JP2020051807A - モデル取得装置、振動監視システム、振動監視装置、モデル取得方法、振動監視方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、プロセスプラントからクラウドコンピューティングシステムからクラウドコンピューティングシステムへデータを送信する際、データダイオードを用いて一方向通信とすることが記載されている。
図1は、実施形態に係る振動監視システムの機能構成の例を示す概略ブロック図である。図1に示す構成で、振動監視システム1は、材質判定用センサ110と、振動センサ120と、振動監視装置200と、モデル取得装置300とを備える。
振動監視装置200とモデル取得装置300とは通信ネットワーク930を介して通信を行う。
以下では、振動監視対象装置910が設置されている物を、振動監視対象装置910の被設置物、あるいは、単に被設置物と称する。
材質判定用センサ110として、材質判定のための既存のセンサを用いることができる。例えば、材質判定用センサ110が、近赤外線等の電磁波を照射して反射スペクトルを測定するようにしてもよいが、これに限定されない。
材質判定用センサ110の設置位置は、振動監視対象装置910の被設置物の材質判定のための測定を行える位置であればよい。材質判定用センサ110が、振動監視対象装置910の近くに設置されていてもよいし、ある程度離れて設置されていてもよい。
振動センサ120が測定する振動は、具体的には、振動による変位、速度、加速度の何れであってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。例えば、振動センサ120が、振動監視対象装置910の振動による振動センサ120自らの変位、速度、加速度のうち何れか、あるいはこれらの組み合わせを測定するようにしてもよい。
図2の例では、振動監視対象装置910が設置壁面922に設置されており、材質判定用センサ110の設置壁面922に設置されて設置壁面922の材質判定のためのデータ(例えば、近赤外線の反射スペクトル)を測定する。振動センサ120は、振動監視対象装置910に設置されて振動監視対象装置910の振動を測定する。
振動監視装置200は、振動監視対象装置910の被設置物の材質に応じた振動監視モデルを取得するために、材質判定用センサ110から受信する材質データをモデル取得装置300へ送信(転送)する。
エッジゲートウェイは、コンピュータの一種とみなすことができる。あるいは、振動監視装置200が、例えばEWS(Engineering Workstation)またはパソコン(Personal Computer;PC)など、エッジゲートウェイ以外のコンピュータを用いて構成されていてもよい。
モデル取得装置300は、例えばEWSまたはパソコン等のコンピュータを用いて構成される。
これに対し、振動監視装置200が振動監視対象装置910の近傍で、特に通信ネットワーク930を介さずに振動監視対象装置910の振動を監視することで、異常振動の検出の遅延を回避または低減させることができる。
1つの振動監視装置200が複数の振動監視対象装置910の振動を監視する場合、振動監視対象装置910毎に材質判定用センサ110および振動センサ120が設けられていてもよい。あるいは、複数の振動監視対象装置910が同じ材質の被設置物に設置されている場合、これら複数の振動監視対象装置910に共用の材質判定用センサ110が1つ設けられていてもよい。
通信ネットワーク930は、特定の種類の通信ネットワークに限定されない。特に、通信ネットワーク930には通信速度の高速性は要求されない。例えば、通信ネットワーク930としてインターネットが用いられ、モデル取得装置300がクラウドサーバとして構成されていてもよい。
対振動センサ通信部212は、振動センサ120と通信を行う。特に、対振動センサ通信部212は、振動測定値取得部の例に該当し、振動センサ120からの振動測定値(振動監視対象装置910における振動測定値)を受信する。
監視側通信部213は、対材質判定用センサ通信部211が材質判定用センサ110から受信した材質データをモデル取得装置300へ送信(転送)する。また、監視側通信部213は、モデル取得装置300からの振動監視モデルを受信する。
振動監視装置200が振動監視モデルを得られていない場合、監視側通信部213は、振動測定値をモデル取得装置300に送信する。一方、振動監視装置200が振動監視モデルを得られている場合、監視側通信部213は、振動測定値のモデル取得装置300への送信を中止する。
モデル記憶部281は、監視側通信部213がモデル取得装置300から受信した振動監視モデルを記憶する。
監視側制御部290は、振動監視装置200の各部を制御して各種処理を実行する。監視側制御部290は、振動監視装置200が備えるCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)が監視側記憶部280からプログラムを読み出して実行することで構成される。
振動監視対象装置910が移設された場合、モデル管理部291が、モデル記憶部281が記憶している振動監視モデルを更新するようにしてもよい。例えば、モデル管理部291は、ユーザ操作に従って、一旦、モデル記憶部281から振動監視モデルを削除する。その後、監視側通信部213がモデル取得装置300から振動監視モデルを受信すると、モデル管理部291は、新たに得られた振動監視モデルをモデル記憶部281に記憶させる。
振動測定値送信制御部293は、監視側通信部213を制御して振動測定値をモデル取得装置300へ送信させ、また、その送信を中止させる。振動監視装置200が振動監視モデルを得られていない場合、振動測定値送信制御部293は監視側通信部213を制御して、振動測定値をモデル取得装置300へ送信させる。一方、振動監視装置200が振動監視モデルを得られている場合、振動監視装置200は監視側通信部213を制御して、振動測定値のモデル取得装置300への送信を中止させる。
取得側通信部310は、監視側通信部213が送信する材質データおよび振動測定値を受信する。また、取得側通信部310は、振動監視モデルを監視側通信部213へ送信する。
モデルデータベース381は、被設置物の材質毎に、その材質用の振動監視モデルを記憶する。モデルデータベース381は、材質を識別する識別情報と振動監視モデルとを対応付けて記憶する。この識別情報をキーとして、材質に応じた振動監視モデルを検索することができる。
また、環境情報取得部391が被設置物の材質の判定に失敗した場合、ユーザ(例えば、モデル取得装置300の管理者)が、正解である材質の識別情報の入力操作を行い、取得側制御部390が、入力された識別情報と判定に失敗した材質データとを対応付けた学習用データを生成するようにしてもよい。取得側制御部390はこの学習用データを用いて材質データと材質(材質の識別情報)との対応関係を機械学習し、材質データから材質を判定するための判定基準を生成または更新することができる。
環境情報取得部391は、材質データを用いて被設置物の材質を判定する。例えば、環境情報取得部391は、材質データから材質の識別情報(材質を識別する識別情報)への変換規則を備え、取得側通信部310が受信する材質データをこの変換規則に適用して、識別情報を取得する。この識別情報は、振動監視対象装置910が設置された設置環境の情報の例に該当し、環境情報取得部391は、環境情報取得部の例に該当する。
機械学習部393が、環境情報取得部391が振動監視モデルの取得に失敗した際の識別情報のもととなった材質データの測定タイミング以降に測定された振動測定値を、現在の設置環境に応じた振動測定値として用いるようにしてもよい。
環境情報取得部391と機械学習部393との組み合わせは、モデル取得部の例に該当し、設置環境に応じた振動監視モデルを取得する。
振動監視装置200では、材質判定用センサ110からの材質データを対材質判定用センサ通信部211が受信する。対材質判定用センサ通信部211が受信した材質データは、監視側通信部213からモデル取得装置300へ転送される。
監視側通信部213が、繰り返しあるいは連続的に材質データをモデル取得装置300へ転送するようにしてもよいし、1度のみ材質データをモデル取得装置300へ転送するようにしてもよい。
振動監視装置200が材質データをモデル取得装置300へ転送する回数または時間を制限することで、振動監視装置200、モデル取得装置300それぞれの通信負荷が比較的小さくて済み、通信ネットワーク930の通信量が比較的少なくて済む。
センサデータ記憶部382は、取得側通信部310が受信した材質データを時系列データにて記憶する。
環境情報取得部391は、材質データを用いて被設置物の材質を判定し、判定した材質を示す識別情報をモデル選択部392へ出力する。
振動監視モデルの取得に成功した場合、得られた振動監視モデルは取得側通信部310から振動監視装置200へ送信される。
モデル記憶部281が振動監視モデルを記憶すると、異常判定部292が振動監視モデルを用いて振動監視対象装置910の振動を監視する。
異常判定部292は、モデル記憶部281が記憶している振動監視モデルに振動測定値を入力して異常振動の有無を判定する。異常判定部292が異常振動を検出した場合、表示部220が警報を表示する。
振動測定値送信制御部293が振動監視モデルを対振動センサ通信部212へ出力した場合、対振動センサ通信部212は、監視側制御部290の制御(特に、振動測定値送信制御部293の制御)に従って、振動測定値をモデル取得装置300へ送信する。
センサデータ記憶部382は、取得側通信部310が受信した振動測定値を時系列データにて記憶する。
機械学習部393は、モデル選択部392が振動監視モデルの取得に失敗した場合に、センサデータ記憶部382が記憶している振動測定値を用いて機械学習を行って振動監視モデルを生成する。機械学習部393は、得られた振動監視モデルを取得側通信部310へ出力する。取得側通信部310は、取得側制御部390(特に機械学習部393)の制御に従って振動監視モデルを振動監視装置200へ送信する。
また、機械学習部393は、機械学習で得られた振動監視モデルと、材質の識別情報とを対応付けてモデルデータベース381に記憶させる。
図6は、モデル取得装置300が振動監視モデルを取得して振動監視装置200に提供する処理の第1の例を示すシーケンス図である。図6は、モデル選択部392が振動監視モデルの取得に成功する場合の処理の例を示している。
モデル取得装置300では、環境情報取得部391が被設置物の材質を判定して、材質を識別する識別情報を取得する(シーケンスS13)。モデル選択部392は、環境情報取得部391が取得した識別情報をキーとしてモデルデータベース381を検索し、識別情報に対応付けられた振動監視モデルの取得を試みる(シーケンスS14)。図6の例では、モデル選択部392は振動監視モデルの取得に成功している。
取得側通信部310は、モデル選択部392が取得した振動監視モデルを振動監視装置200へ送信する(シーケンスS15)。
図7の処理で、振動監視装置200のモデル管理部291は、振動監視モデルを設定する(シーケンスS21)。具体的には、モデル管理部291は、監視側通信部213が受信した振動監視モデルをモデル記憶部281に記憶させる。
振動監視装置200では、対振動センサ通信部212が振動測定値を受信し、異常判定部292が振動測定値を用いて振動監視対象装置910の振動を監視する(シーケンスS23)。例えば異常判定部292は、振動測定値と異常判定の閾値である振動監視モデルとを比較する。異常判定部292は、振動測定値が閾値(振動監視モデル)よりも大きいと判定することで、 振動監視対象装置910の異常振動を検出する。異常判定部292は、振動センサ120が繰り返し、あるいは連続的に送信する振動測定値を用いて、継続的に振動監視対象装置910の振動を監視する。
図8のシーケンスS31〜S33は、図6のシーケンスS11〜S13と同様である。シーケンスS33の後、モデル選択部392は、環境情報取得部391が取得した識別情報をキーとしてモデルデータベース381を検索し、識別情報に対応付けられた振動監視モデルの取得を試みる(シーケンスS34)。図8の例では、モデル選択部392は振動監視モデルの取得に失敗している。
モデル選択部392が振動監視モデルの取得に失敗した場合、取得側通信部310は、取得側制御部390の制御に従って、振動測定値送信要求を振動監視装置200へ送信する(シーケンスS35)。具体的には、取得側通信部310は、振動測定値の送信要求を示す要求信号を振動監視装置200へ送信する。
モデル取得装置300では、センサデータ記憶部382が、振動測定値を蓄積する(シーケンスS38)。センサデータ記憶部382は、学習用データとして十分な量の振動測定値を蓄積するまで、振動測定値の蓄積を継続する。
振動監視モデルを受信した振動監視装置200は、振動測定値のモデル取得装置300への転送を終了する(シーケンスS42)。
シーケンスS42の後、モデル取得装置300は、図7の処理を行って振動監視対象装置910の振動を監視する。
これにより、振動監視をより高精度に行うことができる。
振動監視装置200は、この振動監視モデルを用いて振動監視対象装置910の振動を監視することで、未来の時点における異常振動の発生を予測して事前に報知することができる。ユーザは、異常振動の発生の可能性を事前に把握して、メンテナンスを実施する、あるいは代替の装置を用意するなどの対策を実施できる。
振動監視装置200とモデル取得装置300とが別々の装置として構成されていることで、振動監視装置200とモデル取得装置300とを別々に配置することができる。特に、振動監視装置200を振動監視対象装置910の近くに配置し、モデル取得装置300をクラウド内など振動監視対象装置910から見て遠くに配置することができる。これにより、モデル取得装置300と振動監視対象装置910との位置関係の自由度を確保することができ、かつ、振動監視装置200が振動監視対象装置910の近くでリアルタイムに振動監視対象装置910の振動を監視することができる。
また、振動監視装置200とモデル取得装置300とが別々の装置として構成されていることで、モデル取得装置300は、複数の振動監視装置200に振動監視モデルを提供することができる。
これにより、異常判定部292は、設置環境に応じた振動監視モデルを用いて振動監視対象装置910の振動を監視することができ、設置環境の影響を低減させることができる。この点で、異常判定部292が振動監視対象装置910の振動を監視する際、振動監視における監視対象の装置以外の要因の影響を低減させることができる。
図9は、実施形態に係るモデル取得装置の構成の例を示す図である。図9に示すモデル取得装置10は、環境情報取得部11と、モデル選択部12と、機械学習部13とを備える。
かかる構成にて、環境情報取得部11は、振動監視対象装置が設置された設置環境の情報を取得する。モデル選択部12は、設置環境に応じた振動監視モデルの取得を試みる。機械学習部13は、モデル選択部12が、設置環境に応じた振動監視モデルの取得に失敗した場合、振動監視対象装置における振動測定値を用いた機械学習にて振動監視モデルを生成する。
かかる構成にて、振動測定値取得部21は、 振動監視対象装置における振動測定値を取得する。異常判定部22は、振動監視モデルを得られている場合、振動測定値を振動監視モデルに入力して異常の有無を判定する。振動測定値送信部23は、振動監視モデルを得られていない場合、振動測定値をモデル取得装置へ送信し、振動監視モデルを得られている場合、振動測定値のモデル取得装置への送信を中止する。
かかる構成にて、環境情報取得部31は、振動監視対象装置が設置された設置環境の情報を取得する。モデル取得部32は、設置環境に応じた振動監視モデルを取得する。振動測定値取得部33は、振動監視対象装置における振動測定値を取得する。異常判定部34は、振動測定値を振動監視モデルに入力して異常の有無を判定する。
これにより、異常判定部34は、設置環境に応じた振動監視モデルを用いて振動監視対象装置の振動を監視することができ、設置環境の影響を低減させることができる。この点で、異常判定部34が振動監視対象装置の振動を監視する際、振動監視における監視対象の装置以外の要因の影響を低減させることができる。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
10、300 モデル取得装置
11、31、391 環境情報取得部
12、392 モデル選択部
13、393 機械学習部
20、200 振動監視装置
21、33 振動測定値取得部
22、34、292 異常判定部
23 振動測定値送信部
32 モデル取得部
110 材質判定用センサ
120 振動センサ
211 対材質判定用センサ通信部
212 対振動センサ通信部
213 監視側通信部
220 表示部
280 監視側記憶部
281 モデル記憶部
290 監視側制御部
291 モデル管理部
293 振動測定値送信制御部
310 取得側通信部
380 取得側記憶部
381 モデルデータベース
382 センサデータ記憶部
390 取得側制御部
910 振動監視対象装置
921 設置床面
922 設置壁面
930 通信ネットワーク
Claims (10)
- 振動監視対象装置が設置された設置環境の情報を取得する環境情報取得部と、
前記設置環境に応じた振動監視モデルの取得を試みるモデル選択部と、
前記モデル選択部が、前記設置環境に応じた振動監視モデルの取得に失敗した場合、前記振動監視対象装置における振動測定値を用いた機械学習にて振動監視モデルを生成する機械学習部と、
を備えるモデル取得装置。 - 前記機械学習部は、振動測定値の時系列データの入力を受けて、未来の時点における振動を予測する前記振動監視モデルを生成する、
請求項1に記載のモデル取得装置。 - 請求項1または請求項2に記載のモデル取得装置と、
前記モデル取得装置とは別の装置として構成され、前記振動監視モデルを用いて前記振動監視対象装置の振動を監視する振動監視装置と、
を備える振動監視システム。 - 前記振動監視装置は、
前記振動監視対象装置における振動測定値を取得する振動測定値取得部と、
前記振動監視モデルを得られている場合、前記振動測定値を前記振動監視モデルに入力して異常の有無を判定する異常判定部と、
前記振動監視モデルを得られていない場合、前記振動測定値を前記モデル取得装置に送信し、前記振動監視モデルを得られている場合、前記振動測定値の前記モデル取得装置への送信を中止する振動測定値送信部と、
を備える請求項3に記載の振動監視システム。 - 振動監視対象装置が設置された設置環境の情報を取得する環境情報取得部と、
前記設置環境に応じた振動監視モデルを取得するモデル取得部と、
前記振動監視対象装置における振動測定値を取得する振動測定値取得部と、
前記振動測定値を前記振動監視モデルに入力して異常の有無を判定する異常判定部と、
を備える振動監視システム。 - 振動監視対象装置における振動測定値を取得する振動測定値取得部と、
振動監視モデルを得られている場合、前記振動測定値を前記振動監視モデルに入力して異常の有無を判定する異常判定部と、
前記振動監視モデルを得られていない場合、振動測定値をモデル取得装置へ送信し、前記振動監視モデルを得られている場合、前記振動測定値の前記モデル取得装置への送信を中止する振動測定値送信部と、
を備える振動監視装置。 - 振動監視対象装置が設置された設置環境の情報を取得する工程と、
前記設置環境に応じた振動監視モデルの取得を試みる工程と、
前記設置環境に応じた振動監視モデルの取得に失敗した場合、前記振動監視対象装置における振動測定値を用いた機械学習にて振動監視モデルを生成する工程と、
を含むモデル取得方法。 - 振動監視対象装置における振動測定値を取得する工程と、
振動監視モデルを得られた場合、前記振動測定値を前記振動監視モデルに入力して異常の有無を判定する工程と、
前記振動監視モデルを得られていない場合、振動測定値をモデル取得装置へ送信し、前記振動監視モデルを得られている場合、前記振動測定値の前記モデル取得装置への送信を中止する工程と、
を含む振動監視方法。 - コンピュータに、
振動監視対象装置が設置された設置環境の情報を取得する工程と、
前記設置環境に応じた振動監視モデルの取得を試みる工程と、
前記設置環境に応じた振動監視モデルの取得に失敗した場合、前記振動監視対象装置における振動測定値を用いた機械学習にて振動監視モデルを生成する工程と、
を実行させるためのプログラム。 - コンピュータに、
振動監視対象装置における振動測定値を取得する工程と、
振動監視モデルを得られた場合、前記振動測定値を前記振動監視モデルに入力して異常の有無を判定する工程と、
前記振動監視モデルを得られていない場合、振動測定値をモデル取得装置へ送信し、前記振動監視モデルを得られている場合、前記振動測定値の前記モデル取得装置への送信を中止する工程と、
を実行させるためのプログラム。
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