JP2017146886A

JP2017146886A - ヒストリデータ記録装置および方法

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Publication number: JP2017146886A
Application number: JP2016029691A
Authority: JP
Inventors: 武志楜澤; Takeshi Kurumisawa
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2036-02-19
Also published as: JP6633937B2

Abstract

【課題】処理速度の低下を抑制しつつ、ヒストリデータを効率よく圧縮して記録する。【解決手段】データ管理部１２が、データ収集部１１で収集した計測データを、時系列順にしたがって直前データとを比較し、これらデータを構成する項目のうち、同一の内容を示す項目が存在する場合には、その項目を削除することにより、計測データのデータ長を圧縮し、また、項目ごとに圧縮の有無を圧縮フラグに記録する。【選択図】図１

Description

本発明は、データ管理技術に関し、特に収集した計測データをヒストリデータとして記録するヒストリデータ記録技術に関する。

工場、プラント、ビルなどの施設では、産業用のコントローラなどの制御装置を用いて各種のフィールド機器を遠隔制御する施設管理システムを導入することにより、施設の自動運転や監視を実現している。
このような施設管理システムでは、施設の監視やメンテナンスを行う際、各フィールド機器で計測された計測データの時系列変化を確認することが極めて有用であり、各種設備の動作不良や異常を早期に効率よく発見することができる。

したがって、施設管理システムでは、施設の監視やメンテナンスのため、各フィールド機器で計測された計測データを制御装置やゲートウェイを介してデータ記録システムで逐次収集し、それぞれの計測対象ごとに一連のヒストリデータとして記録するものとなっている（例えば、特許文献１など参照）。これにより、管理端末からの閲覧要求に応じて、指定されたヒストリデータを読み出して配信することにより、時系列のグラフや表を管理端末で画面表示することができる。

特開２００３−０６７０４９号公報

このようなデータ記録システムでは、長期にわたりヒストリデータを継続して詳細に記録することが求められる。したがって、ヒストリデータのデータ量が膨大となり、極めて大きな記憶容量が必要となるため、一般的な圧縮アルゴリズムを用いてヒストリデータを圧縮して記録する方法が考えられる。
しかしながら、このような圧縮記録方法によれば、ヒストリデータの圧縮処理が必要となるため、圧縮率を高めるにつれてデータ記録の処理速度低下が大きくなるという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、処理速度の低下を抑制しつつ、ヒストリデータを効率よく圧縮して記録できるヒストリデータ記録技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるヒストリデータ記録装置は、施設管理システムで計測された時系列の計測データをヒストリデータとしてデータ記憶部に格納するヒストリデータ記録装置であって、前記計測データを収集するデータ収集部と、収集された前記計測データを時系列順にしたがって圧縮した後、前記データ記憶部のデータブロックにヒストリデータとして格納するデータ管理部とを備え、前記データ管理部は、前記データブロックに記録する前記計測データごとであって、かつ、前記計測データを構成する項目ごとに、前記項目の圧縮有無を示す圧縮フラグを、前記データブロックのフラグ部に記録し、前記データブロックに記録する前記計測データのそれぞれについて、直前の計測データとの間で前記項目ごとに項目の内容を比較し、内容が一致した項目については、前記項目の内容を前記計測データから削除するとともに、前記項目に対応する前記圧縮フラグを圧縮ありに設定し、内容が不一致の項目については、前記項目に対応する前記圧縮フラグを圧縮なしに設定した後、前記データブロックのデータ部に記録するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記ヒストリデータ記録装置の一構成例は、前記データ管理部が、前記データブロックに記録する先頭の計測データの時刻からなる開始時刻と、前記データブロックに記録する計測データ数と、前記データブロックに記録する前記計測データのデータ型とを、前記データブロックのヘッダ部に記録するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記ヒストリデータ記録装置の一構成例は、前記データ管理部が、前記計測データの圧縮を行う前に、前記計測データを構成する項目のうち予め指定された特定項目について、前記計測データのそれぞれにおける前記特定項目の内容を、前記計測データの直前の計測データにおける前記特定項目の内容との差分値に置換するようにしたものである。

また、本発明にかかるヒストリデータ記録方法は、施設管理システムで計測された時系列の計測データをヒストリデータとしてデータ記憶部に格納するヒストリデータ記録装置で用いられるヒストリデータとして記録方法であって、データ収集部が、前記計測データを収集するデータ収集ステップと、データ管理部が、収集された前記計測データを順に圧縮してデータブロックに記録した後、データ記憶部に格納するデータ管理ステップとを備え、前記データ管理ステップは、前記データブロックに記録する前記計測データごとであって、かつ、前記計測データを構成する項目ごとに、前記項目の圧縮有無を示す圧縮フラグを、前記データブロックのフラグ部に記録するステップと、前記データブロックに記録する前記計測データのそれぞれについて、直前の計測データとの間で前記項目ごとに項目の内容を比較し、内容が一致した項目については、前記項目の内容を前記計測データから削除するとともに、前記項目に対応する前記圧縮フラグを圧縮ありに設定し、内容が不一致の項目については、前記項目に対応する前記圧縮フラグを圧縮なしに設定した後、前記データブロックのデータ部に記録するステップとを含んでいる。

また、本発明にかかる上記ヒストリデータ記録方法の一構成例は、前記データ管理ステップが、前記データブロックに記録する先頭の計測データの時刻からなる開始時刻と、前記データブロックに記録する計測データ数と、前記データブロックに記録する前記計測データのデータ型とを、前記データブロックのヘッダ部に記録するステップを含んでいる。

また、本発明にかかる上記ヒストリデータ記録方法の一構成例は、前記データ管理ステップが、前記計測データの圧縮を行う前に、前記計測データを構成する項目のうち予め指定された特定項目について、前記計測データのそれぞれにおける前記特定項目の内容を、前記計測データの直前の計測データにおける前記特定項目の内容との差分値に置換するステップを含んでいる。

本発明によれば、施設管理システムから収集した計測データを、処理速度の低下を抑制しつつ、ヒストリデータを効率よく圧縮して記録することができる。

ヒストリデータ記録装置の構成を示すブロック図である。計測データの構成例である。データ記録処理を示すフローチャートである。時刻変換した計測データの構成例である。データブロックの構成例である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［ヒストリデータ記録装置］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるヒストリデータ記録装置１０について説明する。図１は、ヒストリデータ記録装置の構成を示すブロック図である。

このヒストリデータ記録装置１０は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、施設管理システム２０から各種計測データを収集し、計測対象ごとに一連のヒストリデータとして記録する機能と、管理端末３０からの閲覧要求に応じて、指定されたヒストリデータを配信することにより、時系列のグラフや表を管理端末３０で画面表示する機能とを有している。

施設管理システム２０は、工場、プラント、ビルなどの施設において、産業用コントローラなどの制御装置２１を用いて、その配下に接続されている各種のフィールド機器２２を遠隔制御することにより、施設の自動運転や監視を行うシステムである。
データ収集装置２３は、下位通信回線Ｌ２を介して各制御装置２１とデータ通信を行うことにより、制御装置２１がフィールド機器２２から取得した計測データを収集する機能を有している。

ゲートウェイＧＷは、ヒストリデータ記録装置１０や管理端末３０が接続されている上位通信回線Ｌ１と下位通信回線Ｌ２とを相互に中継接続する機能を有している。ヒストリデータ記録装置１０は、このゲートウェイＧＷを介して施設管理システム２０のデータ収集装置２３や制御装置２１から各種計測データを収集する。

次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるヒストリデータ記録装置１０について詳細に説明する。
ヒストリデータ記録装置１０には、主な機能部として、データ収集部１１、データ管理部１２、およびデータ記憶部１３が設けられている。

データ収集部１１は、上位通信回線Ｌ１、ゲートウェイＧＷ、および下位通信回線Ｌ２を介して、施設管理システム２０のデータ収集装置２３や制御装置２１とデータ通信を行うことにより、フィールド機器２２で計測した計測データを収集し、データ管理部１２へ出力する機能を有している。
図２は、計測データの構成例である。ここでは、計測データを計測した時刻、計測データの値、および値の状態を示すステータスが組として登録されている。

データ記憶部１３は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、記憶領域に一定の最大記憶容量からなる複数のデータブロックを有し、データ管理部１２から入力された計測データをこれらデータブロックごとに記憶する機能を有している。

データ管理部１２は、収集された計測データを時系列順にしたがって圧縮した後、データ記憶部１３のデータブロックにヒストリデータとして格納する機能を有している。

より具体的には、データブロックに記録する先頭の計測データの時刻からなる開始時刻と、データブロックに記録する計測データ数と、データブロックに記録する計測データのデータ型とを、データブロックのヘッダ部に記録する機能と、データブロックに記録する計測データごとであって、かつ、計測データを構成する項目ごとに、項目の圧縮有無を示す圧縮フラグを、データブロックのフラグ部に記録する機能と、データブロックに記録する計測データのそれぞれについて、直前の計測データとの間で項目ごとに項目の内容を比較し、内容が一致した項目については、項目の内容を計測データから削除するとともに、項目に対応する圧縮フラグを圧縮ありに設定し、内容が不一致の項目については、項目に対応する圧縮フラグを圧縮なしに設定した後、データブロックのデータ部に記録する機能とを有している。

ヒストリデータとして記録する計測データは、施設管理システム２０で計測された時系列の計測データであることから、
１．時刻に周期性がある
２．値は変わらない場合がある
３．値のステータスは変わらない場合がある
という特徴を持っている。

本発明は、このような計測データの特徴に着目し、時系列順にしたがって計測データとその直前データとを比較し、これらデータを構成する項目のうち、同一の内容を示す項目が存在する場合には、その項目を削除することにより、計測データのデータ長を圧縮するようにしたものである。また、項目ごとに圧縮の有無を圧縮フラグに記録するようにしたものである。

［本実施の形態の動作］
次に、図３、図４、および図５を参照して、本実施の形態にかかるヒストリデータ記録装置１０の動作について説明する。図３は、データ記録処理を示すフローチャートである。図４は、時刻変換した計測データの構成例である。図５は、データブロックの構成例である。
データ管理部１２は、データ収集部１１で収集した複数の計測データを１つのデータブロックに記録して、データ記憶部１３のデータファイルに格納する際、図３のデータ記録処理を実行する。

まず、データ管理部１２は、同一データブロックに記録する各計測データの時刻を、直前の計測データの時刻との差分を示す相対的な差分時刻に変換する（ステップ１００）。この際、時刻だけでなく各計測データを構成する値など、予め指定された特定項目について、直前の計測データの同一特定項目の値との差分を示す相対的な差分値に変換してもよい。図４には、図２に示した計測データを時刻変換した例が示されている。図２の計測データは、１分間隔で計測されているため、直前計測データとの差分時刻を秒単位で表すと３６００秒となる。なお、先頭の計測データの差分時刻はゼロとなる。

次に、データ管理部１２は、データブロックに記録する測定データに関する、開始時刻、データ数、データ型を、データブロックのヘッダ部に記録する（ステップ１０１）。開始時刻は、先頭の計測データの時刻である。データ数はデータブロックに記録する計測データの数である。データ型は、データブロックに記録する計測データの値に関するデータ型であり、例えば整数、単精度浮動小数点、倍精度浮動小数点、文字、論理などのデータ形式から選択される。この際、開始時刻は絶対的な値であり、８バイト長が割り当てられいる。またデータ数は２バイト長、データ型は１バイト長となる。

また、データ管理部１２は、計測データを構成する項目ごとに、その項目の圧縮有無を示す圧縮フラグを、計測データ分だけ作成する（ステップ１０２）。計測データが、時刻、値、ステータスの３つの項目から構成されている場合、図４に示すように、時刻圧縮フラグ、値圧縮フラグ、ステータス圧縮フラグからなる３種類の圧縮フラグが、計測データ数分だけ作成される。１つの圧縮フラグは、圧縮有無を示す１ビットからなるため、例えば、データ数が８個の場合、これら３種類の圧縮フラグはそれぞれ１バイト長となる。

次に、データ管理部１２は、データ選択ループを開始し（ステップ１０３）、先頭から順に計測データを１つずつ選択データとして選択する（ステップ１０４）。
続いて、データ管理部１２は、項目選択ループを開始し（ステップ１０５）、先頭から順に選択データを構成する項目を１つずつ選択項目として選択する（ステップ１０６）。

次に、データ管理部１２は、選択項目の内容が直前の選択データの同一項目の内容と一致するか確認する（ステップ１０７）。
ここで、両内容が一致している場合（ステップ１０７：ＹＥＳ）、データ管理部１２は、選択データの選択項目用圧縮フラグに１（圧縮あり）をセットし（ステップ１０８）、選択項目の内容を削除する（ステップ１０９）。
一方、両内容が不一致の場合（ステップ１０７：ＮＯ）、データ管理部１２は、選択データの選択項目用圧縮フラグに０（圧縮なし）をセットし（ステップ１１０）、選択項目の内容はそのままとする。

この後、データ管理部１２は、選択データのうち残りの項目についてステップ１０５へ戻って処理を繰り返し（ステップ１１１）、全ての項目に関する処理が終了した場合には、項目選択ループを終了して、得られた選択データをデータブロックのデータ部に記録する（ステップ１１２）。

次に、データ管理部１２は、残りの選択データについてステップ１０３へ戻って処理を繰り返し（ステップ１１３）、全ての計測データに関する処理が終了した場合には、データ選択ループを終了し、一連のデータ記録処理を終了する。

したがって、図２および図３に示した例では、図４に示すように、８個の計測データのうち、先頭から２番目の計測データでステータスが削除されて、データ長が８バイトに圧縮され、３−４番目の計測データで時刻が削除されて、データ長が５バイトに圧縮され、５−６番目の計測データで時刻とステータスが削除されて、データ長が４バイトに圧縮され、７−８番目の計測データで時刻・値・ステータスのすべてが削除されて、データ長が０バイトに圧縮される。

これにより、ヘッダ部とフラグ部のデータ長がそれぞれ１１バイトと３バイトであるため、ブロックデータ全体のデータ長は合計４４バイトとなる。したがって、元の計測データが１０４バイト長であることから、この例では約４２％の圧縮されたことなる。

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、時系列順にしたがって計測データとその直前データとを比較し、これらデータを構成する項目のうち、同一の内容を示す項目が存在する場合には、その項目を削除することにより、計測データのデータ長を圧縮し、また、項目ごとに圧縮の有無を圧縮フラグに記録するようにしたものである。
これにより、計測データにおいて周期値の変動がない場合には、時刻、値、およびステータスの全項目を、それぞれの圧縮フラグ分のデータ長、すなわち３ビットまで圧縮することができ、全体としてヒストリーデータを効率よく圧縮できる。

また、直前の計測データとの関係性だけで圧縮処理することができるため、全計測データに対する統計処理を必要とする一般的な圧縮処理と比較して、圧縮さらには展開に要する処理時間を大幅に削減でき、ある程度の処理速度を維持することができる。
また、１つの計測データを追加する場合、必要となるバイト数を極めて容易に計算できるため、固定長のデータブロックに格納する場合であっても、データブロックに発生する空き領域を最低限に抑制でき、極めて有効に格納領域を活用することができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１０…ヒストリデータ記録装置、１１…データ収集部、１２…データ管理部、１３…データ記憶部、２０…施設管理システム、２１…制御装置、２２…フィールド機器２２…データ収集装置、３０…管理端末、ＧＷ…ゲートウェイ、Ｌ１…上位通信回線、Ｌ２…下位通信回線。

Claims

施設管理システムで計測された時系列の計測データをヒストリデータとしてデータ記憶部に格納するヒストリデータ記録装置であって、
前記計測データを収集するデータ収集部と、
収集された前記計測データを時系列順にしたがって圧縮した後、前記データ記憶部のデータブロックにヒストリデータとして格納するデータ管理部とを備え、
前記データ管理部は、
前記データブロックに記録する前記計測データごとであって、かつ、前記計測データを構成する項目ごとに、前記項目の圧縮有無を示す圧縮フラグを、前記データブロックのフラグ部に記録し、
前記データブロックに記録する前記計測データのそれぞれについて、直前の計測データとの間で前記項目ごとに項目の内容を比較し、内容が一致した項目については、前記項目の内容を前記計測データから削除するとともに、前記項目に対応する前記圧縮フラグを圧縮ありに設定し、内容が不一致の項目については、前記項目に対応する前記圧縮フラグを圧縮なしに設定した後、前記データブロックのデータ部に記録する
ことを特徴とするヒストリデータ記録装置。
請求項１に記載のヒストリデータ記録装置において、
前記データ管理部は、前記データブロックに記録する先頭の計測データの時刻からなる開始時刻と、前記データブロックに記録する計測データ数と、前記データブロックに記録する前記計測データのデータ型とを、前記データブロックのヘッダ部に記録することを特徴とするヒストリデータ記録装置。
請求項１または請求項２に記載のヒストリデータ記録装置において、
前記データ管理部は、前記計測データの圧縮を行う前に、前記計測データを構成する項目のうち予め指定された特定項目について、前記計測データのそれぞれにおける前記特定項目の内容を、前記計測データの直前の計測データにおける前記特定項目の内容との差分値に置換することを特徴とするヒストリデータ記録装置。
施設管理システムで計測された時系列の計測データをヒストリデータとしてデータ記憶部に格納するヒストリデータ記録装置で用いられるヒストリデータ記録方法であって、
データ収集部が、前記計測データを収集するデータ収集ステップと、
データ管理部が、収集された前記計測データを順に圧縮してデータブロックに記録した後、データ記憶部に格納するデータ管理ステップとを備え、
前記データ管理ステップは、
前記データブロックに記録する前記計測データごとであって、かつ、前記計測データを構成する項目ごとに、前記項目の圧縮有無を示す圧縮フラグを、前記データブロックのフラグ部に記録するステップと、
前記データブロックに記録する前記計測データのそれぞれについて、直前の計測データとの間で前記項目ごとに項目の内容を比較し、内容が一致した項目については、前記項目の内容を前記計測データから削除するとともに、前記項目に対応する前記圧縮フラグを圧縮ありに設定し、内容が不一致の項目については、前記項目に対応する前記圧縮フラグを圧縮なしに設定した後、前記データブロックのデータ部に記録するステップとを含む
ことを特徴とするヒストリデータ記録方法。
請求項４に記載のヒストリデータ記録方法において、
前記データ管理ステップは、前記データブロックに記録する先頭の計測データの時刻からなる開始時刻と、前記データブロックに記録する計測データ数と、前記データブロックに記録する前記計測データのデータ型とを、前記データブロックのヘッダ部に記録するステップを含むことを特徴とするヒストリデータ記録方法。
請求項４または請求項５に記載のヒストリデータ記録方法において、
前記データ管理ステップは、前記計測データの圧縮を行う前に、前記計測データを構成する項目のうち予め指定された特定項目について、前記計測データのそれぞれにおける前記特定項目の内容を、前記計測データの直前の計測データにおける前記特定項目の内容との差分値に置換するステップを含むことを特徴とするヒストリデータ記録方法。