JP2983228B2 - 時系列観測データの圧縮装置 - Google Patents
時系列観測データの圧縮装置Info
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- JP2983228B2 JP2983228B2 JP1190631A JP19063189A JP2983228B2 JP 2983228 B2 JP2983228 B2 JP 2983228B2 JP 1190631 A JP1190631 A JP 1190631A JP 19063189 A JP19063189 A JP 19063189A JP 2983228 B2 JP2983228 B2 JP 2983228B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- value
- time
- series observation
- bits
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化学プラント等のプロセスの状態を把握する
ために収集される時系列観測データの圧縮装置に関す
る。
ために収集される時系列観測データの圧縮装置に関す
る。
大量の情報を表わす大量のデータを記録あるいは伝送
する際には、所定の方法に基づいてデータを圧縮して記
録あるいは伝送することが記録媒体の容量の節約あるい
は伝送効率の向上の点で有利であり、その方法が種々報
告されている。これらの多くは画像データや音声データ
に関するものであり、それぞれのデータの特徴、特にそ
の冗長性における特徴をとらえてそれに合った手法が採
用されている。
する際には、所定の方法に基づいてデータを圧縮して記
録あるいは伝送することが記録媒体の容量の節約あるい
は伝送効率の向上の点で有利であり、その方法が種々報
告されている。これらの多くは画像データや音声データ
に関するものであり、それぞれのデータの特徴、特にそ
の冗長性における特徴をとらえてそれに合った手法が採
用されている。
化学プラントなどのプロセスの状態を把握するために
収集される時系列観測データいわゆるトレンドデータに
ついては、前述の画像データあるいは音声データとは異
なる特徴を有しており、これに適した圧縮方法について
はほとんど報告されていない。
収集される時系列観測データいわゆるトレンドデータに
ついては、前述の画像データあるいは音声データとは異
なる特徴を有しており、これに適した圧縮方法について
はほとんど報告されていない。
トレンドデータは具体的にはプロセス内各所の温度、
圧力、流量等を所定の時間間隔で測定したデータの集ま
りである。これらはプラントの運転開始、停止、負荷変
動時の様に系が不安定な状態にある時には第５図（ａ）
欄に示す様な大きい変化を示し、それ以外の比較的安定
した状態においては第５図（ｂ）欄に示す様に微少な変
化を示すのみかあるいは長時間一定の値を示す場合もあ
るといった第１の特徴を有している。
圧力、流量等を所定の時間間隔で測定したデータの集ま
りである。これらはプラントの運転開始、停止、負荷変
動時の様に系が不安定な状態にある時には第５図（ａ）
欄に示す様な大きい変化を示し、それ以外の比較的安定
した状態においては第５図（ｂ）欄に示す様に微少な変
化を示すのみかあるいは長時間一定の値を示す場合もあ
るといった第１の特徴を有している。
また、一般に収集されたトレンドデータの大半は後者
の状態にあるときのデータであるという第２の特徴があ
る。
の状態にあるときのデータであるという第２の特徴があ
る。
さらに一般にプロセス監視のために測定されたデータ
はXX.XXの様に有効数字３〜４桁の小数または整数で表
現され、その最大桁数と小数点の位置は測定点毎に固定
しているという第３の特徴を有している。
はXX.XXの様に有効数字３〜４桁の小数または整数で表
現され、その最大桁数と小数点の位置は測定点毎に固定
しているという第３の特徴を有している。
したがって本発明の目的は、この様な特徴を有するト
レンドデータに最適なデータ圧縮方法を用いた装置を提
案することにある。
レンドデータに最適なデータ圧縮方法を用いた装置を提
案することにある。
本発明に係る時系列観測データの圧縮装置は、 該時系列観測データの各々に所定の係数を乗じて整数化
する整数化手段と、 該整数化されたデータのうち初期値以外のデータにつ
いて直前のデータとの差分をとって差分化する差分化手
段と、 該差分化されたデータが０を含む所定の限界値内で連
続する区間の長さを算出する算出手段と、 該所定の限界値および該区間の長さに応じて該差分化
データの連続を分割しながら分類する分類手段と、 該差分化データの連続を該分類に応じた特定のビット
パターンで置換する置換手段とを具備することを特徴と
するものである。
する整数化手段と、 該整数化されたデータのうち初期値以外のデータにつ
いて直前のデータとの差分をとって差分化する差分化手
段と、 該差分化されたデータが０を含む所定の限界値内で連
続する区間の長さを算出する算出手段と、 該所定の限界値および該区間の長さに応じて該差分化
データの連続を分割しながら分類する分類手段と、 該差分化データの連続を該分類に応じた特定のビット
パターンで置換する置換手段とを具備することを特徴と
するものである。
前述した第３の特徴に基づき、小数点の位置に応じた
定数、例えばXX.XXの形であれば係数102を各測定値に乗
じれば有効な情報を損うことなく整数化することがで
き、その差分をとれば絶対値が小さくなり、これを表現
するためのデータの量は少なくて済むことになる。
定数、例えばXX.XXの形であれば係数102を各測定値に乗
じれば有効な情報を損うことなく整数化することがで
き、その差分をとれば絶対値が小さくなり、これを表現
するためのデータの量は少なくて済むことになる。
そして、差分値が０を含む所定の限界値内にある区
間、例えば無変動区間あるいは差分値が少ないビット数
で表現できる数値の範囲内にある区間を見い出し、これ
を所定のビットパターンで置換することによってトレン
ドデータの大半を占める安定状態におけるデータを著し
く圧縮することができる。
間、例えば無変動区間あるいは差分値が少ないビット数
で表現できる数値の範囲内にある区間を見い出し、これ
を所定のビットパターンで置換することによってトレン
ドデータの大半を占める安定状態におけるデータを著し
く圧縮することができる。
〔実施例〕 第１図は本発明に係る装置の構成を表わす図である。
ディジタル計装設備12はこの種のシステムに通常備え
られる設備であり、プラント10内各所に設けられた温
度、圧力、流量等を検知する各種のセンサからの情報を
ディジタル信号の形で処理し、プラント10内に設けられ
たヒータ、バルブ等の各種のアクチュエータを制御する
機能を有している。また、ディジタル計装設備12内で処
理される温度、圧力、流量等の数値情報並びにステータ
ス情報等は所定の時間間隔例えば一分間隔でコンピュー
タ14へ送られる。コンピュータ14はそれらのトレンドデ
ータを一旦外部記憶装置16へ格納すると共に端末装置18
から入力される指示に基いて所定の形式で端末装置18の
ディスプレイへ表示する。
られる設備であり、プラント10内各所に設けられた温
度、圧力、流量等を検知する各種のセンサからの情報を
ディジタル信号の形で処理し、プラント10内に設けられ
たヒータ、バルブ等の各種のアクチュエータを制御する
機能を有している。また、ディジタル計装設備12内で処
理される温度、圧力、流量等の数値情報並びにステータ
ス情報等は所定の時間間隔例えば一分間隔でコンピュー
タ14へ送られる。コンピュータ14はそれらのトレンドデ
ータを一旦外部記憶装置16へ格納すると共に端末装置18
から入力される指示に基いて所定の形式で端末装置18の
ディスプレイへ表示する。
また、コンピュータ14は一定時間毎例えば１時間毎に
外部記憶装置16からデータを読み出し、圧縮して再度外
部記憶装置16へ格納する。
外部記憶装置16からデータを読み出し、圧縮して再度外
部記憶装置16へ格納する。
第２図はこのデータ圧縮処理のフローチャートであ
り、特に温度、圧力、流量等の数値情報についての処理
を表わす。ステータス情報およびシーケンス素子の状態
等の情報は整数データの形式で取り扱われるが、これら
の圧縮処理については後述する。
り、特に温度、圧力、流量等の数値情報についての処理
を表わす。ステータス情報およびシーケンス素子の状態
等の情報は整数データの形式で取り扱われるが、これら
の圧縮処理については後述する。
第２図において、まず外部記憶装置16から１分毎の１
時間分のデータすなわち各測定点について60個ずつのデ
ータを読み出し（ステップａ）、所定の係数を乗じて整
数化する（ステップｂ）。各測定点からのデータは例え
ばXX.XXの形の小数または整数で表わされるデータであ
る。有効数字の桁数および小数点の位置はセンサの測定
範囲、精度、測定単位並びにディジタル計装設備12にお
ける処理の分解能で決まるものであるから、測定点毎に
固定している。従って測定点毎に小数点位置に応じた係
数、例えばXX.XXの形であれば102を乗じて整数化するこ
とができる。このとき、センサの交換中等における欠測
区間があれば、その時の値については正常なデータの変
動範囲外の値、例えば−9999といった数値に置換する。
時間分のデータすなわち各測定点について60個ずつのデ
ータを読み出し（ステップａ）、所定の係数を乗じて整
数化する（ステップｂ）。各測定点からのデータは例え
ばXX.XXの形の小数または整数で表わされるデータであ
る。有効数字の桁数および小数点の位置はセンサの測定
範囲、精度、測定単位並びにディジタル計装設備12にお
ける処理の分解能で決まるものであるから、測定点毎に
固定している。従って測定点毎に小数点位置に応じた係
数、例えばXX.XXの形であれば102を乗じて整数化するこ
とができる。このとき、センサの交換中等における欠測
区間があれば、その時の値については正常なデータの変
動範囲外の値、例えば−9999といった数値に置換する。
次に、初期値以外のデータすなわち正時から次の正時
時直前までの１時間分のデータであれば正時データ以外
のデータについてその直前のデータとの差分を計算し、
その結果で置き換えて差分化を行なう（ステップｃ）。
差分化されたデータについて、後に詳述する様に予め定
めたデータの連続に該当するか否かを判定して（ステッ
プｄ）、該当するものがあればその差分化データの連続
を予め定めた所定のビットパターンで置換してデータの
圧縮を行ない（ステップｅ）、その結果を再び外部記憶
装置16へ格納する（ステップｆ）。次に、処理すべきデ
ータの先頭のデータを表わすポインタを次のデータの先
頭へ移し（ステップｇ）データの終りでなければ（ステ
ップｈ）、ステップｄへ戻る。以上のステップｄ〜ｈま
での処理を１時間分のデータについて先頭から順に最後
のデータの処理が終了するまで（ステップｈ）行なう。
時直前までの１時間分のデータであれば正時データ以外
のデータについてその直前のデータとの差分を計算し、
その結果で置き換えて差分化を行なう（ステップｃ）。
差分化されたデータについて、後に詳述する様に予め定
めたデータの連続に該当するか否かを判定して（ステッ
プｄ）、該当するものがあればその差分化データの連続
を予め定めた所定のビットパターンで置換してデータの
圧縮を行ない（ステップｅ）、その結果を再び外部記憶
装置16へ格納する（ステップｆ）。次に、処理すべきデ
ータの先頭のデータを表わすポインタを次のデータの先
頭へ移し（ステップｇ）データの終りでなければ（ステ
ップｈ）、ステップｄへ戻る。以上のステップｄ〜ｈま
での処理を１時間分のデータについて先頭から順に最後
のデータの処理が終了するまで（ステップｈ）行なう。
次に第２図ステップｄのパターン決定処理の詳細につ
いて説明する。第３図はそのパターン決定処理の一例の
詳細を表わすフローチャートである。また、以下の表１
は第３図に示す処理における９種類のデータの連続とそ
れに対応するビットパターンを表わす図である。
いて説明する。第３図はそのパターン決定処理の一例の
詳細を表わすフローチャートである。また、以下の表１
は第３図に示す処理における９種類のデータの連続とそ
れに対応するビットパターンを表わす図である。
表１中、番号の欄に“1"が付された行は32分間以上整
数化された測定値に変動がなかった場合、すなわち差分
化データにおいて処理中のデータの先頭から０が32個以
上連続する場合である。このときは32個の差分化データ
が右端の欄に示すビットパターンからなる１バイトの情
報で置換される。
数化された測定値に変動がなかった場合、すなわち差分
化データにおいて処理中のデータの先頭から０が32個以
上連続する場合である。このときは32個の差分化データ
が右端の欄に示すビットパターンからなる１バイトの情
報で置換される。
“2",“3"は差分化データにおいて３〜32個の０が連
続し、その後１あるいは−１となる場合である。このと
きは０の連続および１または−１からなる差分化データ
は右欄に示すビットパターンの下位５ビットに０の連続
数−１の値が入った１バイトの情報で置換される。
続し、その後１あるいは−１となる場合である。このと
きは０の連続および１または−１からなる差分化データ
は右欄に示すビットパターンの下位５ビットに０の連続
数−１の値が入った１バイトの情報で置換される。
“4"は処理中の先頭の差分化データが−32〜＋31の範
囲の値、すなわち６ビットで表現できる数である場合で
ある。このときはその差分化データは右欄に示すビット
パターンの下位６ビットにその６ビットの情報が入った
１バイトの情報で置換される。
囲の値、すなわち６ビットで表現できる数である場合で
ある。このときはその差分化データは右欄に示すビット
パターンの下位６ビットにその６ビットの情報が入った
１バイトの情報で置換される。
“5"は差分化データにおいて＋１〜−２の値すなわち
２ビットで表現可能な値が６個以上連続する場合であ
り、このとき６個の差分化データは右欄に示すビットパ
ターンの下位12ビットの位置に各２ビットの差分値の情
報が順に入った２バイトの情報で置換される。
２ビットで表現可能な値が６個以上連続する場合であ
り、このとき６個の差分化データは右欄に示すビットパ
ターンの下位12ビットの位置に各２ビットの差分値の情
報が順に入った２バイトの情報で置換される。
“6"は差分化データにおいて−４〜＋３の値すなわち
３ビットで表現可能な値が４個以上連続する場合であ
る。このとき４個の差分化データは右欄のビットパター
ンの下位12ビットの位置に各３ビットの差分値情報が順
に入った２バイトの情報で置換される。
３ビットで表現可能な値が４個以上連続する場合であ
る。このとき４個の差分化データは右欄のビットパター
ンの下位12ビットの位置に各３ビットの差分値情報が順
に入った２バイトの情報で置換される。
“7"は４ビットで表現可能な差分化データが３個以上
連続する場合であり、このとき３個の差分化データは右
欄のビットパターンの下位12ビットの位置に各４ビット
の差分値情報が順に入った２バイトの情報に置換され
る。
連続する場合であり、このとき３個の差分化データは右
欄のビットパターンの下位12ビットの位置に各４ビット
の差分値情報が順に入った２バイトの情報に置換され
る。
“8"は３〜31個の０が連続する場合で、15個までの０
が右欄で示す１バイトの情報で置換され、その下位４ビ
ットにはその個数が入る。
が右欄で示す１バイトの情報で置換され、その下位４ビ
ットにはその個数が入る。
“9"は以上のいずれにも該当しない場合あるいは初期
値の場合であり、下位14ビットに整数化データが入る。
値の場合であり、下位14ビットに整数化データが入る。
“10"は全体のバイト数を偶数にするために付加され
るPAD（パディング）である。
るPAD（パディング）である。
表１に示されたパターンにおいて上位側のコード例え
ば“3"の欄における“001"は互いに重複しない様に決め
られているので、圧縮されたデータは必ず一意的に復元
することができる。
ば“3"の欄における“001"は互いに重複しない様に決め
られているので、圧縮されたデータは必ず一意的に復元
することができる。
第３図は以上説明した判断基準に基づいて第２図ステ
ップｄのパターン決定処理を実行するためのフローチャ
ートである。
ップｄのパターン決定処理を実行するためのフローチャ
ートである。
最初に無変動区間すなわち差分化データの０が連続す
る個数NS、ステップ幅すなわち差分化データで０でない
最初の数Ｄ、および、2,3,4,6ビットでそれぞれ表現で
きる差分値が連続する個数B2,B3,B4,B6を算出する（ス
テップａ）。
る個数NS、ステップ幅すなわち差分化データで０でない
最初の数Ｄ、および、2,3,4,6ビットでそれぞれ表現で
きる差分値が連続する個数B2,B3,B4,B6を算出する（ス
テップａ）。
NSの値が３〜31の数であれば（ステップｂ）次にＤの
値が±１であるか否かを判定し（ステップｃ）、１であ
ればパターン２と（ステップｄ）、−１であればパター
ン３と決定され（ステップｅ）、いずれでもなければNS
の値が３〜31でない時の処理に合流する。合流後、NSの
値が32またはそれ以上であるときは（ステップｆ）パタ
ーン１と決定される（ステップｇ）。NSの値が３または
それ以上であれば（ステップｈ）、パターン８と決定さ
れる（ステップｉ）。B2,B3,B4,B6の値がそれぞれ6,4,
3,1またはそれ以上であれば（それぞれステップj,l,n,
p）、それぞれパターン5,6,7,4と決定され（それぞれス
テップk,m,o,q）、それらのいずれでもなければパター
ン９と決定される（ステップｒ）。
値が±１であるか否かを判定し（ステップｃ）、１であ
ればパターン２と（ステップｄ）、−１であればパター
ン３と決定され（ステップｅ）、いずれでもなければNS
の値が３〜31でない時の処理に合流する。合流後、NSの
値が32またはそれ以上であるときは（ステップｆ）パタ
ーン１と決定される（ステップｇ）。NSの値が３または
それ以上であれば（ステップｈ）、パターン８と決定さ
れる（ステップｉ）。B2,B3,B4,B6の値がそれぞれ6,4,
3,1またはそれ以上であれば（それぞれステップj,l,n,
p）、それぞれパターン5,6,7,4と決定され（それぞれス
テップk,m,o,q）、それらのいずれでもなければパター
ン９と決定される（ステップｒ）。
第４図は10個の数値データからなるトレンドデータの
例について、前述した方法による圧縮の過程を表わす図
である。整数化データにおいて２バイト×10＝20バイト
を必要としたものが８バイトに圧縮されている。
例について、前述した方法による圧縮の過程を表わす図
である。整数化データにおいて２バイト×10＝20バイト
を必要としたものが８バイトに圧縮されている。
これら数値情報の他にディジタル計装設備12から送ら
れてくるステータス情報やシーケンス素子などのデータ
は変化の発生がプロセスデータに比較して少なく、また
取り得る値も少ないので、実数データと同じ扱いでは圧
縮効率が悪くなる。
れてくるステータス情報やシーケンス素子などのデータ
は変化の発生がプロセスデータに比較して少なく、また
取り得る値も少ないので、実数データと同じ扱いでは圧
縮効率が悪くなる。
そこで、整数データについては毎時０分の値と、値に
変化のあったときのみ２バイトで記録することとする。
２バイト内の構成は例えば変化のあったときの時、分を
それぞれ５ビットおよび６ビットとり残りの５ビットに
値を格納する。
変化のあったときのみ２バイトで記録することとする。
２バイト内の構成は例えば変化のあったときの時、分を
それぞれ５ビットおよび６ビットとり残りの５ビットに
値を格納する。
データ圧縮の効率は、温度指示など変化の少ない測定
点では良く、流量指示など変動するデータについては良
くないが、実績では平均すると、ASCII形式の状態から
比較して1/25〜1/30に、整数化されて１点２バイトとな
った状態から比べても1/8〜1/9のデータ量になる。
点では良く、流量指示など変動するデータについては良
くないが、実績では平均すると、ASCII形式の状態から
比較して1/25〜1/30に、整数化されて１点２バイトとな
った状態から比べても1/8〜1/9のデータ量になる。
圧縮後のデータ量の目安は、収集点数100点あたり、
１ケ月につき１メガバイト程度となる。
１ケ月につき１メガバイト程度となる。
圧縮保管されているデータは再生サブプログラムによ
って、測定点や、再生開始日時および時間間隔、再生デ
ータ点数を指定して復元することができ、トレンド表示
などに利用できる。
って、測定点や、再生開始日時および時間間隔、再生デ
ータ点数を指定して復元することができ、トレンド表示
などに利用できる。
以上述べてきたように本発明によればプロセスの監視
のための時系列観測データの特徴に合った圧縮効率の高
いデータ圧縮方法が提供される。
のための時系列観測データの特徴に合った圧縮効率の高
いデータ圧縮方法が提供される。
第１図は本発明が適用されるシステムの一例を表わす
図、 第２図は本発明に係るデータ圧縮処理の一実施例を表わ
すフローチャート、 第３図は第２図中パターン決定処理の詳細を表わすフロ
ーチャート、 第４図は圧縮の過程の一例を表わす図、 第５図はプロセスデータの特徴を表わす図。 図において、 10……プラント、 12……ディジタル計装設備、 14……コンピュータ、16……外部記憶装置、 18……端末装置。
図、 第２図は本発明に係るデータ圧縮処理の一実施例を表わ
すフローチャート、 第３図は第２図中パターン決定処理の詳細を表わすフロ
ーチャート、 第４図は圧縮の過程の一例を表わす図、 第５図はプロセスデータの特徴を表わす図。 図において、 10……プラント、 12……ディジタル計装設備、 14……コンピュータ、16……外部記憶装置、 18……端末装置。
Claims (1)
- 【請求項１】時系列観測データの圧縮装置であって、 該時系列観測データの各々に所定の係数を乗じて整数化
する整数化手段と、 該整数化されたデータのうち初期値以外のデータについ
て直前のデータとの差分をとって差分化する差分手段
と、 該差分化されたデータが０を含む複数の所定の限界値内
で連続する区間の長さをそれぞれ算出する算出手段と、 該複数の所定の限界値およびそれらの各々に対する該区
間の長さに応じて該差分化データの連続を分割しながら
分類する分類手段と、 該差分化データの連続を該分類に応じた特定のビットパ
ターンで置換する置換手段とを具備することを特徴とす
る時系列観測データの圧縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1190631A JP2983228B2 (ja) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | 時系列観測データの圧縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1190631A JP2983228B2 (ja) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | 時系列観測データの圧縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0355919A JPH0355919A (ja) | 1991-03-11 |
| JP2983228B2 true JP2983228B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16261282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1190631A Expired - Lifetime JP2983228B2 (ja) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | 時系列観測データの圧縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2983228B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8156088B2 (en) | 2007-09-20 | 2012-04-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Document encoding apparatus, document encoding method, and computer-readable storage medium |
| JP5615518B2 (ja) | 2009-06-08 | 2014-10-29 | ローランド株式会社 | 電子ドラム |
| US8638243B2 (en) | 2010-03-03 | 2014-01-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Data compression device, data compression method, and medium |
| CN112688692A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-20 | 深圳市骏普科技开发有限公司 | 抄表数据压缩方法、数据格式、设备及存储介质 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61107818A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-26 | Nec Corp | エントロピ−符号化方式とその装置 |
-
1989
- 1989-07-25 JP JP1190631A patent/JP2983228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0355919A (ja) | 1991-03-11 |
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