JP2024041477A - データ処理装置、物理量計測装置、データ処理システム、及び、データ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数解析に要するメモリ容量及び処理時間の増加を抑制することを可能とするデータ処理装置を提供する。【解決手段】データ処理装置３１は、所定のサンプリング周波数及びサンプリング点数にてそれぞれ計測した物理量データ列を取得するデータ取得部３２０と、物理量データ列から、サンプリング点数よりも少ない第１の解析点数だけ連続して計測された第１の解析点数の物理量データを抽出することにより第１の時間データ列を生成する第１のデータ生成部３２１と、第１の時間データ列を周波数解析により第１の周波数データ列に変換する第１の周波数解析部３２２と、物理量データ列を、サンプリング点数よりも少ない第２の解析点数の物理量データに間引きすることにより第２の時間データ列を生成する第２のデータ生成部３２５と、第２の時間データ列を周波数解析により第２の周波数データ列に変換する第２の周波数解析部３２６とを備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、データ処理装置、物理量計測装置、データ処理システム、及び、データ処理方法に関する。

従来、監視対象の装置に取り付けられて加速度等を検出する検出部と、所定のサンプリング周波数にて検出部により検出されたデジタル信号の時間データ列に対して周波数解析を行うことにより周波数スペクトル（周波数データ列）を生成する演算処理部とを備えるセンサユニットを用いて、監視対象の装置の状態（異常や故障等）を判定することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－０５６６８６号公報

監視対象の装置の状態（異常や故障等）を判定する際に、その判定する状態に応じて、周波数解析の結果に現れる変化が異なる。例えば、特定の状態については、高周波帯域にその変化が現れたり、別の状態については、低周波帯域にその変化が現れたりするような場合がある。また、その変化を捉えるために必要となる周波数分解能も異なる。

上記のような場合、特許文献１に開示されたセンサユニットでは、例えば、所定の周波数分解能を確保しようとすると、時間データ列を構成するためのサンプリング点数が多くなるため、それに応じて必要なメモリ容量も大きくなってしまうという問題点があった。また、サンプリング周波数を変更することで、例えば、所定の高周波帯域では周波数分解能を低く、所定の低周波帯域では周波数分解能を高くすることで、サンプリング点数を少なくすることは可能であるが、時間データ列の取得と周波数解析とを２回に分けて行うことになるため、処理時間が長くなってしまうという問題点があった。

本発明は、上述した課題に鑑み、周波数帯域及び周波数分解能が異なる周波数解析をそれぞれ行う際に、それらの周波数解析に要するメモリ容量及び処理時間の増加を抑制することを可能とするデータ処理装置、物理量計測装置、データ処理システム、及び、データ処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るデータ処理装置は、
計測対象の物理量を物理量データとして所定のサンプリング周波数及びサンプリング点数にてそれぞれ計測した物理量データ列を取得するデータ取得部と、
前記データ取得部により取得された前記物理量データ列から、前記サンプリング点数よりも少ない第１の解析点数だけ連続して計測された前記第１の解析点数の前記物理量データを抽出することにより第１の時間データ列を生成する第１のデータ生成部と、
前記第１のデータ生成部により生成された前記第１の時間データ列に対して周波数解析を行うことにより第１の周波数データ列に変換する第１の周波数解析部と、
前記データ取得部により取得された前記物理量データ列を、前記サンプリング周波数よりも小さい解析周波数に従って前記サンプリング点数よりも少ない第２の解析点数の前記
物理量データに間引きすることにより第２の時間データ列を生成する第２のデータ生成部と、
前記第２のデータ生成部により生成された前記第２の時間データ列に対して周波数解析を行うことにより第２の周波数データ列に変換する第２の周波数解析部と、を備える。

本発明に係るデータ処理装置によれば、所定のサンプリング周波数及びサンプリング点数に基づく物理量データ列から、第１のデータ生成部によりサンプリング周波数及びサンプリング点数よりも少ない第１の解析点数に基づく第１の時間データ列が生成されて、第１の周波数解析部により周波数解析が行われるとともに、第２のデータ生成部によりサンプリング周波数よりも小さい解析周波数及びサンプリング点数よりも少ない第２の解析点数に基づく第２の時間データ列が生成されて、第２の周波数解析部により周波数解析が行われる。そのため、周波数帯域及び周波数分解能が異なる周波数解析をそれぞれ行う際に、共通の物理量データ列が用いられることで、物理量データ列の取得を２回分行う必要がないので、それらの周波数解析に要するメモリ容量及び処理時間の増加を抑制することができる。

上記以外の課題、構成及び効果は、後述する発明を実施するための形態にて明らかにされる。

データ処理システム１の一例を示す全体構成図である。 物理量計測装置３の一例を示すブロック図である。 物理量計測装置３の一例を示す機能説明図である。 各装置を構成するコンピュータ９００の一例を示すハードウエア構成図である。 物理量計測装置３（データ処理装置３１）の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明を実施するための実施形態について説明する。以下では、本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。

図１は、データ処理システム１の一例を示す全体構成図である。データ処理システム１は、ポンプ装置２にて計測対象の物理量を計測したときの物理量データを処理し、ポンプ装置２を管理するためのシステムとして機能する。

データ処理システム１は、その主要な構成として、監視対象のポンプ装置２と、ポンプ装置２に取付可能な物理量計測装置３と、物理量計測装置３と通信可能に構成されたデータ収集装置４と、データ収集装置４と通信可能に構成されたデータ管理装置５と、データ管理装置５と通信可能に構成された端末装置６とを備える。各装置２～６は、例えば、汎用又は専用のコンピュータ（後述の図４参照）で構成されるとともに、ネットワーク７を介して各種のデータを相互に送受信可能に構成される。なお、各装置２～６の数は、図１の例に限られず、１つでもよいし、複数でもよい。

ポンプ装置２は、任意の流体を移送する装置であり、例えば、インフラ設備（上水道、下水道等）やプラント設備（石油精製、発電、製造、化学プロセス等）に設置されて使用される。ポンプ装置２は、ポンプ部２０と、ポンプ装置２の駆動源となるモータ２１と、
モータ２１が発生した駆動力をポンプ部２０に伝達する継手部２２と、ポンプ装置２の動作を制御するポンプ制御盤２３とを備える。

ポンプ部２０は、例えば、羽根車、回転軸、軸受、メカニカルシール、グランドパッキン、ケーシング、配管等で構成される。モータ２１は、例えば、インバータモータ等の任意の形式のモータで構成される。継手部２２は、例えば、カップリング、継手、ジョイント、軸受等で構成される。ポンプ制御盤２３は、例えば、組込型コンピュータで構成され、ユーザ（ポンプ装置２の設置作業者や管理者等）により運転条件が設定された設定値と、ポンプ部２０及びモータ２１の各部に設けられたセンサ類（不図示）の検出値とに基づいて、モータ２１の回転動作を制御する。なお、ポンプ装置２は、各装置３～６と通信可能に構成されていてもよい。

物理量計測装置３は、ポンプ装置２に起因する物理量を計測する装置であり、例えば、ポンプ部２０、モータ２１又は継手部２２の任意の位置に取り付けられる。物理量計測装置３は、計測対象の物理量を計測する物理量センサ３０と、物理量センサ３０により物理量を計測したときの物理量データを処理するデータ処理装置３１と、物理量センサ３０及びデータ処理装置３１を内蔵し、ポンプ装置２に取付可能な筐体３００とを備える。

物理量センサ３０による計測対象の物理量は、例えば、加速度（振動）、速度、変位、環境音等である。物理量センサ３０は、例えば、加速度を計測可能な加速度センサ、速度を計測可能な速度センサ、変位を計測可能な変位センサ、環境音を計測可能なマイクロホン等で構成される。なお、計測対象の物理量は、周波数解析（詳細は後述）の対象となるものであれば上記の例に限られない。例えば、圧力、荷重、温度、電流値、電圧値等の物理量でもよく、その場合には、圧力センサ、荷重センサ、温度センサ、電流センサ、電圧センサ等の物理量センサ３０が用いられる。また、物理量センサ３０は、複数の物理量をそれぞれ計測するための複数のセンサを含むものでもよい。

物理量計測装置３の取付位置は、計測対象の物理量に応じて決められる。なお、ポンプ装置２には、１つの物理量計測装置３が取り付けられてもよいし、図１に示すように、複数の物理量計測装置３が取り付けられてもよい。複数の物理量計測装置３が取り付けられる場合には、共通の物理量を計測するものでもよいし、異なる物理量を計測するものでもよい。

データ処理装置３１は、物理量センサ３０により計測された物理量を示すアナログ信号がデジタル信号に変換された物理量データを処理するための装置である。なお、データ処理装置３１は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を備えていてもよいし、物理量センサ３０からデジタル信号に変換後の物理量データを取得するものでもよい。

データ収集装置４は、ポンプ装置２の設置場所に所在するユーザ（ポンプ装置２の管理者や点検・修理作業者等）により使用されて、物理量計測装置３（具体的には、データ処理装置３１）からデータを収集するための装置である。データ収集装置４は、例えば、スマートフォンやタブレット等の携帯型コンピュータで構成される。データ収集装置４のユーザが、例えば、物理量計測装置３から所定の距離内に接近したときに、物理量計測装置３との間で通信が確立されることで、物理量計測装置３からデータを収集する。また、データ収集装置４は、アプリケーションやブラウザ等のプログラムがインストールされて、各種の入力操作を受け付けるとともに、物理量計測装置３から収集したデータを表示画面に表示したり、そのデータをデータ管理装置５に送信したりする。

データ管理装置５は、データ収集装置４により収集されたデータを管理するためのデー
タベース５０を備え、例えば、サーバ型コンピュータやクラウド型コンピュータで構成される。データ管理装置５は、データ収集装置４から受信したデータをデータベース５０に格納したり、そのデータが所定の通知条件を満たすときに、通知情報を端末装置６に送信したり、データベース５０に格納したデータの参照要求を端末装置６から受け付けたときに、データベース５０の参照情報を端末装置６に送信したりする。

端末装置６は、ポンプ装置２の設置場所から離れた遠隔地に所在するユーザ（ポンプ装置２の管理者や点検・修理作業者等）により使用される装置であり、例えば、据置型コンピュータや携帯型コンピュータで構成される。端末装置６は、アプリケーションやブラウザ等のプログラムがインストールされて、各種の入力操作を受け付けるとともに、各種の情報（通知情報やデータベース５０の参照情報）を表示画面に表示する。なお、端末装置６は、データ収集装置４を兼用するものでもよい。

ネットワーク７は、任意の通信規格に従って有線通信又は無線通信、あるいは、有線通信と無線通信の組合せにより構成される。具体的には、例えば、インターネット等の標準化された通信網、又はローカルネットワーク等の建物内で管理される通信網、あるいは、これらの通信網の組合せを利用することができる。また、無線通信の通信規格としては、典型的には国際規格が用いられる。国際規格の通信手段として、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、ＩＥＥＥ８０２．１５．１、ＩＥＥＥ８０２．１５．１１ａ、１１ｂ、１１ｇ、１１ｎ、１１ａｃ、１１ａｄ、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４５１３－３－１０、ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇ等の方式がある。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＬｏｗＥｎｅｒｇｙ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｓｕｂ－ＧＨｚ、ＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）、ＬＴＥ等の方式を用いることもできる。

図２は、物理量計測装置３の一例を示すブロック図である。図３は、物理量計測装置３の一例を示す機能説明図である。物理量計測装置３は、その主要な構成要素として、上記の物理量センサ３０の他に、データ処理装置３１を構成する制御部３２、通信部３３、記憶部３４及び電源３５を備える。

制御部３２は、例えば、記憶部３４に記憶されたデータ処理プログラム３４０を実行することにより、データ取得部３２０、第１のデータ生成部３２１、第１の周波数解析部３２２、第１の送信処理部３２３、フィルタ処理部３２４、第２のデータ生成部３２５、第２の周波数解析部３２６、及び、第２の送信処理部３２７として機能する。通信部３３は、ネットワーク７を介して、例えば、データ収集装置４との間で各種のデータを送受信する通信インターフェースとして機能する。記憶部３４は、物理量計測装置３の動作で使用される各種のプログラム（データ処理プログラム３４０等）やデータ（設定情報３４１等）を記憶する。設定情報３４１には、例えば、物理量計測装置３が動作する際に制御部３２により参照される設定パラメータ（サンプリング周波数ｆｓ、サンプリング点数Ｎｓ等）が記憶されるとともに、例えば、データ収集装置４を介して設定可能に構成される。電源３５は、例えば、一次電池、二次電池、太陽電池、燃料電池等で構成され、物理量計測装置３の各部に電力を供給する。なお、電源３５は、ポンプ装置２から電力供給を受けるものでもよい。

データ取得部３２０は、物理量センサ３０により計測された物理量に基づいて、物理量データ列Ｄｃを取得する。具体的には、データ取得部３２０は、物理量センサ３０により物理量を物理量データＤとして所定のサンプリング周波数ｆｓ及びサンプリング点数Ｎｓにてそれぞれ計測した物理量データ列Ｄｃを取得する。設定情報３４１に、例えば、図３に示すように、サンプリング周波数ｆｓが「５１２０Ｈｚ」、サンプリング点数Ｎｓが「２０４８点」と設定されている場合には、物理量データ列Ｄｃは、「５１２０Ｈｚ」のサンプリング周波数ｆｓにて計測された「２０４８点」（＝サンプリング点数Ｎｓ）の物理
量データＤ（図３では、｛Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄ２０４８｝で示す）で構成される。

第１のデータ生成部３２１は、データ取得部３２０により取得された物理量データ列Ｄｃから、サンプリング点数Ｎｓよりも少ない第１の解析点数Ｎｓ１（＜Ｎｓ）だけ連続して計測された第１の解析点数Ｎｓ１の物理量データＤを抽出することにより第１の時間データ列Ｄｃｔ１を生成する。

設定情報３４１に、例えば、図３に示すように、第１の解析点数Ｎｓ１が「１０２４点」と設定されている場合には、第１の時間データ列Ｄｃｔ１は、「５１２０Ｈｚ」のサンプリング周波数ｆｓにて計測された「１０２４点」（＝第１の解析点数Ｎｓ１）の物理量データＤで構成される。第１の解析点数Ｎｓ１は、点数に代えて、サンプリング点数Ｎｓに対する比率（例えば、１／２等）で設定されるようにしてもよい。

なお、第１のデータ生成部３２１が、物理量データ列Ｄｃから計測タイミングが連続する第１の解析点数Ｎｓ１の物理量データＤを第１の時間データ列Ｄｃｔ１として抽出する際、物理量データ列Ｄｃにおける任意の計測期間にて計測された第１の時間データ列Ｄｃｔ１を抽出すればよい。例えば、上記の設定情報３４１の例では、「２０４８点」の物理量データＤのうち、図３に示すように、1点目から１０２４点目までの前半の物理量デー
タＤ（図３では、｛Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄ１０２４｝で示す）を第１の時間データ列Ｄｃｔ１として抽出してもよいし、５１３点目から１５３６点目までの中間の物理量データＤを第１の時間データ列Ｄｃｔ１として抽出してもよいし、１０２５点目から２０４８点目までの後半の物理量データＤを第１の時間データ列Ｄｃｔ１として抽出してもよい。

第１の周波数解析部３２２は、第１のデータ生成部３２１により生成された第１の時間データ列Ｄｃｔ１に対して周波数解析を行うことにより第１の周波数データ列Ｄｃｆ１に変換する。第１の周波数解析部３２２は、周波数解析として、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や高速フーリエ変換（ＦＦＴ）と呼ばれるフーリエ変換を行うことにより、時間軸で構成される第１の時間データ列Ｄｃｔ１を、周波数軸で構成される第１の周波数データ列Ｄｃｆ１に変換する。なお、第１の周波数解析部３２２は、フーリエ変換の演算結果である第１の周波数データ列Ｄｃｆ１を記憶部３４に記憶するようにしてもよい。

図３に示す設定情報３４１の例では、第１の時間データ列Ｄｃｔ１は、「５１２０Ｈｚ」のサンプリング周波数ｆｓにて計測された「１０２４点」の物理量データＤで構成されるため、第１の周波数解析部３２２によるフーリエ変換の演算結果において、周波数帯域は、２０００Ｈｚ（＝ｆｓ／２．５６）であり、周波数分解能は、５Ｈｚ（＝ｆｓ／Ｎｓ１）である。

第１の送信処理部３２３は、第１の周波数解析部３２２により変換された第１の周波数データ列Ｄｃｆ１を送信する。その際、第１の周波数解析部３２２により第１の周波数データ列Ｄｃｆ１が記憶部３４に記憶されている場合には、第１の送信処理部３２３は、第１の周波数データ列Ｄｃｆ１の送信後に記憶部３４から第１の周波数データ列Ｄｃｆ１を削除してもよいし、他の削除条件に従って第１の周波数データ列Ｄｃｆ１を削除してもよい。

フィルタ処理部３２４は、データ取得部３２０により取得された物理量データ列Ｄｃに対してアンチエイリアシングフィルタを適用する。アンチエイリアシングフィルタは、第２のデータ生成部３２５により物理量データ列Ｄｃが間引きされたときのエイリアシング（折り返し雑音）を防止するためのフィルタであり、所定の遮断周波数以上の成分を除去するように、デジタル式のローパスフィルタで構成される。ローパスフィルタの遮断周波数は、例えば、サンプリング周波数ｆｓ等を含む設定パラメータの設定値に応じて適宜決
められる。

第２のデータ生成部３２５は、フィルタ処理部３２４によりアンチエイリアシングフィルタが適用された後の物理量データ列Ｄｃを、サンプリング周波数ｆｓよりも小さい解析周波数ｆｓ２（＜ｆｓ）に従ってサンプリング点数Ｎｓよりも少ない第２の解析点数Ｎｓ２（＜Ｎｓ）の物理量データＤに間引き（ダウンサンプリング）することにより第２の時間データ列Ｄｃｔ２を生成する。

設定情報３４１に、図３に示すように、例えば、解析周波数ｆｓ２が「２５６０Ｈｚ」、第２の解析点数Ｎｓ２が「１０２４点」と設定されている場合には、第２の時間データ列Ｄｃｔ２は、「２５６０Ｈｚ」の解析周波数ｆｓ２にて計測された「１０２４点」（＝第２の解析点数Ｎｓ２）の物理量データＤ（図３では、｛Ｄ１，Ｄ３，…，Ｄ２０４７｝で示す）で構成される。解析周波数ｆｓ２は、周波数に代えて、サンプリング周波数ｆｓに対する比率（例えば、０．５等）で設定されるようにしてもよいし、第２の解析点数Ｎｓ２は、点数に代えて、サンプリング点数Ｎｓに対する比率（例えば、１／２、１／３、１／４等）で設定されるようにしてもよい。また、設定情報３４１には、解析周波数ｆｓ２及び第２の解析点数Ｎｓ２のいずれかが設定されていてもよい。

第２の周波数解析部３２６は、第２のデータ生成部３２５により生成された第２の時間データ列Ｄｃｔ２に対して周波数解析を行うことにより第２の周波数データ列Ｄｃｆ２に変換する。第２の周波数解析部３２６は、第１の周波数解析部３２２と同様に、周波数解析として、例えば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）や高速フーリエ変換（ＦＦＴ）と呼ばれるフーリエ変換を行うことにより、時間軸で構成される第２の時間データ列Ｄｃｔ２を、周波数軸で構成される第２の周波数データ列Ｄｃｆ２に変換する。なお、第２の周波数解析部３２６は、フーリエ変換の演算結果である第２の周波数データ列Ｄｃｆ２を記憶部３４に記憶するようにしてもよい。

図３に示す設定情報３４１の例では、第２の時間データ列Ｄｃｔ２は、「２５６０Ｈｚ」の解析周波数ｆｓ２にて計測された「１０２４点」の物理量データＤで構成されるため、第２の周波数解析部３２６によるフーリエ変換の演算結果において、周波数帯域は、１０００Ｈｚ（＝ｆｓ２／２．５６）であり、周波数分解能は、２．５Ｈｚ（＝ｆｓ２／Ｎｓ２）である。すなわち、第２の周波数解析部３２６によるフーリエ変換の周波数帯域は、第１の周波数解析部３２２によるフーリエ変換の周波数帯域よりも低く、第２の周波数解析部３２６によるフーリエ変換の周波数分解能は、第１の周波数解析部３２２によるフーリエ変換の周波数分解能よりも高い。

第２の送信処理部３２７は、第２の周波数解析部３２６により変換された第２の周波数データ列Ｄｃｆ２を送信する。その際、第２の周波数解析部３２６により第２の周波数データ列Ｄｃｆ２が記憶部３４に記憶されている場合には、第２の送信処理部３２７は、第２の周波数データ列Ｄｃｆ２の送信後に記憶部３４から第２の周波数データ列Ｄｃｆ２を削除してもよいし、他の削除条件に従って第２の周波数データ列Ｄｃｆ２を削除してもよい。

第１の送信処理部３２３により送信された第１の周波数データ列Ｄｃｆ１、及び、第２の送信処理部３２７により送信された第２の周波数データ列Ｄｃｆ２は、データ収集装置４により受信されると、データ収集装置４によりデータ管理装置５にさらに送信されることで、データベース５０に格納される。また、第１の周波数データ列Ｄｃｆ１、及び、第２の周波数データ列Ｄｃｆ２は、データ収集装置４の表示画面に表示されてもよい。なお、第１の周波数データ列Ｄｃｆ１、及び、第２の周波数データ列Ｄｃｆ２には、データ処理装置３１又はデータ収集装置４により、例えば、ポンプ装置２及び物理量計測装置３の
少なくとも一方を識別するための識別情報（ポンプ装置２の装置ＩＤ、物理量計測装置３の装置ＩＤ等）が付与されてもよく、その場合には、第１の周波数データ列Ｄｃｆ１及び第２の周波数データ列Ｄｃｆ２と、識別情報とが関連付けられた状態でデータベース５０に格納されるようにしてよい。

なお、本実施形態では、第２のデータ生成部３２５が、フィルタ処理部３２４によりアンチエイリアシングフィルタが適用された後の物理量データ列Ｄｃから第２の時間データ列Ｄｃｔ２を生成する場合について説明したが、設定パラメータの設定値に応じて、アンチエイリアシングフィルタを適用することなく、第２のデータ生成部３２５が、データ取得部３２０により取得されたままの物理量データ列Ｄｃから第２の時間データ列Ｄｃｔ２を生成するようにしてもよい。また、物理量計測装置３（データ処理装置３１）が、フィルタ処理部３２４を備えないようにしてもよい。

図４は、各装置を構成するコンピュータ９００の一例を示すハードウエア構成図である。ポンプ装置２（主にポンプ制御盤２３）、物理量計測装置３（主にデータ処理装置３１）、データ管理装置５、及び、端末装置６の各々は、汎用又は専用のコンピュータ９００により構成される。

コンピュータ９００は、図４に示すように、その主要な構成要素として、バス９１０、プロセッサ９１２、メモリ９１４、入力デバイス９１６、出力デバイス９１７、表示デバイス９１８、ストレージ装置９２０、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）部９２２、外部機器Ｉ／Ｆ部９２４、Ｉ／Ｏ（入出力）デバイスＩ／Ｆ部９２６、及び、メディア入出力部９２８を備える。なお、上記の構成要素は、コンピュータ９００が使用される用途に応じて適宜省略されてもよい。

プロセッサ９１２は、１つ又は複数の演算処理装置（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＮＰＵ（Ｎｅｕｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等）で構成され、コンピュータ９００全体を統括する制御部として動作する。メモリ９１４は、各種のデータ及びプログラム９３０を記憶し、例えば、メインメモリとして機能する揮発性メモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）と、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ等とで構成される。

入力デバイス９１６は、例えば、キーボード、マウス、テンキー、電子ペン等で構成され、入力部として機能する。出力デバイス９１７は、例えば、音（音声）出力装置、バイブレーション装置等で構成され、出力部として機能する。表示デバイス９１８は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー、プロジェクタ等で構成され、出力部として機能する。入力デバイス９１６及び表示デバイス９１８は、タッチパネルディスプレイのように、一体的に構成されていてもよい。ストレージ装置９２０は、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ等で構成され、記憶部として機能する。ストレージ装置９２０は、オペレーティングシステムやプログラム９３０の実行に必要な各種のデータを記憶する。

通信Ｉ／Ｆ部９２２は、インターネットやイントラネット等のネットワーク９４０（図１のネットワーク７と同じであってもよい）に有線又は無線により接続され、所定の通信規格に従って他のコンピュータとの間でデータの送受信を行う通信部として機能する。外部機器Ｉ／Ｆ部９２４は、カメラ、プリンタ、スキャナ、リーダライタ等の外部機器９５０に有線又は無線により接続され、所定の通信規格に従って外部機器９５０との間でデータの送受信を行う通信部として機能する。Ｉ／ＯデバイスＩ／Ｆ部９２６は、各種のセンサ、アクチュエータ等のＩ／Ｏデバイス９６０に接続され、Ｉ／Ｏデバイス９６０との間
で、例えば、センサによる検出信号やアクチュエータへの制御信号等の各種の信号やデータの送受信を行う通信部として機能する。メディア入出力部９２８は、例えば、ＤＶＤドライブ、ＣＤドライブ等のドライブ装置、メモリカードスロット、ＵＳＢコネクタで構成され、ＤＶＤ、ＣＤ、メモリカード、ＵＳＢメモリ等のメディア（非一時的な記憶媒体）９７０に対してデータの読み書きを行う。

上記構成を有するコンピュータ９００において、プロセッサ９１２は、ストレージ装置９２０に記憶されたプログラム９３０をメモリ９１４に呼び出して実行し、バス９１０を介してコンピュータ９００の各部を制御する。なお、プログラム９３０は、ストレージ装置９２０に代えて、メモリ９１４に記憶されていてもよい。プログラム９３０は、インストール可能なファイル形式又は実行可能なファイル形式でメディア９７０に記録され、メディア入出力部９２８を介してコンピュータ９００に提供されてもよい。プログラム９３０は、通信Ｉ／Ｆ部９２２を介してネットワーク９４０経由でダウンロードすることによりコンピュータ９００に提供されてもよい。また、コンピュータ９００は、プロセッサ９１２がプログラム９３０を実行することで実現する各種の機能を、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウエアで実現するものでもよい。

コンピュータ９００は、例えば、据置型コンピュータや携帯型コンピュータで構成され、任意の形態の電子機器である。コンピュータ９００は、クライアント型コンピュータでもよいし、サーバ型コンピュータやクラウド型コンピュータでもよいし、例えば、制御盤、コントローラ（マイコン、プログラマブルロジックコントローラ、シーケンサを含む）等と呼ばれる組込型コンピュータでもよい。

（データ処理方法）
図５は、物理量計測装置３（データ処理装置３１）の動作の一例を示すフローチャートである。図５に示す一連の処理（データ処理方法）は、例えば、所定の実行周期で繰り返し実行されてもよいし、データ収集装置４からの実行指令に基づいて実行されてもよい。以下では、物理量計測装置３（データ処理装置３１）と、データ収集装置４との間でネットワーク７を介して通信が確立された状態であり、設定情報３４１の設定パラメータが、図３と同様に設定されたものとして説明する。

まず、ステップＳ１００にて、物理量計測装置３（データ処理装置３１）のデータ取得部３２０は、物理量センサ３０により物理量を物理量データＤとして所定のサンプリング周波数ｆｓ及びサンプリング点数Ｎｓにてそれぞれ計測した物理量データ列Ｄｃを取得する。物理量データ列Ｄｃは、「５１２０Ｈｚ」のサンプリング周波数ｆｓにて計測された「２０４８点」（＝サンプリング点数Ｎｓ）で計測された物理量データＤで構成される。

次に、ステップＳ１１０にて、第１のデータ生成部３２１は、ステップＳ１００でデータ取得部３２０により取得された物理量データ列Ｄｃから第１の解析点数Ｎｓ１（＜Ｎｓ）だけ連続して計測された第１の解析点数Ｎｓ１の物理量データＤを抽出することにより第１の時間データ列Ｄｃｔ１を生成する。第１の時間データ列Ｄｃｔ１は、「５１２０Ｈｚ」のサンプリング周波数ｆｓにて計測された「１０２４点」（＝第１の解析点数Ｎｓ１）の物理量データＤで構成される。

次に、ステップＳ１２０にて、第１の周波数解析部３２２は、ステップＳ１１０で生成された第１の時間データ列Ｄｃｔ１に対して周波数解析（フーリエ変換）を行うことにより第１の周波数データ列Ｄｃｆ１に変換する。第１の周波数解析部３２２によるフーリエ変換の演算結果としては、周波数帯域は、２０００Ｈｚ（＝ｆｓ／２．５６）であり、周
波数分解能は、５Ｈｚ（＝ｆｓ／Ｎｓ１）である。

次に、ステップＳ１３０にて、第１の送信処理部３２３は、ステップＳ１２０で変換された第１の周波数データ列Ｄｃｆ１をデータ収集装置４に送信する。第１の周波数データ列Ｄｃｆ１は、例えば、データ収集装置４の表示画面に表示されるとともに、データ収集装置４を介してデータベース５０に格納される。

次に、ステップＳ１４０にて、フィルタ処理部３２４は、ステップＳ１００でデータ取得部３２０により取得された物理量データ列Ｄｃに対してアンチエイリアシングフィルタを適用する。

次に、ステップＳ１５０にて、第２のデータ生成部３２５は、ステップＳ１４０でアンチエイリアシングフィルタが適用された後の物理量データ列Ｄｃを解析周波数ｆｓ２（＜ｆｓ）に従って第２の解析点数Ｎｓ２（＜Ｎｓ）の物理量データＤに間引きすることにより第２の時間データ列Ｄｃｔ２を生成する。第２の時間データ列Ｄｃｔ２は、「２５６０Ｈｚ」の解析周波数ｆｓ２にて計測された「１０２４点」（＝第２の解析点数Ｎｓ２）の物理量データＤで構成される。

次に、ステップＳ１６０にて、第２の周波数解析部３２６は、ステップＳ１５０で生成された第２の時間データ列Ｄｃｔ２に対して周波数解析（フーリエ変換）を行うことにより第２の周波数データ列Ｄｃｆ２に変換する。第２の周波数解析部３２６によるフーリエ変換の演算結果としては、周波数帯域は、１０００Ｈｚ（＝ｆｓ２／２．５６）であり、周波数分解能は、２．５Ｈｚ（＝ｆｓ２／Ｎｓ２）である。

そして、ステップＳ１７０にて、第２の送信処理部３２７は、ステップＳ１６０で変換された第２の周波数データ列Ｄｃｆ２をデータ収集装置４に送信し、一連の処理を終了する。第２の周波数データ列Ｄｃｆ２は、例えば、データ収集装置４の表示画面に表示されるとともに、データ収集装置４を介してデータベース５０に格納される。なお、ステップＳ１００がデータ取得工程、ステップＳ１１０が第１のデータ生成工程、ステップＳ１２０が第１の周波数解析工程、ステップＳ１３０が第１の送信処理工程、ステップＳ１４０がフィルタ処理工程、ステップＳ１５０が第２のデータ生成工程、ステップＳ１６０が第２の周波数解析工程、ステップＳ１７０が第２の送信処理工程にそれぞれ相当する。

以上のように、本発明に係る物理量計測装置３（データ処理装置３１）によれば、所定のサンプリング周波数ｆｓ及びサンプリング点数Ｎｓに基づく物理量データ列Ｄｃから、第１のデータ生成部３２１によりサンプリング周波数ｆｓ及び第１の解析点数Ｎｓ１（＜Ｎｓ）に基づく第１の時間データ列Ｄｃｔ１が生成されて、第１の周波数解析部３２２により周波数解析が行われるとともに、第２のデータ生成部３２５により解析周波数ｆｓ２（＜ｆｓ）及び第２の解析点数Ｎｓ２（＜Ｎｓ）に基づく第２の時間データ列Ｄｃｔ２が生成されて、第２の周波数解析部３２６により周波数解析が行われる。そのため、周波数帯域及び周波数分解能が異なる周波数解析をそれぞれ行う際に、共通の物理量データ列Ｄｃが用いられることで、物理量データ列Ｄｃの取得を２回分行う必要がないので、それらの周波数解析に要するメモリ容量及び処理時間の増加を抑制することができる。

（他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に制約されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本発明の技術思想に含まれるものである。

上記実施形態では、データ処理装置３１が、ポンプ装置２とは別体の装置である物理量
計測装置３で実現される場合について説明したが、データ処理装置３１の機能の一部又は全部（特に制御部３２の機能）が、ポンプ装置２のポンプ制御盤２３に組み込まれることによりポンプ装置２で実現されていてもよい。その場合には、物理量センサ３０と、ポンプ制御盤２３とを有線又は無線により接続し、各種のデータを送受信するようにすればよい。また、ポンプ装置２が、物理量センサ３０を備えるようにしてもよい。

上記実施形態では、物理量計測装置３により送信された第１の周波数データ列Ｄｃｆ１及び第２の周波数データ列Ｄｃｆ２は、データ収集装置４を中継してデータ管理装置５に受信されて、記憶装置としてのデータベース５０に格納される場合について説明したが、第１の周波数データ列Ｄｃｆ１及び第２の周波数データ列Ｄｃｆ２の送信先の装置や格納先の記憶装置は適宜変更されてもよい。例えば、第１の周波数データ列Ｄｃｆ１及び第２の周波数データ列Ｄｃｆ２は、データ管理装置５又は端末装置６に送信されてもよいし、データ収集装置４又は端末装置６が備える記憶装置に格納されてもよい。

上記実施形態では、物理量計測装置３（データ処理装置３１）が、図５に示すフローチャートに従って動作する場合について説明したが、各ステップの実行順序を適宜変更してもよいし、一部のステップを省略してもよい。例えば、ステップＳ１３０は、ステップＳ１６０とステップＳ１７０の間に実行されてもよいし、ステップＳ１４０は省略されてもよい。

上記実施形態では、物理量計測装置３は、ポンプ装置２に取り付けられる場合について説明したが、例えば、冷凍機、気体機械、工作機械、プレス機器、搬送機器、診断機器等の各種の装置に取り付けられてもよい。その場合には、物理量センサ３０は、各種の装置に起因する物理量を計測するようにすればよい。

１…データ処理システム、２…ポンプ装置、３…物理量計測装置、
４…データ収集装置、５…データ管理装置、６…端末装置、７…ネットワーク、
２０…ポンプ部、２１…モータ、２２…継手部、２２…ポンプ制御盤、
３０…物理量センサ、３１…データ処理装置、３２…制御部、３３…通信部、
３４…記憶部、３５…電源、５０…データベース（記憶装置）、
３００…筐体、３２０…データ取得部、３２１…第１のデータ生成部、
３２２…第１の周波数解析部、３２３…第１の送信処理部、３２４…フィルタ処理部、
３２５…第２のデータ生成部、３２６…第２の周波数解析部、
３２７…第２の送信処理部、３４０…データ処理プログラム、３４１…設定情報、
Ｄ…物理量データ、Ｄｃ…物理量データ列、
Ｄｃｆ１…第１の周波数データ列、Ｄｃｆ２…第２の周波数データ列、
Ｄｃｔ１…第１の時間データ列、Ｄｃｔ２…第２の時間データ列、
Ｎｓ…サンプリング点数、Ｎｓ１…第１の解析点数、Ｎｓ２…第２の解析点数、
ｆｓ…サンプリング周波数、ｆｓ２…解析周波数

Claims (7)

1. 計測対象の物理量を物理量データとして所定のサンプリング周波数及びサンプリング点数にてそれぞれ計測した物理量データ列を取得するデータ取得部と、
   前記データ取得部により取得された前記物理量データ列から、前記サンプリング点数よりも少ない第１の解析点数だけ連続して計測された前記第１の解析点数の前記物理量データを抽出することにより第１の時間データ列を生成する第１のデータ生成部と、
   前記第１のデータ生成部により生成された前記第１の時間データ列に対して周波数解析を行うことにより第１の周波数データ列に変換する第１の周波数解析部と、
   前記データ取得部により取得された前記物理量データ列を、前記サンプリング周波数よりも小さい解析周波数に従って前記サンプリング点数よりも少ない第２の解析点数の前記物理量データに間引きすることにより第２の時間データ列を生成する第２のデータ生成部と、
   前記第２のデータ生成部により生成された前記第２の時間データ列に対して周波数解析を行うことにより第２の周波数データ列に変換する第２の周波数解析部と、を備える、
   データ処理装置。
2. 前記データ取得部により取得された前記物理量データ列に対してアンチエイリアシングフィルタを適用するフィルタ処理部をさらに備え、
   前記第２のデータ生成部は、
   前記フィルタ処理部により前記アンチエイリアシングフィルタが適用された後の前記物理量データ列から前記第２の時間データ列を生成する、
   請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記第１の周波数解析部及び前記第２の周波数解析部は、
   前記周波数解析として、フーリエ変換を行い、
   前記第２の周波数解析部による前記フーリエ変換の周波数帯域は、
   前記第１の周波数解析部による前記フーリエ変換の周波数帯域よりも低く、
   前記第２の周波数解析部による前記フーリエ変換の周波数分解能は、
   前記第１の周波数解析部による前記フーリエ変換の周波数分解能よりも高い、
   請求項１に記載のデータ処理装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のデータ処理装置と、
   計測対象の物理量を計測する物理量センサと、を備える物理量計測装置であって、
   前記データ取得部は、
   前記物理量センサにより計測された前記物理量に基づいて、前記物理量データ列を取得する、
   物理量計測装置。
5. 前記物理量計測装置は、
   前記データ処理装置及び前記物理量センサを内蔵し、ポンプ装置に取付可能な筐体をさらに備え、
   前記物理量センサは、
   前記物理量計測装置が取り付けられた前記ポンプ装置に起因する前記物理量を計測する、
   請求項４に記載の物理量計測装置。
6. 請求項４に記載の１又は複数の物理量計測装置と、
   前記物理量計測装置と通信可能に構成された１又は複数のデータ収集装置と、を備えるデータ処理システムであって、
   前記物理量計測装置は、
   前記第１の周波数解析部により変換された前記第１の周波数データ列を送信する第１の送信処理部と、
   前記第２の周波数解析部により変換された前記第２の周波数データ列を送信する第２の送信処理部と、をさらに備え、
   前記データ収集装置は、
   前記第１の送信処理部により送信された前記第１の周波数データ列と、前記第２の送信処理部により送信された前記第２の周波数データ列とを受信し、記憶装置に格納する、
   データ処理システム。
7. コンピュータを用いてデータを処理するデータ処理方法であって、
   計測対象の物理量を物理量データとして所定のサンプリング周波数及びサンプリング点数にてそれぞれ計測した物理量データ列を取得するデータ取得工程と、
   前記データ取得工程により取得された前記物理量データ列から、前記サンプリング点数よりも少ない第１の解析点数だけ連続して計測された前記第１の解析点数の前記物理量データを抽出することにより第１の時間データ列を生成する第１のデータ生成工程と、
   前記第１のデータ生成工程により生成された前記第１の時間データ列に対して周波数解析を行うことにより第１の周波数データ列に変換する第１の周波数解析工程と、
   前記データ取得工程により取得された前記物理量データ列を、前記サンプリング周波数よりも小さい解析周波数に従って前記サンプリング点数よりも少ない第２の解析点数の前記物理量データに間引きすることにより第２の時間データ列を生成する第２のデータ生成工程と、
   前記第２のデータ生成工程により生成された前記第２の時間データ列に対して周波数解析を行うことにより第２の周波数データ列に変換する第２の周波数解析工程と、を備える、
   データ処理方法。

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