別条件記憶手段１０３から得られる機能健全性判別条件に照らし合わせて、各機能の健全性を判別する。

ここで、監視情報収集手段１０１から、「温度６」が１１０℃および「圧力３」が１２気圧との情報が得られたとすると、図３に記載の小機能ａに関する判別条件３０１を満たすため、小機能ａの健全性は異常（「異常」とは、健全性が損なわれているという意味である）と判別される。
一方、図３に記載の中機能Ａに関する判別条件３０２については、下位機能の一つである小機能ａが異常となり、また圧力７が１０気圧を超えており、一部の条件を満たしているが、全体の条件としては満たされないため、つまり、中機能Ａの健全性は異常と判断されない。
表示手段１０７は、監視情報収集手段１０１が収集した情報と、機能健全性判別手段１０４が判別した各機能の健全性を表示する。

図４は表示手段１０７が表示する画面の例である。図４では、監視情報収集手段１０１が収集した監視対象の情報の表示画面４０１、および機能健全性判別手段１０４が判別した各機能の健全性に関する情報（機能健全性判別手段が判別した前記判別条件に関する情報と同義。以下同様）の表示画面４０２の２種類の表示画面を示す（この図で、圧力１〜７、および温度１〜７は、監視画面に表示される圧力や温度の値の例として列挙している）。

各機能の健全性に関する情報の表示画面４０２において、図２で示した機能階層は、上位と下位の関係が矩形で各々、上下に配置されることで表現されており、また異常と判別された機能の表示画面４０３に示すように、小機能ａが異常であると判断されていることを示すために該当部分には斜線が引かれている（以下、斜線で囲まれた機能は異常と判別された機能であることを示す）が、機能階層や健全性の表現は、これに限定されるものではない。

またこの例では、監視対象の状態を示す各種物理量の現在値の表示画面４０４、４０５と、物理量の値の推移を示すグラフ４０６に示したような物理量の時間的変化（推移）を表示しているが、監視画面の構成要素はこれらに限定されるものではない。

なお、収集した監視対象の情報の表示画面４０１、および各機能の健全性に関する情報の表示画面４０２は、運転員の視認性の点からは一枚の画面で構成されているのが望ましいが、これに限定せず、二枚以上の画面に分割して表わされたものであっても良い。

機能選択手段１０５では運転員の操作等により必要とする機能が選択される。これは、例えば、表示手段１０７が提供する表示情報のうち、何らかのポインティングデバイス（マウスやタッチパネル等）を用いて機能を表す部分が指し示されることによって実現される。また、何らかの入力デバイスにより、機能名を入力される等の操作がなされることにより、機能が選択されても良い。また、装置側で自動的に選択する手段、例えば、異常と判断されている機能が一つだけであれば、それを自動選択する手段により選択されても良い。ここでは、健全性判断で異常と判別されている小機能ａが選択されたものとする。

選択機能判別根拠特定手段１０６は、機能健全性判別手段１０４から情報を得て、機能選択手段１０５により選択された機能について、その判別根拠を特定する。ここでは、選択された小機能ａについての判別条件（温度６＞１００℃かつ圧力３＞１０気圧）において、温度６（１１０℃）および圧力３（１２気圧）が異常判定の根拠となっていることを特定する。

表示手段１０７は、選択機能判別根拠特定手段１０６から、特定した健全性の判定の根拠を得て、それを明示するよう表示する。ここでは、選択機能判別根拠特定手段１０６により、温度６及び圧力３が根拠として特定されているので、温度６及び圧力３を表示している部分が明確に示される。

このとき表示手段１０７により表示される画面の例を図５に示す。根拠として特定された温度６及び圧力３の表示の周囲が太線で囲まれ、これらが根拠であることが明確に示される。また、必須ではないが、この例では運転員にどの機能に関する判別根拠を表示しているのかを明示するために、選択された機能５０３について、三角印を付し強調して表示している。

なお、ここに示した明示方法は一例であり、これに限定するものではない。例えば、特定された判別根拠に関する情報の描画色、または大きさ、あるいはフォントを変えたり、アニメーション機能により表示を強調したりといったことが考えられる。以降に記載の他の例についても同様である。

また、値の推移を示すグラフ５０６において、根拠として特定された値が表示されている場合は、それを明示するように表示することも考えられる。図６は、そのように表示された画面の例である。

図６の値の推移を示すグラフ６０６においては、曲線６０９が圧力３または温度６の値の推移を表わすとすると、これを太線等で描画して強調表示している。強調表示の手法としては太線による描画に限定されるものではなく、線の色、点滅の有無、スタイル（点線など）等を考慮し他の描画要素と明確に区別できるような手法で描画することが考えられる。

ここで、機能選択手段１０５により、中機能Ａが選択されたとする。選択機能判別根拠特定手段１０６は、機能健全性判別手段１０４からの情報をもとに、中機能Ａの健全性判別の根拠を特定する。ここでは、温度または圧力または流量などの物理量、またはそれら物理量を基にした計算値と一定の値の比較、または他の機能の状態などをベースとし、それらの論理的な組み合わせで判別する。例えば、通常１０気圧未満のところが、それ以上となった場合に健全でないと判断する。

図３の中機能Ａに関する健全性の判別条件３０２において、判別の根拠として用いられるのは下位機能の異常、圧力４、温度２、圧力７であり、これらのうち局所的に条件を満たしているのは、下位機能（この場合は小機能ａ）の異常、及び圧力７（１０気圧を超える）である。従って、小機能ａと圧力７を判別根拠とし、圧力４と温度２をより弱い判別根拠（以降、準判別根拠と呼ぶ）として特定する。

表示手段１０７は、選択機能判別根拠特定手段１０６から、特定した健全性の判定の根拠を得て、それを明示するよう表示する。ここでは、選択機能判別根拠特定手段１０６により小機能ａの異常及び圧力７が判別根拠として特定されており、また圧力４及び温度２が準判別根拠として特定されているので、それらを表示している部分が明確に示される。

このとき表示手段１０７により表示される画面の例を図７に示す。判別根拠として特定された小機能ａ及び圧力７の表示の周囲が太線で囲まれるとともに、準判別根拠として特定された圧力４及び温度２の周囲が破線で囲まれ、これらが根拠及び準根拠であることが明確に示される。また、図５と同様に、選択された機能７０３について三角印を付し強調して表示している。

以上、本発明によれば、機能階層における各機能の健全性を自動判別して表示し、またその判別根拠を明確に表示することにより、運転員の容易な状況把握と事態収束に向けた迅速な監視制御が可能となる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０１ 監視情報収集手段、１０２ 機能階層記憶手段、１０３ 機能健全性判別条件記憶手段、１０４ 機能健全性判別手段、１０５ 機能選択手段、１０６ 選択機能判別根拠特定手段、１０７ 表示手段、２０１ 大機能１、２０２ 中機能Ａ、２０３ 中機能Ｂ、２０４ 小機能ａ、２０５ 小機能ｂ、２０６ 小機能ｃ、３０１ 小機能ａに関する健全性の判別条件、３０２ 中機能Ａに関する健全性の判別条件、４０１、５０１，６０１、７０１ 収集した監視対象の情報（の表示画面）、４０２、５０２、６０２、７０２ 各機能の健全性に関する情報（の表示画面）、４０３ 異常と判別された機能（の
表示画面）、４０４、４０５、５０４、５０５、６０４、６０５、７０４、７０５ 監視対象の状態を表す各種現在値、４０６、５０６、６０６、７０６ 値の推移を示すグラフ、５０３、６０３、７０３ 選択された機能、５０７、５０８、６０７、６０８、７０７、７０８ 強調表示された判別根拠、６０９ 曲線（強調表示された値の推移を示す曲線）、７０９、７１０ 強調表示された準判別根拠。

Claims (5)

1. 監視対象となるシステムの監視制御を行う監視制御装置であって、
   前記システムから監視情報を収集する監視情報収集手段と、
   前記システムの各機能をノードとする木構造を持ち、前記各機能のうち、上位機能が下位機能の集合によって構成される前記システムの機能階層を記憶する機能階層記憶手段と、前記収集した監視情報から抽出した複数の物理量または当該物理量を基にした複数の計算値と一定値との比較、または前記比較の論理的な組合せにより、前記各機能が健全か否かを判別する健全性判別に用いる判別条件を記憶する機能健全性判別条件記憶手段と、
   前記監視情報収集手段が収集した監視情報と前記機能健全性判別条件記憶手段が記憶した判別条件をもとに、前記システムの各機能の健全性を判別する機能健全性判別手段と、
   前記システムの監視制御に必要な機能が選択される機能選択手段と、
   前記機能選択手段により選択された機能の健全性の判別根拠を、前記機能健全性判別手段が判別した情報を用いて選択機能判別根拠を特定する選択機能判別根拠特定手段と、
   収集した前記監視情報と、判別した前記各機能の健全性と、特定した前記選択機能判別根拠を表示する表示手段、を備え、
   前記機能選択手段により選択された機能に対して、前記機能健全性判別手段からの情報をもとに前記選択機能判別根拠特定手段がその機能の健全性の判別根拠を特定するとともに、前記監視情報収集手段が収集した監視情報、前記機能健全性判別手段が判別した機能健全性、および前記選択機能判別根拠特定手段が特定した判別根拠を前記表示手段が表示することを特徴とする監視制御装置。
2. 前記機能階層は、大機能、中機能、小機能で構成され、前記大機能は２以上の中機能の論理和あるいは論理積の集合で構成され、前記中機能は２以上の小機能の論理和あるいは論理積の集合で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の監視制御装置。
3. 前記機能健全性判別条件記憶手段が記憶する判別条件は、前記各機能の前記判別条件と、当該判別条件が満たされたときの前記各機能の健全性とが規定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の監視制御装置。
4. 前記表示手段は、前記収集した監視情報の時間的変化を表示し、前記各機能を前記機能階層ごとに分けて表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の監視制御装置。
5. 前記監視情報のうち前記判別条件を規定する情報と、前記選択された監視制御に必要な機能とを強調表示して示すことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の監視制御装置。