JP3306466B2 - ウエーブレット変換方法及び装置 - Google Patents
ウエーブレット変換方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエーブレット変
換方法及び装置に係り、特に、時系列信号の時間−周波
数特性を解析するに好適なウエーブレット変換方法及び
装置に関する。
換方法及び装置に係り、特に、時系列信号の時間−周波
数特性を解析するに好適なウエーブレット変換方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年発電プラントを始めとする各種プラ
ントにおいて、プラントの信号を解析し、その解析結果
の特性変化を基に異常検知や診断を実施するシステムが
利用されている。このようなシステムに適用されている
技術にウエーブレット変換がある。このウエーブレット
変換は以下の式で表わされる。
ントにおいて、プラントの信号を解析し、その解析結果
の特性変化を基に異常検知や診断を実施するシステムが
利用されている。このようなシステムに適用されている
技術にウエーブレット変換がある。このウエーブレット
変換は以下の式で表わされる。
【数１】 ここで、ｆはウエーブレット変換される被変換関数であ
る。ｇは基底関数である。ａは周期、つまり、周波数の
逆数を表わすパラメータである。また、ｂは基底関数を
時間方向に移動するためのパラメータである。
る。ｇは基底関数である。ａは周期、つまり、周波数の
逆数を表わすパラメータである。また、ｂは基底関数を
時間方向に移動するためのパラメータである。
【０００３】ウエーブレット変換は、時間的に変化する
信号から、時間−周波数特性を得るための信号解析手法
である。このウエーブレット変換法は、窓付きフーリエ
変換などの他の手法に比べ、時間分解能に優れており、
突発的な異常の検出に適している。すなわち時系列信号
に含まれている周波数成分として、各時刻の周波数成分
の強さを瞬時に解析することができる。
信号から、時間−周波数特性を得るための信号解析手法
である。このウエーブレット変換法は、窓付きフーリエ
変換などの他の手法に比べ、時間分解能に優れており、
突発的な異常の検出に適している。すなわち時系列信号
に含まれている周波数成分として、各時刻の周波数成分
の強さを瞬時に解析することができる。
【０００４】ところで、プラントの異常検知または診断
を実施するシステムにウエーブレット変換法を適用する
場合、以下の二つの機能が要求される。第１は、オンラ
インでプラントの異常検知または診断を行なうことを可
能とする高速な処理である。第２は解析する周波数を容
易に変更できることである。
を実施するシステムにウエーブレット変換法を適用する
場合、以下の二つの機能が要求される。第１は、オンラ
インでプラントの異常検知または診断を行なうことを可
能とする高速な処理である。第２は解析する周波数を容
易に変更できることである。
【０００５】すなわち、プラントの診断システムでは、
プラントで測定される様々な種類の信号を解析する必要
がある。例えば、温度などの時間的に穏やかに変化する
信号は、低い周波数について解析、振動のなどの時間的
に速く変化する信号については高い周波数で解析する。
また、異常の種類や診断処理の進展状況に応じて、解析
の必要なプラント信号の種類と周波数の値が動的に変化
する。このため、解析すべき周波数をオンラインで容易
に変更できる機能が必要となる。
プラントで測定される様々な種類の信号を解析する必要
がある。例えば、温度などの時間的に穏やかに変化する
信号は、低い周波数について解析、振動のなどの時間的
に速く変化する信号については高い周波数で解析する。
また、異常の種類や診断処理の進展状況に応じて、解析
の必要なプラント信号の種類と周波数の値が動的に変化
する。このため、解析すべき周波数をオンラインで容易
に変更できる機能が必要となる。
【０００６】そこで、高速に処理し、且つ解析する周波
数の変更機能を有するウエーブレット変換方法として、
例えば、特開平５−２４８９３７号公報に記載されてい
るように、デジタルフィルタを用いた方法が提案されて
いる。このデジタルフィルタは櫛型フィルタと共振器を
備えて構成されており、このデジタルフィルタにより、
逐次時系列信号を取り込むことで、時系列信号の周波数
特性を時間の進展に対応させて解析することができる。
そしてこのデジタルフィルタを用いて時系列信号の時間
−周波数特性を解析するに際して、ウエーブレット変換
結果の周波数を変更するときには、遅延器の数を変更し
たり、共振器のゲインを再設定している。
数の変更機能を有するウエーブレット変換方法として、
例えば、特開平５−２４８９３７号公報に記載されてい
るように、デジタルフィルタを用いた方法が提案されて
いる。このデジタルフィルタは櫛型フィルタと共振器を
備えて構成されており、このデジタルフィルタにより、
逐次時系列信号を取り込むことで、時系列信号の周波数
特性を時間の進展に対応させて解析することができる。
そしてこのデジタルフィルタを用いて時系列信号の時間
−周波数特性を解析するに際して、ウエーブレット変換
結果の周波数を変更するときには、遅延器の数を変更し
たり、共振器のゲインを再設定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、時系列
信号の時間−周波数特性を解析するのにデジタルフィル
タを用いているので、高速な処理が可能となる。しか
し、解析すべき入力信号の周波数を変更するには、共振
器のゲインを周波数に応じて設定し直すことが必要にな
る。このため、解析すべき周波数を、状況に応じて柔軟
に変更する機能を設けるには、変更しうる周波数のおの
おのについて、あらかじめ共振器のゲインを求めておか
なければならず、設計に多くの時間を要することにな
る。しかも、各周波数に対する共振器のゲインについて
のデータを、例えばデータベースに格納した場合には、
変更すべき周波数に応じてデータベースからゲインのデ
ータを読み出し、読み出したゲインのデータをフィルタ
に設定する機能が必要となり、システムの構成が複雑と
なる。
信号の時間−周波数特性を解析するのにデジタルフィル
タを用いているので、高速な処理が可能となる。しか
し、解析すべき入力信号の周波数を変更するには、共振
器のゲインを周波数に応じて設定し直すことが必要にな
る。このため、解析すべき周波数を、状況に応じて柔軟
に変更する機能を設けるには、変更しうる周波数のおの
おのについて、あらかじめ共振器のゲインを求めておか
なければならず、設計に多くの時間を要することにな
る。しかも、各周波数に対する共振器のゲインについて
のデータを、例えばデータベースに格納した場合には、
変更すべき周波数に応じてデータベースからゲインのデ
ータを読み出し、読み出したゲインのデータをフィルタ
に設定する機能が必要となり、システムの構成が複雑と
なる。
【０００８】本発明の目的は、入力信号の時間−周波数
特性を解析するフィルタのゲインを変更せずに解析すべ
き入力信号の周波数を変更することができるウエーブレ
ット変換方法及び装置を提供することにある。
特性を解析するフィルタのゲインを変更せずに解析すべ
き入力信号の周波数を変更することができるウエーブレ
ット変換方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、入力信号に対してフィルタによるフィル
タリング処理を施して入力信号の時間−周波数特性を解
析するウエーブレット変換方法において、解析すべき入
力信号の周波数がフィルタの基準周波数より高いときに
は入力信号の取り込み周期をフィルタの基準周波数に相
当する信号を入力するときよりも短くし、解析すべき入
力信号の周波数がフィルタの基準周波数より低いときに
は入力信号の取り込み周期をフィルタの基準周波数に相
当する信号を入力するときよりも長くすることを特徴す
るウエーブレット変換方法を採用したものである。
に、本発明は、入力信号に対してフィルタによるフィル
タリング処理を施して入力信号の時間−周波数特性を解
析するウエーブレット変換方法において、解析すべき入
力信号の周波数がフィルタの基準周波数より高いときに
は入力信号の取り込み周期をフィルタの基準周波数に相
当する信号を入力するときよりも短くし、解析すべき入
力信号の周波数がフィルタの基準周波数より低いときに
は入力信号の取り込み周期をフィルタの基準周波数に相
当する信号を入力するときよりも長くすることを特徴す
るウエーブレット変換方法を採用したものである。
【００１０】また、本発明は、入力信号を取り込みこの
入力信号の取り込み周期を解析すべき入力信号の周波数
に応じて変更する入力信号取り込み手段と、入力信号取
り込み手段により取り込み周期の変更された入力信号に
対してフィルタリング処理を施して入力信号の時間−周
波数特性を解析するフィルタ手段とを備え、前記入力信
号取り込み手段は、解析すべき入力信号の周波数が前記
フィルタ手段の基準周波数より高いときには入力信号の
取り込み周期を前記フィルタ手段の基準周波数に相当す
る信号を入力するときよりも短くし、解析すべき入力信
号の周波数が前記フィルタ手段の基準周波数より低いと
きには入力信号の取り込み周期を前記フィルタ手段の基
準周波数に相当する信号を入力するときよりも長くして
なるウエーブレット変換装置を構成したものである。
入力信号の取り込み周期を解析すべき入力信号の周波数
に応じて変更する入力信号取り込み手段と、入力信号取
り込み手段により取り込み周期の変更された入力信号に
対してフィルタリング処理を施して入力信号の時間−周
波数特性を解析するフィルタ手段とを備え、前記入力信
号取り込み手段は、解析すべき入力信号の周波数が前記
フィルタ手段の基準周波数より高いときには入力信号の
取り込み周期を前記フィルタ手段の基準周波数に相当す
る信号を入力するときよりも短くし、解析すべき入力信
号の周波数が前記フィルタ手段の基準周波数より低いと
きには入力信号の取り込み周期を前記フィルタ手段の基
準周波数に相当する信号を入力するときよりも長くして
なるウエーブレット変換装置を構成したものである。
【００１１】前記した手段によれば、入力信号（時系列
信号）に対してフィルタ（フィルタ手段）によるフィル
タリング処理を施して入力信号の時間−周波数特性を解
析するに際して、解析すべき入力信号の周波数がフィル
タの基準周波数より高いときには入力信号の取り込み周
期をフィルタの基準周波数に相当する信号を入力すると
きよりも短くし、解析すべき入力信号の周波数がフィル
タの基準周波数より低いときには入力信号の取り込み周
期をフィルタの基準周波数に相当する信号を入力すると
きよりも長くするようにしているので、フィルタのゲイ
ンを変更せずに解析する周波数を変更することができ
る。
信号）に対してフィルタ（フィルタ手段）によるフィル
タリング処理を施して入力信号の時間−周波数特性を解
析するに際して、解析すべき入力信号の周波数がフィル
タの基準周波数より高いときには入力信号の取り込み周
期をフィルタの基準周波数に相当する信号を入力すると
きよりも短くし、解析すべき入力信号の周波数がフィル
タの基準周波数より低いときには入力信号の取り込み周
期をフィルタの基準周波数に相当する信号を入力すると
きよりも長くするようにしているので、フィルタのゲイ
ンを変更せずに解析する周波数を変更することができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１３】図１は本発明が適用されたシステムの一実
施形態を示す全体構成図である。図１において、プラン
ト１０の異常検知・診断を実施するプラント診断システ
ムは、プラントデータ切替装置１２、プラント診断装置
１４、ウエーブレット変換装置１６を備えて構成されて
いる。プラントデータ切替装置１２は、プラント１０か
らプラント１０の運転状態、各部の状態量に関するアナ
ログ信号を取り込み、入力したアナログ信号をデジタル
信号に変換し、変換したデジタル信号を時系列信号とし
てウエーブレット変換装置１６に出力するようになって
いる。この場合プラントデータ切替装置１２は、プラン
ト診断装置１４からの指定に従った入力信号のみを選択
し、選択した入力信号をウエーブレット変換装置１６に
出力する入力信号選択手段として構成されている。プラ
ント診断装置１４は、解析すべき入力信号の種類を指定
する種類指定手段を構成するとともに、解析すべき入力
信号の周波数を指定する周波数指定手段として構成され
ており、解析すべき入力信号の種類を指定したときに
は、この指定結果をプラントデータ切替装置１２に出力
し、解析すべき入力信号の周波数を指定したときには、
この指定結果をウエーブレット変換装置１６を出力する
ようになっている。さらに、プラント診断装置１４はウ
エーブレット変換装置１６で求められたウエーブレット
変換結果に従って、プラント（診断対象）１０の異常検
知、診断を行なう診断手段としても構成されている。
施形態を示す全体構成図である。図１において、プラン
ト１０の異常検知・診断を実施するプラント診断システ
ムは、プラントデータ切替装置１２、プラント診断装置
１４、ウエーブレット変換装置１６を備えて構成されて
いる。プラントデータ切替装置１２は、プラント１０か
らプラント１０の運転状態、各部の状態量に関するアナ
ログ信号を取り込み、入力したアナログ信号をデジタル
信号に変換し、変換したデジタル信号を時系列信号とし
てウエーブレット変換装置１６に出力するようになって
いる。この場合プラントデータ切替装置１２は、プラン
ト診断装置１４からの指定に従った入力信号のみを選択
し、選択した入力信号をウエーブレット変換装置１６に
出力する入力信号選択手段として構成されている。プラ
ント診断装置１４は、解析すべき入力信号の種類を指定
する種類指定手段を構成するとともに、解析すべき入力
信号の周波数を指定する周波数指定手段として構成され
ており、解析すべき入力信号の種類を指定したときに
は、この指定結果をプラントデータ切替装置１２に出力
し、解析すべき入力信号の周波数を指定したときには、
この指定結果をウエーブレット変換装置１６を出力する
ようになっている。さらに、プラント診断装置１４はウ
エーブレット変換装置１６で求められたウエーブレット
変換結果に従って、プラント（診断対象）１０の異常検
知、診断を行なう診断手段としても構成されている。
【００１４】ウエーブレット変換装置１６は、取り込み
周期設定部１８、プラント信号取り込み部２０、フィル
タ部２２、出力補正部２４から構成されている。取り込
み周期設定部１８は、プラント診断装置１４によって指
定された入力信号の周波数に応じて入力信号の取り込み
周期を設定し、設定値をプラント信号取り込み部２０と
出力補正部２４に出力する取り込み周期設定手段として
構成されている。プラント信号取り込み部２０は、プラ
ントデータ切替装置１２から時系列信号を取り込むに際
して、取り込み周期設定部１８によって設定された取り
込み周期に従って入力信号を順次取り込む入力信号取り
込み手段として構成されている。すなわちプラント信号
取り込み部２０は、取り込み周期設定部１８で入力信号
の周波数に応じたサンプリングクロックが設定される
と、設定されたサンプリングクロックで入力信号を順次
取り込むようになっている。この場合、プラント信号取
り込み部２０と取り込み周期設定部１８は、入力信号の
取り込み周期を解析すべき入力信号の周波数に応じて変
更する取り込み周期変更手段を構成することになる。
周期設定部１８、プラント信号取り込み部２０、フィル
タ部２２、出力補正部２４から構成されている。取り込
み周期設定部１８は、プラント診断装置１４によって指
定された入力信号の周波数に応じて入力信号の取り込み
周期を設定し、設定値をプラント信号取り込み部２０と
出力補正部２４に出力する取り込み周期設定手段として
構成されている。プラント信号取り込み部２０は、プラ
ントデータ切替装置１２から時系列信号を取り込むに際
して、取り込み周期設定部１８によって設定された取り
込み周期に従って入力信号を順次取り込む入力信号取り
込み手段として構成されている。すなわちプラント信号
取り込み部２０は、取り込み周期設定部１８で入力信号
の周波数に応じたサンプリングクロックが設定される
と、設定されたサンプリングクロックで入力信号を順次
取り込むようになっている。この場合、プラント信号取
り込み部２０と取り込み周期設定部１８は、入力信号の
取り込み周期を解析すべき入力信号の周波数に応じて変
更する取り込み周期変更手段を構成することになる。
【００１５】フィルタ部２２は、時系列データとして入
力された入力信号の時間−周波数特性を解析し、解析結
果を出力補正部２４に出力するフィルタまたはフィルタ
手段として構成されている。このフィルタ部２２は、デ
ジタルフィルタとして、例えば、図２に示すように、櫛
型フィルタ２６、共振器２８を備えて構成されている。
力された入力信号の時間−周波数特性を解析し、解析結
果を出力補正部２４に出力するフィルタまたはフィルタ
手段として構成されている。このフィルタ部２２は、デ
ジタルフィルタとして、例えば、図２に示すように、櫛
型フィルタ２６、共振器２８を備えて構成されている。
【００１６】ここで、フィルタ部２２によるウエーブレ
ット変換法を図３に従って説明する。図３は基底関数、
入力信号、基底関数と入力信号との積の関係を示してい
る。すなわち、フィルタ部２２によって入力信号をウエ
ーブレット変換した値は、前記（１）式より、図３に示
す基底関数と入力信号の積を時間について積分した値に
なる。例えば、ケース１では、入力信号の周波数が基底
関数の周波数と一致している場合を示している。これに
対して、ケース２では、入力信号の周波数が基底関数の
周波数と一致していない場合を示している。基底関数と
入力信号の積を時間軸に沿って積分した値について、ケ
ース１の場合とケース２の場合を比較すると、ケース１
の積分値はケース２の積分値に比べて大きくなる。これ
は、基底関数と入力信号の周波数が一致するため、その
周波数成分が大きな値として抽出されたことを示してい
る。このような原理から、基底関数を時間軸に沿って拡
大・縮小することにより、入力信号に含まれる特定の周
波数成分を解析することができる。
ット変換法を図３に従って説明する。図３は基底関数、
入力信号、基底関数と入力信号との積の関係を示してい
る。すなわち、フィルタ部２２によって入力信号をウエ
ーブレット変換した値は、前記（１）式より、図３に示
す基底関数と入力信号の積を時間について積分した値に
なる。例えば、ケース１では、入力信号の周波数が基底
関数の周波数と一致している場合を示している。これに
対して、ケース２では、入力信号の周波数が基底関数の
周波数と一致していない場合を示している。基底関数と
入力信号の積を時間軸に沿って積分した値について、ケ
ース１の場合とケース２の場合を比較すると、ケース１
の積分値はケース２の積分値に比べて大きくなる。これ
は、基底関数と入力信号の周波数が一致するため、その
周波数成分が大きな値として抽出されたことを示してい
る。このような原理から、基底関数を時間軸に沿って拡
大・縮小することにより、入力信号に含まれる特定の周
波数成分を解析することができる。
【００１７】例えば、図４に示すように、入力信号を固
定した状態で、解析すべき入力信号の周波数を変更する
に際しては、基底関数を時間軸方向に沿って拡大または
縮小することで、解析すべき入力信号の周波数を設定す
る。つまり、入力信号は固定した状態で、解析すべき入
力信号の周波数に合わせて基底関数を時間軸方向に拡大
または縮小する。このとき、基底関数を時間軸方向に拡
大することで、低い周波数を解析することができる。一
方、基底関数を時間軸方向に縮小することで高い周波数
を解析することができる。この場合、基底関数の拡大・
縮小は（１）式のパラメータａを調整することによって
行なう。ただし、このような方法は、解析すべき入力信
号の周波数に合わせて共振器２８のゲイン３０を調整す
ることが余儀なくされる。
定した状態で、解析すべき入力信号の周波数を変更する
に際しては、基底関数を時間軸方向に沿って拡大または
縮小することで、解析すべき入力信号の周波数を設定す
る。つまり、入力信号は固定した状態で、解析すべき入
力信号の周波数に合わせて基底関数を時間軸方向に拡大
または縮小する。このとき、基底関数を時間軸方向に拡
大することで、低い周波数を解析することができる。一
方、基底関数を時間軸方向に縮小することで高い周波数
を解析することができる。この場合、基底関数の拡大・
縮小は（１）式のパラメータａを調整することによって
行なう。ただし、このような方法は、解析すべき入力信
号の周波数に合わせて共振器２８のゲイン３０を調整す
ることが余儀なくされる。
【００１８】そこで、本実施形態では、解析すべき入力
信号の周波数を変更するに際して、図５に示すように、
基底関数を時間軸方向に拡大・縮小する代わりに、入力
信号を時間軸方向に拡大または縮小することとしてい
る。例えば、入力信号の周波数成分として、フィルタ部
２２の基準周波数よりも低い周波数を解析するときに
は、入力信号を時間軸方向に縮小する。すなわち入力信
号の取り込み周期をフィルタ部２２の基準周波数に相当
する信号を入力するときよりも長くする。一方、入力信
号の周波数成分として、フィルタ部２２の基準周波数よ
りも高い周波数を解析するときには、入力信号を時間軸
方向に拡大する。すなわち入力信号の取り込み周期をフ
ィルタ部２２の基準周波数に相当する信号を入力すると
きよりも短くする。これは基底関数と入力信号が相対的
な関係にあるため、基底関数の拡大・縮小と、入力信号
の拡大・縮小は等価な関係にあるためである。従って、
基底関数を固定し、入力信号を時間軸方向に拡大・縮小
することで、入力信号を固定し、基底関数を拡大・縮小
するときと等価な結果を得ることができる。
信号の周波数を変更するに際して、図５に示すように、
基底関数を時間軸方向に拡大・縮小する代わりに、入力
信号を時間軸方向に拡大または縮小することとしてい
る。例えば、入力信号の周波数成分として、フィルタ部
２２の基準周波数よりも低い周波数を解析するときに
は、入力信号を時間軸方向に縮小する。すなわち入力信
号の取り込み周期をフィルタ部２２の基準周波数に相当
する信号を入力するときよりも長くする。一方、入力信
号の周波数成分として、フィルタ部２２の基準周波数よ
りも高い周波数を解析するときには、入力信号を時間軸
方向に拡大する。すなわち入力信号の取り込み周期をフ
ィルタ部２２の基準周波数に相当する信号を入力すると
きよりも短くする。これは基底関数と入力信号が相対的
な関係にあるため、基底関数の拡大・縮小と、入力信号
の拡大・縮小は等価な関係にあるためである。従って、
基底関数を固定し、入力信号を時間軸方向に拡大・縮小
することで、入力信号を固定し、基底関数を拡大・縮小
するときと等価な結果を得ることができる。
【００１９】次に、プラント診断装置１４によって解析
すべき入力信号の周波数が指定され、この周波数に応じ
て入力信号の取り込み周期が取り込み周期設定部１８で
設定されたときには、この取り込み周期Ｔを、解析すべ
き入力信号の周波数（解析すべき入力信号の周波数を変
更した後の周波数）Ωから次の（２）式に基づいて求め
ることとしている。
すべき入力信号の周波数が指定され、この周波数に応じ
て入力信号の取り込み周期が取り込み周期設定部１８で
設定されたときには、この取り込み周期Ｔを、解析すべ
き入力信号の周波数（解析すべき入力信号の周波数を変
更した後の周波数）Ωから次の（２）式に基づいて求め
ることとしている。
【数２】 ここで、Ｔは変更後の取り込み周期を表わし、Ωは変更
後の周波数（解析すべき入力信号の周波数を変更した後
の周波数）を表わし、ｔはフィルタ部２２に予め設定さ
れた取り込み周期、ωは基準周波数としてフィルタ部２
２に設定された周波数を示す。
後の周波数（解析すべき入力信号の周波数を変更した後
の周波数）を表わし、ｔはフィルタ部２２に予め設定さ
れた取り込み周期、ωは基準周波数としてフィルタ部２
２に設定された周波数を示す。
【００２０】フィルタ部２２で入力信号に対する時間−
周波数特性を解析し、この解析結果をウエーブレット変
換結果として出力すると、この出力は出力補正部２４に
よって補正される。すなわち出力補正部２４は取り込み
周期設定部１８の設定に従ってフィルタ部２２の出力に
よるウエーブレット変換結果を補正する出力補正手段と
して構成されている。このときの出力補正は、次の
（３）式に従って実行される。
周波数特性を解析し、この解析結果をウエーブレット変
換結果として出力すると、この出力は出力補正部２４に
よって補正される。すなわち出力補正部２４は取り込み
周期設定部１８の設定に従ってフィルタ部２２の出力に
よるウエーブレット変換結果を補正する出力補正手段と
して構成されている。このときの出力補正は、次の
（３）式に従って実行される。
【数３】 ここで、Ｎは補正係数を示し、ｔは解析すべき周波数を
変更する前の取り込み周期を示し、Ｔは解析すべき周波
数を変更した後の取り込み周期を示す。
変更する前の取り込み周期を示し、Ｔは解析すべき周波
数を変更した後の取り込み周期を示す。
【００２１】上記構成に係るシステムでは、プラント診
断装置１４の要求に応じて解析すべき入力信号の周波数
を変更し、プラント１０の異常検知、診断を実行する。
このときプラント診断装置１４は、処理の進展状況に応
じて、ウエーブレット変換装置１６で解析するプラント
信号の種類と周波数を切替る必要があるときには、この
必要に応じてプラント信号の種類や周波数を切替る指令
を出力する。
断装置１４の要求に応じて解析すべき入力信号の周波数
を変更し、プラント１０の異常検知、診断を実行する。
このときプラント診断装置１４は、処理の進展状況に応
じて、ウエーブレット変換装置１６で解析するプラント
信号の種類と周波数を切替る必要があるときには、この
必要に応じてプラント信号の種類や周波数を切替る指令
を出力する。
【００２２】例えばプラント信号を切替るときには、プ
ラント診断装置１４はプラントデータ切替装置１２に対
してプラント信号の種類を指定するための信号を出力す
る。このときプラントデータ切替装置１２は、プラント
診断装置１４によって指定されたプラント信号を選択し
て取り込み、選択したプラント信号を時系列データの入
力信号としてウエーブレット変換装置１６に出力する。
ウエーブレット変換装置１６はプラント信号をウエーブ
レット変換し、その結果をプラント診断装置１４に出力
する。これにより、プラント診断装置１４は、ウエーブ
レット変換装置１６の変換結果を基にプラント１０の異
常検知や診断の処理を実行する。
ラント診断装置１４はプラントデータ切替装置１２に対
してプラント信号の種類を指定するための信号を出力す
る。このときプラントデータ切替装置１２は、プラント
診断装置１４によって指定されたプラント信号を選択し
て取り込み、選択したプラント信号を時系列データの入
力信号としてウエーブレット変換装置１６に出力する。
ウエーブレット変換装置１６はプラント信号をウエーブ
レット変換し、その結果をプラント診断装置１４に出力
する。これにより、プラント診断装置１４は、ウエーブ
レット変換装置１６の変換結果を基にプラント１０の異
常検知や診断の処理を実行する。
【００２３】一方、プラント信号の変更あるいは診断処
理の進展に伴い、解析すべき入力信号の周波数を変更す
る場合には、プラント診断装置１４によってその周波数
の値を指定すると、この指定に従って、取り込み周期設
定部１８によって入力信号の取り込み周期が変更され
る。入力信号の取り込み周期が変更されると、変更され
た取り込み周期に従って順次入力信号が入力され、変更
された取り込み周期に対応した信号の解析が行なわれ、
この解析結果がウエーブレット変更結果としてプラント
診断装置１４に出力される。以下具体的な処理を図６の
フローチャートに従って説明する。
理の進展に伴い、解析すべき入力信号の周波数を変更す
る場合には、プラント診断装置１４によってその周波数
の値を指定すると、この指定に従って、取り込み周期設
定部１８によって入力信号の取り込み周期が変更され
る。入力信号の取り込み周期が変更されると、変更され
た取り込み周期に従って順次入力信号が入力され、変更
された取り込み周期に対応した信号の解析が行なわれ、
この解析結果がウエーブレット変更結果としてプラント
診断装置１４に出力される。以下具体的な処理を図６の
フローチャートに従って説明する。
【００２４】まず、取り込み周期設定部１８は、プラン
ト診断装置１４の指定によって解析すべき入力信号の周
波数に変更があるか否かの判定を行なう（ステップＳ
１）。このとき周波数に変更がないときには、あらかじ
め定められた取り込み周期ｔで順次プラント信号を取り
込み（ステップＳ２）、入力したプラント信号に対する
時間−周波数特性をフィルタ部２２によって解析し、こ
の解析結果を出力補正部２４に出力する（ステップＳ
３）。この場合あらかじめ定められた周波数ωに対する
解析結果であるため、フィルタ部２２の解析結果は出力
補正部２４で補正されることなく、そのままプラント診
断装置１４に出力される。すなわち、フィルタ部２２の
解析結果は補正係数を１として補正さる（ステップＳ
４）。
ト診断装置１４の指定によって解析すべき入力信号の周
波数に変更があるか否かの判定を行なう（ステップＳ
１）。このとき周波数に変更がないときには、あらかじ
め定められた取り込み周期ｔで順次プラント信号を取り
込み（ステップＳ２）、入力したプラント信号に対する
時間−周波数特性をフィルタ部２２によって解析し、こ
の解析結果を出力補正部２４に出力する（ステップＳ
３）。この場合あらかじめ定められた周波数ωに対する
解析結果であるため、フィルタ部２２の解析結果は出力
補正部２４で補正されることなく、そのままプラント診
断装置１４に出力される。すなわち、フィルタ部２２の
解析結果は補正係数を１として補正さる（ステップＳ
４）。
【００２５】一方、周波数に変更があったときには、こ
の周波数の変更に応じて入力信号に対する取り込み周期
を計算し（ステップＳ５）、この計算結果に従って、取
り込み周期設定部１８がプラント信号の取り込み周期を
設定する（ステップＳ６）。このあと取り込み周期設定
部１８によって設定された取り込み周期に従って、プラ
ント信号取り込み部２０がプラント信号を順次取り込む
（ステップＳ２）。例えば、フィルタ部２２の基準周波
数に対応した周波数が１６０Ｈｚで、このときの取り込
み周期が０．１ｍＳであったときに、解析する周波数が
４０Ｈｚに変更されたときには、（２）式に従って、変
更後の取り込み周期Ｔが算出される。この場合、ｔ＝
０．１ｍＳ、Ω＝４０Ｈｚ、ω＝１６０Ｈｚであるの
で、Ｔ＝０．４ｍＳとなる。すなわち解析すべき周波数
が低くなったことで、取り込み周期を長くする。
の周波数の変更に応じて入力信号に対する取り込み周期
を計算し（ステップＳ５）、この計算結果に従って、取
り込み周期設定部１８がプラント信号の取り込み周期を
設定する（ステップＳ６）。このあと取り込み周期設定
部１８によって設定された取り込み周期に従って、プラ
ント信号取り込み部２０がプラント信号を順次取り込む
（ステップＳ２）。例えば、フィルタ部２２の基準周波
数に対応した周波数が１６０Ｈｚで、このときの取り込
み周期が０．１ｍＳであったときに、解析する周波数が
４０Ｈｚに変更されたときには、（２）式に従って、変
更後の取り込み周期Ｔが算出される。この場合、ｔ＝
０．１ｍＳ、Ω＝４０Ｈｚ、ω＝１６０Ｈｚであるの
で、Ｔ＝０．４ｍＳとなる。すなわち解析すべき周波数
が低くなったことで、取り込み周期を長くする。
【００２６】取り込み周期が長くなった状態のプラント
信号が時系列データとしてフィルタ部２２に入力される
と、フィルタ部２２は入力された時系列データに従って
プラント信号の時間−周波数特性を解析し（ステップＳ
３）、この解析結果を出力補正部２４に出力する。出力
補正部２４は、（３）式に従った補正係数を求め、この
補正係数に従ってフィルタ部２２の解析結果を補正する
（ステップＳ４）。そして補正された解析結果がプラン
ト診断装置１４に入力されると、プラント診断装置１４
は、変更された周波数４０Ｈｚに関する診断を実行す
る。この場合温度などの時間的に穏やかに変化する信号
の解析が行なわれることになる。
信号が時系列データとしてフィルタ部２２に入力される
と、フィルタ部２２は入力された時系列データに従って
プラント信号の時間−周波数特性を解析し（ステップＳ
３）、この解析結果を出力補正部２４に出力する。出力
補正部２４は、（３）式に従った補正係数を求め、この
補正係数に従ってフィルタ部２２の解析結果を補正する
（ステップＳ４）。そして補正された解析結果がプラン
ト診断装置１４に入力されると、プラント診断装置１４
は、変更された周波数４０Ｈｚに関する診断を実行す
る。この場合温度などの時間的に穏やかに変化する信号
の解析が行なわれることになる。
【００２７】本実施形態によれば、プラント１０の異常
検知または診断を目的としたシステムにおいて、ウエー
ブレット変換による解析をデジタルフィルタを用いて実
施する場合、解析する周波数の変更をフィルタ部２２の
ゲイン３０を変更することなく、入力信号の取り込み周
期を変更することで達成することが可能となる。これに
より、変更すべき周波数に対応してフィルタ部２２のゲ
イン３０を設定する必要がなくなり、設計時間を大幅に
短縮することができる。さらに、変更すべき周波数に対
応するフィルタ部２２のゲインに関するデータをデータ
ベースに保存し、解析する周波数の変更時にゲイン３０
に関するデータをデータベースから読み取ってフィルタ
部２２に設定する必要がなくなるので、システム構成の
簡素化が可能となる。しかも、異常な状態や診断処理の
進展状況により、解析が必要となる周波数の範囲を簡便
に且つ高速に変更することができる。
検知または診断を目的としたシステムにおいて、ウエー
ブレット変換による解析をデジタルフィルタを用いて実
施する場合、解析する周波数の変更をフィルタ部２２の
ゲイン３０を変更することなく、入力信号の取り込み周
期を変更することで達成することが可能となる。これに
より、変更すべき周波数に対応してフィルタ部２２のゲ
イン３０を設定する必要がなくなり、設計時間を大幅に
短縮することができる。さらに、変更すべき周波数に対
応するフィルタ部２２のゲインに関するデータをデータ
ベースに保存し、解析する周波数の変更時にゲイン３０
に関するデータをデータベースから読み取ってフィルタ
部２２に設定する必要がなくなるので、システム構成の
簡素化が可能となる。しかも、異常な状態や診断処理の
進展状況により、解析が必要となる周波数の範囲を簡便
に且つ高速に変更することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フィルタに入力される入力信号の周期を解析すべき入力
信号の周波数に応じて変更するようにしたため、ウエー
ブレット変換を行なうフィルタのゲインを変更せずに、
解析すべき入力信号の周波数を変更することができる。
このためフィルタを用いて高速にウエーブレット変換す
るに際して、ゲインの設定に要する設計時間の短縮及び
システム構成の簡素化に寄与することができる。従っ
て、本発明によるウエーブレット変換方法または装置を
用いることで、経済性の改善の効果が大きくなる。
フィルタに入力される入力信号の周期を解析すべき入力
信号の周波数に応じて変更するようにしたため、ウエー
ブレット変換を行なうフィルタのゲインを変更せずに、
解析すべき入力信号の周波数を変更することができる。
このためフィルタを用いて高速にウエーブレット変換す
るに際して、ゲインの設定に要する設計時間の短縮及び
システム構成の簡素化に寄与することができる。従っ
て、本発明によるウエーブレット変換方法または装置を
用いることで、経済性の改善の効果が大きくなる。
【図１】本発明が適用されたシステムの全体構成図であ
る。
る。
【図２】フィルタ部の具体的構成図。
【図３】ウエーブレット変換の原理を説明するための図
【図４】ウエーブレット変換における周波数の変更方法
を説明するための図
を説明するための図
【図５】本発明に係るウエーブレット変換の周波数変更
方法を説明するための図である。
方法を説明するための図である。
【図６】図１に示す装置の作用を説明するためのフロー
チャートである。
チャートである。
１０ プラント １２ プラントデータ切替装置 １４ プラント診断装置 １６ ウエーブレット変換装置 １８ 取り込み周期設定部 ２０ プラント信号取り込み部 ２２ フィルタ ２４ 出力補正部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−83265（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−329046（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 23/16 G01R 23/167 G06F 17/14
Claims (2)
- 【請求項１】 入力信号に対してフィルタによるフィル
タリング処理を施して入力信号の時間−周波数特性を解
析するウエーブレット変換方法において、解析すべき入
力信号の周波数がフィルタの基準周波数より高いときに
は入力信号の取り込み周期をフィルタの基準周波数に相
当する信号を入力するときよりも短くし、解析すべき入
力信号の周波数がフィルタの基準周波数より低いときに
は入力信号の取り込み周期をフィルタの基準周波数に相
当する信号を入力するときよりも長くすることを特徴す
るウエーブレット変換方法。 - 【請求項２】 入力信号を取り込みこの入力信号の取り
込み周期を解析すべき入力信号の周波数に応じて変更す
る入力信号取り込み手段と、入力信号取り込み手段によ
り取り込み周期の変更された入力信号に対してフィルタ
リング処理を施して入力信号の時間−周波数特性を解析
するフィルタ手段とを備え、前記入力信号取り込み手段
は、解析すべき入力信号の周波数が前記フィルタ手段の
基準周波数より高いときには入力信号の取り込み周期を
前記フィルタ手段の基準周波数に相当する信号を入力す
るときよりも短くし、解析すべき入力信号の周波数が前
記フィルタ手段の基準周波数より低いときには入力信号
の取り込み周期を前記フィルタ手段の基準周波数に相当
する信号を入力するときよりも長くしてなるウエーブレ
ット変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05910896A JP3306466B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | ウエーブレット変換方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05910896A JP3306466B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | ウエーブレット変換方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09251045A JPH09251045A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3306466B2 true JP3306466B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=13103796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05910896A Expired - Fee Related JP3306466B2 (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | ウエーブレット変換方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3306466B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6428016B2 (ja) * | 2014-07-23 | 2018-11-28 | 横河電機株式会社 | デジタル信号処理回路 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP05910896A patent/JP3306466B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09251045A (ja) | 1997-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |