JP3797836B2 - リモートメンテナンスシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サービスを必要とする対象システムとサービスの提供主体とをネットワークによって接続して遠隔地からサービスを提供するリモートメンテナンスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、調整・監視・保守などのメンテナンスサービスを必要とする機器装置類やシステムがそのサービス提供主体(サービスセンター)の存在する場所から遠隔の地(遠隔サイト)にある場合に、両端サイト間で様々な時系列データをネットワークを介してやりとりしてサービスすることがリモートメンテナンスシステムとして提案されている。
【０００３】
図２０は、上記した従来のリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【０００４】
図２０において、リモートメンテナンスシステムは、対象システム１と監視制御ユニット２とリモート監視制御センター１０とがネットワーク通信網９によって接続され、監視制御ユニット２は、運転履歴データベース３とデータロギングモジュール４と運転状態パラメータ生成モジュール５と制御指令設定モジュール６と監視モニタ７とゲートウェイモジュール８とから構成されている。
【０００５】
まず、対象システム１の計測データ１０１は、通常データ群毎に一定時間間隔でサンプリング計測が行われている。そして、監視制御ユニット２内のデータロギングモジュール４により、有限語長化されたデジタルデータとして運転履歴データベース３に運転履歴データ１０２として記憶される。また、データロギングモジュール４から適当なデータ群毎に監視モニタ７に所定の時間区間の計測データがそのまま表示され対象システム１の挙動を示す監視情報としてオンサイトで利用される。
【０００６】
次に、計測データ１０１の一部は、運転履歴データベース３から運転状態パラメータ生成用計測データ１０４として取り出され、運転状態パラメータ生成モジュール５によって対象システム１の運転状態を情報集約的に説明するための各種の運転状態パラメータ１０６が生成される。また、運転状態パラメータ生成モジュール５によって監視用運転状態パラメータ１０５が生成され監視モニタ７におけるオンサイトの監視情報として提供される。
【０００７】
次に、運転状態パラメータ１０６は、ゲートウェイモジュール８により公衆回線やISDN、あるいは、専用線などのネットワーク通信網９を介して遠隔地にあるリモート監視制御センター１０に伝送データ１１０として送信される。リモート監視制御センター１０では、受信した伝送データ１１０に含まれる運転状態パラメータに基づき遠隔地にある対象システム１の運転状態を判断し、必要であれば適当な制御情報や制御指令を再び伝送データ１１０としてサイト側に送信する。
【０００８】
この伝送データ１１０が監視制御ユニット２のゲートウェイモジュール８を介してリモート制御情報１０７として制御指令設定モジュール６へ取り込まれる。制御指令設定モジュール６では、優先実行されるオペレータの介入指令１０８がない場合には対象システム１の制御条件(制御リミット値など)や制御目標設定値などで構成される制御設定指令１０９が対象システム１へ出力される。
【０００９】
一般的なプロセス制御の場合、図２０に示す監視制御ユニット２は、いわゆる制御盤と関連操作端末を意味している。オペレータは監視モニタ７に時々刻々表示されるプラントの主要プロセス変数の挙動やその平均値・分散といった簡単な統計量をはじめとする運転状態パラメータの推移を監視する。
【００１０】
これにより、運転状態に正常や異常、あるいは、そのパフォーマンスなどを評価し、必要に応じてオペレータの介入指令１０８によって適当なプロセス変数に対する制約条件の変更や目標値設定のオーバーライドなどを実施し実動作への直接的な関与が行われる。多くの場合にリモート監視制御センター１０は実質的には生産現場とあまり遠くない位置にあり、そこから発信される指令は生産計画の変更などが中心的なものとなる。
【００１１】
図２１は、リモートメンテナンスシステムの別の例を示す機能図である。
【００１２】
図２１は、現場が無人監視を原則とするエレベータ等の遠隔監視に適用するものである。図において、図２０と異なり、運転履歴データベース３は運転状態パラメータデータベース１１としてリモート監視制御センター１０の側に配置され、監視モニタ７の機能やオペレータの介入指令１０８も除かれている。
【００１３】
図２１に示す監視制御ユニット２Ａは、エレベータ機械制御室などに１〜数枚のボードコンピュータとして実装される。この場合にもリモート監視制御センター１０側に伝送されるデータとしては、一般に、稼働回数やドア開閉不良動作回数等のリモート監視に有用な情報集約型の積算値が伝送される。
【００１４】
リモート監視において対象システムの時系列データを情報加工・圧縮して伝送する方式としては、特開平3-226023号公報、特開平3-166601号公報、特開平8-65768号公報、特開平11-122604号公報に記載の技術が公知となっている。
【００１５】
特開平3-226023号公報は時系列データをプラントより送信する場合、変化のあったデータのみを送信するという方法でデータを圧縮しており、特開平3-166601号公報では時系列データの特徴を記号化してプラントデータベース内に格納し運転状態の変化の検出機能として利用している。
【００１６】
また、特開平8-65768号公報は、時系列データの疑似２階微分値のピーク位置を用いて折れ線近似する形でデータを圧縮しその折れ線データの特徴からイベント検索が行われる方式を提案している。さらに、特開平11-122604号公報ではメカニカルシステムの計測時系列データ(時系列データ)をFFT処理し、そのピーク周波数と振幅・位相情報のみを送信することによりリモート側において振動の様子を視覚的に理解しやすい形に復元するという方式が提案されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリモートメンテナンスシステムでは、通信負荷の制約やデータ取り扱い上の問題から、監視制御対象となるシステムの状態を判断するために計測時系列データをそのままリモート監視制御に用いることはなく、代わりに計測時系列データからの情報集約的な運転状態パラメータを生成してリモート伝送することで当該システムの状態を判断することが一般的であった。
【００１８】
ところが、このような情報集約的な情報は非常に重要であるが、ダイナミクス的な変化の情報ソースとしては不十分でありデータの再加工といったデータハンドリングにおける柔軟性にも欠けるため、リモート監視制御センターが生産現場に貢献する有用な情報を抽出・提供することができなかった。
【００１９】
従来例で示した公知技術においてもこのような問題に対して限定的な試みが提案されているが、圧縮データを復元した時の原データの復元度という観点ではいずれの技術もその十分な精度を保証していない。
【００２０】
例えば、特開平3-166601号公報が提案するデータの記号化によるリモート伝送では、データの上昇下降などの概略的な傾向は把握できてもより高度の解析に堪える原データの復元はほぼ不可能である。
【００２１】
また、特開平3-226023号公報、特開平8-65768号公報が提案するデータの圧縮方法では、前者は圧縮データの復元後の特性が"データの変化"を規定する変化幅の設定に大きく依存する。また、後者は折れ線近似のために必要となる疑似２階微分情報によるピーク決定精度が対象データ挙動の複雑さやノイズの混入によって大きく損なわれる可能性がある。さらに、どちらの方法でも振動的な応答特性を有するデータの場合、"振動的"というデータの本質を損なった圧縮処理になる可能性が高いこと等から実用的な通信負荷で対象システムに対して高度の判断によるサービスを提供することは困難である。
【００２２】
そこで、本発明は、リモート監視制御センター側において対象システムの運転状態に関するより高度の判断を下すための解析・判定処理が行われることを可能にし、様々なリモートサービスの提供が可能なリモートメンテナンスシステムを提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、メンテナンスを必要とする対象システムと該対象システムをリモートで監視制御するリモート監視制御センターとをネットワークによって接続すると共に、対象システムの圧縮側は、必要とする各種の原時系列データを圧縮処理して圧縮コードを生成し、当該生成した圧縮コードをリモート監視制御センターへネットワークを介して伝送し、リモート監視制御センターの展開側は、圧縮コードを復元し得られたデータに基づいて必要なメンテナンス情報を作成して対象システムへ提供するリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側は、原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形について当該各レベル成分波形の局所ピーク値の内で所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出すると共に、圧縮側に設けられ圧縮側と展開側で共有する共有ウェーブレットコード変換テーブルを参照し、ウェーブレット変換に用いたマザーウェーブレット関数に対応する変換コードを取得し、ピーク値情報、ウェーブレット変換による分解レベル数、最終レベルの低周波成分波形及び変換コードに基づいて原時系列データのコード化を行い、圧縮コードを生成し、展開側は、ネットワークを介して圧縮側から伝送された圧縮コード内の変換コードに基づき展開側に設けられ圧縮側と展開側で共有する共有ウェーブレットコード変換テーブルを参照することにより変換コードに対応するマザーウェーブレット関数を取得し、この取得したマザーウェーブレット関数によって圧縮コードを復元するものである。
【００２４】
請求項２の発明は、メンテナンスを必要とする対象システムと該対象システムをリモートで監視制御するリモート監視制御センターとをネットワークによって接続すると共に、対象システムの圧縮側は、必要とする各種の原時系列データを圧縮処理して圧縮コードを生成し、当該生成した圧縮コードをリモート監視制御センターへネットワークを介して伝送し、リモート監視制御センターの展開側は、圧縮コードを復元し得られたデータに基づいて必要なメンテナンス情報を作成して対象システムへ提供するリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側は、原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形について当該各レベル成分波形の局所ピーク値の内で所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出すると共に、ウェーブレット変換に用いたマザーウェーブレット関数に基づいてウェーブレットコード変換テーブルを一元管理するコードサーバへ問い合わせることによりマザーウェーブレット関数に対応する変換コードを取得し、ピーク値情報、ウェーブレット変換による分解レベル数、最終レベルの低周波成分波形及び変換コードに基づいて原時系列データのコード化を行い、圧縮コードを生成し、展開側は、ネットワークを介して圧縮側から伝送された圧縮コードの変換コードに基づいてコードサーバへ問い合わせることにより変換コードに対応するマザーウェーブレット関数を取得し、この取得したマザーウェーブレット関数に基づいて圧縮コードを復元するものである。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、ピーク値情報は、各ピークの時間と大きさであり、最終レベルの低周波成分波形は、原時系列データの平滑化信号値あるいは平均値であるようにしたものである。この手段によれば、ウェーブレット変換によって抽出される最終レベルの低周波成分波形を平滑化信号値、あるいは、平均値とすることができ、圧縮率を向上させることができる。
【００２６】
請求項４発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データを圧縮する対象の第１時系列データと第２時系列データとの間に制御モデルとして入出力の相関関係がある場合に、第１時系列データである入力相当時系列データについて複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルのレベル成分波形中の局所ピーク値の内で、所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出し、この抽出されたピーク値情報と分解に用いた各種情報とに基づいて入力相当データの圧縮コードを生成し、第２時系列データである出力相当データについて、入出力相関関係を同定した時系列モデルによってモデルパラメータを生成し、入力相当データの圧縮コードとモデルパラメータとに基づいて拡張圧縮コードを生成してネットワークを介してリモート監視制御センターへ送信し、展開側では、拡張圧縮コードを受信して圧縮コードとモデルパラメータとに分離し、この分離された一方の圧縮コードについて、ウェーブレットの逆変換により第１時系列データに対応する復元入力相当データを生成し、分離された他方のモデルパラメータと復元入力相当データとに基づいて、時系列予測モデルによって第２時系列データに対応する復元出力相当データを生成して第１時系列データ及び第２時系列データの復元を行うようにしたものである。この手段によれば、圧縮側で原時系列データの内で第１時系列データがウェーブレット変換に基づいて圧縮コードが生成され、第２時系列データに基づき同定された時系列モデリングによってモデルパラメータが求められて拡張圧縮コードとして送信され、展開側で拡張圧縮コードが第１時系列データと第２時系列データに対応するデータに復元される。この場合に、モデルパラメータ数は時系列データに比べ極めて少ないので、高い圧縮率が得られる。また、同定された時系列モデリングを制御系設計や評価に利用できる。
【００２９】
請求項５の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、展開側では、原時系列データに基づく復元時系列データの監視結果により圧縮側の切り出し毎の圧縮条件を圧縮側へネットワークを介して提示し、圧縮側では提示された圧縮条件に従って原時系列データを圧縮した圧縮コードを生成してネットワークを介して展開側へ送信して圧縮条件に応じて圧縮コードを展開側で逐次展開して表示するようにしたものである。この手段によれば、展開側の復元された時系列データの監視結果によって圧縮側へ圧縮条件が提示され、圧縮条件に応じた原時系列データの圧縮コードが生成されて、展開側で逐次復元された時系列データが生成されるので、展開側で必要に応じ解像度を任意に変更できる。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データの切り出し毎に、切り出した原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形の内で最も低周波に相当するレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して展開側へ送信し、順次低周波から高周波の成分方向のレベルにおけるレベル成分波形の圧縮コードを生成して送信する一方、展開側では圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードを復元して表示するようにしたものである。この手段によれば、圧縮側でウェーブレット変換による各分解レベルの最も低周波のレベル成分から順次高い周波数の方向へ周波数のレベル成分毎に局所ピーク値をまとめて順次圧縮コードを生成するので、展開側では、原時系列データの概要が速やかに再現され、順次原時系列データの詳細が再現される。
【００３１】
請求項７の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データの切り出し毎に、切り出した原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形に対して、複数設定されたしきい値レベルの内で最大しきい値より大きい絶対値をもつ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめた圧縮コードとして生成して展開側へ送信し、順次しきい値レベルを下げて当該しきい値より大きい絶対値を持つ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして、各しきい値に応じた圧縮コードを生成して送信する一方、展開側では各圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードを復元して表示するようにしたものである。この手段によれば、圧縮側でウェーブレット変換による各分解レベルのレベル成分波形について複数のしきい値の内の最も大きいしきい値から低いしきい値の方向へ各しきい値毎に順次局所ピーク値の絶対値をまとめて圧縮コード化するので、展開側では、原時系列データの概要が速やかに再現され、順次原時系列データの詳細が再現される。
【００３２】
請求項８の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データの切り出し毎に、切り出した原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形の内で最も低周波に相当するレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して展開側へ送信し、順次低周波から高周波の成分方向のレベルにおけるレベル成分波形の圧縮コードを生成して送信する第１手段と、圧縮側では原時系列データの切り出し毎に、切り出した原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形に対して複数設定されたしきい値レベルの内で最大しきい値より大きい絶対値をもつ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して展開側へ送信し、順次しきい値レベルを下げて当該しきい値より大きい絶対値を持つ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして各しきい値に応じた圧縮コードを生成して送信する第２手段とを有して、必要に応じて第１手段と第２手段とを組み合わせ、展開側では各圧縮コードを受信して順次各レベル毎の圧縮コードを復元して表示するようにしたものである。この手段によれば、ウェーブレット変換による各分解レベル内で最も低周波のレベル成分波形から高い周波数成分の方向へ順次周波数成分毎にレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コード化して送信する第１手段と、ウェーブレット変換による各分解レベルについて複数のしきい値の内で最大しきい値から最小しきい値方向へ順次しきい値毎にレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コード化して送信する第２手段を必要に応じて組み合わせるので、各手段の長所が十分に活用できる。
【００３３】
請求項９の発明は、請求項８記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データについて予め定める信号の変化を検出した場合に、第１手段若しくは第２手段あるいは必要に応じて第１手段と第２手段とを組み合わせて圧縮コードを生成して送信する一方、展開側では各圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードに復元して表示し、さらに、復元された時系列データに基づいて制御モデルの妥当性を評価し、必要により制御モデルの再構築を行って得られたモデルパラメータを展開側へ返信し、展開側の制御モデルを更新するようにしたものである。この手段によれば、原時系列データが予め定める信号変化を検出された場合に、そのときの原時系列データが圧縮され、原時系列データが復元され、復元された時系列によって制御モデルの妥当性が評価され、また、制御モデルの再構築がされ、さらに、対象システムの制御モデルの更新がされるので、制御モデルを人手を介することなく、最適な状態とすることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明の第１実施の形態を示すリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【００３６】
図１において、従来例を示す図２０と同一符号は、同一部分又は相当部分を示し、第１実施の形態は、図２０の監視制御ユニット２の制御指令設定モジュール６の代わりに拡張制御指令設定モジュール２２を設ける一方、監視制御ユニット２に圧縮コードエンコーダ２０と圧縮コードデコーダ２１とを追設したものである。
【００３７】
ここで、拡張制御指令設定モジュール２２は、制御パラメータ１０７と時系列制御情報１２４とを入力し、拡張制御設定指令１２５を対象システム１へ出力するものてある。圧縮コードエンコーダ２０は、圧縮伝送用計測データ１２０を入力して信号変化の特徴量を活かした圧縮処理を行い得られた圧縮コード１２１を出力するものである。圧縮コードデコーダ２１は、時系列制御情報圧縮コード１２３を入力して展開によつて復元して時系列制御情報１２４を出力するものである。
【００３８】
第１実施の形態は、対象システム１の監視制御ユニット２Ｂの圧縮側において原時系列データの信号波形の内でステップ状の信号変化や局所的信号平均値を含む突変信号の波形情報の特徴を損なうことなく圧縮処理を行って、圧縮コード化された時系列データをネットワーク通信網９を介してリモート監視制御センター１０へ送信し、リモート監視制御センター１０の展開側で圧縮コードを原時系列データの特徴を再現するように復元するものである。
【００３９】
まず、対象システム１により得られた計測データ１０１の内、リモート監視・解析などに用いられる時系列データが監視制御ユニット２Ｂのデータロギングモジュール４によつて取り込まれ運転履歴データベース３を介して圧縮伝送用計測データ１２０として圧縮コードエンコーダ２０に送られる。圧縮コードエンコーダ２０では、信号変化の特徴量を活かした圧縮処理が行われた後に、圧縮コード１２１としてゲートウェイモジュール８へ出力される。
【００４０】
一方、運転履歴データベース３から運転状態パラメータ生成用計測データ１０４が運転状態パラメータ生成モジュール５へ入力され運転状態パラメータ１０６が生成されゲートウェイモジュール８へ出力される。そして、ゲートウェイモジュール８から圧縮伝送用計測データ１２０と運転状態パラメータ１０６とが拡張伝送データ１２２としてネットワーク通信網９を介してリモート監視制御センター１０へ伝送される。
【００４１】
次に、リモート監視制御センター１０では、受信された拡張伝送データ１２２の内で圧縮コードの部分に関しては後述する監視制御ユニット２Ｂ内の圧縮コードデコーダ２１とほぼ同様に展開処理が行われる。その結果、得られた時系列情報に基づいてリモート監視制御センター１０によって解析・評価、あるいは、それに基づく制御方策の決定などを行って、時系列制御情報圧縮コード１２３と制御パラメータ１０７を組み合わせた拡張伝送データ１２２として再びネットワーク通信網９を介して監視制御ユニット２Ｂへ送信する。
【００４２】
監視制御ユニット２Ｂでは、受信した拡張伝送データ１２２を従来の制御パラメータ１０７と時系列制御情報圧縮コード１２３とに分離し、後者に関してはさらに圧縮コードデコーダ２１により展開処理が行われ、時系列制御情報１２４が取り出される。
【００４３】
時系列制御情報１２４は制御パラメータ１０７と一緒に拡張制御指令設定モジュール２２に送られ最終的に対象システム１への拡張制御設定指令１２５がオペレータの介入指令１０８を考慮の上決定される。
【００４４】
以上のように第１実施の形態によれば図２０により説明した従来システムに対して圧縮コードのエンコーダとデコーダを付加することで従来の情報集約型の伝送データに加え時系列情報の送受機能を実現することができる。
【００４５】
なお、本発明の第１実施の形態の変形例として図２に示すように実施できる。
【００４６】
図２は、従来例を示す図２１と対応するもので図２１と同一符号は、同一部分又は相当部分を示し、図２は、図２１の監視制御ユニット２の制御指令設定モジュール６の代わりに拡張制御指令設定モジュール２２を設ける一方、監視制御ユニット２に圧縮コードエンコーダ２０と圧縮コードデコーダ２１とを追設したものである。また、図２では、リモート監視制御センター１０側に拡張リモートデータベース１２を設け拡張リモート保存データ１２７を保存している。さらに、監視制御ユニット２Ｃの圧縮対象計測データ１２６はデータロギングモジュール４から直接に受け取っている。
【００４７】
図３は本発明のリモートメンテナンスシステムを適用可能とする各種リモートサービスの例を示している。
【００４８】
図３に示す一例では、ネットワーク通信網９には、顧客Ａプラント上位制御装置３０Ａを介してプラント制御装置３１Ａと顧客Ｂプラント上位制御装置３０Ｂを介してプラント制御装置３１Ｂが接続されている。さらに、ネットワーク通信網９には、リモート監視制御センター１０が接続され、リモート監視制御センター１０は、Remote Simulator１０ＡとRemote Optimiser１０ＢとRemote Service Center１０Ｃを設けそれぞれネットワーク通信網９に接続している。
【００４９】
また、リモート監視制御センター１０のRemote Service Center１０Ｃは、顧客Ｃプラント上位制御装置３０Ｃを介してプラント制御装置３１Ｃに電話回線やISDNによって接続する一方、Remote Service Center１０Ｃは、電話回線やISDNによって海外プラント３２の保守・点検のためのサイト保守員モバイル端末３３に接続している。
【００５０】
図４は、本発明の第１実施の形態によるオリジナル時系列データＳ１を圧縮した圧縮後の時系列データＳ２を示している。
【００５１】
第１実施の形態は、従来パラメータ型の制御監視情報しか流していなかったＷＡＮや公衆電話回線、あるいはISDNなどのネットワーク通信網に対して、ダイナミクス情報を含む時系列データを図４に示すようにその信号変化の特徴を十分保持しながら高い圧縮率を維持してコード化して送受信する。これによって、生産現場から離れた地点において、詳細シミュレーションとオンサイトデータとの準リアルタイム比較や制御性能評価、運転最適化と予測性能評価、高度監視制御、海外プラントにおけるダイナミック保守支援、といったこれまでネットワークを介して提供することがデータ精度的に難しかった各種のサービスをリモートで提供することが可能となる。
【００５２】
図５乃至図１１は、本発明の第２実施の形態または第３実施の形態の説明図である。
【００５３】
本発明の第２実施の形態は、ステップ状の信号変化や局所的信号平均値の突変に関わる波形情報がウェーブレット変換では、その変換係数の各分解レベルにおける局所的極大値に集約されることに着目して、その極大ピーク位置情報やピーク値等を抽出することによりデータの圧縮・コード化を図るものである。
【００５４】
ここで、ウェーブレット変換について説明する。
【００５５】
ウェーブレット変換については、各種書籍や文献に詳述されている。例えば、榊原進”数理科学セミナーウェーブレットビギナーズガイド”東京電機大学出版局，１９９５に詳細に述べられているので、詳細は省略して本発明に関連するウェーブレット変換についてのみ述べる。
【００５６】
まず、ウェーブレット変換の一般式は、次の式（１）のように定義される。
【００５７】
【数１】
【００５８】
また、上記式（１）は、次の式（２）に逆変換できる。
【００５９】
【数２】
【００６０】
一方、信号の効率的な時間周波数解析のために本発明で用いる離散ウェーブレット変換においては、前述した式（１）を次の式（４）のように定義する。また、式（２）の逆変換は次の式（５）のようになる。
【００６１】
【数３】
【００６２】
図５は、離散化したウェーブレット変換の時間周波分布波形の一例を示すものである。
【００６３】
図において、時間周波分布波形Ｓ３の（１）→（６）方向の上から下へ前述した式（４）におけるｊ＝０，−１，−２，−３，−４，−５とｊを一つづつ減少した場合の各レベルの信号成分を表しており上から下へ行くに従って低周波方向となっている。
【００６４】
すなわち、前述した式（４）のｊ，ｋによって得られた次の各時系列信号成分波形を示している。
（１）はｊ＝０として時間情報ｋとした場合の時系列信号成分波形、
（２）はｊ＝−０として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
（３）はｊ＝−２として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
（４）はｊ＝−３として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
（５）はｊ＝−４として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
（６）はｊ＝−５として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
【００６５】
図６は、本発明の第２実施の形態によるオリジナルデータを高周波から低周波の各レベル信号成分にウェーブレット変換した例を示すものである。
【００６６】
図６の時系列信号成分波形Ｓ４において、
（１）はｊ＝０オリジナルデータ、
（２）はｊ＝−１のレベル１の係数値の時系列信号成分波形、
（３）はｊ＝−２のレベル２の係数値の時系列信号成分波形、
（４）はｊ＝−３のレベル３の係数値の時系列信号成分波形、
（５）はｊ＝−４の平滑化信号にそれぞれ対応している。
ここで、整数ｊ及びｋは、前述した式（４）及び式（５）に対応している。
【００６７】
また、図６における（１）から（５）の時系列信号成分波形Ｓ４は、図７に示す関係があり、次の式（６）のようになる。
【００６８】
【数４】
【００６９】
このように、図６に示す（１）のように圧縮コード化のために切り出されたオリジナルデータが適当なマザーウェーブレット関数によるウェーブレット変換がされ、（２）のように時間に対応するレベル１の係数値（ｋ＝−１）の時系列信号成分、（３）のようにレベル２の係数値（ｋ＝−２）の時系列信号成分、（４）のようにレベル３の係数値（ｋ＝−３）の時系列信号成分、（５）のように平滑化信号に分解される。
【００７０】
図６の最下段の（５）は高周波成分を除き最終的に得られる平滑化された信号を表し、図６の横軸(時間)方向のデータ数が減少しているのは、内部的な信号処理の結果である。
【００７１】
次に、図６に示す各時系列信号成分波形Ｓ４の内で所定しきい値（例えば、ここでは５）を用いてピークを選択する。この処理によって図８に示す時系列信号成分波形Ｓ５のように有効な情報（０以外の値をもつ係数）を大幅に減少させる。
【００７２】
図８の最上段の（１）はオリジナルデータを示し、（２）は図６の（２）のレベル１係数の場合に対応し、（３）は図６の（３）のレベル２係数の場合に対応し、（４）は図６の（４）のレベル３係数にそれぞれ対応している。
【００７３】
図９は、上記のように圧縮処理によりコード化される圧縮コードフォーマットの一例を示したものである。この圧縮コードフォーマットＦ１は、圧縮に必要な情報として通常のウェーブレット変換をベースにした場合、変換に用いるマザーウェーブレット関数コードに関する情報と分解レベル（ｍ）数、平滑化信号値ベクトル、および各レベルで選択されたピーク情報である。
【００７４】
すなわち、図９において、各レベルのピーク情報は、level-mからlevel-kまでの分解スペクトルの各局所最大係数インデックス（整数値ベクトル）と分解スペクトル係数値からなっている。
【００７５】
図１０は、図８で選択された局所極大ピーク情報と図６の（５）の(データ数の少ない)平滑化信号に基づいて生成された圧縮コードの復元を図ったものである。この図より明らかなように、オリジナル時系列データＳ６（上段）が有する信号変化の特徴を適切に圧縮後の時系列データＳ７（下段）として復元している。
【００７６】
このように圧縮対象データの特徴に依存するが、上記する圧縮処理により数十分の一の圧縮率を実現することが可能であり、オリジナルデータが有するダイナミクス情報を損なうことなく、かつ、ネットワーク伝送が十分実用的な通信負荷で可能となる程度まで圧縮が行われることができる。
【００７７】
次に、第３実施の形態について説明する。
【００７８】
第３実施の形態は、第２実施の形態で説明したウェーブレット変換を用いた圧縮において、信号のサブバンド分解では分解に用いるウェーブレット関数をうまく選ぶことで所定レベルの分解を行った後の最低周波数成分(平滑化関数)は原信号の平均値に収束するようにできる点に着目して、ウェーブレット変換を用いることでデータの圧縮率を向上させるものである。
【００７９】
図１１は、第３実施の形態によって得られる圧縮コードフォーマットを示している。
【００８０】
この圧縮コードフォーマットＦ２は、図９に示す圧縮コードフォーマットの変形例であって、平滑化信号値は、変換に用いるウェーブレット関数を適切に選ぶと所定の分解レベル数以上ではもとの信号の平均値に収束させることができる。従って、このような場合は図１１に示すように図９に示す平滑化信号値ベクトルは単純に信号平均値というスカラー量に代替できる。
【００８１】
なお、上述のようにして生成された圧縮コードは、展開側で、圧縮コードを分解してウェーブレットの逆変換が行われ復元された時系列データが生成される。
【００８２】
次に、本発明の第４実施の形態について図１２及び図１３を参照して説明する。
【００８３】
第４実施の形態は、圧縮側の制御モデルで特定の変数の挙動を説明する他の変数が明らかになって入力側の第１データと出力側の第２データとの入出力関係が明確な場合には、この入出力関係にある第１データと第２データとの二つのデータを圧縮する場合に入力変数の時系列データのみを第２実施の形態あるいは第３実施の形態で説明した手段により圧縮し、その結果得られた圧縮コードと入出力間の伝達特性を時系列モデル化して得られるモデルパラメータを組み合わせたコードを送受信するものである。
【００８４】
図１２は、リモート利用する時系列データが適当なダイナミクスの入出力関係になっているものと仮定している。
【００８５】
すなわち、本実施の形態では、図１３に示すように制御モデル３６Ａでは、入力相当データ（第１データ）と出力相当データ（第２データ）とが入出力間で伝達函数によって特定されると仮定し、この第１データと第２データの双方を圧縮して送信し、さらに、展開するものである。
【００８６】
まず、圧縮側１３０では、第１データである入力相当データ１３１が既に説明したウェーブレット圧縮エンコーダ３４によりコード化して圧縮コード１３２が拡張圧縮コード生成器３５へ出力される。一方、第２データである出力相当データ１３３が時系列モデリング３６へ入力され、時系列モデリング３６で、入出力間の時系列のモデルを同定することによりモデルパラメータ１３４が求められ拡張圧縮コード生成器３５へ出力される。そして、先に生成した第１データである入力相当データ１３１の圧縮コード１３２とモデルパラメータ１３４とに基づいて送信データ１３５が生成され、拡張圧縮コードとしてネットワークへ送信される。
【００８７】
一方、展開側１３６では、受信データ１３７が拡張圧縮コード分離器３７へ入力される。拡張圧縮コード分離器３７では、拡張圧縮コードとして圧縮コード１３２Ａとモデルパラメータ１３４Ａとに分離される。分離された圧縮コード１３２Ａは、ウェーブレット圧縮デコーダ３８へ入力され、既に説明した手段により展開されて時系列データが第１データに対応する復元入力相当データ１３８として出力される一方、時系列モデルベース予測器３９へ出力される。
【００８８】
時系列モデルベース予測器３９では、モデルパラメータ１３４Ａを入力して、モデルパラメータ１３４Ａによって規定されるフィルタによって第１データに対応する復元入力相当データ１３８が処理され間接的に第２データに対応する復元出力相当データ１３９が生成される。
【００８９】
このように時系列モデルのパラメータ数は時系列データそのもののデータ数に比べて極めて少ないので、複数のデータ間に予め時系列モデルとして関連が明確な場合で、複数のデータを圧縮して送信し、復元する場合に、この手段により高い圧縮率を実現することができ、かつ、制御系設計や評価に必要となるモデルの同定ができるという効果が得られる。
【００９０】
次に、本発明の第５実施の形態について図１４を参照して説明する。
【００９１】
第５実施の形態は、第２実施の形態または第３実施の形態により説明した時系列の圧縮コード化におけるウェーブレット変換において、実際に用いるマザーウェーブレット関数の情報をテーブルコード化して圧縮コード内に変換コード（インデックス番号）として埋め込むことによって、仮に、圧縮コードを違法に傍受されても圧縮コードを容易に展開・解読できないようにしたものである。
【００９２】
まず、図１４に示すように圧縮側１３０の圧縮側計算機４０において、実際のマザーウェーブレット関数によって変換用ウェーブレットとしてのランダム選択１４１がウェーブレットコード変換テーブル４２へ行われる。このウェーブレットコード変換テーブル４２は、展開側１３６に設けられるウェーブレットコード変換テーブル４２と共有する構成となっている。圧縮側１３０のウェーブレットコード変換テーブル４２から任意の変換コード（インデックス番号）が取り出され、圧縮側計算機４０によって図９または図１１に示す本来のマザーウェーブレット関数コードに代えて変換コードによる圧縮コードフォーマットの圧縮コードが生成される。圧縮側１３０で生成された圧縮コードフォーマットにより圧縮コードの伝送１４３として展開側１３６へ伝送される。
【００９３】
展開側１３６では、まず、展開側計算機４１において、受信した圧縮コードの圧縮コードフォーマットの内から変換コードが読み出され、この変換コード１４４による照会がウェーブレットコード変換テーブル４２へ行われる。そして、ウェーブレットコード変換テーブル４２から図９または図１１に示す本来のマザーウェーブレット関数コードを抽出し復元処理が行われる。
【００９４】
この構成によって、圧縮コードが傍受されても圧縮コードを展開することが困難で、データのセキュリティを確保できる。
【００９５】
次に、本発明の第６実施の形態について図１５を参照して説明する。
【００９６】
第６実施の形態は、第５実施の形態におけるウェーブレットコード変換テーブル４２に相当する情報をコードサーバー４２Ａで管理し、送受信時の圧縮・展開において必要なウェーブレット関数情報の提供をコード発行・コード照会という処理によって行いデータセキュリティをさらに高めるものである。
【００９７】
まず、図１５に示す圧縮側１３０の圧縮側計算機４０において、通常管理されるコードサーバ４２Ａへ変換用ウェーブレットの発行依頼１４６が行われる。そして、コードサーバー４２Ａから圧縮側計算機４０によって変換コード１４７が取り込まれ、圧縮コードが生成される。圧縮側で生成されると圧縮コードが圧縮コードの伝送１４３として展開側１３６へ送られる。
【００９８】
展開側１３６では、展開側計算機４１において、受信した圧縮コードの内から変換コードが読み出され、この変換コード１４７による照会がコードサーバー４２Ａへ行われる。これによって、コードサーバー４２Ａから本来のマザーウェーブレット関数が抽出され、復元処理が行われる。
【００９９】
この構成によって、一元管理化することでセキュリティが向上するだけでなく、ウェーブレットコード変換テーブルの更新や変更等の処理を簡易に行うことができる。
【０１００】
次に、本発明の第７実施の形態について図１６を参照して説明する。
【０１０１】
第７実施の形態は、所定時間幅のデータ群切り出しと圧縮コード化・伝送を組み合わせることで監視遅れの少ない実用的なリモートモニタリングシステムを構築するものである。
【０１０２】
図１６において、プラント４３から監視データ１５１が監視制御ユニット２Ｂへ取り込まれる一方、リモート監視制御センター１０Ａから圧縮条件（優先レベル順位、しきい値セット）１５２が監視制御ユニット２Ｂへ伝送される。これによって、監視制御ユニット２Ｂでは、監視対象データの逐次切り出し１５４を含む圧縮条件に圧縮コードの生成処理１５３が実行される。
【０１０３】
次に、監視制御ユニット２Ｂで生成された監視対象データの圧縮コード１５５がリモート監視制御センター１０Ａへ伝送される。リモート監視制御センター１０Ａでは、圧縮コードの逐次展開・表示や圧縮条件の指定１５６が行われている。これにより、圧縮条件に応じた時系列のプラント４３の監視データを表示装置へ表示例１５７のように表示する。
【０１０４】
この表示例１５７では、上段から下段（図示矢印）のように解像度の低いデータから解像度の高い時系列データへ逐次展開表示している。
【０１０５】
このように、現場の監視制御ユニットでは監視対象となるデータを定期的に切り出し、リモート側から指定される圧縮条件（優先レベル順位、しきい値セットなど）に基づきそのデータを逐次圧縮コード化・伝送を行い、リモートの監視側では受信した圧縮コードをこれまた逐次展開・表示することで監視データの解像度を柔軟性に制御できるモニタリングシステムを構成することができる。
【０１０６】
次に、本発明の第８実施の形態について図１７を参照して説明する。
【０１０７】
第８実施の形態は、ウェーブレット変換によりサブバンド分解した際に低周波成分にあたるレベルの局所ピーク極大値から優先的に圧縮コード化・伝送することによって信号変化の速さを基準に監視情報を逐次更新していくようにシステムを構築するものである。
【０１０８】
まず、遠隔サイトでオンサイト監視されている多数のプロセスデータ群を適当な時間幅毎に逐次切り出して所定レベルまで分解する。そして、最初にプロセスデータ群の最も低周波に相当するレベル成分波形の局所ピーク極大値をひとまとまりの圧縮コードとして発信する。
【０１０９】
さらに、順次、高周波成分方向のレベルにおける成分波形の局所ピーク極大値のデータを圧縮コードとして発信する。この処理手順をデータ切り出し毎に行う一方、これらの圧縮コードを受信したりリモート監視制御センター１０Ａでは各レベル毎の圧縮コードを逐次復元し監視モニタ上にプロセスデータ群として表示する。これによって、監視対象であるプロセスデータ群の応答の概略が速やかに把握でき、かつ、時間の経過とともに細部の応答状況が更新される。
【０１１０】
図１７は、監視制御ユニット２Ｂによって低周波情報を保持するレベルから順次圧縮コード化して伝送した場合にリモート監視制御センター１０Ａ側で観測される監視信号Ｓ８の変化を示す図である。
（１）は最も低い低周波に相当する低位解像度の時系列データ、
（２）は（１）より高周波方向の中位解像度の時系列データ、
（３）は（２）より高周波方向の最も高い高周波に相当する最高解像度の時系列データである。
【０１１１】
次に、本発明の第９実施の形態について図１８を参照して説明する。
【０１１２】
第９実施の形態は、圧縮コード化する局所ピーク極大値を選択する際に複数のしきい値を用意し、最大しきい値からはじまって順に緩やかなしきい値条件をクリアするピークを優先的に選択・コード化・伝送することで信号変化の大きさを基準に監視情報が更新されていくシステムを構築するものである。
【０１１３】
まず、監視制御ユニット２Ｂでオンサイト監視されている多数のプロセスデータ群が適当な時間幅毎に逐次切り出されて所定レベルまで分解される。次に、複数設定されたしきい値レベルの内の最大しきい値より大きい絶対値をもつ各レベル成分波形の局所ピーク極大値をひとまとまりの圧縮コードとして発信する。
【０１１４】
続いて、順次、しきい値レベルを下げると、それまでのしきい値レベルではコード化されなかった各レベルの局所ピーク極大値が追加され、コード化されて送信される。この処理手順がデータ切り出し毎に行れる一方、これらの圧縮コードを受信したリモート監視制御センター１０Ａでは、各レベル毎の圧縮コードを逐次復元し監視モニタ上にプロセスデータ群として表示する。これによって、監視対象であるプロセスデータ群の応答の概略が速やかに把握でき、かつ、時間の経過とともに細部の応答状況が更新される。
【０１１５】
図１８は、しきい値を大きな値から順次小さくすることにより圧縮効率を制御した場合に、リモート監視制御センター１０Ａで観測される監視信号Ｓ９の変化を示す図である。図１８の上段（１）の「しきい値大」、中段（２）の「しきい値中」、下段（３）の「しきい値小」としきい値の大きさが小さくなっている。従って、細部の状況が順次再現されている。
【０１１６】
なお、第１０実施の形態として、第８実施の形態と第９実施の形態とを組み合わせて実施することができる。
【０１１７】
具体的には、圧縮コードとしてコード化する局所ピーク極大値の選択手段として、第８実施の形態に示した周波数に応じたレベル選択と第９実施の形態に示したピーク極大値の絶対値に対して複数しきい値との比較選択という２つの手段を適宜混在した手段を採用する。この手段によって対象システムのリモート監視において重視すべき変化の大きさや速さの適切な組み合わせ優先順位を考慮したリモートモニタリングシステムを構成することが可能となる。
【０１１８】
次に、本発明の第１１実施の形態について図１９を参照して説明する。
【０１１９】
第１１実施の形態は、リモート監視制御で制御系構築の基本となるモデルの妥当性を継続的に検証する際に、ステップ状の変化が発生した場合のデータを利用することが最善であることに着目するもので、ステップ状の変化を監視することによってモデル妥当性の評価のタイミングを検出して、モデルの自動更新が行うものである。
【０１２０】
まず、プラント４３から監視データ１５１が取り込まれ、ステップ状の変化としての信号変化検出１５９がされると監視制御ユニット２Ｂによって信号の変化前後の時系列データが圧縮されて変化前後の時系列データ１６０としてリモートモデルマネジメントユニット４４へ送信される。
【０１２１】
リモートモデルマネジメントユニット４４側では、受信した時系列データ１６０としての圧縮コードが展開され得られた時系列データに基づいて制御モデルの妥当性や必要により制御モデルの再構築１６１が行われる。
【０１２２】
このリモートモデルマネジメントユニット４４の処理結果がモデル評価結果更新モデルパラメータ１６２として監視制御ユニット２Ｂへ伝送される。監視制御ユニット２Ｂでは、モデル評価結果更新モデルパラメータ１６２に基づいて制御モデルに基づく制御指令設定１６３が実行され、監視制御ユニット２Ｂ側の制御モデルの再構築が行われる。
【０１２３】
このように対象データの有用な信号変化が検出されると、現場の監視制御ユニットでは変化前後の時系列データを圧縮コード化しリモート側に伝送する。リモート側では受信した圧縮コードを展開することによって得られる時系列データに基づき制御モデルの妥当性を評価し、必要であれば制御モデルの再構築を行い、現場側にモデルパラメータを返信することで現場の制御モデルの更新を実施する。以上の機能は有用な信号変化が自動検出できることによって容易に自動運用することが可能である。
【０１２４】
以上、本発明の代表的な実施の形態を説明したが、具体的に実施の形態で説明した内容はシステム構成や手順の一部変更などで多様な実施形態をとることが可能であり、本発明は時系列データ利用によるリモートサービス拡充の際に必要となる基本技術内容をカバーするものである。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、時系列データの圧縮伝送技術を利用し、これまでネットワークを介した利用が困難であったオンサイトの計測データを実用的な通信負荷でリモート利用することを可能とすると共に、ネットワークを介して伝送する圧縮コードが傍受されても圧縮コードを展開することが困難で、データのセキュリティを確保できる。また、ウェーブレットコード変換テーブルを一元管理することで、ウェーブレットコード変換テーブルの更新や変更等の処理を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示すリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【図２】本発明の第１実施の形態の変形例を示すリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【図３】本発明のリモートメンテナンスシステムを適用するリモートサービスの構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施の形態を示す時系列データの圧縮例である。
【図５】時系列データを各レベルに分解した説明図である。
【図６】本発明の第２実施の形態または第３実施の形態による時系列データの圧縮処理において、対象時系列データをウェーブレット変換した結果を示す説明図である。
【図７】時系列データを各レベルで分解した場合の各信号波形の関係を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施の形態または第３実施の形態による時系列データの圧縮処理において、ウェーブレット変換係数の局所極大ピーク値をしきい値処理により選択した結果を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施の形態による圧縮コードフォーマットの一例を示す説明図である。
【図１０】図８で選択されたピーク情報から対象時系列データを復元した結果を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施の形態による圧縮コードフォーマットの一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４実施の形態によるあるダイナミクスの入出力の関係にあるデータ群を入力相当データと出力相当データに分けて効率的に圧縮する手段の説明図である。
【図１３】図１２の入力相当データと出力相当データの関係を示す説明図である。
【図１４】本発明の第５実施の形態による伝送される圧縮コードのデータセキュリティを保持する手段の説明図である。
【図１５】本発明の第６実施の形態による伝送される圧縮コードのデータセキュリティを保持する手段の説明図である。
【図１６】本発明の第７実施の形態によるリモートモニタリングシステムの構成の説明図である。
【図１７】本発明の第８実施の形態による低周波情報を保持するレベルから順次圧縮コード化して伝送した場合に、リモート側で観測される監視信号の変化を示した図である。
【図１８】本発明の第９実施の形態によるしきい値を大きな値から順次小さくすることで圧縮効率を制御した場合のリモート側で観測される監視信号の変化を示した図である。
【図１９】本発明の第１１実施の形態によるリモートモデルメンテナンスを説明する図である。
【図２０】従来のリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【図２１】従来の別のリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【符号の説明】
１ 対象システム
２ 監視制御ユニット
３ 運転履歴データベース
４ データロギングモジュール
５ 運転状態パラメータ生成モジュール
６ 制御指令設定モジュール
７ 監視モニタ
８ ゲートウェイモジュール
９ ネットワーク通信網
１０ リモート監視制御センター
１１ 運転状態パラメータデータベース
１２ 拡張リモートデータベース
２０ 圧縮コードエンコーダ
２１ 圧縮コードデコーダ
２２ 拡張制御指令設定モジュール
３０Ａ 顧客Ａプラント上位制御装置
３０Ｂ 顧客Ｂプラント上位制御装置
３０Ｃ 顧客Ｃプラント上位制御装置
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｄ プラント制御装置１０２
３２ 海外プラント
３３ サイト保守員モバイル端末
３４ ウェーブレット圧縮エンコーダ
３５ 拡張圧縮コード生成器
３６ 時系列モデリング
３７ 拡張圧縮コード分離器
３８ ウェーブレット圧縮デコーダ
３９ 時系列モデルベース予測器
４０ 圧縮側計算機
４１ 展開側計算機
４２ ウェーブレットコード変換テーブル
４２Ａ コードサーバー
４３ プラント
４４ リモートモデルマネジメントユニット
１０１ 計測データ
１０２ 運転履歴データ
１０３ 監視用計測データ
１０４ 運転状態パラメータ生成用計測データ
１０５ 監視用運転状態パラメータ
１０６ 運転状態パラメータ
１０７ リモート制御情報
１０８ オペレータの介入指令
１０９ 制御設定指令
１１０ 伝送データ
１２０ 圧縮伝送用計測データ
１２１ 圧縮コード
１２２ 拡張伝送データ
１２３ 時系列制御情報圧縮コード
１２４ 時系列制御情報
１２５ 拡張制御設定指令
１２６ 圧縮対象計測データ
１２７ 拡張リモート保存データ
【発明の属する技術分野】
本発明は、サービスを必要とする対象システムとサービスの提供主体とをネットワークによって接続して遠隔地からサービスを提供するリモートメンテナンスシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、調整・監視・保守などのメンテナンスサービスを必要とする機器装置類やシステムがそのサービス提供主体(サービスセンター)の存在する場所から遠隔の地(遠隔サイト)にある場合に、両端サイト間で様々な時系列データをネットワークを介してやりとりしてサービスすることがリモートメンテナンスシステムとして提案されている。
【０００３】
図２０は、上記した従来のリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【０００４】
図２０において、リモートメンテナンスシステムは、対象システム１と監視制御ユニット２とリモート監視制御センター１０とがネットワーク通信網９によって接続され、監視制御ユニット２は、運転履歴データベース３とデータロギングモジュール４と運転状態パラメータ生成モジュール５と制御指令設定モジュール６と監視モニタ７とゲートウェイモジュール８とから構成されている。
【０００５】
まず、対象システム１の計測データ１０１は、通常データ群毎に一定時間間隔でサンプリング計測が行われている。そして、監視制御ユニット２内のデータロギングモジュール４により、有限語長化されたデジタルデータとして運転履歴データベース３に運転履歴データ１０２として記憶される。また、データロギングモジュール４から適当なデータ群毎に監視モニタ７に所定の時間区間の計測データがそのまま表示され対象システム１の挙動を示す監視情報としてオンサイトで利用される。
【０００６】
次に、計測データ１０１の一部は、運転履歴データベース３から運転状態パラメータ生成用計測データ１０４として取り出され、運転状態パラメータ生成モジュール５によって対象システム１の運転状態を情報集約的に説明するための各種の運転状態パラメータ１０６が生成される。また、運転状態パラメータ生成モジュール５によって監視用運転状態パラメータ１０５が生成され監視モニタ７におけるオンサイトの監視情報として提供される。
【０００７】
次に、運転状態パラメータ１０６は、ゲートウェイモジュール８により公衆回線やISDN、あるいは、専用線などのネットワーク通信網９を介して遠隔地にあるリモート監視制御センター１０に伝送データ１１０として送信される。リモート監視制御センター１０では、受信した伝送データ１１０に含まれる運転状態パラメータに基づき遠隔地にある対象システム１の運転状態を判断し、必要であれば適当な制御情報や制御指令を再び伝送データ１１０としてサイト側に送信する。
【０００８】
この伝送データ１１０が監視制御ユニット２のゲートウェイモジュール８を介してリモート制御情報１０７として制御指令設定モジュール６へ取り込まれる。制御指令設定モジュール６では、優先実行されるオペレータの介入指令１０８がない場合には対象システム１の制御条件(制御リミット値など)や制御目標設定値などで構成される制御設定指令１０９が対象システム１へ出力される。
【０００９】
一般的なプロセス制御の場合、図２０に示す監視制御ユニット２は、いわゆる制御盤と関連操作端末を意味している。オペレータは監視モニタ７に時々刻々表示されるプラントの主要プロセス変数の挙動やその平均値・分散といった簡単な統計量をはじめとする運転状態パラメータの推移を監視する。
【００１０】
これにより、運転状態に正常や異常、あるいは、そのパフォーマンスなどを評価し、必要に応じてオペレータの介入指令１０８によって適当なプロセス変数に対する制約条件の変更や目標値設定のオーバーライドなどを実施し実動作への直接的な関与が行われる。多くの場合にリモート監視制御センター１０は実質的には生産現場とあまり遠くない位置にあり、そこから発信される指令は生産計画の変更などが中心的なものとなる。
【００１１】
図２１は、リモートメンテナンスシステムの別の例を示す機能図である。
【００１２】
図２１は、現場が無人監視を原則とするエレベータ等の遠隔監視に適用するものである。図において、図２０と異なり、運転履歴データベース３は運転状態パラメータデータベース１１としてリモート監視制御センター１０の側に配置され、監視モニタ７の機能やオペレータの介入指令１０８も除かれている。
【００１３】
図２１に示す監視制御ユニット２Ａは、エレベータ機械制御室などに１〜数枚のボードコンピュータとして実装される。この場合にもリモート監視制御センター１０側に伝送されるデータとしては、一般に、稼働回数やドア開閉不良動作回数等のリモート監視に有用な情報集約型の積算値が伝送される。
【００１４】
リモート監視において対象システムの時系列データを情報加工・圧縮して伝送する方式としては、特開平3-226023号公報、特開平3-166601号公報、特開平8-65768号公報、特開平11-122604号公報に記載の技術が公知となっている。
【００１５】
特開平3-226023号公報は時系列データをプラントより送信する場合、変化のあったデータのみを送信するという方法でデータを圧縮しており、特開平3-166601号公報では時系列データの特徴を記号化してプラントデータベース内に格納し運転状態の変化の検出機能として利用している。
【００１６】
また、特開平8-65768号公報は、時系列データの疑似２階微分値のピーク位置を用いて折れ線近似する形でデータを圧縮しその折れ線データの特徴からイベント検索が行われる方式を提案している。さらに、特開平11-122604号公報ではメカニカルシステムの計測時系列データ(時系列データ)をFFT処理し、そのピーク周波数と振幅・位相情報のみを送信することによりリモート側において振動の様子を視覚的に理解しやすい形に復元するという方式が提案されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のリモートメンテナンスシステムでは、通信負荷の制約やデータ取り扱い上の問題から、監視制御対象となるシステムの状態を判断するために計測時系列データをそのままリモート監視制御に用いることはなく、代わりに計測時系列データからの情報集約的な運転状態パラメータを生成してリモート伝送することで当該システムの状態を判断することが一般的であった。
【００１８】
ところが、このような情報集約的な情報は非常に重要であるが、ダイナミクス的な変化の情報ソースとしては不十分でありデータの再加工といったデータハンドリングにおける柔軟性にも欠けるため、リモート監視制御センターが生産現場に貢献する有用な情報を抽出・提供することができなかった。
【００１９】
従来例で示した公知技術においてもこのような問題に対して限定的な試みが提案されているが、圧縮データを復元した時の原データの復元度という観点ではいずれの技術もその十分な精度を保証していない。
【００２０】
例えば、特開平3-166601号公報が提案するデータの記号化によるリモート伝送では、データの上昇下降などの概略的な傾向は把握できてもより高度の解析に堪える原データの復元はほぼ不可能である。
【００２１】
また、特開平3-226023号公報、特開平8-65768号公報が提案するデータの圧縮方法では、前者は圧縮データの復元後の特性が"データの変化"を規定する変化幅の設定に大きく依存する。また、後者は折れ線近似のために必要となる疑似２階微分情報によるピーク決定精度が対象データ挙動の複雑さやノイズの混入によって大きく損なわれる可能性がある。さらに、どちらの方法でも振動的な応答特性を有するデータの場合、"振動的"というデータの本質を損なった圧縮処理になる可能性が高いこと等から実用的な通信負荷で対象システムに対して高度の判断によるサービスを提供することは困難である。
【００２２】
そこで、本発明は、リモート監視制御センター側において対象システムの運転状態に関するより高度の判断を下すための解析・判定処理が行われることを可能にし、様々なリモートサービスの提供が可能なリモートメンテナンスシステムを提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、メンテナンスを必要とする対象システムと該対象システムをリモートで監視制御するリモート監視制御センターとをネットワークによって接続すると共に、対象システムの圧縮側は、必要とする各種の原時系列データを圧縮処理して圧縮コードを生成し、当該生成した圧縮コードをリモート監視制御センターへネットワークを介して伝送し、リモート監視制御センターの展開側は、圧縮コードを復元し得られたデータに基づいて必要なメンテナンス情報を作成して対象システムへ提供するリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側は、原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形について当該各レベル成分波形の局所ピーク値の内で所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出すると共に、圧縮側に設けられ圧縮側と展開側で共有する共有ウェーブレットコード変換テーブルを参照し、ウェーブレット変換に用いたマザーウェーブレット関数に対応する変換コードを取得し、ピーク値情報、ウェーブレット変換による分解レベル数、最終レベルの低周波成分波形及び変換コードに基づいて原時系列データのコード化を行い、圧縮コードを生成し、展開側は、ネットワークを介して圧縮側から伝送された圧縮コード内の変換コードに基づき展開側に設けられ圧縮側と展開側で共有する共有ウェーブレットコード変換テーブルを参照することにより変換コードに対応するマザーウェーブレット関数を取得し、この取得したマザーウェーブレット関数によって圧縮コードを復元するものである。
【００２４】
請求項２の発明は、メンテナンスを必要とする対象システムと該対象システムをリモートで監視制御するリモート監視制御センターとをネットワークによって接続すると共に、対象システムの圧縮側は、必要とする各種の原時系列データを圧縮処理して圧縮コードを生成し、当該生成した圧縮コードをリモート監視制御センターへネットワークを介して伝送し、リモート監視制御センターの展開側は、圧縮コードを復元し得られたデータに基づいて必要なメンテナンス情報を作成して対象システムへ提供するリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側は、原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形について当該各レベル成分波形の局所ピーク値の内で所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出すると共に、ウェーブレット変換に用いたマザーウェーブレット関数に基づいてウェーブレットコード変換テーブルを一元管理するコードサーバへ問い合わせることによりマザーウェーブレット関数に対応する変換コードを取得し、ピーク値情報、ウェーブレット変換による分解レベル数、最終レベルの低周波成分波形及び変換コードに基づいて原時系列データのコード化を行い、圧縮コードを生成し、展開側は、ネットワークを介して圧縮側から伝送された圧縮コードの変換コードに基づいてコードサーバへ問い合わせることにより変換コードに対応するマザーウェーブレット関数を取得し、この取得したマザーウェーブレット関数に基づいて圧縮コードを復元するものである。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、ピーク値情報は、各ピークの時間と大きさであり、最終レベルの低周波成分波形は、原時系列データの平滑化信号値あるいは平均値であるようにしたものである。この手段によれば、ウェーブレット変換によって抽出される最終レベルの低周波成分波形を平滑化信号値、あるいは、平均値とすることができ、圧縮率を向上させることができる。
【００２６】
請求項４発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データを圧縮する対象の第１時系列データと第２時系列データとの間に制御モデルとして入出力の相関関係がある場合に、第１時系列データである入力相当時系列データについて複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルのレベル成分波形中の局所ピーク値の内で、所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出し、この抽出されたピーク値情報と分解に用いた各種情報とに基づいて入力相当データの圧縮コードを生成し、第２時系列データである出力相当データについて、入出力相関関係を同定した時系列モデルによってモデルパラメータを生成し、入力相当データの圧縮コードとモデルパラメータとに基づいて拡張圧縮コードを生成してネットワークを介してリモート監視制御センターへ送信し、展開側では、拡張圧縮コードを受信して圧縮コードとモデルパラメータとに分離し、この分離された一方の圧縮コードについて、ウェーブレットの逆変換により第１時系列データに対応する復元入力相当データを生成し、分離された他方のモデルパラメータと復元入力相当データとに基づいて、時系列予測モデルによって第２時系列データに対応する復元出力相当データを生成して第１時系列データ及び第２時系列データの復元を行うようにしたものである。この手段によれば、圧縮側で原時系列データの内で第１時系列データがウェーブレット変換に基づいて圧縮コードが生成され、第２時系列データに基づき同定された時系列モデリングによってモデルパラメータが求められて拡張圧縮コードとして送信され、展開側で拡張圧縮コードが第１時系列データと第２時系列データに対応するデータに復元される。この場合に、モデルパラメータ数は時系列データに比べ極めて少ないので、高い圧縮率が得られる。また、同定された時系列モデリングを制御系設計や評価に利用できる。
【００２９】
請求項５の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、展開側では、原時系列データに基づく復元時系列データの監視結果により圧縮側の切り出し毎の圧縮条件を圧縮側へネットワークを介して提示し、圧縮側では提示された圧縮条件に従って原時系列データを圧縮した圧縮コードを生成してネットワークを介して展開側へ送信して圧縮条件に応じて圧縮コードを展開側で逐次展開して表示するようにしたものである。この手段によれば、展開側の復元された時系列データの監視結果によって圧縮側へ圧縮条件が提示され、圧縮条件に応じた原時系列データの圧縮コードが生成されて、展開側で逐次復元された時系列データが生成されるので、展開側で必要に応じ解像度を任意に変更できる。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データの切り出し毎に、切り出した原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形の内で最も低周波に相当するレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して展開側へ送信し、順次低周波から高周波の成分方向のレベルにおけるレベル成分波形の圧縮コードを生成して送信する一方、展開側では圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードを復元して表示するようにしたものである。この手段によれば、圧縮側でウェーブレット変換による各分解レベルの最も低周波のレベル成分から順次高い周波数の方向へ周波数のレベル成分毎に局所ピーク値をまとめて順次圧縮コードを生成するので、展開側では、原時系列データの概要が速やかに再現され、順次原時系列データの詳細が再現される。
【００３１】
請求項７の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データの切り出し毎に、切り出した原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形に対して、複数設定されたしきい値レベルの内で最大しきい値より大きい絶対値をもつ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめた圧縮コードとして生成して展開側へ送信し、順次しきい値レベルを下げて当該しきい値より大きい絶対値を持つ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして、各しきい値に応じた圧縮コードを生成して送信する一方、展開側では各圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードを復元して表示するようにしたものである。この手段によれば、圧縮側でウェーブレット変換による各分解レベルのレベル成分波形について複数のしきい値の内の最も大きいしきい値から低いしきい値の方向へ各しきい値毎に順次局所ピーク値の絶対値をまとめて圧縮コード化するので、展開側では、原時系列データの概要が速やかに再現され、順次原時系列データの詳細が再現される。
【００３２】
請求項８の発明は、請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データの切り出し毎に、切り出した原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形の内で最も低周波に相当するレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して展開側へ送信し、順次低周波から高周波の成分方向のレベルにおけるレベル成分波形の圧縮コードを生成して送信する第１手段と、圧縮側では原時系列データの切り出し毎に、切り出した原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形に対して複数設定されたしきい値レベルの内で最大しきい値より大きい絶対値をもつ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して展開側へ送信し、順次しきい値レベルを下げて当該しきい値より大きい絶対値を持つ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして各しきい値に応じた圧縮コードを生成して送信する第２手段とを有して、必要に応じて第１手段と第２手段とを組み合わせ、展開側では各圧縮コードを受信して順次各レベル毎の圧縮コードを復元して表示するようにしたものである。この手段によれば、ウェーブレット変換による各分解レベル内で最も低周波のレベル成分波形から高い周波数成分の方向へ順次周波数成分毎にレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コード化して送信する第１手段と、ウェーブレット変換による各分解レベルについて複数のしきい値の内で最大しきい値から最小しきい値方向へ順次しきい値毎にレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コード化して送信する第２手段を必要に応じて組み合わせるので、各手段の長所が十分に活用できる。
【００３３】
請求項９の発明は、請求項８記載のリモートメンテナンスシステムにおいて、圧縮側では、原時系列データについて予め定める信号の変化を検出した場合に、第１手段若しくは第２手段あるいは必要に応じて第１手段と第２手段とを組み合わせて圧縮コードを生成して送信する一方、展開側では各圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードに復元して表示し、さらに、復元された時系列データに基づいて制御モデルの妥当性を評価し、必要により制御モデルの再構築を行って得られたモデルパラメータを展開側へ返信し、展開側の制御モデルを更新するようにしたものである。この手段によれば、原時系列データが予め定める信号変化を検出された場合に、そのときの原時系列データが圧縮され、原時系列データが復元され、復元された時系列によって制御モデルの妥当性が評価され、また、制御モデルの再構築がされ、さらに、対象システムの制御モデルの更新がされるので、制御モデルを人手を介することなく、最適な状態とすることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明の第１実施の形態を示すリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【００３６】
図１において、従来例を示す図２０と同一符号は、同一部分又は相当部分を示し、第１実施の形態は、図２０の監視制御ユニット２の制御指令設定モジュール６の代わりに拡張制御指令設定モジュール２２を設ける一方、監視制御ユニット２に圧縮コードエンコーダ２０と圧縮コードデコーダ２１とを追設したものである。
【００３７】
ここで、拡張制御指令設定モジュール２２は、制御パラメータ１０７と時系列制御情報１２４とを入力し、拡張制御設定指令１２５を対象システム１へ出力するものてある。圧縮コードエンコーダ２０は、圧縮伝送用計測データ１２０を入力して信号変化の特徴量を活かした圧縮処理を行い得られた圧縮コード１２１を出力するものである。圧縮コードデコーダ２１は、時系列制御情報圧縮コード１２３を入力して展開によつて復元して時系列制御情報１２４を出力するものである。
【００３８】
第１実施の形態は、対象システム１の監視制御ユニット２Ｂの圧縮側において原時系列データの信号波形の内でステップ状の信号変化や局所的信号平均値を含む突変信号の波形情報の特徴を損なうことなく圧縮処理を行って、圧縮コード化された時系列データをネットワーク通信網９を介してリモート監視制御センター１０へ送信し、リモート監視制御センター１０の展開側で圧縮コードを原時系列データの特徴を再現するように復元するものである。
【００３９】
まず、対象システム１により得られた計測データ１０１の内、リモート監視・解析などに用いられる時系列データが監視制御ユニット２Ｂのデータロギングモジュール４によつて取り込まれ運転履歴データベース３を介して圧縮伝送用計測データ１２０として圧縮コードエンコーダ２０に送られる。圧縮コードエンコーダ２０では、信号変化の特徴量を活かした圧縮処理が行われた後に、圧縮コード１２１としてゲートウェイモジュール８へ出力される。
【００４０】
一方、運転履歴データベース３から運転状態パラメータ生成用計測データ１０４が運転状態パラメータ生成モジュール５へ入力され運転状態パラメータ１０６が生成されゲートウェイモジュール８へ出力される。そして、ゲートウェイモジュール８から圧縮伝送用計測データ１２０と運転状態パラメータ１０６とが拡張伝送データ１２２としてネットワーク通信網９を介してリモート監視制御センター１０へ伝送される。
【００４１】
次に、リモート監視制御センター１０では、受信された拡張伝送データ１２２の内で圧縮コードの部分に関しては後述する監視制御ユニット２Ｂ内の圧縮コードデコーダ２１とほぼ同様に展開処理が行われる。その結果、得られた時系列情報に基づいてリモート監視制御センター１０によって解析・評価、あるいは、それに基づく制御方策の決定などを行って、時系列制御情報圧縮コード１２３と制御パラメータ１０７を組み合わせた拡張伝送データ１２２として再びネットワーク通信網９を介して監視制御ユニット２Ｂへ送信する。
【００４２】
監視制御ユニット２Ｂでは、受信した拡張伝送データ１２２を従来の制御パラメータ１０７と時系列制御情報圧縮コード１２３とに分離し、後者に関してはさらに圧縮コードデコーダ２１により展開処理が行われ、時系列制御情報１２４が取り出される。
【００４３】
時系列制御情報１２４は制御パラメータ１０７と一緒に拡張制御指令設定モジュール２２に送られ最終的に対象システム１への拡張制御設定指令１２５がオペレータの介入指令１０８を考慮の上決定される。
【００４４】
以上のように第１実施の形態によれば図２０により説明した従来システムに対して圧縮コードのエンコーダとデコーダを付加することで従来の情報集約型の伝送データに加え時系列情報の送受機能を実現することができる。
【００４５】
なお、本発明の第１実施の形態の変形例として図２に示すように実施できる。
【００４６】
図２は、従来例を示す図２１と対応するもので図２１と同一符号は、同一部分又は相当部分を示し、図２は、図２１の監視制御ユニット２の制御指令設定モジュール６の代わりに拡張制御指令設定モジュール２２を設ける一方、監視制御ユニット２に圧縮コードエンコーダ２０と圧縮コードデコーダ２１とを追設したものである。また、図２では、リモート監視制御センター１０側に拡張リモートデータベース１２を設け拡張リモート保存データ１２７を保存している。さらに、監視制御ユニット２Ｃの圧縮対象計測データ１２６はデータロギングモジュール４から直接に受け取っている。
【００４７】
図３は本発明のリモートメンテナンスシステムを適用可能とする各種リモートサービスの例を示している。
【００４８】
図３に示す一例では、ネットワーク通信網９には、顧客Ａプラント上位制御装置３０Ａを介してプラント制御装置３１Ａと顧客Ｂプラント上位制御装置３０Ｂを介してプラント制御装置３１Ｂが接続されている。さらに、ネットワーク通信網９には、リモート監視制御センター１０が接続され、リモート監視制御センター１０は、Remote Simulator１０ＡとRemote Optimiser１０ＢとRemote Service Center１０Ｃを設けそれぞれネットワーク通信網９に接続している。
【００４９】
また、リモート監視制御センター１０のRemote Service Center１０Ｃは、顧客Ｃプラント上位制御装置３０Ｃを介してプラント制御装置３１Ｃに電話回線やISDNによって接続する一方、Remote Service Center１０Ｃは、電話回線やISDNによって海外プラント３２の保守・点検のためのサイト保守員モバイル端末３３に接続している。
【００５０】
図４は、本発明の第１実施の形態によるオリジナル時系列データＳ１を圧縮した圧縮後の時系列データＳ２を示している。
【００５１】
第１実施の形態は、従来パラメータ型の制御監視情報しか流していなかったＷＡＮや公衆電話回線、あるいはISDNなどのネットワーク通信網に対して、ダイナミクス情報を含む時系列データを図４に示すようにその信号変化の特徴を十分保持しながら高い圧縮率を維持してコード化して送受信する。これによって、生産現場から離れた地点において、詳細シミュレーションとオンサイトデータとの準リアルタイム比較や制御性能評価、運転最適化と予測性能評価、高度監視制御、海外プラントにおけるダイナミック保守支援、といったこれまでネットワークを介して提供することがデータ精度的に難しかった各種のサービスをリモートで提供することが可能となる。
【００５２】
図５乃至図１１は、本発明の第２実施の形態または第３実施の形態の説明図である。
【００５３】
本発明の第２実施の形態は、ステップ状の信号変化や局所的信号平均値の突変に関わる波形情報がウェーブレット変換では、その変換係数の各分解レベルにおける局所的極大値に集約されることに着目して、その極大ピーク位置情報やピーク値等を抽出することによりデータの圧縮・コード化を図るものである。
【００５４】
ここで、ウェーブレット変換について説明する。
【００５５】
ウェーブレット変換については、各種書籍や文献に詳述されている。例えば、榊原進”数理科学セミナーウェーブレットビギナーズガイド”東京電機大学出版局，１９９５に詳細に述べられているので、詳細は省略して本発明に関連するウェーブレット変換についてのみ述べる。
【００５６】
まず、ウェーブレット変換の一般式は、次の式（１）のように定義される。
【００５７】
【数１】
また、上記式（１）は、次の式（２）に逆変換できる。
【００５９】
【数２】
一方、信号の効率的な時間周波数解析のために本発明で用いる離散ウェーブレット変換においては、前述した式（１）を次の式（４）のように定義する。また、式（２）の逆変換は次の式（５）のようになる。
【００６１】
【数３】
図５は、離散化したウェーブレット変換の時間周波分布波形の一例を示すものである。
【００６３】
図において、時間周波分布波形Ｓ３の（１）→（６）方向の上から下へ前述した式（４）におけるｊ＝０，−１，−２，−３，−４，−５とｊを一つづつ減少した場合の各レベルの信号成分を表しており上から下へ行くに従って低周波方向となっている。
【００６４】
すなわち、前述した式（４）のｊ，ｋによって得られた次の各時系列信号成分波形を示している。
（１）はｊ＝０として時間情報ｋとした場合の時系列信号成分波形、
（２）はｊ＝−０として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
（３）はｊ＝−２として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
（４）はｊ＝−３として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
（５）はｊ＝−４として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
（６）はｊ＝−５として時間情報ｋとした場合の信号成分波形、
【００６５】
図６は、本発明の第２実施の形態によるオリジナルデータを高周波から低周波の各レベル信号成分にウェーブレット変換した例を示すものである。
【００６６】
図６の時系列信号成分波形Ｓ４において、
（１）はｊ＝０オリジナルデータ、
（２）はｊ＝−１のレベル１の係数値の時系列信号成分波形、
（３）はｊ＝−２のレベル２の係数値の時系列信号成分波形、
（４）はｊ＝−３のレベル３の係数値の時系列信号成分波形、
（５）はｊ＝−４の平滑化信号にそれぞれ対応している。
ここで、整数ｊ及びｋは、前述した式（４）及び式（５）に対応している。
【００６７】
また、図６における（１）から（５）の時系列信号成分波形Ｓ４は、図７に示す関係があり、次の式（６）のようになる。
【００６８】
【数４】
このように、図６に示す（１）のように圧縮コード化のために切り出されたオリジナルデータが適当なマザーウェーブレット関数によるウェーブレット変換がされ、（２）のように時間に対応するレベル１の係数値（ｋ＝−１）の時系列信号成分、（３）のようにレベル２の係数値（ｋ＝−２）の時系列信号成分、（４）のようにレベル３の係数値（ｋ＝−３）の時系列信号成分、（５）のように平滑化信号に分解される。
【００７０】
図６の最下段の（５）は高周波成分を除き最終的に得られる平滑化された信号を表し、図６の横軸(時間)方向のデータ数が減少しているのは、内部的な信号処理の結果である。
【００７１】
次に、図６に示す各時系列信号成分波形Ｓ４の内で所定しきい値（例えば、ここでは５）を用いてピークを選択する。この処理によって図８に示す時系列信号成分波形Ｓ５のように有効な情報（０以外の値をもつ係数）を大幅に減少させる。
【００７２】
図８の最上段の（１）はオリジナルデータを示し、（２）は図６の（２）のレベル１係数の場合に対応し、（３）は図６の（３）のレベル２係数の場合に対応し、（４）は図６の（４）のレベル３係数にそれぞれ対応している。
【００７３】
図９は、上記のように圧縮処理によりコード化される圧縮コードフォーマットの一例を示したものである。この圧縮コードフォーマットＦ１は、圧縮に必要な情報として通常のウェーブレット変換をベースにした場合、変換に用いるマザーウェーブレット関数コードに関する情報と分解レベル（ｍ）数、平滑化信号値ベクトル、および各レベルで選択されたピーク情報である。
【００７４】
すなわち、図９において、各レベルのピーク情報は、level-mからlevel-kまでの分解スペクトルの各局所最大係数インデックス（整数値ベクトル）と分解スペクトル係数値からなっている。
【００７５】
図１０は、図８で選択された局所極大ピーク情報と図６の（５）の(データ数の少ない)平滑化信号に基づいて生成された圧縮コードの復元を図ったものである。この図より明らかなように、オリジナル時系列データＳ６（上段）が有する信号変化の特徴を適切に圧縮後の時系列データＳ７（下段）として復元している。
【００７６】
このように圧縮対象データの特徴に依存するが、上記する圧縮処理により数十分の一の圧縮率を実現することが可能であり、オリジナルデータが有するダイナミクス情報を損なうことなく、かつ、ネットワーク伝送が十分実用的な通信負荷で可能となる程度まで圧縮が行われることができる。
【００７７】
次に、第３実施の形態について説明する。
【００７８】
第３実施の形態は、第２実施の形態で説明したウェーブレット変換を用いた圧縮において、信号のサブバンド分解では分解に用いるウェーブレット関数をうまく選ぶことで所定レベルの分解を行った後の最低周波数成分(平滑化関数)は原信号の平均値に収束するようにできる点に着目して、ウェーブレット変換を用いることでデータの圧縮率を向上させるものである。
【００７９】
図１１は、第３実施の形態によって得られる圧縮コードフォーマットを示している。
【００８０】
この圧縮コードフォーマットＦ２は、図９に示す圧縮コードフォーマットの変形例であって、平滑化信号値は、変換に用いるウェーブレット関数を適切に選ぶと所定の分解レベル数以上ではもとの信号の平均値に収束させることができる。従って、このような場合は図１１に示すように図９に示す平滑化信号値ベクトルは単純に信号平均値というスカラー量に代替できる。
【００８１】
なお、上述のようにして生成された圧縮コードは、展開側で、圧縮コードを分解してウェーブレットの逆変換が行われ復元された時系列データが生成される。
【００８２】
次に、本発明の第４実施の形態について図１２及び図１３を参照して説明する。
【００８３】
第４実施の形態は、圧縮側の制御モデルで特定の変数の挙動を説明する他の変数が明らかになって入力側の第１データと出力側の第２データとの入出力関係が明確な場合には、この入出力関係にある第１データと第２データとの二つのデータを圧縮する場合に入力変数の時系列データのみを第２実施の形態あるいは第３実施の形態で説明した手段により圧縮し、その結果得られた圧縮コードと入出力間の伝達特性を時系列モデル化して得られるモデルパラメータを組み合わせたコードを送受信するものである。
【００８４】
図１２は、リモート利用する時系列データが適当なダイナミクスの入出力関係になっているものと仮定している。
【００８５】
すなわち、本実施の形態では、図１３に示すように制御モデル３６Ａでは、入力相当データ（第１データ）と出力相当データ（第２データ）とが入出力間で伝達函数によって特定されると仮定し、この第１データと第２データの双方を圧縮して送信し、さらに、展開するものである。
【００８６】
まず、圧縮側１３０では、第１データである入力相当データ１３１が既に説明したウェーブレット圧縮エンコーダ３４によりコード化して圧縮コード１３２が拡張圧縮コード生成器３５へ出力される。一方、第２データである出力相当データ１３３が時系列モデリング３６へ入力され、時系列モデリング３６で、入出力間の時系列のモデルを同定することによりモデルパラメータ１３４が求められ拡張圧縮コード生成器３５へ出力される。そして、先に生成した第１データである入力相当データ１３１の圧縮コード１３２とモデルパラメータ１３４とに基づいて送信データ１３５が生成され、拡張圧縮コードとしてネットワークへ送信される。
【００８７】
一方、展開側１３６では、受信データ１３７が拡張圧縮コード分離器３７へ入力される。拡張圧縮コード分離器３７では、拡張圧縮コードとして圧縮コード１３２Ａとモデルパラメータ１３４Ａとに分離される。分離された圧縮コード１３２Ａは、ウェーブレット圧縮デコーダ３８へ入力され、既に説明した手段により展開されて時系列データが第１データに対応する復元入力相当データ１３８として出力される一方、時系列モデルベース予測器３９へ出力される。
【００８８】
時系列モデルベース予測器３９では、モデルパラメータ１３４Ａを入力して、モデルパラメータ１３４Ａによって規定されるフィルタによって第１データに対応する復元入力相当データ１３８が処理され間接的に第２データに対応する復元出力相当データ１３９が生成される。
【００８９】
このように時系列モデルのパラメータ数は時系列データそのもののデータ数に比べて極めて少ないので、複数のデータ間に予め時系列モデルとして関連が明確な場合で、複数のデータを圧縮して送信し、復元する場合に、この手段により高い圧縮率を実現することができ、かつ、制御系設計や評価に必要となるモデルの同定ができるという効果が得られる。
【００９０】
次に、本発明の第５実施の形態について図１４を参照して説明する。
【００９１】
第５実施の形態は、第２実施の形態または第３実施の形態により説明した時系列の圧縮コード化におけるウェーブレット変換において、実際に用いるマザーウェーブレット関数の情報をテーブルコード化して圧縮コード内に変換コード（インデックス番号）として埋め込むことによって、仮に、圧縮コードを違法に傍受されても圧縮コードを容易に展開・解読できないようにしたものである。
【００９２】
まず、図１４に示すように圧縮側１３０の圧縮側計算機４０において、実際のマザーウェーブレット関数によって変換用ウェーブレットとしてのランダム選択１４１がウェーブレットコード変換テーブル４２へ行われる。このウェーブレットコード変換テーブル４２は、展開側１３６に設けられるウェーブレットコード変換テーブル４２と共有する構成となっている。圧縮側１３０のウェーブレットコード変換テーブル４２から任意の変換コード（インデックス番号）が取り出され、圧縮側計算機４０によって図９または図１１に示す本来のマザーウェーブレット関数コードに代えて変換コードによる圧縮コードフォーマットの圧縮コードが生成される。圧縮側１３０で生成された圧縮コードフォーマットにより圧縮コードの伝送１４３として展開側１３６へ伝送される。
【００９３】
展開側１３６では、まず、展開側計算機４１において、受信した圧縮コードの圧縮コードフォーマットの内から変換コードが読み出され、この変換コード１４４による照会がウェーブレットコード変換テーブル４２へ行われる。そして、ウェーブレットコード変換テーブル４２から図９または図１１に示す本来のマザーウェーブレット関数コードを抽出し復元処理が行われる。
【００９４】
この構成によって、圧縮コードが傍受されても圧縮コードを展開することが困難で、データのセキュリティを確保できる。
【００９５】
次に、本発明の第６実施の形態について図１５を参照して説明する。
【００９６】
第６実施の形態は、第５実施の形態におけるウェーブレットコード変換テーブル４２に相当する情報をコードサーバー４２Ａで管理し、送受信時の圧縮・展開において必要なウェーブレット関数情報の提供をコード発行・コード照会という処理によって行いデータセキュリティをさらに高めるものである。
【００９７】
まず、図１５に示す圧縮側１３０の圧縮側計算機４０において、通常管理されるコードサーバ４２Ａへ変換用ウェーブレットの発行依頼１４６が行われる。そして、コードサーバー４２Ａから圧縮側計算機４０によって変換コード１４７が取り込まれ、圧縮コードが生成される。圧縮側で生成されると圧縮コードが圧縮コードの伝送１４３として展開側１３６へ送られる。
【００９８】
展開側１３６では、展開側計算機４１において、受信した圧縮コードの内から変換コードが読み出され、この変換コード１４７による照会がコードサーバー４２Ａへ行われる。これによって、コードサーバー４２Ａから本来のマザーウェーブレット関数が抽出され、復元処理が行われる。
【００９９】
この構成によって、一元管理化することでセキュリティが向上するだけでなく、ウェーブレットコード変換テーブルの更新や変更等の処理を簡易に行うことができる。
【０１００】
次に、本発明の第７実施の形態について図１６を参照して説明する。
【０１０１】
第７実施の形態は、所定時間幅のデータ群切り出しと圧縮コード化・伝送を組み合わせることで監視遅れの少ない実用的なリモートモニタリングシステムを構築するものである。
【０１０２】
図１６において、プラント４３から監視データ１５１が監視制御ユニット２Ｂへ取り込まれる一方、リモート監視制御センター１０Ａから圧縮条件（優先レベル順位、しきい値セット）１５２が監視制御ユニット２Ｂへ伝送される。これによって、監視制御ユニット２Ｂでは、監視対象データの逐次切り出し１５４を含む圧縮条件に圧縮コードの生成処理１５３が実行される。
【０１０３】
次に、監視制御ユニット２Ｂで生成された監視対象データの圧縮コード１５５がリモート監視制御センター１０Ａへ伝送される。リモート監視制御センター１０Ａでは、圧縮コードの逐次展開・表示や圧縮条件の指定１５６が行われている。これにより、圧縮条件に応じた時系列のプラント４３の監視データを表示装置へ表示例１５７のように表示する。
【０１０４】
この表示例１５７では、上段から下段（図示矢印）のように解像度の低いデータから解像度の高い時系列データへ逐次展開表示している。
【０１０５】
このように、現場の監視制御ユニットでは監視対象となるデータを定期的に切り出し、リモート側から指定される圧縮条件（優先レベル順位、しきい値セットなど）に基づきそのデータを逐次圧縮コード化・伝送を行い、リモートの監視側では受信した圧縮コードをこれまた逐次展開・表示することで監視データの解像度を柔軟性に制御できるモニタリングシステムを構成することができる。
【０１０６】
次に、本発明の第８実施の形態について図１７を参照して説明する。
【０１０７】
第８実施の形態は、ウェーブレット変換によりサブバンド分解した際に低周波成分にあたるレベルの局所ピーク極大値から優先的に圧縮コード化・伝送することによって信号変化の速さを基準に監視情報を逐次更新していくようにシステムを構築するものである。
【０１０８】
まず、遠隔サイトでオンサイト監視されている多数のプロセスデータ群を適当な時間幅毎に逐次切り出して所定レベルまで分解する。そして、最初にプロセスデータ群の最も低周波に相当するレベル成分波形の局所ピーク極大値をひとまとまりの圧縮コードとして発信する。
【０１０９】
さらに、順次、高周波成分方向のレベルにおける成分波形の局所ピーク極大値のデータを圧縮コードとして発信する。この処理手順をデータ切り出し毎に行う一方、これらの圧縮コードを受信したりリモート監視制御センター１０Ａでは各レベル毎の圧縮コードを逐次復元し監視モニタ上にプロセスデータ群として表示する。これによって、監視対象であるプロセスデータ群の応答の概略が速やかに把握でき、かつ、時間の経過とともに細部の応答状況が更新される。
【０１１０】
図１７は、監視制御ユニット２Ｂによって低周波情報を保持するレベルから順次圧縮コード化して伝送した場合にリモート監視制御センター１０Ａ側で観測される監視信号Ｓ８の変化を示す図である。
（１）は最も低い低周波に相当する低位解像度の時系列データ、
（２）は（１）より高周波方向の中位解像度の時系列データ、
（３）は（２）より高周波方向の最も高い高周波に相当する最高解像度の時系列データである。
【０１１１】
次に、本発明の第９実施の形態について図１８を参照して説明する。
【０１１２】
第９実施の形態は、圧縮コード化する局所ピーク極大値を選択する際に複数のしきい値を用意し、最大しきい値からはじまって順に緩やかなしきい値条件をクリアするピークを優先的に選択・コード化・伝送することで信号変化の大きさを基準に監視情報が更新されていくシステムを構築するものである。
【０１１３】
まず、監視制御ユニット２Ｂでオンサイト監視されている多数のプロセスデータ群が適当な時間幅毎に逐次切り出されて所定レベルまで分解される。次に、複数設定されたしきい値レベルの内の最大しきい値より大きい絶対値をもつ各レベル成分波形の局所ピーク極大値をひとまとまりの圧縮コードとして発信する。
【０１１４】
続いて、順次、しきい値レベルを下げると、それまでのしきい値レベルではコード化されなかった各レベルの局所ピーク極大値が追加され、コード化されて送信される。この処理手順がデータ切り出し毎に行れる一方、これらの圧縮コードを受信したリモート監視制御センター１０Ａでは、各レベル毎の圧縮コードを逐次復元し監視モニタ上にプロセスデータ群として表示する。これによって、監視対象であるプロセスデータ群の応答の概略が速やかに把握でき、かつ、時間の経過とともに細部の応答状況が更新される。
【０１１５】
図１８は、しきい値を大きな値から順次小さくすることにより圧縮効率を制御した場合に、リモート監視制御センター１０Ａで観測される監視信号Ｓ９の変化を示す図である。図１８の上段（１）の「しきい値大」、中段（２）の「しきい値中」、下段（３）の「しきい値小」としきい値の大きさが小さくなっている。従って、細部の状況が順次再現されている。
【０１１６】
なお、第１０実施の形態として、第８実施の形態と第９実施の形態とを組み合わせて実施することができる。
【０１１７】
具体的には、圧縮コードとしてコード化する局所ピーク極大値の選択手段として、第８実施の形態に示した周波数に応じたレベル選択と第９実施の形態に示したピーク極大値の絶対値に対して複数しきい値との比較選択という２つの手段を適宜混在した手段を採用する。この手段によって対象システムのリモート監視において重視すべき変化の大きさや速さの適切な組み合わせ優先順位を考慮したリモートモニタリングシステムを構成することが可能となる。
【０１１８】
次に、本発明の第１１実施の形態について図１９を参照して説明する。
【０１１９】
第１１実施の形態は、リモート監視制御で制御系構築の基本となるモデルの妥当性を継続的に検証する際に、ステップ状の変化が発生した場合のデータを利用することが最善であることに着目するもので、ステップ状の変化を監視することによってモデル妥当性の評価のタイミングを検出して、モデルの自動更新が行うものである。
【０１２０】
まず、プラント４３から監視データ１５１が取り込まれ、ステップ状の変化としての信号変化検出１５９がされると監視制御ユニット２Ｂによって信号の変化前後の時系列データが圧縮されて変化前後の時系列データ１６０としてリモートモデルマネジメントユニット４４へ送信される。
【０１２１】
リモートモデルマネジメントユニット４４側では、受信した時系列データ１６０としての圧縮コードが展開され得られた時系列データに基づいて制御モデルの妥当性や必要により制御モデルの再構築１６１が行われる。
【０１２２】
このリモートモデルマネジメントユニット４４の処理結果がモデル評価結果更新モデルパラメータ１６２として監視制御ユニット２Ｂへ伝送される。監視制御ユニット２Ｂでは、モデル評価結果更新モデルパラメータ１６２に基づいて制御モデルに基づく制御指令設定１６３が実行され、監視制御ユニット２Ｂ側の制御モデルの再構築が行われる。
【０１２３】
このように対象データの有用な信号変化が検出されると、現場の監視制御ユニットでは変化前後の時系列データを圧縮コード化しリモート側に伝送する。リモート側では受信した圧縮コードを展開することによって得られる時系列データに基づき制御モデルの妥当性を評価し、必要であれば制御モデルの再構築を行い、現場側にモデルパラメータを返信することで現場の制御モデルの更新を実施する。以上の機能は有用な信号変化が自動検出できることによって容易に自動運用することが可能である。
【０１２４】
以上、本発明の代表的な実施の形態を説明したが、具体的に実施の形態で説明した内容はシステム構成や手順の一部変更などで多様な実施形態をとることが可能であり、本発明は時系列データ利用によるリモートサービス拡充の際に必要となる基本技術内容をカバーするものである。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、時系列データの圧縮伝送技術を利用し、これまでネットワークを介した利用が困難であったオンサイトの計測データを実用的な通信負荷でリモート利用することを可能とすると共に、ネットワークを介して伝送する圧縮コードが傍受されても圧縮コードを展開することが困難で、データのセキュリティを確保できる。また、ウェーブレットコード変換テーブルを一元管理することで、ウェーブレットコード変換テーブルの更新や変更等の処理を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示すリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【図２】本発明の第１実施の形態の変形例を示すリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【図３】本発明のリモートメンテナンスシステムを適用するリモートサービスの構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施の形態を示す時系列データの圧縮例である。
【図５】時系列データを各レベルに分解した説明図である。
【図６】本発明の第２実施の形態または第３実施の形態による時系列データの圧縮処理において、対象時系列データをウェーブレット変換した結果を示す説明図である。
【図７】時系列データを各レベルで分解した場合の各信号波形の関係を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施の形態または第３実施の形態による時系列データの圧縮処理において、ウェーブレット変換係数の局所極大ピーク値をしきい値処理により選択した結果を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施の形態による圧縮コードフォーマットの一例を示す説明図である。
【図１０】図８で選択されたピーク情報から対象時系列データを復元した結果を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施の形態による圧縮コードフォーマットの一例を示す説明図である。
【図１２】本発明の第４実施の形態によるあるダイナミクスの入出力の関係にあるデータ群を入力相当データと出力相当データに分けて効率的に圧縮する手段の説明図である。
【図１３】図１２の入力相当データと出力相当データの関係を示す説明図である。
【図１４】本発明の第５実施の形態による伝送される圧縮コードのデータセキュリティを保持する手段の説明図である。
【図１５】本発明の第６実施の形態による伝送される圧縮コードのデータセキュリティを保持する手段の説明図である。
【図１６】本発明の第７実施の形態によるリモートモニタリングシステムの構成の説明図である。
【図１７】本発明の第８実施の形態による低周波情報を保持するレベルから順次圧縮コード化して伝送した場合に、リモート側で観測される監視信号の変化を示した図である。
【図１８】本発明の第９実施の形態によるしきい値を大きな値から順次小さくすることで圧縮効率を制御した場合のリモート側で観測される監視信号の変化を示した図である。
【図１９】本発明の第１１実施の形態によるリモートモデルメンテナンスを説明する図である。
【図２０】従来のリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【図２１】従来の別のリモートメンテナンスシステムの機能図である。
【符号の説明】
１ 対象システム
２ 監視制御ユニット
３ 運転履歴データベース
４ データロギングモジュール
５ 運転状態パラメータ生成モジュール
６ 制御指令設定モジュール
７ 監視モニタ
８ ゲートウェイモジュール
９ ネットワーク通信網
１０ リモート監視制御センター
１１ 運転状態パラメータデータベース
１２ 拡張リモートデータベース
２０ 圧縮コードエンコーダ
２１ 圧縮コードデコーダ
２２ 拡張制御指令設定モジュール
３０Ａ 顧客Ａプラント上位制御装置
３０Ｂ 顧客Ｂプラント上位制御装置
３０Ｃ 顧客Ｃプラント上位制御装置
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｄ プラント制御装置１０２
３２ 海外プラント
３３ サイト保守員モバイル端末
３４ ウェーブレット圧縮エンコーダ
３５ 拡張圧縮コード生成器
３６ 時系列モデリング
３７ 拡張圧縮コード分離器
３８ ウェーブレット圧縮デコーダ
３９ 時系列モデルベース予測器
４０ 圧縮側計算機
４１ 展開側計算機
４２ ウェーブレットコード変換テーブル
４２Ａ コードサーバー
４３ プラント
４４ リモートモデルマネジメントユニット
１０１ 計測データ
１０２ 運転履歴データ
１０３ 監視用計測データ
１０４ 運転状態パラメータ生成用計測データ
１０５ 監視用運転状態パラメータ
１０６ 運転状態パラメータ
１０７ リモート制御情報
１０８ オペレータの介入指令
１０９ 制御設定指令
１１０ 伝送データ
１２０ 圧縮伝送用計測データ
１２１ 圧縮コード
１２２ 拡張伝送データ
１２３ 時系列制御情報圧縮コード
１２４ 時系列制御情報
１２５ 拡張制御設定指令
１２６ 圧縮対象計測データ
１２７ 拡張リモート保存データ
Claims (9)
- メンテナンスを必要とする対象システムと該対象システムをリモートで監視制御するリモート監視制御センターとをネットワークによって接続すると共に、前記対象システムの圧縮側は、必要とする各種の原時系列データを圧縮処理して圧縮コードを生成し、当該生成した圧縮コードを前記リモート監視制御センターへ前記ネットワークを介して伝送し、前記リモート監視制御センターの展開側は、前記圧縮コードを復元し得られたデータに基づいて必要なメンテナンス情報を作成して前記対象システムへ提供するリモートメンテナンスシステムにおいて、
前記圧縮側は、前記原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形について当該各レベル成分波形の局所ピーク値の内で所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出すると共に、前記圧縮側に設けられ前記圧縮側と前記展開側で共有する共有ウェーブレットコード変換テーブルを参照し、前記ウェーブレット変換に用いたマザーウェーブレット関数に対応する変換コードを取得し、前記ピーク値情報、前記ウェーブレット変換による分解レベル数、最終レベルの低周波成分波形及び前記変換コードに基づいて前記原時系列データのコード化を行い、圧縮コードを生成し、
前記展開側は、前記ネットワークを介して前記圧縮側から伝送された前記圧縮コード内の前記変換コードに基づき前記展開側に設けられ前記圧縮側と前記展開側で共有する共有ウェーブレットコード変換テーブルを参照することにより前記変換コードに対応するマザーウェーブレット関数を取得し、この取得したマザーウェーブレット関数によって前記圧縮コードを復元することを特徴とするリモートメンテナンスシステム。 - メンテナンスを必要とする対象システムと該対象システムをリモートで監視制御するリモート監視制御センターとをネットワークによって接続すると共に、前記対象システムの圧縮側は、必要とする各種の原時系列データを圧縮処理して圧縮コードを生成し、当該生成した圧縮コードを前記リモート監視制御センターへ前記ネットワークを介して伝送し、前記リモート監視制御センターの展開側は、前記圧縮コードを復元し得られたデータに基づいて必要なメンテナンス情報を作成して前記対象システムへ提供するリモートメンテナンスシステムにおいて、
前記圧縮側は、前記原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形について当該各レベル成分波形の局所ピーク値の内で所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出すると共に、前記ウェーブレット変換に用いたマザーウェーブレット関数に基づいてウェーブレットコード変換テーブルを一元管理するコードサーバへ問い合わせることにより前記マザーウェーブレット関数に対応する変換コードを取得し、前記ピーク値情報、前記ウェーブレット変換による分解レベル数、最終レベルの低周波成分波形及び前記変換コードに基づいて前記原時系列データのコード化を行い、圧縮コードを生成し、
前記展開側は、前記ネットワークを介して前記圧縮側から伝送された前記圧縮コードの前記変換コードに基づいて前記コードサーバへ問い合わせることにより前記変換コードに対応するマザーウェーブレット関数を取得し、この取得したマザーウェーブレット関数に基づいて前記圧縮コードを復元することを特徴とするリモートメンテナンスシステム。 - 前記ピーク値情報は、各ピークの時間と大きさであり、前記最終レベルの低周波成分波形は、原時系列データの平滑化信号値あるいは平均値であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステム。
- 前記圧縮側では、前記原時系列データを圧縮する対象の第１時系列データと第２時系列データとの間に制御モデルとして入出力の相関関係がある場合に、第１時系列データである入力相当時系列データについて複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルのレベル成分波形中の局所ピーク値の内で、所定しきい値以上の絶対値を持つピーク値情報を抽出し、この抽出されたピーク値情報に基づいて入力相当データの圧縮コードを生成し、第２時系列データである出力相当データについて、入出力相関関係を同定した時系列モデルによってモデルパラメータを生成し、前記入力相当データの圧縮コードとモデルパラメータとに基づいて拡張圧縮コードを生成して前記ネットワークを介して前記リモート監視制御センターへ送信し、前記展開側では、前記拡張圧縮コードを受信して圧縮コードとモデルパラメータとに分離し、この分離された一方の圧縮コードについて、ウェーブレットの逆変換により前記第１時系列データに対応する前記復元入力相当データを生成し、前記分離された他方のモデルパラメータと前記復元入力相当データとに基づいて、時系列予測モデルによって前記第２時系列データに対応する復元出力相当データを生成して前記第１時系列データ及び前記第２時系列データの復元を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステム。
- 前記展開側では、前記原時系列データに基づく復元時系列データの監視結果により前記圧縮側の切り出し毎の圧縮条件を前記圧縮側へネットワークを介して提示し、前記圧縮側では提示された前記圧縮条件に従って前記原時系列データを圧縮した圧縮コードを生成して前記ネットワークを介して前記展開側へ送信して圧縮条件に応じて前記圧縮コードを前記展開側で逐次展開して表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステム。
- 前記圧縮側では、前記原時系列データの切り出し毎に、切り出した前記原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形の内で最も低周波に相当するレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して前記展開側へ送信し、順次低周波から高周波の成分方向のレベルにおけるレベル成分波形の前記圧縮コードを生成して送信する一方、前記展開側では前記圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードを復元して表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステム。
- 前記圧縮側では、前記原時系列データの切り出し毎に、切り出した前記原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形に対して、複数設定されたしきい値レベルの内で最大しきい値より大きい絶対値をもつ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめた圧縮コードとして生成して前記展開側へ送信し、順次前記しきい値レベルを下げて当該しきい値より大きい絶対値を持つ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして、前記各しきい値に応じた圧縮コードを生成して送信する一方、前記展開側では前記各圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードを復元して表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステム。
- 前記圧縮側では、前記原時系列データの切り出し毎に、切り出した前記原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形の内で最も低周波に相当するレベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して前記展開側へ送信し、順次低周波から高周波の成分方向のレベルにおけるレベル成分波形の前記圧縮コードを生成して送信する第１手段と、前記圧縮側では前記原時系列データの切り出し毎に、切り出した前記原時系列データを複数の変換係数によってウェーブレット変換して得られる各変換係数に応じた各分解レベルの各レベル成分波形に対して複数設定されたしきい値レベルの内で最大しきい値より大きい絶対値をもつ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして生成して前記展開側へ送信し、順次前記しきい値レベルを下げて当該しきい値より大きい絶対値を持つ各レベル成分波形の局所ピーク値をまとめて圧縮コードとして前記各しきい値に応じた圧縮コードを生成して送信する第２手段とを有して、必要に応じて前記第１手段と前記第２手段とを組み合わせ、前記展開側では前記各圧縮コードを受信して順次各レベル毎の圧縮コードを復元して表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載のリモートメンテナンスシステム。
- 前記圧縮側では、前記原時系列データについて予め定める信号の変化を検出した場合に、前記第１手段若しくは前記第２手段あるいは必要に応じて前記第１手段と前記第２手段とを組み合わせて圧縮コードを生成して送信する一方、前記展開側では前記各圧縮コードを受信して順次各分解レベル毎の圧縮コードに復元して表示し、さらに、復元された時系列データに基づいて制御モデルの妥当性を評価し、必要により制御モデルの再構築を行って得られたモデルパラメータを前記展開側へ返信し、前記展開側の制御モデルを更新することを特徴とする請求項８記載のリモートメンテナンスシステム。
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