JP2023097730A - 異常検知装置、方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】機器の異常検知の精度を向上させる。【解決手段】本開示の一実施形態に係る異常検知装置は、制御部を備えた異常検知装置であって、前記制御部は、空気調和機の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と前記任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成し、前記位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像されたときの分布に応じて、前記位相空間上に正常領域および異常領域を作成し、前記空気調和機の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、前記少なくともＮ＋１個の値が前記正常領域に写像されるか前記異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する。【選択図】図５

Description

本開示は、異常検知装置、方法、およびプログラムに関する。

従来、空気調和機等の機器の異常検知では、故障の指標が所定の閾値を超えたときに異常と判定する手法が知られている。この閾値は、該指標の正常時のデータと異常時のデータの確率密度を算出し、２つの分布（正常時のデータの確率分布と異常時のデータの確率分布）をもとに決定されている。

特開２００９－２４９２３号公報

しかしながら、２つの分布には、明らかに正常な範囲（異常と被らない範囲）と、明らかに異常な範囲（正常と被らない範囲）と、正常か異常かわかりづらい範囲（正常と異常が被る範囲）と、の３つがある。そのため、故障の指標の時系列データがノイズで上下して正常か異常かわかりづらい範囲に達すると閾値を超えて誤判定されてしまうことがある。以下、図１を参照しながら説明する。図１の左側は閾値の決定について説明し、図１の右側は該閾値を用いた異常の検知について説明する。

図１の左側では、故障の指標（例えば、冷媒量指標とする）の確率密度（あるいは頻度）を示す。"正常時の分布"は、正常時の冷媒量指標の値を収集して算出した確率密度であり、"漏洩時の分布"は、異常時（冷媒漏洩時）の冷媒量指標の値を収集して算出した確率密度である。正常時の分布と漏洩時の分布をもとに、閾値（図１の破線）が決定される。"正常と正しく判定できる範囲"は、明らかに正常な範囲（異常（漏洩）と被らない範囲）であり、"漏洩と正しく判定できる範囲"は、明らかに異常（漏洩）な範囲（正常と被らない範囲）であり、誤判定が少ない。一方、"誤判定が多い範囲"は、正常か異常（漏洩）かわかりづらい範囲（正常と異常（漏洩）が被る範囲）であり、誤判定が多くなる。

図１の右側では、各時間（ｔ）における故障の指標（例えば、冷媒量指標とする）の値を示す。この冷媒量指標のノイズ除去が不十分であると、例えば、機器が正常であるのに、ノイズにより閾値を超えてしまい異常と誤検知されてしまう。

本開示では、機器の異常検知の精度を向上させることを目的とする。

本開示の第１の態様による異常検知装置は、
制御部を備えた異常検知装置であって、
前記制御部は、
空気調和機の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と前記任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成し、前記位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像されたときの分布に応じて、前記位相空間上に正常領域および異常領域を作成し、
前記空気調和機の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、前記少なくともＮ＋１個の値が前記正常領域に写像されるか前記異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する。

本開示の第１の態様によれば、ノイズによる誤検知を減らすことができる。

本開示の第２の態様による異常検知装置は、第１の態様に記載の異常検知装置であって、
前記位相空間上の前記正常領域および前記異常領域は、機械学習により作成された学習済みモデルである。

本開示の第２の態様によれば、正常領域および異常領域を容易に作成することができる。

本開示の第３の態様による異常検知装置は、第１の態様または第２の態様に記載の異常検知装置であって、
前記位相空間は、二次元である。

本開示の第３の態様によれば、異常を検知する精度を向上させることができる。

本開示の第４の態様による異常検知装置は、第１の態様から第３の態様のいずれかに記載の異常検知装置であって、
前記位相空間は、前記空気調和機の異常検知対象である時系列データの値と、前記空気調和機の異常検知対象である時系列データの差分と、の少なくとも一方から作成される。

本開示の第４の態様によれば、異常検知対象である時系列データと、異常検知対象であるデータの差分と、の少なくとも一方を考慮して正常領域および異常領域を作成することができる。

本開示の第５の態様による異常検知装置は、第１の態様から第４の態様のいずれかに記載の異常検知装置であって、
前記制御部は、
前記時系列データの異常を、正常からの外れ度合いと、変化の度合いと、の少なくとも一方から判定する。

本開示の第５の態様によれば、異常検知対象であるデータの正常からの外れ度合いと、異常検知対象であるデータの変化の度合いと、の少なくとも一方を考慮して異常を検知することができる。

本開示の第６の態様による異常検知装置は、第１の態様から第５の態様のいずれかに記載の異常検知装置であって、
前記制御部は、
前記正常領域と前記異常領域とが重なる場合には、前記正常領域と前記異常領域とが重なる領域を前記正常領域とする。

本開示の第６の態様によれば、正常であるのに異常であると誤検知されてしまうことを減らすことができる。

本開示の第７の態様による異常検知装置は、第１の態様から第６の態様のいずれかに記載の異常検知装置であって、
前記制御部は、
前記少なくともＮ＋１個の値のうち前記正常領域に写像されるデータの個数と前記異常領域に写像されるデータの個数との関係と、前記少なくともＮ＋１個の値の写像後の分布の重心が前記正常領域にあるか前記異常領域にあるかの特定と、の少なくとも１つを計算することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する。

本開示の第７の態様によれば、写像後の位相空間上での分布の状態に応じて異常を検知することができる。

本開示の第８の態様による異常検知装置は、第１の態様から第７の態様のいずれかに記載の異常検知装置であって、
前記制御部は、
複数の異なる位相空間を作成する。

本開示の第８の態様によれば、複数の異なる位相空間に基づいて異常を検知することができる。

本開示の第９の態様による異常検知装置は、第８の態様に記載の異常検知装置であって、
前記制御部は、
前記時系列データが、前記複数の異なる位相空間の各位相空間上での正常領域に写像されるか異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する。

本開示の第９の態様によれば、複数の異なる位相空間に基づいて異常を検知することができる。

本開示の第１０の態様による異常検知装置は、第１の態様から第９の態様のいずれかに記載の異常検知装置であって、
前記制御部は、
前記位相空間上に前記正常領域および前記異常領域を作成する際、および、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定する際に、
前記時系列データの前記任意時間の値と前記任意時間と連続した過去のＮ個の値、もしくは、前記時系列データの前記任意時間の値と前記任意時間からＭ個おきに過去のＮ個の値を取得する。

本開示の第１０の態様によれば、異常検知対象であるデータを間引いて用いることもできる。

本開示の第１１の態様による異常検知装置は、第１の態様から第１０の態様のいずれかに記載の異常検知装置であって、
前記空気調和機の異常検知対象である時系列データは、前記空気調和機に含まれる冷媒量と関係のあるデータである。

本開示の第１１の態様によれば、冷媒の漏洩を検知することができる。

本開示の第１２の態様による方法は、
異常検知装置の制御部が実行する方法であって、
空気調和機の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と前記任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成し、前記位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像されたときの分布に応じて、前記位相空間上に正常領域および異常領域を作成するステップと、
前記空気調和機の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、前記少なくともＮ＋１個の値が前記正常領域に写像されるか前記異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力するステップと
を含む。

本開示の第１３の態様によるプログラムは、
異常検知装置の制御部に、
空気調和機の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と前記任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成し、前記位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像された分布に応じて、前記位相空間上に正常領域および異常領域を作成する手順、
前記空気調和機の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、前記少なくともＮ＋１個の値が前記正常領域に写像されるか前記異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する手順
を実行させる。

従来の異常検知について説明するための図である。 本開示の全体の構成例である。 本開示の異常検知対象である時系列データの位相空間への写像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正常領域および異常領域の作成について説明するための図である。 本開示の正常領域と異常領域の重なり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異常検知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位相空間の次元数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位相空間の一例である。 本開示の一実施形態に係る位相空間の一例である。 本開示の一実施形態に係る複数の位相空間の作成および複数の位相空間を用いた異常検知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正常領域と異常領域の作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正常と異常の判定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異常検知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空気調和機（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機（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機（冷暖同時運転の場合）のハードウェア構成図である。

以下、図面に基づいて本開示の実施の形態を説明する。

＜全体の構成例＞
図２は、本開示の全体の構成例である。異常検知装置１０は、空気調和機等の機器１００の異常を検知する装置である。異常検知装置１０は、制御部（図１３の制御部１００１）を備える。

＜実施例１＞
例えば、異常検知装置１０は、空気調和機１００とは別の装置である。異常検知装置１０と空気調和機１００は、任意のネットワークを介して通信可能に接続されている。例えば、異常検知装置１０は、空気調和機１００から離れたクラウドサーバであってもよいし、空気調和機と同一の建物等内に設置されたコンピュータであってもよい。なお、１つの異常検知装置１０が、１つの空気調和機１００の異常を検知してもよいし、複数の空気調和機１００の異常を検知してもよい。

＜実施例２＞
例えば、異常検知装置１０は、空気調和機１００の一部である。なお、１つの異常検知装置１０が、１つの空気調和機１００の異常を検知してもよいし、複数の空気調和機１００の異常を検知してもよい。

＜実施例３＞
本明細書で説明する異常検知装置の処理が、空気調和機１００とは別の装置である異常検知装置１０と、空気調和機１００の一部である異常検知装置１０と、で分散して実行されてもよい。

＜概要＞
異常検知装置１０が実行する空気調和機１００の異常の検知の処理について説明する。なお、本明細書では、機械学習により作成した学習済みモデル（後述する、機械学習により作成された正常領域および異常領域）を用いる場合を主に説明するが、本開示は、機械学習によらず作成された正常領域および異常領域を用いることもできる。

＜学習＞
まず、異常検知装置１０の制御部１００１は、空気調和機１００の異常を検知するために用いる位相空間上の正常領域および異常領域を作成する。

具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、空気調和機１００の異常を検知するための対象となる指標（以下、異常検知対象という）の時系列データの任意時間の値と任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成する。次に、異常検知装置１０の制御部１００１は、位相空間上に正常の時系列データ（空気調和機１００が正常であるときの指標の時系列データ）と異常の時系列データ（空気調和機１００が異常であるときの指標の時系列データ）が写像されたときの分布に応じて、位相空間上に正常領域および異常領域を作成する。例えば、異常検知装置１０の制御部１００１は、入力が複数の（例えば、複数の物件の）正常の時系列データ（空気調和機１００が正常であるときの指標の時系列データ）および複数の（例えば、複数の物件の）異常の時系列データ（空気調和機１００が異常であるときの指標の時系列データ）であり、出力が位相空間上での正常領域または異常領域である教師データを用いて機械学習することにより、位相空間上に正常領域および異常領域を作成することができる。

＜推論＞
次に、異常検知装置１０の制御部１００１は、作成した位相空間上の正常領域および異常領域を用いて、空気調和機１００の異常を検知する。

具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、空気調和機１００の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、少なくともＮ＋１個の値が正常領域に写像されるか異常領域に写像されるかを特定することで、時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する。

なお、本明細書では、異常検知対象が冷媒量指標（空気調和機１００に含まれる冷媒量と関係のあるデータ）の場合を主に説明するが、本開示は、任意の故障の指標に適用することができる。

以下、正常領域と異常領域を作成する処理について、＜位相空間への写像＞、＜正常領域と異常領域の作成＞、＜正常領域と異常領域の重なり＞に分けて詳述する。

＜位相空間への写像＞
図３は、本開示の異常検知対象である時系列データの位相空間への写像について説明するための図である。異常検知装置１０の制御部１００１は、空気調和機１００の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成し、位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データを写像する。

図３の例で説明すると、異常検知装置１０の制御部１００１は、空気調和機１００の異常検知対象である時系列データの任意時間の値（冷媒量指標の時間ｔにおける値）と任意時間より過去のＮ個の値（冷媒量指標の時間ｔ－１における値）からＮ＋１次元の位相空間（２次元の平面）を作成する。そして、異常検知装置１０の制御部１００１は、位相空間上に正常の時系列データ（空気調和機１００が正常であるときの冷媒量指標の時系列データ）と異常の時系列データ（空気調和機１００が異常（冷媒漏洩）であるときの冷媒量指標の時系列データ）を写像する。

＜正常領域と異常領域の作成＞
図４は、本開示の一実施形態に係る正常領域および異常領域の作成について説明するための図である。異常検知装置１０の制御部１００１は、位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像されたときの分布に応じて、位相空間上に正常領域および異常領域を作成する。なお、指標（ｔ－１）～基準値（近似）かつ指標（ｔ）～基準値（近似）ならば正常とし、指標（ｔ－１）と指標（ｔ）とのどちらか一方が基準値より下（あるいは上）ならば正常とし（ノイズ分であったとみなす）、指標（ｔ－１）＜（あるいは＞）基準値かつ指標（ｔ）＜（あるいは＞）基準値ならば異常と判定することができる。

図４の例で説明すると、異常検知装置１０の制御部１００１は、位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像されたときの分布に応じて、位相空間上に正常領域および異常領域を作成する（例えば、境界線を引く）。例えば、指標（ｔ－１）～０（近似）かつ指標（ｔ）～０（近似）ならば正常と判定し、指標（ｔ－１）と指標（ｔ）のどちらか一方が負ならば正常とし（ノイズ分であったとみなす）、指標（ｔ－１）＜０かつ指標（ｔ）＜０ならば異常と判定することができる。

このように、誤判定するようなデータを含まないように正常領域および異常領域（例えば、境界線）を作成することによって、１次元では異常と判定されていたデータも平面に写像されたことにより正常領域にプロットされる。

＜正常領域と異常領域の重なり＞
図５は、本開示の正常領域と異常領域の重なりについて説明するための図である。異常検知対象である時系列データが写像されたときに位相空間上で正常領域と異常領域が重なる場合がある。異常検知装置１０の制御部１００１は、正常領域と異常領域とが重なる場合には、正常領域と異常領域とが重なる領域（例えば、図５の"正常領域"と"漏洩領域"が重なっている"重なり"が示す領域）を正常領域とすることができる。

以下、空気調和機１００の異常を検知する処理について詳述する。

＜異常検知＞
図６は、本開示の一実施形態に係る異常検知について説明するための図である。異常検知装置１０の制御部１００１は、空気調和機１００の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、少なくともＮ＋１個の値が正常領域に写像されるか異常領域に写像されるかを特定することで、時系列データが正常であるか異常であるかを判定する（図６の左側の破線の枠内にある少なくともＮ＋１個の値が写像されていく（枠を移動させて写像していく））。

例えば、異常検知装置１０の制御部１００１は、少なくともＮ＋１個の値のうち正常領域に写像されるデータの個数と異常領域に写像されるデータの個数との関係を計算することで、時系列データが正常であるか異常であるかを判定する（例えば、正常領域に写像されるデータの個数のほうが多ければ正常であると判定する、異常領域に写像されるデータの個数のほうが多ければ異常であると判定する）ことができる。

例えば、異常検知装置１０の制御部１００１は、少なくともＮ＋１個の値の写像後の分布の重心が正常領域にあるか異常領域にあるかの特定を計算することで、時系列データが正常であるか異常であるかを判定する（例えば、写像後の分布の重心が正常領域にあれば正常であると判定する、写像後の分布の重心が異常領域にあれば異常であると判定する）ことができる。

＜＜位相空間の次元数＞＞
図７は、本開示の一実施形態に係る位相空間の次元数について説明するための図である。位相空間は、任意の次元数の位相空間であってよい。位相空間は、２次元であってもよいし、３次元以上であってもよい。例えば、図７に示されるように、位相空間は、故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔにおける値と故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔ－１における値と故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔ－２における値を軸とする位相空間である。なお、多次元にすればするほど複雑な境界面となるのでノイズによる誤検知が無くなっていく。

＜＜変化の度合い＞＞
図８は、本開示の一実施形態に係る位相空間の一例である。位相空間の軸は、故障の指標を演算したものでもよい。例えば、図８に示されるように、位相空間は、故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔにおける値と時間ｔ－１における値の差分と、故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔ－１における値と時間ｔ－２における値の差分と、を軸とする位相空間である。図８に示されるように、急速リーク（短時間に大量の冷媒が漏れて酸欠や可燃性冷媒の発火の原因となる急速な漏洩）の時系列データは、スローリーク（長期的に徐々に冷媒が漏れて機能の低下に至る漏洩）の場合の時系列データよりも左下に写像される。このように、変化が著しいと左下(冷媒量指標の場合)に写像されることとなり、変化が速い異常であるか変化が遅い異常であるかといった進捗度を判定することができる。なお、異常時に値が大きくなる指標の場合には、変化が著しいと右上に写像されることとなる。

図９は、本開示の一実施形態に係る位相空間の一例である。位相空間の軸は、故障の指標を演算したものでもよい。例えば、図９に示されるように、位相空間は、故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔにおける値と、故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔにおける値と時間ｔ－１における値の差分と、を軸とする位相空間である。

＜＜複数の位相空間＞＞
図１０は、本開示の一実施形態に係る複数の位相空間の作成および複数の位相空間を用いた異常検知について説明するための図である。

本開示の一実施形態では、異常検知装置１０の制御部１００１は、複数の異なる位相空間を作成することができる。例えば、図１０に示されるように、異常検知装置１０の制御部１００１は、故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔにおける値と故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔ－１における値を軸とする位相空間、および、故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔにおける値と時間t－１における値の差分と故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時間ｔ－１における値と時間ｔ－２における値の差分を軸とする位相空間を作成することができる。

本開示の一実施形態では、異常検知装置１０の制御部１００１は、時系列データが、複数の異なる位相空間の各位相空間上での正常領域に写像されるか異常領域に写像されるかを特定することで、時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力することができる。例えば、図１０に示されるように、異常検知装置１０の制御部１００１は、故障の指標（例えば、冷媒量指標）の時系列データが、２つの位相空間の各位相空間上での正常領域に写像されるか異常領域に写像されるかを特定し、正常からの外れ度合いかつ変化の度合いを判定することができる。そのため、正常であるか異常であるかの判定（正常からの外れ度合いによる判定）に加え、変化が速い異常であるか変化が遅い異常であるかといった進捗度を判定（変化の度合いによる判定）することができる。

＜＜時系列データの間隔＞＞
本開示の一実施形態では、異常検知装置１０の制御部１００１は、位相空間上に正常領域および異常領域を作成する際、および、時系列データが正常であるか異常であるかを判定する際に、時系列データの任意時間の値と任意時間と連続した過去のＮ個の値、もしくは、時系列データの任意時間の値と任意時間からＭ個おきに過去のＮ個の値を取得することができる。

＜方法＞
図１１は、本開示の一実施形態に係る正常領域と異常領域の作成処理のフローチャートである。

ステップ１１（Ｓ１１）において、異常検知装置１０の制御部１００１は、位相空間を作成する。具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、空気調和機１００の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成する。

ステップ１２（Ｓ１２）において、異常検知装置１０の制御部１００１は、異常検知対象である時系列データを位相空間上に写像する。具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、Ｓ１１で作成された位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データを写像する。

ステップ１３（Ｓ１３）において、異常検知装置１０の制御部１００１は、位相空間上に正常領域と異常領域を作成する。具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、Ｓ１２で位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像されたときの分布に応じて、位相空間上に正常領域および異常領域を作成する。

図１２は、本開示の一実施形態に係る正常と異常の判定処理のフローチャートである。

ステップ２１（Ｓ２１）において、異常検知装置１０の制御部１００１は、異常検知対象である時系列データを取得する。具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、空気調和機１００の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得する。

ステップ２２（Ｓ２２）において、異常検知装置１０の制御部１００１は、異常検知対象である時系列データを位相空間上に写像する。具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、Ｓ２１で取得された少なくともＮ＋１個の値を、図１１で作成された位相空間上に写像する。

ステップ２３（Ｓ２３）において、異常検知装置１０の制御部１００１は、異常検知対象である時系列データが正常であるか異常であるかを判定する。具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、Ｓ２２で少なくともＮ＋１個の値が正常領域に写像されるか異常領域に写像されるかを特定することで、時系列データが正常であるか異常であるかを判定する。

ステップ２４（Ｓ２４）において、異常検知装置１０の制御部１００１は、判定の結果を出力する。具体的には、異常検知装置１０の制御部１００１は、Ｓ２３で判定された結果を出力（例えば、空気調和機１００の異常を発報）する。

このように、従来は閾値を決定する際に前後の時間における故障の指標の値を考慮していなかったためにノイズにより生じていた誤判定が改善される（例えば、図１で過去の冷媒量指標の情報があれば、冷媒量指標の値が偶然低くなっただけであることが分かる）。本開示の一実施形態では、故障の指標の過去のデータと現在のデータを軸とした位相空間上に故障の指標のデータを写像して、正常領域と異常領域を作成する（例えば、境界線または境界面を引く）ことで、ノイズによる誤検知を減らすことができる。正常領域および異常領域（例えば、境界線または境界面）は、正常データと異常データで機械学習することにより容易に作成することができる。異常検知時には、時系列的に連続する故障の指標のデータを位相空間上に写像して、正常領域に写像されるか異常領域に写像されるかで正常異常を判定することができる。

＜異常検知装置のハードウェア構成＞
図１３は、本開示の一実施形態に係る異常検知装置１０のハードウェア構成図である。

異常検知装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００３を有する。ＣＰＵ１００１、ＲＯＭ１００２、ＲＡＭ１００３は、いわゆるコンピュータを形成する。また、異常検知装置１０は、補助記憶装置１００４、表示装置１００５、操作装置１００６、Ｉ／Ｆ（Interface）装置１００７、ドライブ装置１００８を有する。なお、異常検知装置１０の各ハードウェアは、バスＢを介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１００１は、補助記憶装置１００４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。

ＲＯＭ１００２は、不揮発性メモリである。ＲＯＭ１００２は、補助記憶装置１００４にインストールされている各種プログラムをＣＰＵ１００１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、ＲＯＭ１００２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。

ＲＡＭ１００３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性メモリである。ＲＡＭ１００３は、補助記憶装置１００４にインストールされている各種プログラムがＣＰＵ１００１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１００４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１００５は、異常検知装置１０の内部状態等を表示する表示デバイスである。

操作装置１００６は、異常検知装置１０の管理者が異常検知装置１０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１００７は、ネットワークに接続し、他の装置と通信を行うための通信デバイスである。

ドライブ装置１００８は記憶媒体１００９をセットするためのデバイスである。ここでいう記憶媒体１００９には、ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記憶媒体１００９には、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。

なお、補助記憶装置１００４にインストールされる各種プログラムは、例えば、配布された記憶媒体１００９がドライブ装置１００８にセットされ、該記憶媒体１００９に記録された各種プログラムがドライブ装置１００８により読み出されることでインストールされる。あるいは、補助記憶装置１００４にインストールされる各種プログラムは、Ｉ／Ｆ装置１００７を介して、ネットワークよりダウンロードされることでインストールされてもよい。

以下、図１４～図１６を参照しながら、空気調和機１００のハードウェア構成例を説明する。なお、空気調和機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。空気調和機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。

＜空気調和機のハードウェア構成例（冷房運転の場合）＞
図１４は、本開示の一実施形態に係る空気調和機１００のハードウェア構成図である。空気調和機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１４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１４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１４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。

＜空気調和機のハードウェア構成例（暖房運転の場合）＞
図１５は、本開示の一実施形態に係る空気調和機（暖房運転の場合）１００のハードウェア構成図である。空気調和機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１５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。

＜空気調和機のハードウェア構成例（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１６を参照しながら、冷暖同時運転について説明する。

図１６は、本開示の一実施形態に係る空気調和機（冷暖同時運転の場合）１００のハードウェア構成図である。空気調和機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１６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。

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。

１０ 異常検知装置
１００ 空気調和機
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
１００１ 制御部
１００２ ＲＯＭ
１００３ ＲＡＭ
１００４ 補助記憶装置
１００５ 表示装置
１００６ 操作装置
１００７ Ｉ／Ｆ装置
１００８ ドライブ装置
１００９ 記憶媒体

Claims (13)

1. 制御部を備えた異常検知装置であって、
   前記制御部は、
   空気調和機の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と前記任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成し、前記位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像されたときの分布に応じて、前記位相空間上に正常領域および異常領域を作成し、
   前記空気調和機の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、前記少なくともＮ＋１個の値が前記正常領域に写像されるか前記異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する、異常検知装置。
2. 前記位相空間上の前記正常領域および前記異常領域は、機械学習により作成された学習済みモデルである、請求項１に記載の異常検知装置。
3. 前記位相空間は、二次元である、請求項１または２に記載の異常検知装置。
4. 前記位相空間は、前記空気調和機の異常検知対象である時系列データの値と、前記空気調和機の異常検知対象である時系列データの差分と、の少なくとも一方から作成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検知装置。
5. 前記制御部は、
   前記時系列データの異常を、正常からの外れ度合いと、変化の度合いと、の少なくとも一方から判定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の異常検知装置。
6. 前記制御部は、
   前記正常領域と前記異常領域とが重なる場合には、前記正常領域と前記異常領域とが重なる領域を前記正常領域とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の異常検知装置。
7. 前記制御部は、
   前記少なくともＮ＋１個の値のうち前記正常領域に写像されるデータの個数と前記異常領域に写像されるデータの個数との関係と、前記少なくともＮ＋１個の値の写像後の分布の重心が前記正常領域にあるか前記異常領域にあるかの特定と、の少なくとも１つを計算することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する、請求項１から６のいずれか一項に記載の異常検知装置。
8. 前記制御部は、
   複数の異なる位相空間を作成する、請求項１から７のいずれか一項に記載の異常検知装置。
9. 前記制御部は、
   前記時系列データが、前記複数の異なる位相空間の各位相空間上での正常領域に写像されるか異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する、請求項８に記載の異常検知装置。
10. 前記制御部は、
    前記位相空間上に前記正常領域および前記異常領域を作成する際、および、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定する際に、
    前記時系列データの前記任意時間の値と前記任意時間と連続した過去のＮ個の値、もしくは、前記時系列データの前記任意時間の値と前記任意時間からＭ個おきに過去のＮ個の値を取得する、請求項１から９のいずれか一項に記載の異常検知装置。
11. 前記空気調和機の異常検知対象である時系列データは、前記空気調和機に含まれる冷媒量と関係のあるデータである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の異常検知装置。
12. 異常検知装置の制御部が実行する方法であって、
    空気調和機の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と前記任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成し、前記位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像されたときの分布に応じて、前記位相空間上に正常領域および異常領域を作成するステップと、
    前記空気調和機の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、前記少なくともＮ＋１個の値が前記正常領域に写像されるか前記異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力するステップと
    を含む方法。
13. 異常検知装置の制御部に、
    空気調和機の異常検知対象である時系列データの任意時間の値と前記任意時間より過去のＮ個の値からＮ＋１次元の位相空間を作成し、前記位相空間上に正常の時系列データと異常の時系列データが写像された分布に応じて、前記位相空間上に正常領域および異常領域を作成する手順、
    前記空気調和機の異常検知対象である時系列データから少なくともＮ＋１個の値を取得し、前記少なくともＮ＋１個の値が前記正常領域に写像されるか前記異常領域に写像されるかを特定することで、前記時系列データが正常であるか異常であるかを判定して出力する手順
    を実行させるためのプログラム。

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