JP3400062B2 - Plant control device and tunnel ventilation control device - Google Patents
Plant control device and tunnel ventilation control deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はプラント制御装置に係
り、特に、プラントの状態を示す画像と、その画像がプ
ラント上で観測されたときに、運転員によってプラント
に対して加えられた操作量との対を蓄積し、さらに、こ
の画像パターンと操作量の対の時間変化を記録すること
によって、運転員の持つルール化できない制御知識を獲
得し、この知識に従って制御を行うプラント制御装置に
関するものである。また、その具体例としての、トンネ
ル換気制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plant control device, and more particularly to an image showing a state of a plant and an operation amount applied to the plant by an operator when the image is observed on the plant. A plant control device for accumulating a pair of with and further recording the time change of this image pattern and the pair of manipulated variables to obtain the control knowledge that the operator does not have a rule and performing control according to this knowledge. Is. The present invention also relates to a tunnel ventilation control device as a specific example.
【0002】[0002]
【従来の技術】トンネル換気、溶鉱炉炉内温度、下水汚
泥、鋼板圧延形状、交通信号等の制御においては、プラ
ントの多数の観測点における状態を表すデータをオンラ
インで計測し、刻々と変化するプラントの状態を評価し
て、操作量を適切に決定することが重要である。しかし
ながら、これらのプラントの状態変化は非線形要因に依
存するため、従来のシーケンス制御等の技術を用いるこ
とでは、適切な操作量を求めることは困難であった。2. Description of the Related Art When controlling tunnel ventilation, blast furnace temperature, sewage sludge, steel plate rolling shape, traffic signals, etc., the data representing the conditions at many observation points of the plant is measured online, and the plant changes every moment. It is important to evaluate the condition of and to properly determine the operation amount. However, since the state change of these plants depends on a non-linear factor, it is difficult to obtain an appropriate manipulated variable by using a technique such as conventional sequence control.
【0003】この様な問題に対する解決策として、従
来、知識工学による方法が行われている(例えば「プロ
セス制御システムの知能化技術」、計測と制御、vol.3
1,no.7など)。この方法によれば、データとプラントの
状態との対応関係をニューラルネットに学習させ、プラ
ントの状態と適当な操作量との関係を運転員の経験的知
識に基づいてルール形式で記述し、ファジィ推論によっ
て操作量を決定することができる。これにより、熟練し
た運転員の持つ経験的な制御知識を取り込んで、非線形
的なプラントの状態変化を考慮した高度な運転監視を行
うことのできるプラント制御装置を実現できる。As a solution to such a problem, a method based on knowledge engineering has been conventionally performed (for example, "intelligent technology of process control system", measurement and control, vol.3).
1, no.7, etc.). According to this method, the neural network learns the correspondence between the data and the state of the plant, describes the relation between the state of the plant and an appropriate manipulated variable in a rule format based on the empirical knowledge of the operator, and uses fuzzy logic. The amount of operation can be determined by inference. As a result, it is possible to realize a plant control device that can take in empirical control knowledge possessed by a skilled operator and perform advanced operation monitoring in consideration of nonlinear plant state changes.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のプラント制御装置には、以下に述べる様な問題
点があった。第一に、トンネル換気、溶鉱炉炉内温度、
下水汚泥、鋼板圧延形状、交通信号等の制御では、運転
員は、プラントの多数の観測点における状態を表す画像
を見て、刻々と変化するプラントの状態を評価し、操作
量を決定しているが、この画像は、例えば、トンネル内
の煤煙濃度の分布、溶鉱炉の炉内温度の分布、汚泥の形
状、鋼板の形状、車量分布等、それぞれ空間的な広がり
を持った大量の情報を含んでいるため、運転員がこれら
の画像に含まれるどの情報に着目して操作量を決定して
いるのかを明確にすることは非常に困難である。そのた
め、被制御量を明確に規定しなければならない従来のエ
キスパートシステム等による制御技術を、これらのプラ
ント制御装置に適用するのは困難であった。However, the above-mentioned conventional plant control device has the following problems. First, tunnel ventilation, blast furnace temperature,
In the control of sewage sludge, steel plate rolling shape, traffic signals, etc., the operator looks at the image showing the state at many observation points of the plant, evaluates the ever-changing plant state, and determines the operation amount. However, this image shows a large amount of information with a spatial spread, such as the distribution of soot concentration in the tunnel, the temperature distribution in the furnace of the blast furnace, the shape of sludge, the shape of the steel plate, and the distribution of vehicle volume. Since it includes the information, it is very difficult to clarify which information included in these images the operator pays attention to when determining the operation amount. Therefore, it has been difficult to apply the control technology by the conventional expert system or the like, in which the controlled variable must be clearly defined, to these plant control devices.
【0005】また、第二に、運転員の持つ経験的な制御
知識をルール形式で記述する際には、運転員がどの様な
論理的判断をしているかを明確にする必要があるが、一
般に、運転員の持つ知識が論理構造を持たない単なる断
片的な知識に過ぎない場合が多く、ルールの適用順序
等、知識の論理構造を運転員から抽出することも困難で
あった。さらに、第三に、プラントの状態遷移はダイナ
ミクスを有することも多く、この場合、ある時点で撮影
した瞬間的な画像からのみではプラントの状態を同定す
ることはできず、適切な操作量を求めることは困難であ
った。また、第四に、運転員から得た制御知識の論理構
造を整理して、効率の良い制御経路を発見し、最適な制
御を行う機能もなかった。Secondly, when describing the empirical control knowledge possessed by the operator in a rule format, it is necessary to clarify what logical judgment the operator makes. In general, the knowledge possessed by the operator is often merely a piece of knowledge having no logical structure, and it has been difficult to extract the logical structure of knowledge from the operator, such as the order of application of rules. Furthermore, thirdly, the state transition of the plant often has dynamics, and in this case, the state of the plant cannot be identified only from the instantaneous image captured at a certain time point, and an appropriate manipulated variable is obtained. It was difficult. Fourthly, there was no function of organizing the logical structure of control knowledge obtained from the operator, finding an efficient control path, and performing optimum control.
【0006】本発明は、上述した様な従来技術の問題点
を解消するために提案されたもので、第1の目的は、運
転員が画像に含まれるどの情報に着目して操作量を決定
しているのかが明確でないプラント制御において、熟練
した運転員による過去の運転実績に基づいて、自動的に
プラントを運転監視することができるプラント制御装置
を提供することにある。The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the prior art. The first object is to determine the operation amount by the operator focusing on which information included in the image. It is an object of the present invention to provide a plant control device capable of automatically monitoring the operation of a plant based on the past operation record by a skilled operator in the plant control in which it is unclear whether or not the operation is being performed.
【0007】本発明の第2の目的は、ルールの適用順序
の決定等、運転員の持つ制御知識の論理構造を抽出する
繁雑な作業を行うことなく、運転員の制御知識を獲得す
ることができるプラント制御装置を提供することにあ
る。A second object of the present invention is to acquire the control knowledge of the operator without performing the complicated work of extracting the logical structure of the control knowledge of the operator such as determining the order of application of rules. It is to provide a plant control device that can perform.
【0008】本発明の第3の目的は、監視画像と適切な
操作量との対応関係の時間変化を獲得することにより、
プラントの状態遷移がダイナミクスを有する場合にも、
適切な操作量を決定することができるプラント制御装置
を提供することにある。A third object of the present invention is to obtain a temporal change in the correspondence relationship between the monitoring image and an appropriate operation amount,
Even if the state transition of the plant has dynamics,
An object is to provide a plant control device that can determine an appropriate manipulated variable.
【0009】本発明の第4の目的は、運転員から得た制
御知識から最良な制御経路を生成し、それに従って制御
を行うプラント制御装置を提供することにある。A fourth object of the present invention is to provide a plant control device which generates the best control path from the control knowledge obtained from the operator and controls according to the best control path.
【0010】本発明の第5の目的は、熟練した運転員に
よる制御知識を獲得し、自動的に、また、精度の高いト
ンネル換気制御を行うことができるトンネル換気制御装
置を提供することにある。A fifth object of the present invention is to provide a tunnel ventilation control device which can acquire control knowledge by a skilled operator and can perform tunnel ventilation control automatically and with high accuracy. .
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のプラン
ト制御装置は、上記第1乃至第4の目的を達成するため
のもので、プラントの状態を示す監視画像を取り込む画
像入力手段と、前記画像入力手段を介して得られた監視
画像そのものとプラントの状態との対応関係を対として
格納する状態データベース手段と、前記プラントの状態
を示す監視画像そのものと、前記状態データベース手段
に格納されたプラントの状態と監視画像の対応関係を取
り込み、該プラントの現在の状態の仮説を作成し、且
つ、その確信度を計算する状態推定手段と、該プラント
の状態遷移とその遷移を引き起こす操作量との対を格納
する制御経路データベース手段と、該プラントの目標状
態と、前記状態推定手段が作成する該プラントの現在の
状態の仮説と、前記制御経路データベースが格納する該
プラントの状態遷移とその遷移を引き起こす操作量との
対とを取り込み、該プラントの現在の状態仮説から目標
状態へ遷移する経路集合を計算する制御経路決定手段
と、前記制御経路決定手段が計算する該プラントの現在
の状態仮説から目標状態へ至る経路候補の集合と、前記
状態推定手段が計算する該プラントの現在の状態の仮説
の確信度を取り込み、該プラントの操作量を計算する制
御手段とを備えて成ることを特徴とするものである。A plant control apparatus according to claim 1 is for achieving the above first to fourth objects, and image input means for taking in a monitoring image showing the state of the plant, State database means for storing the correspondence between the monitoring image itself obtained through the image input means and the state of the plant as a pair, the monitoring image itself showing the state of the plant, and the state database means The correspondence between the state of the plant and the monitoring image stored in is created, a hypothesis of the current state of the plant is created, and state estimation means for calculating the certainty factor and state transition of the plant and its transition A control path database means for storing a pair with an operation amount to cause, a target state of the plant, and a hypothesis of the current state of the plant created by the state estimating means, Control path determination means for taking in a pair of the state transition of the plant stored in the control route database and the operation amount causing the transition, and calculating a route set for transition from the current state hypothesis of the plant to the target state, The set of route candidates from the current state hypothesis of the plant calculated by the control route determination means to the target state and the certainty factor of the hypothesis of the current state of the plant calculated by the state estimation means are taken in, And a control means for calculating an operation amount.
【0012】また、請求項2に記載のプラント制御装置
は、上記第1乃至第4の目的を達成するためのもので、
前記請求項1に記載のプラント制御装置に、さらに、プ
ラントの状態を示す監視画像と、前記状態データベース
手段が格納する該プラントの状態と監視画像の対応関係
をプラントの運転員に呈示し、運転員によって指定され
る該プラントの現在の状態と適切な操作量とを取り込む
インターフェース手段と、該プラントの状態を示す監視
画像と、前記インターフェース手段を通して得られた該
プラントの現在の状態と適切な操作量との対を取り込
み、直前の状態と現在の状態の組で表される状態変化の
順序と操作量の対で表される状態遷移を、前記制御経路
データベース手段に格納し、また、監視画像と現在の状
態の対を前記状態データベース手段に格納する事例採取
手段とを付加したことを特徴とするものである。Further, a plant control apparatus according to a second aspect is for achieving the above first to fourth objects,
The plant control device according to claim 1, further presenting a monitoring image showing a state of the plant and a correspondence relationship between the state of the plant and the monitoring image stored in the state database means to an operator of the plant, Interface means for taking in the present state of the plant and an appropriate operation amount designated by a member, a monitoring image showing the state of the plant, the present state of the plant obtained through the interface means and the appropriate operation A pair with an amount is taken in, and a state transition represented by a pair of a state change sequence and an operation amount represented by a pair of a previous state and a current state is stored in the control path database means, and a monitoring image is also stored. And case collection means for storing a pair of current status in the status database means.
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】さらに、請求項3に記載のトンネル換気制
御装置は、上記第5の目的を達成するためのもので、請
求項2に記載の制御装置をトンネル換気制御に適用した
ものであり、プラントの状態を示す監視画像を取り込む
監視カメラと、前記監視カメラによって得られた監視画
像とプラントの状態との対応関係を格納する煤煙状態事
例データベースと、前記プラントの状態を示す監視画像
と、前記煤煙状態事例データベースに格納されたプラン
トの状態と監視画像の対応関係を取り込み、該プラント
の現在の状態の仮説を作成し、且つ、その確信度を計算
するニューラルネットと、該プラントの状態遷移とその
遷移を引き起こす操作量との対を格納するトンネル内状
態遷移記録データベースと、該プラントの目標状態と、
前記ニューラルネットが作成する該プラントの現在の状
態の仮説と、前記トンネル内状態遷移記録データベース
が格納する該プラントの状態遷移とその遷移を引き起こ
す操作量との対とを取り込み、該プラントの現在の状態
仮説から目標状態へ遷移する経路集合を計算する制御装
置とを備え、前記制御装置が、該プラントの現在の状態
仮説から目標状態へ至る経路候補の集合と、前記ニュー
ラルネットが計算する該プラントの現在の状態の仮説の
確信度に基づいて、該プラントの操作量を計算すること
を特徴とするものである。Further, a tunnel ventilation control device according to a third aspect is for achieving the fifth object, and the control device according to the second aspect is applied to the tunnel ventilation control. A monitoring camera that captures a monitoring image indicating the state of, a soot state example database that stores the correspondence between the monitoring image obtained by the monitoring camera and the state of the plant, a monitoring image that indicates the state of the plant, and the soot A neural net that takes in the correspondence between the plant state and the monitoring image stored in the state case database, creates a hypothesis of the current state of the plant, and calculates the certainty factor thereof, and the state transition of the plant and its A tunnel state transition record database that stores a pair with an operation amount that causes a transition, and a target state of the plant,
The hypothesis of the current state of the plant created by the neural network and the pair of the state transition of the plant stored in the tunnel state transition record database and the operation amount that causes the transition are taken in, and the current state of the plant is acquired. A control device for calculating a set of paths that transit from a state hypothesis to a target state, the control device including a set of route candidates from the current state hypothesis of the plant to the target state, and the plant calculated by the neural net. The operation amount of the plant is calculated on the basis of the certainty factor of the current state hypothesis.
【0016】[0016]
【作用】請求項1に記載のプラント制御装置において
は、画像入力手段によって取り込まれた監視画像が状態
推定手段に入力され、この状態推定手段によって、前記
監視画像に近い画像を持つ事例が、状態データベース手
段から検索される。次に、状態推定手段は、検索した事
例の状態を現在のプラントの状態を示す仮説とし、その
確信度を計算する。続いて、制御経路決定手段は、前記
状態推定手段から得た状態仮説からプラントの目標状態
へ至る全ての経路集合の更新を行う。次に、制御手段
は、前記状態推定手段が全ての状態仮説に対して計算し
た確信度を取り込み、確信度が高い状態仮説ほど次状態
へ遷移する確率が高くなるような操作量Uを決定し、こ
の操作量をプラントに加えることにより、プラント制御
を行う。従って、請求項1に記載のプラント制御装置に
よれば、過去の運転実績に基づいて、自動的にプラント
制御を行うことができる。In the plant control apparatus according to the first aspect, the monitoring image captured by the image inputting unit is input to the state estimating unit, and the state estimating unit causes the case having an image close to the monitoring image to be in the state. Retrieved from database means. Next, the state estimating means calculates the certainty factor by using the state of the retrieved case as a hypothesis indicating the current state of the plant. Then, the control route determination means updates all the route sets from the state hypothesis obtained from the state estimation means to the target state of the plant. Next, the control unit takes in the certainty factors calculated by the state estimation unit for all state hypotheses, and determines the manipulated variable U such that the higher the certainty factor, the higher the probability of transition to the next state. , The plant is controlled by adding this manipulated variable to the plant. Therefore, according to the plant control device of the first aspect, the plant control can be automatically performed based on the past operation record.
【0017】また、請求項2に記載のプラント制御装置
においては、インターフェース手段によって、状態デー
タベース手段から、監視画像が観測されるときのプラン
トの状態の候補である状態リストが読み込まれ、監視画
像と共に運転員に呈示され、監視画像と状態リストに基
づいて運転員が判断した結果、運転員によって入力され
る状態と適切な操作量を読み込み、所定の操作量をプラ
ントに加える。さらに、運転員によって入力された状態
−操作量対が生成され、事例採取手段に送り込まれる。
次に、事例採取手段は、監視画像と、前記状態−操作量
対とを読み込み、監視画像−状態対を生成して、状態デ
ータベース手段に登録し、また、過去の状態と現在の状
態の対と操作量との組を生成し、制御経路データベース
手段に登録する。次に、過去の状態を示す変数を現在の
状態の値で更新する。なお、これらの操作に加えて、さ
らに、請求項1に記載のプラント制御装置と同様の操作
がなされる。Further, in the plant control apparatus according to the second aspect of the present invention, the interface means reads, from the state database means, a state list which is a candidate of the state of the plant when the monitoring image is observed, and together with the monitoring image. As a result of being presented to the operator and judged by the operator based on the monitoring image and the state list, the state input by the operator and an appropriate operation amount are read, and a predetermined operation amount is added to the plant. Furthermore, the state-manipulation amount pair input by the operator is generated and sent to the case collection means.
Next, the case collection means reads the monitoring image and the state-operation amount pair, generates a monitoring image-state pair, registers it in the state database means, and also pairs the past state and the current state. And a manipulated variable are generated and registered in the control path database means. Next, the variable indicating the past state is updated with the value of the current state. In addition to these operations, the same operation as the plant control device according to claim 1 is further performed.
【0018】従って、請求項2に記載のプラント制御装
置によれば、熟練した運転員の制御知識を、新たな事例
として獲得することができるので、これに基づいて、自
動的に、また、より精度の高いプラント制御を行うこと
ができる。Therefore, according to the plant control apparatus of the second aspect, the control knowledge of the skilled operator can be acquired as a new case, and based on this, automatically and more Highly accurate plant control can be performed.
【0019】さらに、請求項3に記載のトンネル換気制
御装置は、請求項2に記載のプラント制御装置をトンネ
ル換気制御に適用した場合を示したものであり、同様に
運転員が経験によって蓄積したルール化困難な制御知識
を獲得することによって、高度な自動制御を行うことが
可能である。また、獲得された制御知識から、運転員が
意識していなかった最適な制御方法を生成し、実行する
ことも可能になる。Further, the tunnel ventilation control device according to claim 3 shows a case where the plant control device according to claim 2 is applied to the tunnel ventilation control, and similarly, the operator accumulated the experience. By acquiring control knowledge that is difficult to rule, it is possible to perform sophisticated automatic control. Further, it becomes possible to generate and execute an optimal control method that the operator did not have the awareness based on the acquired control knowledge.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。なお、本発明は、プラント運転制御にお
いて、熟練した運転員の言語化できない制御知識を抽出
・学習し、自動的にプラントを監視制御するプラント制
御装置を提供するものである。従って、本発明は、例え
ば、トンネル換気制御、溶鉱炉炉内温度制御、下水汚泥
制御、鋼板圧延形状制御、交通信号地域制御など、熟練
した運転員が、言語化して説明することが困難な経験的
知識によって制御している各種プラントの自動制御に利
用することができる。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention provides a plant control device for extracting and learning control knowledge of a trained operator who cannot be verbalized in plant operation control, and automatically monitoring and controlling the plant. Therefore, the present invention is, for example, an empirical technique that is difficult for a trained operator to verbalize and explain, such as tunnel ventilation control, blast furnace temperature control, sewage sludge control, steel plate rolling shape control, traffic signal area control, etc. It can be used for automatic control of various plants controlled by knowledge.
【0021】(第1実施例)本実施例のプラント制御装
置は、図1に示した様に構成されている。即ち、プラン
ト9上で観測された監視画像を取り込む画像入力手段
1、プラント9の状態と前記監視画像の対応関係を格納
する状態データベース手段5、プラント9上で観測され
た監視画像と、前記状態データベース手段5に格納され
たプラント9の状態と監視画像の対応関係を取り込み、
該プラント9の現在の状態の仮説を作成し、且つ、その
確信度を計算する状態推定手段2、該プラント9の状態
遷移とその遷移を引き起こす操作量との対を格納する制
御経路データベース手段4、該プラント9の目標状態
と、前記状態推定手段2が作成する該プラント9の現在
の状態の仮説と、前記制御経路データベース手段4が格
納する該プラント9の状態遷移とその遷移を引き起こす
操作量との対とを取り込み、該プラント9の現在の状態
仮説から目標状態へ遷移する経路集合を計算する制御経
路決定手段3、さらに、前記制御経路決定手段3が計算
する該プラント9の現在の状態仮説から目標状態への経
路集合と、前記状態推定手段2が計算する該プラント9
の現在の状態の仮説の確信度を取り込み、該プラント9
の操作量を計算する制御手段8とを備えて成るものであ
る。(First Embodiment) The plant control system of this embodiment is constructed as shown in FIG. That is, the image input means 1 for taking in the monitor image observed on the plant 9, the state database means 5 for storing the correspondence between the state of the plant 9 and the monitor image, the monitor image observed on the plant 9, and the state. The correspondence between the state of the plant 9 and the monitoring image stored in the database means 5 is fetched,
State estimation means 2 for creating a hypothesis of the current state of the plant 9 and calculating the certainty factor thereof, control path database means 4 for storing a pair of state transition of the plant 9 and an operation amount causing the transition. , A target state of the plant 9, a hypothesis of the current state of the plant 9 created by the state estimating means 2, a state transition of the plant 9 stored in the control path database means 4 and an operation amount causing the transition. , And the control path determining means 3 for calculating a set of paths for transition from the current state hypothesis of the plant 9 to the target state, and the current state of the plant 9 calculated by the control path determining means 3. A set of paths from the hypothesis to the target state and the plant 9 calculated by the state estimating means 2
The certainty factor of the current state hypothesis of
And a control means 8 for calculating the manipulated variable of.
【0022】なお、前記画像入力手段1は、プラントの
種類によって異なり、その監視画像としては、トンネル
内の煤煙濃度の分布を表す監視カメラからの画像や、溶
鉱炉の炉内温度を計測するために炉内の各所に設置され
た複数の温度センサ(熱電対)からの出力を二次元平面
状に並べたパターン画像、下水汚泥の形状を撮影する沈
澱地内に設置されたカメラの画像、鋼板の各所の厚みを
測定するセンサの出力を二次元平面状に並べたパターン
画像、あるいは、道路の各所に設置された監視カメラか
ら取り込まれる車量の通行状況を示す画像等がある。The image input means 1 varies depending on the type of plant, and monitoring images for monitoring the image of the soot concentration in the tunnel from a monitoring camera and for measuring the temperature in the furnace of the blast furnace are used. A pattern image in which outputs from multiple temperature sensors (thermocouples) installed in various places inside the furnace are arranged in a two-dimensional plane, images of cameras installed in a sedimentation site that captures the shape of sewage sludge, and steel plate locations There is a pattern image in which the outputs of the sensors for measuring the thickness of the vehicle are arranged in a two-dimensional plane, or an image showing the traffic situation of the vehicle volume taken from surveillance cameras installed at various places on the road.
【0023】この様な構成を有する本実施例のプラント
制御装置においては、以下に述べる様にしてプラント制
御を行うことができる。即ち、図1及び図2に示した様
に、制御対象となるプラントを制御するために運転員が
参照する被制御量である監視画像Xが、前記画像入力手
段1によって、プラント9からプラント制御装置に取り
込まれ、さらに、状態推定手段2に入力される。In the plant control device of this embodiment having such a configuration, the plant control can be performed as described below. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the monitoring image X, which is the controlled variable referred to by the operator for controlling the plant to be controlled, is controlled by the image input means 1 from the plant 9 to the plant control unit. It is taken into the device and further inputted to the state estimating means 2.
【0024】この状態推定手段2は、過去にこのプラン
ト9上で観測された被制御量である監視画像Xi と、そ
れが観測されたときのプラント9の状態Si との対応関
係を示す事例(Xi ,Si )を格納している状態データ
ベース手段5から、状態推定手段2に入力された現在の
被制御量である監視画像Xに近い画像を含む事例
(Xk ,Sk )を1個ないし2個以上検索する。次に、
前記状態推定手段2は、検索した事例の状態Sk を現在
のプラント9の状態を示す仮説(状態仮説)とし、さら
に検索した全ての事例の状態仮説Sk について、現在の
プラントの状態が状態仮説Sk である確信の程度を表す
確信度b(Sk )を計算する。The state estimating means 2 shows the correspondence between the monitored image X i which is the controlled variable observed on the plant 9 in the past and the state S i of the plant 9 when it is observed. A case (X k , S k ) including an image close to the monitored image X, which is the current controlled variable input from the state database means 5 that stores the case (X i , S i ). Search for 1 or 2 or more. next,
The state estimation unit 2 sets the retrieved state S k of the case as a hypothesis (state hypothesis) indicating the current state of the plant 9, and the state hypotheses S k of all the retrieved cases have the current state of the plant. A certainty factor b (S k ) representing the degree of certainty that is the hypothesis S k is calculated.
【0025】続いて、制御経路決定手段3は、前記状態
推定手段2から得た状態仮説Sk から、外部から与えら
れるプラント9の目標状態Tへ至る全ての経路p
(Sk ,T)の集合である経路集合Pの更新を行う。即
ち、まず、現在のプラント9の状態を示すすべての状態
仮説Sk について、経路集合Pの要素である各経路のう
ち、その経路上において、一時刻前の状態仮説の次状態
(つまり、現在の状態)がSk でない経路を経路集合P
から除く。これによって経路集合Pが空になった場合、
即ち、プラント9の目標状態Tへ至る経路がなくなった
場合には、全ての現在の状態仮説Sk について、制御経
路データベース手段4を検索し、現在の状態仮説Sk か
ら目標状態Tへ至る経路を全て求め、これらの経路を新
たに経路集合Pの要素とする。これにより、経路集合P
の更新がなされる。Subsequently, the control path determining means 3 sends all paths p from the state hypothesis S k obtained from the state estimating means 2 to the target state T of the plant 9 given from the outside.
The route set P, which is the set of (S k , T), is updated. That is, first, for all the state hypotheses S k indicating the current state of the plant 9, on each of the routes that are the elements of the route set P, the next state of the state hypothesis one time before (that is, the present state). (State of) is not S k
Excluded from. When the route set P becomes empty by this,
That is, when there is no route to the target state T of the plant 9, the control route database means 4 is searched for all the current state hypotheses S k , and the route from the current state hypotheses S k to the target state T is searched. Are obtained, and these routes are newly set as elements of the route set P. As a result, the route set P
Will be updated.
【0026】ここで、前記経路集合Pの更新について、
より詳しく説明する。即ち、前記制御経路データベース
手段4は、プラント9の状態遷移とその遷移を引き起こ
す操作量との対を格納する手段であり、例えば、プラン
ト9の状態Si と、プラント9が状態Si にあるとき
に、操作量Uijを加えられると遷移する次状態Sj の対
と、その時の操作量Uijとの組{(Si ,Sj ),
Uij}で表される状態遷移データを格納している。ま
た、状態Si から状態Sj への経路とは、プラント9が
状態Si にあるときに加えられた操作量Ui(i+1)によっ
て状態Si+1 に遷移し、次に加えられた操作量U
(i+1)(i+2)によって状態Si+2 に遷移し、同様に加えら
れる一連の操作によって状態が徐々に遷移し、最終的
に、プラント9が状態Sj- 1 にあるときに加えられた操
作量U(j-1)jによって、プラント9が状態Sj となった
ときの、遷移の順序系列:Here, regarding the update of the route set P,
This will be described in more detail. That is, the control path database means 4 is means for storing a pair of a state transition of the plant 9 and an operation amount causing the transition, and for example, the state S i of the plant 9 and the plant 9 are in the state S i . Sometimes, a pair {(S i , S j ), which is a pair of the next state S j that transits when the operation amount U ij is added and the operation amount U ij at that time,
The state transition data represented by U ij } is stored. Further, the path from the state S i to the state S j means that the operation amount U i (i + 1) added when the plant 9 is in the state S i transits to the state S i + 1 and Manipulated variable U
(i + 1) (i + 2) causes a transition to the state S i + 2 , and a series of operations applied in the same manner causes a gradual transition of the states. Finally, when the plant 9 is in the state S j- 1. An order sequence of transitions when the plant 9 is in the state S j by the manipulated variable U (j-1) j added to:
【数1】 を表している。[Equation 1] Is represented.
【0027】次に、制御経路決定手段3は、経路集合P
に含まれる全経路pについて、pの次状態を更新する。
即ち、経路集合Pの要素である経路pは、その一部分に
遷移の順序系列:Next, the control route determining means 3 determines the route set P.
The next state of p is updated for all the routes p included in.
That is, the route p, which is an element of the route set P, has an order sequence of transitions in a part thereof:
【数2】
を含んでいるが、このときpの次状態はSj である。な
お、Sk は現在の状態仮説である。[Equation 2] , But the next state of p is then S j . Note that S k is the current state hypothesis.
【0028】次に、制御手段8は、前記状態推定手段2
が全ての状態仮説Sk に対して計算した確信度b
(Sk )を取り込み、確信度が高い状態仮説ほど次状態
へ遷移する確率が高くなるような操作量Uを、確信度b
(Sk )と、現在の状態仮説Sk から次状態Sj へ遷移
するための操作量Ukjとを用いて決定する。そして、制
御手段8は、上記の様にして決定した操作量Uをプラン
ト9に加えることにより、プラント制御を行う。この様
にして、順次、新しい被制御量である監視画像Xが、画
像入力手段1によってプラント9から読み込まれ、状態
推定手段2に入力され、上記の処理が繰り返し行われ
る。Next, the control means 8 controls the state estimating means 2
Is the confidence factor b calculated for all state hypotheses S k
(S k ) is taken into consideration, and the operation amount U such that the higher the certainty factor is, the higher the probability of transition to the next state is, the certainty factor b is set.
(S k ) and the manipulated variable U kj for making a transition from the current state hypothesis S k to the next state S j . Then, the control means 8 performs plant control by adding the manipulated variable U determined as described above to the plant 9. In this way, the monitoring image X, which is a new controlled variable, is sequentially read from the plant 9 by the image input means 1 and input to the state estimation means 2, and the above processing is repeated.
【0029】この様に、本実施例によれば、運転員によ
る過去の運転実績に基づいて、自動的な運転制御を行え
るプラント制御装置を提供することができる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the plant control device capable of automatically controlling the operation based on the past operation record by the operator.
【0030】(第2実施例)本実施例のプラント制御装
置は、上記第1実施例のプラント制御装置に、さらに、
以下に述べる機能を有するインターフェース手段と事例
採取手段とを付加したものである。なお、第1実施例と
同一の手段については、同一の符号を付して、説明は省
略する。(Second Embodiment) The plant control apparatus of the present embodiment is the same as the plant control apparatus of the first embodiment,
An interface means having the functions described below and a case collection means are added. The same means as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0031】即ち、図3に示した様に、前記画像入力手
段1により、プラント9上で観測された監視画像を取り
込み、また、前記状態データベース手段5が格納してい
る該プラント9の状態と監視画像の対応関係を運転員に
呈示し、運転員によって指定される該プラント9の現在
の状態と適切な操作量とを取り込むインターフェース手
段7が設けられている。That is, as shown in FIG. 3, the monitoring image observed on the plant 9 is fetched by the image input means 1 and the state of the plant 9 stored in the state database means 5 is also stored. Interface means 7 is provided for presenting the corresponding relationship of the monitoring images to the operator, and for taking in the current state of the plant 9 designated by the operator and an appropriate operation amount.
【0032】また、該プラント9上で観測された監視画
像と、前記インターフェース手段7を通して得られた該
プラント9の現在の状態と適切な操作量との対を取り込
み、直前の状態と現在の状態の組で表される状態変化の
順序と操作量の対で表される状態遷移を、前記制御経路
データベース手段4に格納し、また、監視画像と現在の
状態の対を前記状態データベース手段5に格納する事例
採取手段6が設けられている。なお、他の構成は上記第
1実施例と同様である。Further, the monitoring image observed on the plant 9 and the pair of the present state of the plant 9 obtained through the interface means 7 and an appropriate manipulated variable are taken in, and the immediately preceding state and the present state are taken. The state transition represented by the pair of the state change order and the manipulated variable represented by the group is stored in the control path database means 4, and the pair of the monitoring image and the current state is stored in the state database means 5. A case collection means 6 for storing is provided. The other structure is the same as that of the first embodiment.
【0033】この様な構成を有する本実施例のプラント
制御装置においては、以下に述べる様にして運転員の制
御知識を獲得することができ、さらに、獲得した制御知
識に基づいてプラント制御を行うことができる。即ち、
図3及び図4に示した様に、対象となるプラント9を制
御するために、運転員が参照する被制御量である監視画
像Xが、前記画像入力手段1によって、プラント9から
プラント制御装置に取り込まれ、さらに、インターフェ
ース手段7と事例採取手段6とに入力される。In the plant control apparatus of this embodiment having such a configuration, the operator's control knowledge can be acquired as described below, and the plant control is performed based on the acquired control knowledge. be able to. That is,
As shown in FIGS. 3 and 4, a monitoring image X, which is a controlled variable referred to by an operator in order to control the target plant 9, is changed from the plant 9 to the plant control device by the image input unit 1. And is input to the interface means 7 and the case collection means 6.
【0034】このインターフェース手段7は、状態デー
タベース手段5から、監視画像Xが観測されるときのプ
ラント9の状態の候補である状態リストSi を読み込
み、被制御量である監視画像Xと共に運転員に呈示す
る。次に、監視画像Xと状態リストSi に基づいて運転
員が判断した結果、運転員によって入力される状態Sc
と適切な操作量Uc を読み込み、操作量Uc をプラント
9に加える。さらに、運転員によって入力された状態S
c と操作量Uc の対応関係を示す状態−操作量対
(Sc ,Uc )を生成し、事例採取手段6に送り込む。The interface means 7 reads from the state database means 5 the state list S i which is a candidate for the state of the plant 9 when the monitoring image X is observed, and the operator along with the monitored image X which is the controlled quantity. To present. Next, as a result of the operator's judgment based on the monitoring image X and the status list S i , the status S c input by the operator
And loads the appropriate operation amount U c, adding the operation amount U c to the plant 9. In addition, the state S input by the operator
A state-manipulation amount pair (S c , U c ) indicating the correspondence between c and the manipulated variable U c is generated and sent to the case collection means 6.
【0035】次に、事例採取手段6は、プラント9で観
測された被制御量である監視画像Xと、前記インターフ
ェース手段7によって決められた状態−操作量対
(Sc ,Uc )とを読み込み、監視画像とプラントの状
態の対応関係を示す監視画像−状態対(Xc ,Sc )を
生成して、状態データベース手段5に登録する。さら
に、一時刻前の状態Sb と現在の状態Sc の対(Sb ,
Sc )と一時刻前の操作量Ubcとの組{(Sb ,
Sc ),Ubc}を生成し、制御経路データベース手段4
に登録する。次に、一時刻前の状態を示す変数Sb を現
在の状態を示す変数Sc の値で更新し、一時刻前の操作
量を示す変数Ubcを現在の操作量を示す変数Uの値で更
新する。以上の処理が、該プラント9上で観測される被
制御量である監視画像が場合を尽くすまで繰り返され
る。Next, the case collection means 6 displays the monitored image X which is the controlled quantity observed in the plant 9 and the state-manipulation quantity pair (S c , U c ) determined by the interface means 7. The monitoring image-state pair (X c , S c ) indicating the correspondence between the reading image and the state of the plant is generated and registered in the state database means 5. Further, one unit time versus the previous state S b the current state S c (S b,
S c ) and the manipulated variable U bc one hour before {(S b ,
S c ), U bc } and generates the control path database means 4
Register with. Next, the variable S b indicating the state one time before is updated with the value of the variable S c indicating the current state, and the variable U bc indicating the operation amount one time before is changed to the value of the variable U indicating the current operation amount. Update with. The above processing is repeated until the monitored image, which is the controlled variable observed on the plant 9, runs out.
【0036】この様にして、プラント9の監視画像と、
この監視画像を見て運転員が決定するプラント9の現在
の状態との対応関係が、状態データベース手段5に採取
される。また、これと同時に、一時刻前のプラント9の
状態と運転員が決定する現在のプラント9の状態の対
と、一時刻前のプラント9に対する操作量との対応関係
が制御経路データベース手段4に採取される。In this way, the monitoring image of the plant 9 and
The correspondence with the current state of the plant 9, which is determined by the operator by looking at this monitoring image, is collected in the state database means 5. At the same time, the control path database means 4 shows a correspondence relationship between the pair of the state of the plant 9 one hour before and the current state of the plant 9 determined by the operator, and the operation amount for the plant 9 one hour before. Collected.
【0037】換言すれば、本実施例により、プラント9
上で特定の監視画像が得られた時のプラント9の状態を
同定する運転員の知識と、一時刻前にプラント9がとっ
た特定の状態を、より目標状態に近い別の状態に変化さ
せるために加えるプラント9の操作量を決定する運転員
の知識とを獲得することができる。なお、上記第1実施
例について述べたプラント制御時の操作は、本実施例に
おいても同様に行われる。従って、プラント制御にあた
り、獲得した熟練運転員の制御知識に基づいて、自動的
にプラント制御を行うことができる。In other words, according to this embodiment, the plant 9
The knowledge of the operator who identifies the state of the plant 9 when the specific monitoring image is obtained above and the specific state taken by the plant 9 one time ago are changed to another state closer to the target state. Therefore, the knowledge of the operator who determines the operation amount of the plant 9 to be added can be acquired. The operation at the time of plant control described in the first embodiment is similarly performed in this embodiment. Therefore, in plant control, plant control can be automatically performed based on the acquired control knowledge of the skilled operator.
【0038】(第3実施例)本実施例は、上記第2実施
例に示した構成を有するプラント制御装置を、高速道路
のトンネルにおける換気制御に用いたものである。一般
に、トンネル換気では、経済性を追及した維持管理が課
題となる。また、換気制御の目的は、安全な走行環境を
提供することであり、より具体的には、トンネル内の煤
煙による視界の悪化と、一酸化炭素などの有害物質によ
る空気の汚染濃度を、最小のコストで許容範囲に収める
ことである。(Third Embodiment) In this embodiment, the plant control device having the structure shown in the second embodiment is used for ventilation control in a tunnel of a highway. Generally, in tunnel ventilation, maintenance and management in pursuit of economic efficiency is a problem. In addition, the purpose of ventilation control is to provide a safe driving environment, and more specifically, to reduce the visibility due to soot in the tunnel and the air pollution concentration due to harmful substances such as carbon monoxide. The cost is within the allowable range.
【0039】この様なトンネル換気の方式としては、近
年においては、トンネル内を縦断方向に換気する縦流式
が主流となっている。また、トンネル内の風速は、車
量、季節風などの自然条件によって変動するため、煤煙
の拡散過程は外乱の影響を受ける。そのため、トンネル
換気の制御には、従来、「一酸化炭素濃度が所定の閾値
を越えた場合には、送風機の運転台数、回転数を増や
す」といったシーケンス制御が用いられてきた。しか
し、この様な制御方式には無駄が多いため、熟練した運
転員が経験的な知識を使って行う経済的な制御を機械に
よって自動化することが求められていた。In recent years, the mainstream of such a tunnel ventilation system is a vertical flow system for ventilating the inside of the tunnel in the longitudinal direction. Further, the wind speed in the tunnel fluctuates depending on natural conditions such as the amount of vehicles and seasonal winds, so the diffusion process of soot is affected by disturbance. Therefore, for the control of tunnel ventilation, a sequence control such as “when the carbon monoxide concentration exceeds a predetermined threshold value, increase the number of blowers operating and the number of revolutions” has been conventionally used. However, since such a control method is wasteful, it has been required to automate economical control by a machine, which an experienced operator uses empirical knowledge.
【0040】図5は、本発明のプラント制御装置を適用
するトンネルの縦断方向の断面図である。このトンネル
内には、図5に示した様に、換気設備として横送風機2
基(HB1,HB2)、集塵機2基(QC1,QC
2)、縦送風機2基(VB1,VB2)が設置されてい
る。なお、前記横送風機はトンネル内の風速を高めるた
めに、また、集塵機は煤煙をトンネル内で浄化処理する
ために設置されている。さらに、これら横送風機と集塵
機は、トンネルの天井部に設置されている。一方、縦送
風機は、特に、トンネル下方部分の視界の確保と一酸化
炭素濃度を一定以下に抑えるために、降下沈澱しやすい
汚染物質をトンネル上方部分へ拡散する目的で、路面に
埋め込んで設置されている。また、これらの換気設備の
他、トンネル内の煤煙状態をモニターするため、トンネ
ル内の三地点において、それぞれ下部・上部の2箇所
に、計6台の監視カメラ(C1L〜C3L,C1U〜C
3U)が設置されている。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a tunnel to which the plant control device of the present invention is applied. Inside this tunnel, as shown in FIG.
Group (HB1, HB2), 2 dust collectors (QC1, QC
2), two vertical fans (VB1, VB2) are installed. The horizontal blower is installed to increase the wind speed in the tunnel, and the dust collector is installed to purify soot and smoke in the tunnel. In addition, these cross blowers and dust collectors are installed on the ceiling of the tunnel. On the other hand, the vertical blower is installed in the road surface in order to diffuse pollutants that easily fall and settle to the upper part of the tunnel in order to secure the visibility of the lower part of the tunnel and keep the carbon monoxide concentration below a certain level. ing. In addition to these ventilation equipment, in order to monitor the soot and smoke condition in the tunnel, a total of 6 monitoring cameras (C1L to C3L, C1U to C) are provided at each of the three locations within the tunnel, one at the bottom and one at the top.
3U) is installed.
【0041】この様な換気設備を備えたトンネルの換気
制御を行う場合、運転員は、前記監視カメラにとらえら
れた画像から、各箇所における煤煙濃度や煙の流れの方
向、流速などを判断し、トンネル全体の現時点の状況を
把握し、また、近い将来の状況の変化を予測した上で、
送風機の回転数の増減、集塵機の運転/停止/回転数増
減を適切に指示し、トンネル内の換気を制御している。
この際、熟練した運転員は、監視カメラでモニターでき
るトンネル内の局所の状況だけではなく、各種の換気設
備の運転経験から得たトンネル全体の換気特性に関する
知識を使って、より経済的な制御を行うことができる。
例えば、「ある時点で、カメラから見える地点の煤煙の
濃さの度合が、監視カメラを設置した6箇所で全て高く
ても、その直前の濃度が比較的低かったとすれば、一過
性の現象であるから送風機の回転数を上げる必要はな
い」などと判断する。こうした、経験によって得られた
知識は、いったん上記の例のように言語化できれば、if
-then ルールの形に表現し、エキスパートシステムの技
術によって自動制御装置をつくることができる。When performing ventilation control of a tunnel equipped with such ventilation equipment, the operator determines the soot concentration at each location, the direction of smoke flow, the flow velocity, etc. from the images captured by the surveillance camera. After grasping the current situation of the entire tunnel and predicting changes in the situation in the near future,
Ventilation in the tunnel is controlled by properly instructing the increase / decrease in the number of revolutions of the blower and the start / stop / revolution of the number of revolutions of the dust collector.
At this time, skilled operators use not only the local conditions inside the tunnel that can be monitored by surveillance cameras, but also the knowledge about the ventilation characteristics of the entire tunnel obtained from the operating experience of various ventilation equipment, for more economical control. It can be performed.
For example, “At a certain point, if the density of soot at the point visible from the camera is high at all 6 places where surveillance cameras are installed, but if the concentration immediately before that was relatively low, it is a transient phenomenon. Therefore, it is not necessary to increase the rotation speed of the blower. " Once such knowledge gained from experience can be verbalized as in the above example, if
-Then It can be expressed in the form of rules, and an expert system technology can be used to create an automatic control device.
【0042】しかしながら、この様に知識が論理的に整
理された形で保持されていることは稀であり、運転員か
ら知識を抽出すること(知識獲得)は非常に困難であ
る。そのため、前記エキスパートシステムなどの従来技
術を適用することによって、トンネル換気制御を自動化
することは困難であった。However, such knowledge is rarely held in a logically organized form, and it is very difficult to extract knowledge from the operator (knowledge acquisition). Therefore, it is difficult to automate the tunnel ventilation control by applying the conventional technology such as the expert system.
【0043】これに対し、本発明は熟練した運転員の経
験的知識を自動的に獲得することができ、より精度の高
いトンネル換気制御を実施することができる。即ち、図
6は、本発明によるプラント制御装置を、図5に示した
様なトンネルの換気制御装置として適用した場合のブロ
ック図を示したものである。なお、前記各種の換気設備
への制御信号や監視カメラの画像は、通信回線を経由し
て、換気制御装置によって送受される。On the other hand, the present invention can automatically acquire the empirical knowledge of a skilled operator, and can perform tunnel ventilation control with higher accuracy. That is, FIG. 6 is a block diagram when the plant control device according to the present invention is applied as a ventilation control device for a tunnel as shown in FIG. The control signals to the various ventilation facilities and the images from the surveillance camera are transmitted and received by the ventilation control device via the communication line.
【0044】図6において、トンネル内の三地点におい
て、それぞれ下部・上部の2箇所に設置された監視カメ
ラ(C1L〜C3L,C1U〜C3U)は、図3におけ
る画像入力手段1に相当し、以下、図6における操作卓
10と制御操作用コンピュータ11は、図3におけるイ
ンターフェース手段と事例採取手段6に相当し、また、
図6における煤煙状態事例データベース12とニューラ
ルネット14は、図3における状態データベース手段5
と状態推定手段2に相当し、さらに、図6におけるトン
ネル内状態遷移記録データベース13は、図3における
制御経路データベース手段に相当し、また、図6におけ
る制御装置は、図3における制御経路決定手段3と制御
手段8に相当する。In FIG. 6, the surveillance cameras (C1L to C3L, C1U to C3U) installed at the lower and upper portions at the three points in the tunnel correspond to the image input means 1 in FIG. The operation console 10 and the control operation computer 11 in FIG. 6 correspond to the interface means and the case collection means 6 in FIG.
The soot state example database 12 and the neural net 14 in FIG. 6 are the state database means 5 in FIG.
6 corresponds to the control path database means in FIG. 3, and the control device in FIG. 6 corresponds to the control path determining means in FIG. 3 and control means 8.
【0045】*事例採取時*
まず、運転員の制御知識の採取過程について説明する。
即ち、図6に示した様に、トンネル下部に配設され、ト
ンネル下部の状態を監視する監視カメラC1L〜C3L
と、トンネル上部に配設され、トンネル上部の状態を監
視する監視カメラC1U〜C3Uの合計6台のカメラか
ら送られる監視画像X(例えば、トンネル内の要所にお
ける煤煙状態を示す画像)が、制御操作用コンピュータ
11に入力される。なお、この監視画像Xは、図3にお
ける監視画像Xに相当する。* Collecting Cases * First, the process of collecting operator's control knowledge will be described.
That is, as shown in FIG. 6, monitoring cameras C1L to C3L that are arranged in the lower part of the tunnel and monitor the state of the lower part of the tunnel.
And a monitoring image X (for example, an image showing a soot state at a key point in the tunnel) sent from a total of 6 cameras of the monitoring cameras C1U to C3U that are arranged at the top of the tunnel and monitor the state of the tunnel top It is input to the control operation computer 11. The monitoring image X corresponds to the monitoring image X in FIG.
【0046】この監視画像Xは、制御操作用コンピュー
タ11によって、運転員が操作する操作卓10に接続さ
れたモニターテレビに映し出される。運転員は、モニタ
ーテレビに映し出された煤煙状態を示す画像を参照して
適切な操作指令Uを決定し、操作卓10に接続されたキ
ーボードに操作指令Uを入力する。入力された操作指令
Uは、各換気装置に送られ実行される。なお、この操作
指令Uは、図3における操作量Uc に相当する。The monitor image X is displayed on the monitor television connected to the operation console 10 operated by the operator by the control operation computer 11. The operator determines an appropriate operation command U by referring to the image showing the soot and smoke state displayed on the monitor TV, and inputs the operation command U to the keyboard connected to the console 10. The input operation command U is sent to and executed by each ventilation device. The operation command U corresponds to the operation amount Uc in FIG.
【0047】次に、制御操作用コンピュータ11は、煤
煙状態事例データベース12から、過去に観測されたト
ンネルの煤煙状態に付加された状態名称Si を検索し、
操作卓10上のモニターテレビに表示する。この表示を
参照した運転員は、現在のトンネルの煤煙状態Xに対し
て、適切と考えられる状態名称をモニターテレビに表示
された状態名称Si の中から選ぶか、あるいは新規の状
態名称を決めて、それをキーボードを通して指定する。
ここでは、運転員によって指定された状態名称をSX と
する。Next, the control operation computer 11 searches the soot state case database 12 for the state name S i added to the soot state of the tunnel observed in the past,
It is displayed on the monitor TV on the console 10. With reference to this display, the operator selects a state name considered appropriate for the current soot state X of the tunnel from the state names S i displayed on the monitor TV or determines a new state name. And specify it through the keyboard.
Here, the state name designated by the operator is S X.
【0048】続いて、制御操作用コンピュータ11は、
トンネルの煤煙状態を示す監視画像Xとその状態名称S
X の対を、煤煙状態事例データベース12に登録する。
さらに、一時刻前の状態名称SY ・現在の状態名称SX
・一時刻前に運転員によって指示された操作指令UYX・
その操作に要したコストCYXを組にして、トンネル内状
態遷移記録データベース13に登録する。なお、前記コ
ストCYXは、状態名称がSY であるとき、各種の換気設
備に操作指令UYXを加えた結果、トンネルの煤煙状態が
SX に至るまでに要した時間や電力などである。Subsequently, the control operation computer 11
Monitoring image X showing the soot state of the tunnel and its state name S
The X pair is registered in the soot state case database 12.
Furthermore, the status name S Y one time ago and the current status name S X
・ Operation command U YX instructed by the operator one hour before
The cost C YX required for the operation is paired and registered in the tunnel state transition record database 13. When the state name is S Y , the cost C YX is the time and power required for the soot state of the tunnel to reach S X as a result of adding the operation command U YX to various ventilation equipment. .
【0049】この操作を繰り返すと、煤煙状態事例デー
タベース12には、煤煙状態を示す監視画像Xと状態名
称SX からなる種々の事例が蓄積される。また、トンネ
ル内状態遷移記録データベース13には、状態名称がS
Y であるとき、各種の換気設備に操作指令UYXを加える
と、トンネルの煤煙状態がSX に遷移し、その操作には
CYXのコストを要するという、状態遷移の記録が蓄積さ
れる。When this operation is repeated, the soot state case database 12 stores various cases including the monitoring image X indicating the soot state and the state name S X. In addition, the state name in the tunnel state transition record database 13 is S
When Y , when the operation command U YX is added to various ventilation equipment, the soot state of the tunnel transits to S X, and a record of the state transition that the operation costs C YX is accumulated.
【0050】ここで、図7は、トンネル内状態遷移記録
データベース13に蓄積された記録の一部を、説明を容
易にするために模式的に図に示したものである。例え
ば、状態(1)から状態(2)へは、換気設備に操作量
U1,2 を加えることによって遷移し、その時C1,2 のコ
ストを要したことが示されている。なお、図7において
は、各状態は丸印の中に番号を記すことで示している。
また、図7に示した様な、ある状態から別の状態へ遷移
するための操作量とコストの系列が状態遷移記録であ
る。Here, FIG. 7 is a diagram schematically showing a part of the record accumulated in the in-tunnel state transition record database 13 for ease of explanation. For example, it is shown that the state (1) is changed to the state (2) by adding the manipulated variable U 1,2 to the ventilation equipment, and at that time, the cost of C 1,2 is required. Note that in FIG. 7, each state is indicated by a number in a circle.
A series of operation amounts and costs for making a transition from one state to another state as shown in FIG. 7 is a state transition record.
【0051】また、煤煙状態事例データベース12に蓄
積された煤煙状態の画像Xと状態名称SX の事例は、図
8に示した様な構造を有するニューラルネット14の学
習に用いられる。なお、図8において丸印はニューロン
素子を表しており、丸印を結ぶ矢印はニューロン素子間
の結合線を表す。この結合線は、全ての入力層のニュー
ロン素子と全ての中間層のニューロン素子の間と、全て
の中間層のニューロン素子と全ての出力層のニューロン
素子の間を結合しているが、図では見易さのために、そ
の一部しか描いていない。また、図8において、記号U
j は入力層のニューロン素子を、Ui は中間層のニュー
ロン素子を、Uk は出力層のニューロン素子を、Xj は
合成された画像の画素上の濃淡値のUj への入力を、W
ijはUjとUi を結ぶ結合線上の信号伝達効率である結
合荷重値を、WkiはUi とUk を結ぶ結合線上の信号伝
達効率である結合荷重値を、ak はニューラルネット1
4の入力層に入力された画像に対するUk の反応強度値
を表す。Further, the examples of the image X of the soot state and the state name S X accumulated in the soot state case database 12 are used for learning the neural network 14 having the structure shown in FIG. In FIG. 8, circles represent neuron elements, and arrows connecting the circles represent connecting lines between neuron elements. This connection line connects the neuron elements of all the input layers and the neuron elements of all the middle layers, and the neuron elements of all the middle layers and the neuron elements of all the output layers. Only part of it is drawn for clarity. Further, in FIG. 8, the symbol U
j is a neuron element of the input layer, U i is a neuron element of the intermediate layer, U k is a neuron element of the output layer, X j is an input to the gray value U j of the pixel of the synthesized image, W
ij is a coupling weight value which is a signal transmission efficiency on the coupling line connecting U j and U i , W ki is a coupling weight value which is a signal transmission efficiency on the coupling line connecting U i and U k , and a k is a neural network. 1
4 represents the reaction intensity value of U k with respect to the image input to the 4th input layer.
【0052】なお、前記ニューラルネット14には、本
発明者等が先に提案した発明、例えば、特願平4−45
614、特願平5−102980に記載されるものを用
いればよい。また、前記学習の手続きについても、これ
らの発明に記載されているものを用いればよいので、こ
こでは、簡単な説明にとどめる。The neural network 14 has an invention previously proposed by the present inventors, for example, Japanese Patent Application No. 4-45.
614 and Japanese Patent Application No. 5-102980 may be used. Further, as for the learning procedure, those described in these inventions may be used, and therefore, only a brief explanation will be given here.
【0053】即ち、前記ニューラルネット14は三層構
造をなし、入力層の各素子には、前記6台の監視カメラ
(C1L〜C3L,C1U〜C3U)がとらえたトンネ
ル内の煤煙の状態を示す6枚の画像を横に一列に並べて
合成した画像の各画素の濃淡値が入力される。即ち、入
力層は、合成された画像の画素数に一致する数の素子か
ら構成される。また、入力層に入力された画像の情報
は、結合線を通して中間層の素子に伝搬され、さらに出
力層の素子に伝搬される。この出力層の素子は、状態名
称の個数と同じ数の素子を含み、各素子はそれぞれ各状
態名称と一対一に対応している。この様にして、入力層
→中間層→出力層へと反応が伝搬した結果、反応した出
力層の素子に対応する状態名称が、トンネルの煤煙状態
の仮説である。That is, the neural net 14 has a three-layer structure, and each element of the input layer shows the state of soot in the tunnel captured by the six monitoring cameras (C1L to C3L, C1U to C3U). The grayscale value of each pixel of the image obtained by arranging the six images horizontally in a row is input. That is, the input layer is composed of the same number of elements as the number of pixels of the combined image. The image information input to the input layer is propagated to the element of the intermediate layer through the coupling line and further to the element of the output layer. The elements of the output layer include the same number of elements as the number of state names, and each element has a one-to-one correspondence with each state name. As a result of the reaction propagating from the input layer to the intermediate layer to the output layer in this way, the state name corresponding to the element of the output layer that has reacted is the hypothesis of the soot state of the tunnel.
【0054】この様に作用するニューラルネットを、本
実施例について説明する。即ち、ニューラルネット14
の入力層に監視画像Xが入力されると、出力層にXの状
態名称SX が現れる。また、これと同時に、Xの状態名
称がSi である確信度b(Si )が、各状態名称を表す
素子の反応強度として得られる。一方、学習の過程にお
いては、出力層の素子に、教師信号と呼ばれる出力層素
子の正しい反応を指定する情報が与えられる。この教師
信号は、入力層に入力された監視画像に対する状態名称
を示す情報であり、ニューラルネット14の出力層に現
れる、前記監視画像に対する状態名称の推定値の誤りを
正すために与えられるものである。そして、ニューラル
ネット14の学習は、煤煙状態事例データベース12に
蓄積された全ての事例の画像に対して、教師信号と一致
する信号が、ニューラルネット14の出力層の素子の反
応として現れるまで繰り返される。従って、ここでいう
学習とは、全ての素子の結合線上の荷重を、教師信号と
一致する出力が現れるように修正することを意味してい
る。A neural network which operates in this way will be described in this embodiment. That is, the neural network 14
When the monitor image X is input to the input layer of, the state name S X of X appears in the output layer. At the same time, the certainty factor b (S i ) in which the state name of X is S i is obtained as the reaction strength of the element representing each state name. On the other hand, in the process of learning, the element in the output layer is provided with information that specifies a correct reaction of the output layer element, which is called a teacher signal. This teacher signal is information indicating the state name for the surveillance image input to the input layer, and is given to correct an error in the estimated value of the state name for the surveillance image that appears in the output layer of the neural network 14. is there. Then, the learning of the neural network 14 is repeated until the signals corresponding to the teacher signals appear as the reaction of the elements of the output layer of the neural network 14 for the images of all the cases accumulated in the soot state case database 12. . Therefore, the learning here means to correct the weights on the coupling lines of all the elements so that an output that matches the teacher signal appears.
【0055】*制御時*
次に、以上の様にして事例を学習した本実施例のトンネ
ル換気制御装置を用いて、トンネルの換気制御を行う過
程について説明する。即ち、6台の監視カメラによって
得られたトンネル内の煤煙状態を示す6枚の画像からな
る被制御量たる監視画像Xが、通信回線を通して、ニュ
ーラルネット14の入力層に呈示される。すると、ニュ
ーラルネット14は、監視画像Xに対応する状態の仮説
である状態名称SX とその確信度b(SX )を計算して
出力する。ここで、一般には、監視画像Xと全く一致す
る画像を過去に経験していることは極めて稀であるた
め、この時、ニューラルネット14は、過去に学習した
画像の中から、監視画像Xに近い、複数の状態仮説Si
を出力する。つまり、対を成す状態仮説と確信度の組が
複数個出力されることになる。* At the time of control * Next, the process of performing ventilation control of the tunnel using the tunnel ventilation control device of the present embodiment, which has learned the examples as described above, will be described. That is, the monitoring image X, which is a controlled variable and is composed of six images showing the soot state in the tunnel obtained by the six monitoring cameras, is presented to the input layer of the neural network 14 through the communication line. Then, the neural network 14 calculates and outputs the state name S X , which is a hypothesis of the state corresponding to the monitoring image X, and its certainty factor b (S X ). Here, in general, it is extremely rare that an image that exactly matches the monitoring image X has been experienced in the past, so at this time, the neural network 14 selects the monitoring image X from the images learned in the past. Close, multiple state hypotheses S i
Is output. That is, a plurality of pairs of state hypotheses and certainty factors that form a pair are output.
【0056】また、制御装置15は、前記ニューラルネ
ット14から、状態名称SX とその確信度b(SX )を
読み取り、また、前記操作卓10と制御操作用コンピュ
ータ11を介して、運転員が指定する目標状態Tを読み
取る。次に、制御装置15は、トンネル内状態遷移記録
データベース13を検索し、現在の状態の仮説群SXか
ら目標状態Tへ至る経路である状態遷移の記録を全て読
み込む。例えば、トンネル内状態遷移記録データベース
13に登録されている記録が、図7に示した様なもので
あるとする。即ち、ニューラルネット14によって出力
された現在の状態仮説が(9)と(12)であり、各々
の確信度が0.6,0.2、目標状態が(14)のと
き、現在の状態仮説から目標状態へ至る経路としては、
(9)→(10)→(14)
(12)→(13)→(14)
(12)→(15)→(16)→(14)
の3つの経路がある。Further, the control device 15 reads the state name S X and its certainty factor b (S X ) from the neural network 14, and the operator through the console 10 and the control operation computer 11. The target state T designated by is read. Next, the control device 15 searches the in-tunnel state transition record database 13 and reads all the state transition records that are the routes from the hypothesis group S X of the current state to the target state T. For example, it is assumed that the record registered in the in-tunnel state transition record database 13 is as shown in FIG. That is, when the current state hypotheses output by the neural network 14 are (9) and (12), and the respective confidence factors are 0.6 and 0.2 and the target state is (14), the current state hypotheses are There are three routes from (9) → (10) → (14) (12) → (13) → (14) (12) → (15) → (16) → (14) There is.
【0057】次に、制御装置15は、上記の3つの経路
の内、現在の状態仮説が(12)である2つの経路のど
ちらがコストが低いか計算し、コストの高い方の経路を
経路の候補から外す。なお、コストが低い経路を見つけ
るには、例えば、多段決定の最適化手段として広く用い
られる動的計画法(Dynamic Programming,通称DP法)
を適用すれば良い。また、DP法については、R.Bellma
n:Dynamic Programming,Princeton Univ.Pressに記載さ
れている。ここで、本実施例では、(12)→(13)
→(14)の経路の方がコストが低いと仮定すれば、コ
ストの高い(12)→(15)→(16)→(14)の
経路を候補から外す。従って、この段階で、現在の状態
仮説から目標状態へ至る経路の候補としては、現在の状
態仮説(9)を起点とする(9)→(10)→(14)
の経路と、現在の状態仮説(12)を起点とする(1
2)→(13)→(14)の経路の2本が残ることにな
る。Next, the control unit 15 calculates which of the above three routes has the lower cost, the two routes whose current state hypothesis is (12), and determines the route with the higher cost as the route. Remove from candidates. To find a route with low cost, for example, a dynamic programming method (Dynamic Programming, commonly known as DP method) widely used as an optimization means for multistage decision
Should be applied. For DP method, see R. Bellma
n: Dynamic Programming, Princeton Univ. Press. Here, in this embodiment, (12) → (13)
Assuming that the route of (14) has a lower cost, the route of (12) → (15) → (16) → (14) having a higher cost is excluded from the candidates. Therefore, at this stage, as a candidate for the route from the current state hypothesis to the target state, the current state hypothesis (9) is used as a starting point (9) → (10) → (14).
And the current state hypothesis (12) as the starting point (1
Two routes of 2) → (13) → (14) remain.
【0058】次に、制御装置15は、各種の換気設備に
対する操作指令Uを決定する。この操作指令Uは、各種
の換気設備に対する操作量の増分方向をまとめて表した
ものである。即ち、適用対象のトンネルの換気設備であ
る横送風機、集塵機、縦送風機のいずれにおいても、モ
ーターの回転数を操作量とし、状態aから状態bへ遷移
させるための操作指令Ua,b は、6基のモーターVB
1,VB2,HB1,HB2,QC1,QC2の回転数
の増分方向Next, the controller 15 determines an operation command U for various ventilation equipment. This operation command U collectively represents the increment direction of the operation amount for each type of ventilation equipment. That is, in any of the horizontal fan, dust collector, and vertical fan that are the ventilation equipment of the tunnel to which the application is applied, the operation command U a, b for making the number of revolutions of the motor an operation amount and transitioning from the state a to the state b is 6 motors VB
1, VB2, HB1, HB2, QC1, QC2 rotation speed increment direction
【数3】
である。ここで、操作指令Ua,b の各成分がとる値は、
NB,ZZ,PB
であり、これらはそれぞれモーターの回転数を「減ら
す」「維持する」「増やす」に対応している。また、モ
ーターの回転数増分の方向と、実際の回転数増分の値と
の関係は、図9に示すメンバシップ関数によって定めら
れる。[Equation 3] Is. Here, the values taken by the respective components of the operation command U a, b are NB, ZZ and PB, which correspond to “decrease”, “maintain” and “increase” the rotation speed of the motor, respectively. Further, the relationship between the direction of the rotation speed increment of the motor and the actual value of the rotation speed increment is determined by the membership function shown in FIG.
【0059】即ち、現在の状態仮説が(9)と(12)
であるから、制御装置15は前記2つの経路上で、次状
態(10),(13)へ遷移するための操作指令
U9,10,U12,13 に基づいて、各モーターの回転増分を
決定する。That is, the current state hypotheses are (9) and (12).
Therefore, the control device 15 changes the rotation increment of each motor based on the operation commands U 9,10 , U 12,13 for transitioning to the next states (10), (13) on the two paths. decide.
【0060】ここで、これら2つの操作指令U9,10,U
12,13 について、縦送風機VB1に対する指令を例にと
って説明する。U9,10のVB1に関する指令が「N
B」、即ち、モーターの回転数を「減らす」であり、U
12,13 のVB1に関する指令が「PB」、即ち、回転数
を「増やす」であるとする。このとき、縦送風機VB1
のモーターの回転数増分は、図10に示した様に、ファ
ジィ推論における重心法によって求められる。なお、各
メンバシップ関数のグレードには、状態仮説(9)の確
信度0.6と、状態仮説(12)の確信度0.2とを用
いる。これと同様にして残り5つのモーターの回転数増
分を決定した後、各換気装置のモーターの回転数を変更
する。Here, these two operation commands U 9,10 and U
12 , 13 will be described by taking a command to the vertical blower VB1 as an example. The command regarding VB1 of U 9,10 is "N
B ", that is," reduce "the number of rotations of the motor, and U
It is assumed that the command relating to VB1 of 12 , 13 is "PB", that is, "increases" the rotation speed. At this time, the vertical blower VB1
The rotation speed increment of the motor is calculated by the center of gravity method in fuzzy reasoning, as shown in FIG. As the grade of each membership function, the certainty factor 0.6 of the state hypothesis (9) and the certainty factor 0.2 of the state hypothesis (12) are used. In the same manner, after determining the rotational speed increments of the remaining five motors, the rotational speeds of the motors of the respective ventilation devices are changed.
【0061】次に、再び監視カメラからの画像がニュー
ラルネット14の入力層に呈示される。その結果、現在
の状態仮説が(13)と(16)、各々の確信度が0.
8,0.2になったとする。この場合、制御装置15
は、一時刻前に立てた目標状態へ至る経路の候補
(9)→(10)→(14)
(12)→(13)→(14)
の内、次状態として予想していた状態仮説(10)に至
らなかった、状態(9)を起点とする第1の経路を経路
の候補から外す。従って、モーターの回転数の増分は、
状態仮説(13)から状態仮説(14)への操作指令U
13,14 のみから決定される。なお、この決定も、一時刻
前と同様に、ファジィ推論によって行われる。Next, the image from the surveillance camera is presented to the input layer of the neural network 14 again. As a result, the current state hypotheses are (13) and (16), and the certainty factors are 0.
Suppose that it is 8, 0.2. In this case, the control device 15
Is the state hypothesis expected as the next state among the candidates (9) → (10) → (14) (12) → (13) → (14) for the route to the target state set one hour ago ( The first route starting from the state (9) that did not reach 10) is excluded from the route candidates. Therefore, the increment of the rotation speed of the motor is
Operation command U from state hypothesis (13) to state hypothesis (14)
Determined from 13,14 only. Note that this decision is also made by fuzzy inference as in the case of one time ago.
【0062】以上の操作を目標状態(14)に達するま
で繰り返すことにより、各種換気装置の制御を適切に行
うことができる。By repeating the above operation until the target state (14) is reached, various ventilation devices can be controlled appropriately.
【0063】*プラントの状態遷移がダイナミクスを有
する場合の作用*
次に、本発明のプラント制御装置によれば、プラントの
状態遷移がダイナミクスを有する場合にも、適切な制御
が行える点について説明する。即ち、図11は、トンネ
ル内の煤煙の状態遷移にダイナミクスがある場合の、ト
ンネル内状態遷移記録データベース13に蓄積されてい
る一部の経路を示したものである。* Operation when the state transition of the plant has dynamics * Next, according to the plant control device of the present invention, it will be explained that appropriate control can be performed even when the state transition of the plant has dynamics. . That is, FIG. 11 shows a part of the routes accumulated in the tunnel state transition record database 13 when there is dynamics in the state transition of soot in the tunnel.
【0064】図11において、丸印は該当時刻における
トンネル内の状態を示し、丸印の中の記号は状態名称を
示し、矢印は各状態間の遷移を示している。また、矢印
に付いているカッコで囲まれた文字列は、矢印で結ばれ
た各状態間の遷移を引き起こす操作指令を意味してい
る。なお、この操作指令は、モーターの回転数を変える
換気設備の名称と、モーターの回転数の増分の方向を示
す記号(+,−)を組合わせて表現されている。例え
ば、操作指令(VB1+,HB1+)は、縦送風機VB
1と横送風機HB1の回転数を、それぞれ増加させるこ
とを意味する。また、操作指令(0)は、全ての換気設
備について、現在の回転数を維持することを示してい
る。In FIG. 11, the circles indicate the states in the tunnel at the relevant time, the symbols in the circles indicate the state names, and the arrows indicate the transitions between the states. In addition, the character string enclosed in parentheses attached to the arrow means an operation command that causes a transition between the states connected by the arrow. This operation command is expressed by combining the name of the ventilation equipment that changes the rotation speed of the motor and the symbols (+, −) indicating the direction of the increase in the rotation speed of the motor. For example, the operation command (VB1 +, HB1 +) is the vertical blower VB.
1 and the number of rotations of the horizontal blower HB1 are increased respectively. Further, the operation command (0) indicates that the current rotation speed is maintained for all ventilation equipment.
【0065】また、状態を示す丸印の上に記載された2
行3列の英字列は、観測された被制御量、即ち、6台の
監視カメラでとらえた、その状態に対応する監視画像の
状況を表す文字列である。なお、上の行の英字列は、ト
ンネルの上部に設置された3台の監視カメラC1U〜C
3Uがとらえた監視画像の状況を示し、下の行の英字列
は、トンネルの下部に設置された3台の監視カメラC1
L〜C3Lがとらえた監視画像の状況を示している。ま
た、英字は、「l」が煤煙濃度が低い状態、「m」は中
程度、「h」は高い状態を意味する。なお、実際には、
6枚の監視画像の組が被制御量であるが、ここでは説明
を簡単にするため、6枚の画像を示すかわりに、監視画
像を煤煙濃度によって3レベルに段階づけし、その程度
を示す英字の組で被制御量を表すことにする。また、実
際に監視画像から運転員が読み取っている情報も、単な
る煤煙濃度だけではなく、煙の流れる方向や風速が含ま
れているが、ここでは煤煙濃度だけを考えることとす
る。Further, the number 2 described above the circle indicating the state
The letter string in the third row is a character string representing the observed controlled variable, that is, the situation of the surveillance image corresponding to the state, which is captured by the six surveillance cameras. In addition, the alphabetical string in the upper row is the three surveillance cameras C1U to C installed at the top of the tunnel.
The situation of the surveillance image captured by 3U is shown. The letters in the lower row are the three surveillance cameras C1 installed at the bottom of the tunnel.
The situation of the monitoring image captured by L to C3L is shown. In addition, the letter "L" means that the soot concentration is low, "m" is medium, and "h" is high. In addition, in fact,
The set of six monitoring images is the controlled amount, but here, for simplification of explanation, instead of showing the six images, the monitoring image is graded into three levels according to the soot concentration and the degree thereof is shown. The controlled variable will be represented by a set of letters. Further, the information actually read by the operator from the monitoring image includes not only the soot concentration but also the smoke flow direction and the wind speed, but here, only the soot concentration is considered.
【0066】図11に示した様に、時刻kにおいて、6
台の監視カメラC1U,C2U,〜,C3Lから得られ
た画像が、mmmhhhであるとする。上述した様に、
前記ニューラルネット14はこの画像を読み取り、監視
画像がmmmhhhである時の状態仮説として、「イ」
「1」「A」を出力する。また、制御装置15は、トン
ネル内状態遷移記録データベース13から、これら3つ
の状態仮説「イ」「1」「A」を起点として、与えられ
た目標状態へ至る3つの経路
(イ)→(ロ)→(ハ)→
(1)→(2)→(3)→
(A)→(B)→(C)→
を検索したとする。なお、この3つの経路は、図11に
おいて実線で示されている。As shown in FIG. 11, at time k, 6
It is assumed that the images obtained from the two monitoring cameras C1U, C2U, ..., C3L are mmmhh. As mentioned above,
The neural network 14 reads this image, and as a state hypothesis when the monitoring image is mmmhh, "a"
"1" and "A" are output. In addition, the control device 15 starts from these three state hypotheses “a”, “1”, and “A” from the in-tunnel state transition record database 13 to three routes (a) → (ro ) → (C) → (1) → (2) → (3) → (A) → (B) → (C) → The three routes are indicated by solid lines in FIG.
【0067】これら3つの経路は、図11の上から順に
それぞれ、車量減少時、車量一定時、車量増加時に合っ
た制御経路であるが、監視画像がmmmhhhである時
の状態仮説は、「イ」「1」「A」の3つあるため、時
刻kにおける瞬間的な画像からだけでは、トンネル内の
車量が上記3つのいずれの状況にあるのか判断できな
い。つまり、目標状態へ至る3つの経路の内、いずれの
経路を取るべきかの判断ができないことになる。次に、
制御装置15は、先に説明したファジィ推論によって操
作量を決め、それに基づいて換気装置を制御する。な
お、図11に示した例においては、どの経路の操作指令
も(0)であるから、全ての換気装置に対する回転数の
増分はすべて0である。These three routes are control routes in order from the top of FIG. 11 when the vehicle amount decreases, when the vehicle amount is constant, and when the vehicle amount increases. The state hypothesis when the monitored image is mmmhhhh is , "A", "1", and "A", it is not possible to determine which of the above three situations the vehicle volume in the tunnel is from only the instantaneous image at time k. That is, it is impossible to determine which one of the three routes to reach the target state. next,
The control device 15 determines the operation amount by the fuzzy inference described above, and controls the ventilation device based on the operation amount. In addition, in the example shown in FIG. 11, since the operation command of any path is (0), all the increments of the rotation speed with respect to all the ventilation devices are 0.
【0068】次に、一時刻後の時刻k+1において、監
視カメラから得られた画像が、hhhhhhであるとす
る。ニューラルネット14はこの画像を読み取り、状態
仮説として「2」「B」を出力する。また、制御装置1
5は、現在考えられている3つの経路の候補のうち、一
時刻前の状態の次状態(即ち、時刻k+1における状
態)が、「2」あるいは「B」でない経路、(イ)→
(ロ)→(ハ)を経路の候補から外す。また、制御装置
15は、次に、状態仮説「2」「B」の確信度と、経路
(2)→(3)の操作指令(HB1+,HB2+)、経
路(B)→(C)の操作指令(VB1+,VB2+,Q
C1+,QC2+)とから、先に説明したファジィ推論
によって操作量を決め、この操作量に基づいて、各換気
装置を制御する。Next, it is assumed that the image obtained from the surveillance camera is hhhhhh at time k + 1, which is one time later. The neural network 14 reads this image and outputs "2" and "B" as the state hypothesis. In addition, the control device 1
5 is a route in which the next state (that is, the state at time k + 1) of the state immediately before one of the three currently considered routes is not “2” or “B”, (a) →
Remove (b) → (c) from the route candidates. Further, the control device 15 then operates the certainty factor of the state hypothesis “2” and “B”, the operation command (HB1 +, HB2 +) of the path (2) → (3), and the operation of the path (B) → (C). Command (VB1 +, VB2 +, Q
From C1 +, QC2 +), the operation amount is determined by the fuzzy inference described above, and each ventilation device is controlled based on this operation amount.
【0069】さらに、時刻k+2において、監視カメラ
から得られた画像が、hhhmhmであるとする。ニュ
ーラルネット14はこの画像を読み取り、状態仮説とし
て「C」を出力する。また、制御装置15は、現在考え
られている2つの経路の候補のうち、一時刻前の状態の
次状態(即ち、時刻k+2における状態)が、「C」で
ない経路、(2)→(3)を経路の候補から外す。Furthermore, it is assumed that the image obtained from the surveillance camera at time k + 2 is hhhmhm. The neural network 14 reads this image and outputs "C" as a state hypothesis. In addition, the control device 15 selects a route (2) → (3) in which the state next to the state one time before (that is, the state at the time k + 2) is not “C” among the currently considered two route candidates. ) Is excluded from the route candidates.
【0070】上記の例に示した様に、プラントの状態遷
移にダイナミクスがある場合には、ある時点での瞬間的
な被制御量を観測するだけでは、プラントの状態を同定
することはできない。上の例では、時刻kの被制御量m
mmhhhに対応する状態には3つの可能性があるが、
本発明のプラント制御装置によれば、状態の仮説を徐々
にしぼり込むことが可能であるため、ある時刻に観測さ
れる瞬間的な被制御量の値からではプラントの状態を同
定できない場合においても、状態の時系列、即ち、状態
遷移を扱うことによって、適切なプラント制御を行うこ
とができる。As shown in the above example, when the plant state transition has dynamics, the plant state cannot be identified only by observing the instantaneous controlled variable at a certain time point. In the above example, the controlled variable m at time k
There are three possible states for mmhh,
According to the plant control device of the present invention, since it is possible to gradually narrow down the state hypothesis, even when the state of the plant cannot be identified from the instantaneous value of the controlled variable observed at a certain time. Appropriate plant control can be performed by handling the time series of states, that is, the state transitions.
【0071】以上述べた様に、本実施例によれば、監視
画像等、運転員が制御時に参照するデータを直接被制御
量として扱う手段と、運転員の制御知識を獲得する手段
と、獲得した知識から最良な制御経路を生成する手段と
を備えることにより、熟練した運転員による制御知識を
取り入れ、最適な制御経路に従ってプラント制御を自動
的に行うことができる。As described above, according to the present embodiment, the means for directly handling the data referred to by the operator at the time of control such as the monitoring image as the controlled variable, the means for acquiring the control knowledge of the operator, and the acquisition By providing a means for generating the best control path from the acquired knowledge, it is possible to incorporate control knowledge by a skilled operator and automatically perform plant control according to the optimum control path.
【0072】(他の実施例)なお、本発明は上述した実
施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない
範囲で種々変形して実施できるものである。例えば、上
記実施例においては、状態推定手段2としてニューラル
ネットを用いたが、被制御量を分類する手段であればど
のようなものでもよく、例えば、主成分分析を基礎とす
る統計的なパターン認識手段(例えば、複合類似度法)
や、任意のクラスタリング手法を採用しても良い。さら
に、制御経路決定手段3においてコストの低い経路を決
定する手段としてDP法を用いたが、これも最適な経路
を見つける手段であればどのようなものでも良く、例え
ば、Floyd法を採用しても構わない(参考資料:R.
W.Floyd:Algorithm 97,Shortest Path,C.ACM,Vol.5,No.
6 )。(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above embodiment, the neural net is used as the state estimating means 2, but any means can be used as long as it is a means for classifying the controlled variables. For example, a statistical pattern based on the principal component analysis. Recognizing means (eg compound similarity method)
Alternatively, any clustering method may be adopted. Further, the DP method is used as the means for determining the route with low cost in the control route determining means 3, but any means may be used as long as it is a means for finding the optimum route. For example, the Floyd method is adopted. It doesn't matter (Reference: R.
W.Floyd: Algorithm 97, Shortest Path, C.ACM, Vol.5, No.
6).
【0073】また、本実施例ではトンネル換気制御を対
象としたが、これ以外にも溶鉱炉炉内温度、下水汚泥、
鋼板圧延形状、交通信号等においても、本発明によるプ
ラント制御装置を用いることによって、同様な効果を得
ることが可能である。In this embodiment, the tunnel ventilation control is targeted, but in addition to this, the temperature inside the blast furnace, the sewage sludge,
The same effect can be obtained by using the plant control device according to the present invention even in a rolled steel plate shape, a traffic signal, and the like.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、運転
員に与えられる画像とその画像を見て運転員が決定した
操作量との時間変化を記録し、この記録から入力された
画像に対するプラントの状態を推定し、目標状態への制
御経路を決定し、プラントの状態を制御経路上の次の状
態に遷移させるための操作量を決定することにより、運
転員の持つ制御知識の獲得という繁雑な作業を行うこと
なく、過去の運転実績に基づいた自動的な運転制御を行
うことができるプラント制御装置を提供することができ
る。As described above, according to the present invention, the time change between the image given to the operator and the operation amount determined by the operator by looking at the image is recorded and inputted from this record. By estimating the plant state with respect to the image, determining the control path to the target state, and determining the manipulated variable for transitioning the plant state to the next state on the control path, the operator's control knowledge It is possible to provide a plant control device that can perform automatic operation control based on past operation results without performing the complicated work of acquisition.
【図1】本発明のプラント制御装置の第1実施例の構成
を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of a plant control device of the present invention.
【図2】図1に示したプラント制御装置における制御時
の処理の流れを示す図FIG. 2 is a diagram showing a flow of processing during control in the plant control apparatus shown in FIG.
【図3】本発明のプラント制御装置の第2実施例の構成
を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the plant control device of the present invention.
【図4】図3に示したプラント制御装置における事例採
取時の処理の流れを示す図FIG. 4 is a diagram showing a flow of processing when collecting a case in the plant control apparatus shown in FIG.
【図5】本発明のプラント制御装置を適用するトンネル
の縦断方向の断面図FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a tunnel to which the plant control device of the present invention is applied.
【図6】本発明のプラント制御装置の第3実施例(トン
ネル換気制御)の構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a third embodiment (tunnel ventilation control) of the plant control device of the present invention.
【図7】トンネル内状態遷移記録データベースに記録さ
れる制御経路の例を示す図FIG. 7 is a diagram showing an example of a control route recorded in a tunnel state transition record database.
【図8】ニューラルネットの構造の一例を示す概念図FIG. 8 is a conceptual diagram showing an example of the structure of a neural network.
【図9】制御手段が操作量を決定する際に用いるメンバ
シップ関数を示す図FIG. 9 is a diagram showing a membership function used when the control unit determines an operation amount.
【図10】第3実施例における操作量の決定方法を示す
図FIG. 10 is a diagram showing a method of determining an operation amount in the third embodiment.
【図11】プラントの状態遷移がダイナミクスを有する
場合の制御経路を示す図FIG. 11 is a diagram showing a control path when the state transition of the plant has dynamics.
1…画像入力手段 2…状態推定手段 3…制御経路決定手段 4…制御経路データベース手段 5…状態データベース手段 6…事例採取手段 7…インターフェース手段 8…制御手段 9…プラント 10…操作卓 11…制御操作用コンピュータ 12…煤煙状態事例データベース 13…トンネル内状態遷移記録データベース 14…ニューラルネット 15…制御装置 1 ... Image input means 2 ... State estimation means 3 ... Control path determining means 4 ... Control path database means 5 ... State database means 6 ... Case collection means 7 ... Interface means 8 ... Control means 9 ... Plant 10 ... Operation console 11 ... Computer for control operation 12 ... Soot state case database 13 ... Tunnel state transition record database 14 ... Neural network 15 ... Control device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 23/00 - 23/02 G05B 11/00 - 13/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G05B 23/00-23/02 G05B 11/00-13/04
Claims (3)
む画像入力手段と、前記画像入力手段を介して得られた
監視画像そのものとプラントの状態との対応関係を対と
して格納する状態データベース手段と、前記プラントの
状態を示す監視画像そのものと、前記状態データベース
手段に格納されたプラントの状態と監視画像の対応関係
を取り込み、該プラントの現在の状態の仮説を作成し、
且つ、その確信度を計算する状態推定手段と、該プラン
トの状態遷移とその遷移を引き起こす操作量との対を格
納する制御経路データベース手段と、該プラントの目標
状態と、前記状態推定手段が作成する該プラントの現在
の状態の仮説と、前記制御経路データベースが格納する
該プラントの状態遷移とその遷移を引き起こす操作量と
の対とを取り込み、該プラントの現在の状態仮説から目
標状態へ遷移する経路集合を計算する制御経路決定手段
と、前記制御経路決定手段が計算する該プラントの現在
の状態仮説から目標状態へ至る経路候補の集合と、前記
状態推定手段が計算する該プラントの現在の状態の仮説
の確信度を取り込み、該プラントの操作量を計算する制
御手段とを備えて成ることを特徴とするプラント制御装
置。1. A pair of image input means for capturing a monitoring image showing a state of a plant, and a correspondence relationship between the monitoring image itself obtained via the image input means and a state of the plant .
And stores the state database means, the monitoring image itself showing the state of the plant, and the correspondence between the plant state and the monitoring image stored in the state database means, and creates a hypothesis of the current state of the plant. Then
Also, a state estimating means for calculating the certainty factor, a control path database means for storing a pair of a state transition of the plant and an operation amount causing the transition, a target state of the plant, and the state estimating means are created. The current state hypothesis of the plant to be taken in and the pair of the state transition of the plant stored in the control path database and the operation amount causing the transition are taken in, and a transition is made from the current state hypothesis of the plant to the target state. Control route determining means for calculating a route set, a set of route candidates from the current state hypothesis of the plant calculated by the control route determining means to a target state, and a current state of the plant calculated by the state estimating means And a control means for calculating the manipulated variable of the plant by taking the certainty factor of the above hypothesis.
状態データベース手段が格納する該プラントの状態と監
視画像の対応関係をプラントの運転員に呈示し、運転員
によって指定される該プラントの現在の状態と適切な操
作量とを取り込むインターフェース手段と、該プラント
の状態を示す監視画像と、前記インターフェース手段を
通して得られた該プラントの現在の状態と適切な操作量
との対を取り込み、直前の状態と現在の状態の組で表さ
れる状態変化の順序と操作量の対で表される状態遷移
を、前記制御経路データベース手段に格納し、また、監
視画像と現在の状態の対を前記状態データベース手段に
格納する事例採取手段とを備えたことを特徴とする請求
項1に記載のプラント制御装置。2. A monitoring image showing the state of the plant and the correspondence between the state of the plant and the monitoring image stored in the state database means are presented to the operator of the plant, and the current state of the plant designated by the operator. Interface means for capturing the state and the appropriate manipulated variable, a monitoring image showing the state of the plant, and a pair of the current state of the plant and the appropriate manipulated variable obtained through the interface means, A state transition represented by a pair of a state change order and an operation amount represented by a set of a state and a current state is stored in the control path database means, and a pair of a monitoring image and a current state is stored in the state. The plant control device according to claim 1, further comprising a case collection unit that stores the data in a database unit.
む監視カメラと、前記監視カメラによって得られた監視
画像とプラントの状態との対応関係を格納する煤煙状態
事例データベースと、前記プラントの状態を示す監視画
像と、前記煤煙状態事例データベースに格納されたプラ
ントの状態と監視画像の対応関係を取り込み、該プラン
トの現在の状態の仮説を作成し、且つ、その確信度を計
算するニューラルネットと、該プラントの状態遷移とそ
の遷移を引き起こす操作量との対を格納するトンネル内
状態遷移記録データベースと、該プラントの目標状態
と、前記ニューラルネットが作成する該プラントの現在
の状態の仮説と、前記トンネル内状態遷移記録データベ
ースが格納する該プラントの状態遷移とその遷移を引き
起こす操作量との対とを取り込み、該プラントの現在の
状態仮説から目標状態へ遷移する経路集合を計算する制
御装置とを備え、前記制御装置が、該プラントの現在の
状態仮説から目標状態へ至る経路候補の集合と、前記ニ
ューラルネットが計算する該プラントの現在の状態の仮
説の確信度に基づいて、該プラントの操作量を計算する
ことを特徴とするトンネル換気制御装置。3. A monitoring camera for capturing a monitoring image showing the state of the plant, a soot state case database storing the correspondence between the monitoring image obtained by the monitoring camera and the state of the plant, and the state of the plant are shown. A monitoring image, a neural network that captures the correspondence relationship between the plant state and the monitoring image stored in the soot state case database, creates a hypothesis of the current state of the plant, and calculates the certainty factor thereof, A tunnel state transition record database that stores a pair of a state transition of a plant and an operation amount that causes the transition, a target state of the plant, a hypothesis of the current state of the plant created by the neural network, and the tunnel. A pair of the state transition of the plant stored in the internal state transition record database and the operation amount causing the transition And a controller for calculating a route set that transitions from the current state hypothesis of the plant to the target state, wherein the controller is a set of route candidates from the current state hypothesis of the plant to the target state, A tunnel ventilation control device, wherein an operation amount of the plant is calculated based on a certainty factor of a hypothesis of a current state of the plant calculated by the neural network.
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