JP2022145655A - 補正装置、予測装置、方法、プログラム、および補正モデル - Google Patents

補正装置、予測装置、方法、プログラム、および補正モデル Download PDF

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Abstract

【課題】学習用の運転データがないときに、運転データから運転状態を予測することを目的とする。【解決手段】本開示の一実施形態に係る装置は、機器の運転データから予測された運転状態の予測値に関する補正をする装置であって、前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルと、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値に関する補正をする補正部と、を備える。【選択図】図1

Description

本開示は、補正装置、予測装置、方法、プログラム、および補正モデルに関する。
従来、機械学習により作成された予測モデルを用いて、空気調和機等の機器の運転データから該機器の運転状態を予測して、該機器の運転制御や故障診断を行うシステムが知られている(特許文献1)。
特開2020-109581号公報
しかしながら、機器の新発売やモデルチェンジの際には、学習用の運転データがない。そのため、機器発売時に予測値を用いた機能を実現するためには、機器発売前に学習用のデータを収集する必要がある。
フィールド試験でデータを収集する場合には、想定される全ての運転条件を網羅するためには長期の試験が必要である。試験室で運転条件を設定した試験を実施してデータを収集する場合には、試験工数が膨大になる。機器の発売後に市場での運転データを取得する場合には、十分なデータを収集して信頼性の高い予測モデルを作成するまで予測値を用いた機能が利用できない。
本開示では、学習用の運転データがないときに、運転データから運転状態を予測することを目的とする。
本開示の第1の態様による装置は、
機器の運転データから予測された運転状態の予測値に関する補正をする装置であって、
前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルと、
前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値に関する補正をする補正部と
を備える。
本開示の第1の態様によれば、学習用の運転データがないときに、運転データから運転状態を予測することができる。
本開示の第2の態様による装置は、第1の態様に記載の装置であって、
前記補正部は、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルを生成する。
本開示の第2の態様によれば、予測モデル作成のための学習用の運転データがないときに、運転データから別の機器の予測モデルを仮予測モデルとして流用して運転状態を予測するための補正モデルを生成することができる。
本開示の第3の態様による装置は、第2の態様に記載の装置であって、
前記仮予測モデルに前記機器の運転データを入力して前記機器の運転状態を出力することによって、前記機器の運転状態の予測値を取得する取得部と、
前記機器の運転状態の実測値を取得する取得部と、をさらに備え、
前記補正部は、前記機器の運転状態の予測値と、前記機器の運転状態の実測値と、を関連付けて機械学習する。
本開示の第3の態様によれば、機器の運転状態の予測値と該機器の運転状態の実測値とを関連付けて機械学習した補正モデルを生成することができる。
本開示の第4の態様による装置は、
機器の運転データを取得する運転データ取得部と、
前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルと、
前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルと、
前記仮予測モデルを用いて、前記機器の運転データから前記機器の運転状態の予測値を予測し、前記補正モデルを用いて、前記機器の運転状態の予測値から前記機器の運転状態の補正予測値を予測する予測部と
を備える。
本開示の第4の態様によれば、予測モデル作成のための学習用の運転データがないときに、運転データから別の機器の予測モデルを仮予測モデルとして流用して運転状態を予測することができる。
本開示の第5の態様による装置は、第4の態様に記載の装置であって、
前記予測部は、
前記仮予測モデルに前記機器の運転データを入力して前記機器の運転状態を出力することによって、前記機器の運転状態の予測値を取得し、
前記補正モデルに前記機器の運転状態の予測値を入力して前記機器の運転状態の補正予測値を出力することによって、前記機器の運転状態の補正予測値を取得する。
本開示の第5の態様によれば、運転データから運転状態を予測し、該運転状態から補正予測値を予測することができる。
本開示の第6の態様による装置は、第5の態様に記載の装置であって、
前記予測部は、
前記補正モデルに前記機器の運転状態の予測値とともに前記機器の運転データをさらに入力する。
本開示の第6の態様によれば、予測の精度を向上させることができる。
本開示の第7の態様による装置は、第4から6のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記補正モデルを生成するために用いられる機器は、前記予測部が予測するための機器と同一の機種の同一の機器である。
本開示の第7の態様によれば、同一の機器により生成された補正モデルを用いて、運転データから運転状態を予測することができる。
本開示の第8の態様による装置は、第4から6のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記補正モデルを生成するために用いられる機器は、前記予測部が予測するための機器と同一の機種の異なる1つまたは複数の機器である。
本開示の第8の態様によれば、同一の機種の異なる機器から取得した運転データを用いて補正モデルを作成するため、補正モデル作成に使用するデータ量が多く、補正モデルの補正精度の向上が期待できる。
本開示の第9の態様による装置は、第4から6のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記補正モデルを生成するために用いられる機器は、前記予測部が予測するための機器と同一の機種の同一の機器と、同一の機種の異なる1つまたは複数の機器と、である。
本開示の第9の態様によれば、同一の機器および異なる機器から取得した運転データを用いて補正モデルを作成するため、補正モデル作成に使用するデータ量が多く、さらに同一の機器の運転データも使用するので、補正モデルの補正精度の向上が期待できる。
本開示の第10の態様による装置は、第4から9のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記仮予測モデルと前記補正モデルとを、前記機器の予測モデルに更新する更新部をさらに備える。
本開示の第10の態様によれば、運転データが十分に蓄積された後に機器の予測モデルを作成して置き換えることができる。
本開示の第11の態様による装置は、第4から9のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記補正モデルを更新する更新部をさらに備える。
本開示の第11の態様によれば、最新の補正モデルを用いることができる。
本開示の第12の態様による装置は、第1から11のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記機器の機種は、前記機器とは異なる機種である機器の新機種である。
本開示の第12の態様によれば、旧機種により生成された補正モデルを用いて、新機種の運転データから運転状態を予測することができる。
本開示の第13の態様による装置は、第1から11のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記機器は、前記機器とは異なる機種である機器と類似する機能を有する。
本開示の第13の態様によれば、異なる機種であるが類似する機能を有する機器により生成された補正モデルを用いて、運転データから運転状態を予測することができる。
本開示の第14の態様による装置は、第1から13のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記機器は、空気調和機である。
本開示の第14の態様によれば、空気調和機の運転データから該空気調和機の運転状態を予測することができる。
本開示の第15の態様による装置は、第1から14のいずれかの態様に記載の装置であって、
前記運転状態は、前記機器の冷媒の漏洩と、前記機器の故障と、前記機器の制御と、のうちの少なくとも1つのために用いられる。
本開示の第15の態様によれば、学習用の運転データがないときに、機器の運転データから、冷媒の漏洩を検知したり、機器の故障を検知したり、機器を制御したりすることができる。
本開示の第16の態様による装置は、第4の態様に記載の装置であって、
前記予測部は、
前記機器の運転状態の予測値と、前記機器の運転状態の実測値と、の差を予測する。
本開示の第16の態様によれば、予測値と実測値との差から補正予測値を予測することができる。
本開示の第17の態様による装置は、第1の態様に記載の装置であって、
前記補正部は、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を用いて異常判定する際の閾値を補正する。
本開示の第17の態様によれば、異常判定の閾値を補正することができる。
本開示の第18の態様による装置は、第1の態様に記載の装置であって、
前記補正部は、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を用いて制御する際の制御ゲインを補正する。
本開示の第18の態様によれば、機器の制御の制御ゲインを補正することができる。
本開示の第19の態様による方法は、
機器の運転データから予測された運転状態の予測値に関する補正をする方法であって、
前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルを用いて予測された、前記機器の運転状態の予測値に関する補正をするステップ
を含む。
本開示の第20の態様によるプログラムは、
機器の運転データから予測された運転状態の予測値に関する補正をするコンピュータを、
前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルを用いて予測された、前記機器の運転状態の予測値に関する補正をする補正モデル生成部
として機能させる。
本開示の第21の態様による方法は、
機器の運転データを取得するステップと、
前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデル、および、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルを用いて、前記機器の運転データから、前記機器の運転状態の予測値が補正された補正予測値を予測するステップと
を含む。
本開示の第22の態様によるプログラムは、
コンピュータを
機器の運転データを取得する運転データ取得部、
前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデル、および、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルを用いて、前記機器の運転データから、前記機器の運転状態の予測値が補正された補正予測値を予測する予測部
として機能させる。
本開示の第23の態様による補正モデルは、
機器の運転データから予測された運転状態の予測値を補正する補正モデルであって、
前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルを用いて予測された、前記機器の運転状態の予測値を補正するよう、コンピュータを機能させる。
本開示の概略を説明するための図である。 本開示の全体の構成例である。 本開示の一実施形態に係る空気調和システム(冷房運転の場合)のハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係る空気調和システム(暖房運転の場合)のハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係る空気調和システム(冷暖同時運転の場合)のハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係る補正モデル生成装置、予測装置、仮予測モデル生成装置のハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態に係る補正モデル生成装置の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態に係る予測装置の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態に係る仮予測モデル生成処理のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る補正モデル生成処理のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る予測処理のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る仮予測モデルおよび補正モデルから予測モデルへの更新について説明するための図である。 本開示の一実施形態に係る補正モデルの更新について説明するための図である。 本開示の一実施形態に係る補正モデルの生成の別の実施形態を説明するための図である。 本開示の一実施形態に係る異常判定の閾値の補正について説明するための図である。 本開示の一実施形態に係る機器の制御の制御ゲインの補正について説明するための図である。
以下、図面に基づいて本開示の実施の形態を説明する。
以下、機器の運転データから予測された運転状態の予測値に関する補正をする装置(以下、補正装置ともいう)について説明する。補正装置は、機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルと、仮予測モデルを用いて予測された機器の運転状態の予測値に関する補正をする補正部と、を備える。
具体的には、補正装置は、仮予測モデルを用いて予測された機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルを生成することができる(実施形態1)。また、補正装置は、仮予測モデルを用いて予測された機器の運転状態の予測値を用いて異常判定する際の閾値を補正することができる(実施形態2)。また、補正装置は、仮予測モデルを用いて予測された機器の運転状態の予測値を用いて制御する際の制御ゲインを補正することができる(実施形態3)。
[実施形態1]
<概略>
図1は、本開示の概略を説明するための図である。以下、<仮予測モデルの生成>、<補正モデルの生成>、<仮予測モデル+補正モデルでの運用>の順に説明する。例えば、機器は、空気調和機である。例えば、機種Aが新機種、機種Bが旧機種である。
<仮予測モデルの生成>
まず、仮予測モデル生成装置600が、仮予測モデル10を生成する。具体的には、仮予測モデル生成装置600は、教師データを用いて機械学習する(具体的には、機種Bの機器の運転データと運転状態とを関連付けて機械学習する)ことによって、仮予測モデル(つまり、機種Bのモデル)10を生成する。
<補正モデルの生成>
次に、補正モデル生成装置(補正装置の一例である)400が、補正モデル20を生成する。補正モデル20は、運転状態の予測値を補正するモデルである。
具体的には、補正モデル生成装置400は、仮予測モデル(つまり、機種Bのモデル)10に機種Aの機器の運転データを入力して運転状態を出力することによって、機種Aの機器の運転状態の予測値を取得する。また、補正モデル生成装置400は、機種Aの機器の運転状態の実測値(具体的には、機種Aの機器の運転データから算出された運転状態)を取得する。そして、補正モデル生成装置400は、機種Aの機器の運転状態の予測値と、機種Aの機器の運転状態の実測値と、を関連付けて機械学習することによって、補正モデル20を生成する(なお、機種Aの機器の運転状態の予測値および機種Aの機器の運転データと、機種Aの機器の運転状態の実測値と、を関連付けて機械学習してもよい)。この場合、補正モデルを生成するために必要な機種Aの運転データは、通常機種Aの予測モデルを作成するために必要な長期間の運転データではなく、短期間の運転データでよい。例えば、機種Aの開発時に試験室で取得した運転データや据付時の試運転データ等が使用できる。
<仮予測モデル+補正モデルでの運用>
その後、機種Aの機器の運用が開始される。予測装置500は、機種Aの機器の運転データから運転状態を予測する。
具体的には、予測装置500は、仮予測モデル(つまり、機種Bのモデル)10に機種Aの機器の運転データを入力して運転状態を出力することによって、機種Aの機器の運転状態の予測値を取得する。また、予測装置500は、補正モデル20に機種Aの機器の運転状態の予測値を入力して運転状態の補正予測値を出力することによって、機種Aの機器の運転状態の補正予測値を取得する(なお、機種Aの機器の運転状態の予測値および機種Aの機器の運転データを補正モデル20に入力して、機種Aの機器の運転状態の補正予測値を取得してもよい)。
このように、少量の機種A(例えば、新機種)の機器の運転データを用いて補正モデルを生成し、この補正モデルと機種B(例えば、旧機種)による仮予測モデルを用いることで、機種A専用の予測モデルを作成せずに、機種Aの機器の運転データから運転状態を予測することができる。
<全体の構成例>
図2は、本開示の全体の構成例である。
<実施例1>に示されるように、予測装置500は、空気調和システム100と同一の建物等内に設置されたコンピュータ上で実装されてもよい。また、補正モデル生成装置400は、空気調和システム100および予測装置500から離れたクラウドサーバ上で実装されてもよい。
<実施例2>に示されるように、予測装置500は、空気調和システム100の一部として実装(例えば、室外機200または室内機300内に設置)されてもよい。また、補正モデル生成装置400は、空気調和システム100および予測装置500から離れたクラウドサーバ上で実装されてもよい。
<実施例3>に示されるように、補正モデル生成装置400および予測装置500は、空気調和システム100から離れたクラウドサーバ上で実装されてもよい。なお、補正モデル生成装置400と予測装置500は1つの装置で実装されてもよい。
<実施例4>に示されるように、補正モデル生成装置400および予測装置500は、空気調和システム100と同一の建物等内に設置されたコンピュータ上で実装されてもよい。なお、補正モデル生成装置400と予測装置500は1つの装置で実装されてもよい。
<実施例5>に示されるように、補正モデル生成装置400および予測装置500は、空気調和システム100の一部として実装(例えば、室外機200または室内機300内に設置)されてもよい。なお、補正モデル生成装置400と予測装置500は1つの装置で実装されてもよい。
図3~図5を参照しながら、空気調和システム100のハードウェア構成を説明する。なお、空気調和システム100は、ビル用マルチエアコン等のマルチエアコン、チラーを熱源とするセントラル空調システム、店舗・オフィス用エアコン、ルームエアコン等の任意の空気調和システムであってもよいし、冷暖房用途以外のみならず冷蔵・冷凍システムであってもよい。空気調和システム100は、複数の室内機300を有することができる。複数の室内機300は、異なる性能の室内機を含んでいてもよいし、同一の性能の室内機を含んでいてもよいし、停止中の室内機を含んでいてもよい。
<空気調和システムのハードウェア構成(冷房運転の場合)>
図3は、本開示の一実施形態に係る空気調和システム(冷房運転の場合)100のハードウェア構成図である。空気調和システム100は、室外機200および1または複数の室内機300を有する。
図3の例では、室外熱交換器201と、室外機主膨張弁205と、過冷却熱交換器203と、室内熱交換器膨張弁302と、四路切替弁206と、室内熱交換器301と、圧縮機202とが、冷媒配管で接続され主冷媒回路を構成している。四路切替弁206は、圧縮機202の吐出ガスを室外熱交換器201に供給するように流路が設定される。図3の例では、さらに、室外熱交換器201と過冷却熱交換器203との間の配管から圧縮機202の吸入側の配管に接続されたバイパス配管に、過冷却熱交換器膨張弁204が設けられている。過冷却熱交換器203は、室外熱交換器201と過冷却熱交換器203との間から圧縮機202の吸入側の配管に接続されたバイパス配管に設けられた過冷却熱交換器膨張弁204を通過した冷媒と主冷媒回路内の冷媒とを熱交換させる熱交換器である。なお、図3のバイパス例は一例である。
<<室外機>>
室外機200側では、室外熱交換器201と、圧縮機202と、過冷却熱交換器203と、過冷却熱交換器膨張弁(バイパス回路)204と、室外機主膨張弁(主冷媒回路)205とが配管に接続されている。室外機200は、各種センサ(温度センサ(例えば、サーミスタ)(1)、(3)、(4)、(6)、(7)および圧力センサ(2)、(5)など)を有する。
<<室内機>>
室内機300側では、室内熱交換器301と、室内熱交換器膨張弁302とが配管に接続されている。室内機300は、各種センサ(温度センサ(例えば、サーミスタ)(8)、(9)など)を有する。
<空気調和システムのハードウェア構成(暖房運転の場合)>
図4は、本開示の一実施形態に係る空気調和システム(暖房運転の場合)100のハードウェア構成図である。空気調和システム100は、室外機200および1または複数の室内機300を有する。
図4の例では、室外熱交換器201と、圧縮機202と、四路切替弁206と、室内熱交換器301と、室内熱交換器膨張弁302と、過冷却熱交換器203と、室外機主膨張弁205とが、冷媒配管で接続され主冷媒回路を構成している。四路切替弁206は、圧縮機202の吐出ガスを室内熱交換器301に供給するように流路が設定される。
<<室外機>>
室外機200側では、室外熱交換器201と、圧縮機202と、過冷却熱交換器203と、過冷却熱交換器膨張弁(バイパス回路)204と、室外機主膨張弁(主冷媒回路)205とが配管に接続されている。室外機200は、各種センサ(温度センサ(例えば、サーミスタ)(1)、(3)、(4)、(6)、(7)および圧力センサ(2)、(5)など)を有する。
<<室内機>>
室内機300側では、室内熱交換器301と、室内熱交換器膨張弁302とが配管に接続されている。室内機300は、各種センサ(温度センサ(例えば、サーミスタ)(8)、(9)など)を有する。
<空気調和システムのハードウェア構成(冷暖同時運転の場合)>
本開示は、冷房運転、暖房運転に限らず、冷暖同時運転にも適用することができる。以下、図5を参照しながら、冷暖同時運転について説明する。
図5は、本開示の一実施形態に係る空気調和システム(冷暖同時運転の場合)100のハードウェア構成図である。空気調和システム100は、2分割構造の室外熱交換器201-1と室外熱交換器201-2と、複数の室内機と、が3本の連絡配管で接続されており、冷暖同時運転が可能である。図5では、冷房主体運転の例を示しており、室内機300-1が暖房モード、室内機300-2が冷房モードで運転されている。この時、室外熱交換器201-1は凝縮器、室外熱交換器201-2は蒸発器として機能している。
<補正モデル生成装置、予測装置、仮予測モデル生成装置のハードウェア構成>
図6は、本開示の一実施形態に係る補正モデル生成装置400、予測装置500、仮予測モデル生成装置600のハードウェア構成図である。
補正モデル生成装置400、予測装置500、仮予測モデル生成装置600は、CPU(Central Processing Unit)1、ROM(Read Only Memory)2、RAM(Random Access Memory)3を有する。CPU1、ROM2、RAM3は、いわゆるコンピュータを形成する。
また、補正モデル生成装置400、予測装置500、仮予測モデル生成装置600は、補助記憶装置4、表示装置5、操作装置6、I/F(Interface)装置7を有することができる。なお、補正モデル生成装置400、予測装置500、仮予測モデル生成装置600の各ハードウェアは、バス8を介して相互に接続されている。
CPU1は、補助記憶装置4にインストールされている各種プログラムを実行する演算デバイスである。
ROM2は、不揮発性メモリである。ROM2は、補助記憶装置4にインストールされている各種プログラムをCPU1が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する主記憶デバイスとして機能する。具体的には、ROM2はBIOS(Basic Input/Output System)やEFI(Extensible Firmware Interface)等のブートプログラム等を格納する、主記憶デバイスとして機能する。
RAM3は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性メモリである。RAM3は、補助記憶装置4にインストールされている各種プログラムがCPU1によって実行される際に展開される作業領域を提供する、主記憶デバイスとして機能する。
補助記憶装置4は、各種プログラムや、各種プログラムが実行される際に用いられる情報を格納する補助記憶デバイスである。
表示装置5は、補正モデル生成装置400、予測装置500、仮予測モデル生成装置600の内部状態等を表示する表示デバイスである。
操作装置6は、補正モデル生成装置400、予測装置500、仮予測モデル生成装置600の管理者が補正モデル生成装置400、予測装置500、仮予測モデル生成装置600に対して各種指示を入力する入力デバイスである。
I/F装置7は、各種センサやネットワークに接続し、他の端末と通信を行うための通信デバイスである。
<機能ブロック>
以下、図7を参照しながら補正モデル生成装置400の機能ブロックについて説明し、図8を参照しながら予測装置500の機能ブロックについて説明する。
図7は、本開示の一実施形態に係る補正モデル生成装置400の機能ブロック図である。図7に示されるように、補正モデル生成装置400は、学習部(補正モデル生成部)401と、予測値取得部402と、実測値取得部403と、を備える。また、補正モデル生成装置400は、プログラムを実行することによって、学習部(補正モデル生成部)401、予測値取得部402、実測値取得部403、として機能する。以下、それぞれについて説明する。
予測値取得部402は、機種Aの機器の運転データを取得する。また、予測値取得部402は、仮予測モデル(つまり、機種Bのモデル)10に、機種Aの機器の運転データを入力して、運転状態の予測値を出力させる。
実測値取得部403は、機種Aの機器の運転状態の実測値(つまり、機種Aの機器の運転データから算出された運転状態)を取得する。なお、実測値取得部403は、機種Aの機器の運転データから運転状態を算出することができる。
学習部(補正モデル生成部(補正部の一例である))401は、補正モデル20を生成する。具体的には、学習部(補正モデル生成部)401は、予測値取得部402が取得した機種Aの機器の運転状態の予測値と、実測値取得部403が取得した機種Aの機器の運転状態の実測値と、を関連付けて機械学習することによって、補正モデル20を生成する。
図8は、本開示の一実施形態に係る予測装置500の機能ブロック図である。図8に示されるように、予測装置500は、予測部501と、運転データ取得部502と、出力部503と、を備える。また、予測装置500は、プログラムを実行することによって、予測部501、運転データ取得部502、出力部503、として機能する。以下、それぞれについて説明する。
運転データ取得部502は、運転データ(具体的には、機種Aの機器の運転データ)を取得する。
予測部501は、運転データ取得部502が取得した機種Aの機器の運転データを、仮予測モデル(つまり、機種Bのモデル)10に入力して運転状態を出力することによって、機種Aの機器の運転状態の予測値を取得する。また、予測部501は、機種Aの機器の運転状態の予測値を、補正モデル20に入力して運転状態の補正予測値を出力することによって、機種Aの機器の運転状態の補正予測値を取得する。
出力部503は、予測部501が予測した機種Aの機器の運転状態の補正予測値を出力する。その後、この機種Aの機器の運転状態の補正予測値は、機種Aの機器の冷媒の漏洩を検知したり、機種Aの機器の故障を検知したり、機種Aの機器を制御したりするために用いられうる。
<運転データの例>
ここで、機器の運転データの例を説明する。
(例1)
例えば、機器の運転データは、
・凝縮温度
・蒸発温度
・凝縮器出口温度
・蒸発器出口温度
・外気温
・圧縮機202の回転数
・過冷却熱交換器の膨張弁204の開度
・圧縮機202の電流値
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
(例2)
例えば、機器の運転データは、上記の運転データ(例1)に加えて、あるいは、上記の運転データ(例1)に代えて、
・室内機膨張弁302の開度
・室外機主膨張弁205の開度
・運転中もしくは運転待機中の室内機定格能力の合計値
・室内機運転台数
・室内機能力(冷房または暖房)
・室内機吹き出し温度
・室温
・室外機液閉鎖弁接続配管冷媒温度(図3よび図4のサーミスタ(4)が検知する連絡配管液温)
・液連絡配管冷媒温度(室外機200の外に取り付けられた外付けセンサが検知する室外機200の外側の連絡配管での計測温度)
・室外機ファン風量
・室内機ファン風量
・室外機ファン回転数(ステップ、タップ)
・室内機ファン回転数(ステップ、タップ)
・室外機ファン電流値
・室内機ファン電流値
・冷媒循環量
・圧縮機202の吐出温度
・圧縮機202の吸入温度
・圧縮機202の吐出過熱度
・圧縮機202の吸入過熱度
・過冷却熱交換器203の出口過冷却度(過冷却熱交換器回路を有する場合)
・過冷却熱交換器203の出口過熱度(ガス管側)(過冷却熱交換器回路を有する場合)
・エコノマイザ出口過冷却度(エコノマイザ回路を有する場合)
・エコノマイザ用膨張弁の開度(エコノマイザ回路を有する場合)
・エコノマイザバイパス側出口圧力(エコノマイザ回路を有する場合)
・中間インジェクション用膨張弁の開度(中間インジェクション回路を有する場合)
・中間インジェクション温度(中間インジェクション回路を有する場合)
・中間インジェクション圧力(中間インジェクション回路を有する場合)
・蒸発器入口水温(熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合)
・蒸発器出口水温(熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合)
・凝縮器入口水温(熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合)
・凝縮器出口水温(熱源側と利用側との少なくとも一方が水冷式の場合)
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
(例3)
例えば、正常時の冷媒量指標値の予測値を推論するための運転データは、上記の運転データ(例1および例2)に加えて、あるいは、上記の運転データ(例1および例2)に代えて、
・デフロスト回数と、デフロスト時間と、のうちの少なくとも1つを含むことができる。
<運転状態の例>
ここで、機器の運転状態の例を説明する。
(例1(冷房運転の場合))
例えば、運転状態は、
・凝縮温度-室外熱交換器201の出口温度(以下、室外熱交換器出口過冷却度ともいう。なお、過冷却度は、SC、サブクールとも呼ばれる)
・圧縮機の吸入過熱度(なお、過熱度は、SH、スーパーヒートとも呼ばれる)
・圧縮機の吐出過熱度
・室外熱交換器出口過冷却度または圧縮機の吸入過熱度または圧縮機の吐出過熱度に基づく値
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
例えば、室外熱交換器出口過冷却度に基づく値は、室外熱交換器出口過冷却度を利用した演算値である。例えば、室外熱交換器出口過冷却度を利用した演算値は、
・室外熱交換器出口過冷却度を利用した演算値=室外熱交換器出口過冷却度/(凝縮温度-外気温)
である。
例えば、室外熱交換器出口過冷却度に基づく値は、冷媒物性、冷凍サイクル線図(T-S、P-h線図)から定義した値である。
(例2(冷房運転の場合))
例えば、運転状態は、上記の冷媒量指標値(例1)に加えて、あるいは、上記の冷媒量指標値(例1)の室外熱交換器出口過冷却度に代えて、
・過冷却熱交換器出口過冷却度
・過冷却熱交換器出口過冷却度に基づく値
のうちの少なくとも1つを含むことができる。
(例3(暖房運転の場合))
暖房運転の場合、運転状態は、上記の運転状態(例1および例2)に代えて、
・室内熱交換器出口過冷却度と、室内熱交換器出口過冷却度に基づく値と、のうちの少なくとも1つを含むことができる。室内熱交換器出口過冷却度は、複数の室内熱交換器301の過冷却度のうちの少なくとも1つと、複数の室内熱交換器301の過冷却度の平均と、複数の室内熱交換器301の室内側合流点または室外側合流点での過冷却度とのうちのいずれかである。
(例4(冷暖同時運転の場合))
冷暖同時運転の場合、運転状態は、上記の運転状態(例1と例2との少なくとも一方)に加えて、
・室内熱交換器(図5の暖房室内機300-1の室内熱交換器301)出口過冷却度と室外熱交換器(図5の室外熱交換器(凝縮器)201-1)出口過冷却度との組み合わせである。
<機器の例>
以下、機器の例を説明する。
例えば、補正モデル20を生成するために用いられる機器は、予測装置500が予測するための機器と同一の機種の同一の機器である。
例えば、補正モデル20を生成するために用いられる機器は、予測装置500が予測するための機器と同一の機種の異なる1つまたは複数の機器である。
例えば、補正モデル20を生成するために用いられる機器は、予測装置500が予測するための機器と同一の機種の同一の機器と、同一の機種の異なる1つまたは複数の機器と、である。
例えば、機器の機種は、機器とは異なる機種である機器の新機種である。つまり、機種Aは、機種Bの新機種である。
例えば、機器は、機器とは異なる機種である機器と類似する機能を有する。つまり、機種Aと機種Bは、類似する機能を有する。
<方法>
以下、図9を参照しながら仮予測モデル生成処理について説明し、図10を参照しながら補正モデル生成処理について説明し、図11を参照しながら予測処理について説明する。
図9は、本開示の一実施形態に係る仮予測モデル生成処理のフローチャートである。
ステップ11(S11)において、仮予測モデル生成装置600は、教師データ(機種Bの機器の運転データおよび運転状態)を取得する。なお、機種Bが機種Aの旧機種で、機種Bの予測モデルが既に作成されている場合は、その予測モデルを仮モデルとし、この処理を省略してもよい。
ステップ12(S12)において、仮予測モデル生成装置600は、S11で取得された教師データを用いて機械学習する(具体的には、機種Bの機器の運転データと運転状態とを関連付けて機械学習する)ことによって、仮予測モデル(つまり、機種Bのモデル)10を生成する。
図10は、本開示の一実施形態に係る補正モデル生成処理のフローチャートである。
ステップ21(S21)において、予測値取得部402は、機種Aの機器の運転データを取得する。
ステップ22(S22)において、予測値取得部402は、仮予測モデル(つまり、機種Bのモデル)10に、S21で取得された機種Aの機器の運転データを入力して、運転状態の予測値を出力させる。
ステップ23(S23)において、実測値取得部403は、機種Aの機器の運転状態の実測値(つまり、機種Aの機器の運転データから算出された運転状態)を取得する。
なお、S21およびS22と、S23と、は、順序が逆であってもよいし、同時に行われてもよい。
ステップ24(S24)において、学習部(補正モデル生成部)401は、補正モデル20を生成する。具体的には、学習部(補正モデル生成部)401は、S22で取得された機種Aの機器の運転状態の予測値と、S23で取得された機種Aの機器の運転状態の実測値と、を関連付けて機械学習することによって、補正モデル20を生成する。
図11は、本開示の一実施形態に係る予測処理のフローチャートである。
ステップ31(S31)において、運転データ取得部502は、運転データ(具体的には、機種Aの機器の運転データ)を取得する。
ステップ32(S32)において、予測部501は、S31で取得された機種Aの機器の運転データを、仮予測モデル(つまり、機種Bのモデル)10に入力して運転状態を出力することによって、機種Aの機器の運転状態の予測値を取得する。
ステップ33(S33)において、予測部501は、S32で取得された機種Aの機器の運転状態の予測値を、補正モデル20に入力して運転状態の補正予測値を出力することによって、機種Aの機器の運転状態の補正予測値を取得する。
ステップ34(S34)において、出力部503は、S33の機種Aの機器の運転状態の補正予測値を出力する。その後、この機種Aの機器の運転状態の補正予測値は、機種Aの機器の冷媒の漏洩を検知したり、機種Aの機器の故障を検知したり、機種Aの機器を制御したりするために用いられうる。
<<"仮予測モデル+補正モデル"から"予測モデル"への更新>>
図12は、本開示の一実施形態に係る仮予測モデルおよび補正モデルから予測モデルへの更新について説明するための図である。予測装置500は、仮予測モデル10と補正モデル20とを、機種Aの機器の予測モデルに更新する更新部504を備えることができる。このように、予測装置500は、機種Aの機器の運転データが十分に蓄積された後に、機種Aの機器の予測モデルを作成して置き換えることができる。
<<補正モデルの更新>>
図13は、本開示の一実施形態に係る補正モデルの更新について説明するための図である。予測装置500は、補正モデルを更新する更新部504を備えることができる。このように、予測装置500は、最新の補正モデルを用いることができる。
<補正モデルの生成例>
予測装置500は、機器の運転状態の予測値と、機器の運転状態の実測値と、の差を予測することができる。図14を参照しながら詳細に説明する。
図14は、本開示の一実施形態に係る補正モデルの生成の別の実施形態を説明するための図である。以下、<仮予測モデルの生成>、<補正モデルの生成>、<仮予測モデル+補正モデルでの運用>の順に説明する。
<仮予測モデルの生成>
まず、仮予測モデル生成装置600が、仮予測モデル10を生成する。具体的には、仮予測モデル生成装置600は、教師データを用いて機械学習する(具体的には、機器Bの運転データと運転状態とを関連付けて機械学習する)ことによって、仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10を生成する。
<補正モデルの生成>
次に、補正モデル生成装置(補正装置の一例である)400が、補正モデル20を生成する。補正モデル20は、運転状態の仮予測モデル10による予測値と、運転状態の実測値と、の差を予測するモデルである。
具体的には、補正モデル生成装置400は、仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10に機器Aの運転データを入力することによって、機器Aの運転状態の予測値を取得する。また、補正モデル生成装置400は、機器Aの運転状態の実測値(具体的には、機器Aの運転データから算出された運転状態)を取得する。また、補正モデル生成装置400は、機器Aの運転データを取得する。そして、補正モデル生成装置400は、機器Aの運転状態の予測値と、機器Aの運転状態の実測値と、機器Aの運転データと、を関連付けて機械学習することによって、補正モデル20を生成する。
<仮予測モデル+補正モデルでの運用>
その後、機器Aの運用が開始される。予測装置500は、機器Aの運転データから運転状態を予測する。
具体的には、予測装置500は、仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10に機器Aの運転データを入力することによって、機器Aの運転状態の予測値を取得する。また、予測装置500は、補正モデル20に機器Aの運転データを入力することによって、機器Aの運転状態の予測値と実測値の差の予測値を取得する。そして、予測装置500は、機器Aの運転状態の予測値と、機器Aの運転状態の予測値と実測値との差の予測値と、に基づいて、補正された運転状態の予測値を取得する。
以下、実施形態2および実施形態3について説明する。なお、実施形態1と同様の内容については説明を省略する。
[実施形態2]
補正装置410は、仮予測モデルを用いて予測された機器の運転状態の予測値を用いて、機器を異常判定する際の閾値を補正することができる。図15を参照しながら詳細に説明する。
図15は、本開示の一実施形態に係る異常判定の閾値の補正について説明するための図である。以下、<仮予測モデルの生成と閾値の算出>、<異常判定の閾値の補正>、<仮予測モデル+補正閾値での運用>の順に説明する。
<仮予測モデルの生成と閾値の算出>
まず、仮予測モデル生成装置600が、仮予測モデル10を生成する。具体的には、仮予測モデル生成装置600は、教師データを用いて機械学習する(具体的には、機器Bの運転データと運転状態とを関連付けて機械学習する)ことによって、仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10を生成する。
さらに、機器Bの運転状態の予測値(具体的には、仮予測モデル10に機器Bの運転データを入力して運転状態を出力する)と、機器Bの運転状態の実測値(具体的には、機器Bの運転データから算出された運転状態)と、から、機器Bの閾値(ε_Bとする)が算出される。例えば、機器Bの△運転状態量(=機器Bの運転状態量の実測値-機器Bの運転状態量の仮予測モデル10による予測値)の平均がμ_b、標準偏差がσ_bである場合、機器Bの閾値(ε_B)を"μ_b-3×σ_b"とすることができる。
<異常判定の閾値の補正>
次に、補正装置410が、閾値を補正する。まず、仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10に機器Aの運転データを入力することによって、機器Aの運転状態の予測値が取得される。機器Aの△運転状態量(=機器Aの運転状態量の実測値-機器Aの運転状態量の仮予測モデル10による予測値)の平均がμ_a、標準偏差がσ_aである場合、機器Aの閾値(ε_A)を"μ_a-3×σ_a"とすることができる。このように、閾値がε_Bからε_Aへ補正される。
<仮予測モデル+補正閾値での運用>
その後、機器Aの運用が開始される。異常判定装置510は、機器Aの運転データから異常を判定する。具体的には、異常判定装置510は、機器Aの△運転状態量(=機器Aの運転状態量の実測値-機器Aの運転状態量の仮予測モデル10による予測値)と、機器Aの閾値(ε_A)と、を比較して異常(例えば、機器Aの冷媒の漏洩、機器Aの故障)を判定する。
[実施形態3]
補正装置は、仮予測モデルを用いて予測された機器の運転状態の予測値を用いて、機器を制御する際の制御ゲインを補正することができる。図16を参照しながら詳細に説明する。
図16は、本開示の一実施形態に係る機器の制御の制御ゲインの補正について説明するための図である。以下、<仮予測モデルの生成と制御ゲインの算出>、<補正制御ゲインの追加>、<仮予測モデル+補正制御ゲインでの運用>の順に説明する。
<仮予測モデルの生成と制御ゲインの算出>
まず、仮予測モデル生成装置600が、仮予測モデル10を生成する。具体的には、仮予測モデル生成装置600は、教師データを用いて機械学習する(具体的には、機器Bの運転データと運転状態とを関連付けて機械学習する)ことによって、仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10を生成する。
さらに、機器Bの制御ゲイン(機器Bの出力(運転状態の実測値)/機器Bの入力(運転データの実測値))が算出される。なお、機器Bの制御ゲインを"K_B"とする。
<補正制御ゲインの追加>
次に、補正装置410が、追加する補正制御ゲインを算出する。なお、補正制御ゲイン(仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10の出力の補正係数)を"K_c"とする。補正制御ゲイン(K_c)は、同じ入力に対する"機器Aの出力(運転状態の実測値)/仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10の出力(運転状態の予測値)"である。したがって、機器Aの出力の予測値は、K_c×仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10の出力、として計算できる。
<仮予測モデル+補正制御ゲインでの運用(内部モデル制御(IMC)への適用例)>
その後、機器Aの運用が開始される。機器制御装置520は、仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10と仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10の出力の補正係数である補正制御ゲイン(K_c)を用いて、機器Aを制御する。具体的には、機器制御装置520は、機器Aの出力(運転状態の実測値)が目標値に近づくように制御する。なお、本実施形態では、仮予測モデル(つまり、機器Bのモデル)10の出力を補正するゲインを追加したが、機器Bの制御ゲインK_Bを補正するゲインを追加してもよい。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
1 CPU
2 ROM
3 RAM
4 補助記憶装置
5 表示装置
6 操作装置
7 I/F装置
8 バス
10 仮予測モデル
20 補正モデル
100 空気調和システム
200 室外機
201 室外熱交換器
201-1 室外熱交換器(凝縮器)
201-2 室外熱交換器(蒸発器)
202 圧縮機
203 過冷却熱交換器
204 過冷却熱交換器膨張弁
205 室外機主膨張弁
206 四路切替弁
300 室内機
300-1 暖房室内機
300-2 冷房室内機
301 室内熱交換器
302 室内熱交換器膨張弁
400 補正モデル生成装置
401 学習部(補正モデル生成部)
402 予測値取得部
403 実測値取得部
410 補正装置
500 予測装置
501 予測部
502 運転データ取得部
503 出力部
504 更新部
510 異常判定装置
520 機器制御装置
600 仮予測モデル生成装置

Claims (23)

  1. 機器の運転データから予測された運転状態の予測値に関する補正をする装置であって、
    前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルと、
    前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値に関する補正をする補正部と
    を備えた装置。
  2. 前記補正部は、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルを生成する、請求項1に記載の装置。
  3. 前記仮予測モデルに前記機器の運転データを入力して前記機器の運転状態を出力することによって、前記機器の運転状態の予測値を取得する取得部と、
    前記機器の運転状態の実測値を取得する取得部と、をさらに備え、
    前記補正部は、前記機器の運転状態の予測値と、前記機器の運転状態の実測値と、を関連付けて機械学習する、請求項2に記載の装置。
  4. 機器の運転データを取得する運転データ取得部と、
    前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルと、
    前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルと、
    前記仮予測モデルを用いて、前記機器の運転データから前記機器の運転状態の予測値を予測し、前記補正モデルを用いて、前記機器の運転状態の予測値から前記機器の運転状態の補正予測値を予測する予測部と
    を備えた装置。
  5. 前記予測部は、
    前記仮予測モデルに前記機器の運転データを入力して前記機器の運転状態を出力することによって、前記機器の運転状態の予測値を取得し、
    前記補正モデルに前記機器の運転状態の予測値を入力して前記機器の運転状態の補正予測値を出力することによって、前記機器の運転状態の補正予測値を取得する、請求項4に記載の装置。
  6. 前記予測部は、
    前記補正モデルに前記機器の運転状態の予測値とともに前記機器の運転データをさらに入力する、請求項5に記載の装置。
  7. 前記補正モデルを生成するために用いられる機器は、前記予測部が予測するための機器と同一の機種の同一の機器である、請求項4から6のいずれか一項に記載の装置。
  8. 前記補正モデルを生成するために用いられる機器は、前記予測部が予測するための機器と同一の機種の異なる1つまたは複数の機器である、請求項4から6のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記補正モデルを生成するために用いられる機器は、前記予測部が予測するための機器と同一の機種の同一の機器と、同一の機種の異なる1つまたは複数の機器と、である、請求項4から6のいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記仮予測モデルと前記補正モデルとを、前記機器の予測モデルに更新する更新部をさらに備えた、請求項4から9のいずれか一項に記載の装置。
  11. 前記補正モデルを更新する更新部をさらに備えた、請求項4から9のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記機器の機種は、前記機器とは異なる機器の新機種である、請求項1から11のいずれか一項に記載の装置。
  13. 前記機器は、前記機器とは異なる機器と類似する機能を有する、請求項1から11のいずれか一項に記載の装置。
  14. 前記機器は、空気調和機である、請求項1から13のいずれか一項に記載の装置。
  15. 前記運転状態は、前記機器の冷媒の漏洩と、前記機器の故障と、前記機器の制御と、のうちの少なくとも1つのために用いられる、請求項1から14のいずれか一項に記載の装置。
  16. 前記予測部は、
    前記機器の運転状態の予測値と、前記機器の運転状態の実測値と、の差を予測する、請求項4に記載の装置。
  17. 前記補正部は、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を用いて異常判定する際の閾値を補正する、請求項1に記載の装置。
  18. 前記補正部は、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を用いて制御する際の制御ゲインを補正する、請求項1に記載の装置。
  19. 機器の運転データから予測された運転状態の予測値に関する補正をする方法であって、
    前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルを用いて予測された、前記機器の運転状態の予測値に関する補正をするステップ
    を含む方法。
  20. 機器の運転データから予測された運転状態の予測値に関する補正をするコンピュータを、
    前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルを用いて予測された、前記機器の運転状態の予測値に関する補正をする補正部
    として機能させるためのプログラム。
  21. 機器の運転データを取得するステップと、
    前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデル、および、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルを用いて、前記機器の運転データから、前記機器の運転状態の予測値が補正された補正予測値を予測するステップと
    を含む方法。
  22. コンピュータを
    機器の運転データを取得する運転データ取得部、
    前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデル、および、前記仮予測モデルを用いて予測された前記機器の運転状態の予測値を補正する補正モデルを用いて、前記機器の運転データから、前記機器の運転状態の予測値が補正された補正予測値を予測する予測部
    として機能させるためのプログラム。
  23. 機器の運転データから予測された運転状態の予測値を補正する補正モデルであって、
    前記機器とは異なる機器の運転データおよび運転状態を教師データとして機械学習された仮予測モデルを用いて予測された、前記機器の運転状態の予測値を補正するよう、コンピュータを機能させるための補正モデル。
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