JP3951374B2 - Plant interface agent - Google Patents

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JP3951374B2
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plant
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誠二 小出
進吾 山内
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラント用インタフェースエージェントに係わり、特に人工知能(AI)の手法を用いてプラントの運転状態を監視する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的な形態として、プラントは、一定のプロセス処理を行うプロセス機器と、該プロセス機器を制御する制御機器と、運転員がプロセス機器に何らかの操作を与えるための操作機器とから構成されている。このようなプラントに対して、従来のプラントの運転において、運転員は、操作機器の表示手段に表示される計測データ(プロセス機器について計測された計測値)を読むことによってプラントの運転状態を把握し、必要に応じて操作機器に操作入力を行うことによってプラントの運転に指示を与える。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のプラントの運転においては、プラントの運転状態を把握することは、運転員の一方的な責任となっている。すなわち、運転員は、操作機器を操作することによって表示される複数の計測データに基づいてプラントの運転状態を把握するわけであるが、これら計測データからプラントの運転状態を正確に判断し、最も適切な操作入力をするためには、かなりの熟練を必要とする。特に、プラントの一部に故障が発生した場合等の緊急時には、運転員は、通常時以上に多数の計測データを的確に選択して確認する必要があるので、その負荷は極めて大きなものとなる。
【0004】
なお、平常時における運転員の仕事は、計測データの監視作業が中心となっており、集中力を持続することが困難である。したがって、運転員にとっては、プラントの運転状態の変化を迅速かつ的確に把握することが困難である。
【0005】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
(1)運転員によるプラントの運転状態の把握及びプラントへの操作入力を支援することが可能なプラント用インタフェースエージェントを提供する。
(2)運転員の熟練に頼ることなく安定したプラントの運転を実現させることが可能なプラント用インタフェースエージェントを提供する。
(3)プラントの運転状態の変化を迅速かつ的確に把握することが可能なプラント用インタフェースエージェントを提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第1の手段として、プラントと運転員との間に介在し、プラントの運転状態を示すプラントデータに基づいてプラントの運転を支援するメッセージを運転員に出力するプラント用インタフェースエージェントにおいて、プラントの運転に係わるプラントデータに所定の処理を施して時系列データとして事例メモリに順次蓄積させると共に、現在のプラントの運転状態を示す現在時系列データに類似する過去時系列データを事例ベース推論の手法に基づいて比較照合し、該比較照合結果に基づいてメッセージを生成する推論エンジンを具備する手段を採用する。
第2の手段として、上記手段において、推論エンジンを、一定時間毎にサンプリングされた各プラントデータの絶対値を距離空間に写像し、該写像によって得られた写像情報を時系列データとして順次記憶し、前記写像情報に基づいて過去の時系列データと現在の時系列データとの距離を各プラントデータ毎に算出し、該距離の総和が小さい過去の時系列データを類似運転事例として検出し、該類似運転事例に基づいて運転員へのメッセージを生成するように構成するという手段を採用する。
第3の手段として、上記第2の手段において、推論エンジンを、各プラントデータの変化率を算出し、該変化率を距離空間にそれぞれ写像し、各プラントデータに付随する時間データに基づいて変化率と前記絶対値とを関係付け、前記絶対値の写像に係わる写像情報と共に前記変化率の写像に係わる写像情報と関係付けによる関係付け情報とを時系列データとして記憶するように構成するという手段を採用する。
第4の手段として、上記第2または第3の手段において、推論エンジンを、ある一定値よりも大きな距離となる絶対値または変化率が1つでも検出されると、当該過去時系列データを類似運転事例の候補から除外し、当該過去時系列データに係わる他の絶対値または変化率の距離計算を省略するように構成するという手段を採用する。
第5の手段として、第1〜第4の手段において、運転員から入力された操作情報をコマンドとしてプラントに出力するコマンド出力手段を具備する手段を採用する。
第6の手段として、上記第1〜第5の各手段において、プラントデータとして、プラントを構成する各種プロセス機器について計測された計測データと運転員がプラントに対して操作する運転操作データのうち、何れか一方または両方を採用するという手段を採用する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるプラント用インタフェースエージェントの一実施形態について説明する。
【0008】
図1は、本実施形態のプラント用インタフェースエージェントの機能構成を示すブロック図である。この図において、符号1は当該プラント用インタフェースエージェントであり、プラントと運転員との間に介在してプラントと運転員との情報交換を支援するものである。
【0009】
一般的な形態として、プラントは、一定のプロセス処理を行うプロセス機器と、該プロセス機器を制御する制御機器と、運転員がプロセス機器に何らかの操作を与えるための操作機器とから構成されている。運転員は、操作機器の表示手段に表示される計測データ(プロセス機器について各種計測された計測値)を読み取ることによってプラントの運転状態を把握し、操作機器に操作入力を行うことによってプラントの運転に指示を与える。
【0010】
プラント用インタフェースエージェント1は、例えば上記操作機器に対して並列的に備えられ、計測データに基づくプラントの運転状態の把握とプラントへの操作入力と支援するものである。このプラント用インタフェースエージェント1は、以下に説明するように、人工知能(AI)手法の一種である事例ベース推論を応用することにより、プラントの運転状態を過去の運転事例(過去時系列データ)として時系列的に順次蓄積し、該過去時系列データに基づいて現在の運転状態を判断するものである。
【0011】
このプラント用インタフェースエージェント1は、ユーザインタフェース1a、言語変換システム1b、推論エンジン1c、照合ルール1d、事例メモリ1e、コマンド実行モジュール1f、及びデータ収集モジュール1g等によって構成される。
【0012】
上記ユーザインタフェース1aは、例えばディスプレイやスピーカ、キーボードや音声入力装置等であり、キーボードを操作することによってあるいは音声入力によって運転員から入力された操作情報を操作データとして言語変換システム1bに出力すると共に、言語変換システム1bから入力された言語データを音声信号に変換してスピーカに、また映像信号に変換してディスプレイに出力するものである。
【0013】
言語変換システム1bは、上記ユーザインタフェース1aから入力された操作データを推論エンジンが処理可能なコンピュータ言語に変換して推論エンジン1cに出力すると共に、推論エンジン1cから入力されたコンピュータ言語を人間の理解できる言語データに変換してユーザインタフェース1aに出力するものである。
【0014】
推論エンジン1cは、データ収集モジュール1gから入力されたプラントデータを事例ベース推論の手法を用いて処理することにより現在の運転状態を示す現在時系列データを生成し、該現在時系列データに類似する過去時系列データを照合ルール1dに基づいて事例メモリ1eから検索すると共に、言語変換システム1bから入力された操作データのコンピュータ言語に対しては、そのままコマンド実行モジュール1fに出力する。また、推論エンジン1cは、プラントデータに基づいて生成した現在時系列データを過去時系列データとして事例メモリ1eに順次記憶させる。
【0015】
事例メモリ1eは、推論エンジン1cから順次入力される現在時系列データを過去時系列データとして順次蓄積するものである。照合ルール1dは、事例ベース推論の手法に基づいた現在時系列データと過去時系列データとの照合手順を示すものである。なお、この照合ルール1dに基づいた推論エンジン1cの処理については、以下に詳述する。
【0016】
コマンド実行モジュール1fは、推論エンジン1cを介して言語変換システム1bから入力された操作データのコンピュータ言語を上記プラントの制御機器が理解できるコマンド(命令)に変換してプラントに出力する。データ収集モジュール1gは、該コマンドと上記操作機器を介してプラントに操作入力されたコマンド及び上記計測データをプラントデータとして収集し、推論エンジン1cに出力する。
【0017】
次に、このように構成されたプラント用インタフェースエージェント1の動作について、図2に示すフローチャートに沿って説明する。
【0018】
まず、ステップS1において、データ収集モジュール1gが上記操作データと計測データとを一定時間間隔でサンプリングすることによって、プラントデータが当該プラント用インタフェースエージェント1に入力される。この場合、プラントデータは、複数の物理量に亘る計測データ及び様々なプロセス機器に係わる複数の操作情報から形成される。
【0019】
このように入力されたプラントデータは、推論エンジン1cに入力されて、以下のような処理を受ける。すなわち、各プラントデータの絶対値が距離空間にそれぞれ写像される(ステップS2)。この絶対値の距離空間への写像は、例えば図3に示すように、Steam Flow(蒸気流量)に係わるプラントデータを予め決められたツリー構造の各リンク(Steam Flow.0〜Steam Flow.6)に割り当てる処理(マッピング処理)である。ここで、各リンクは、蒸気流量の最大変動範囲をいくつか(この場合6個)の小変動範囲に分割したものである。
【0020】
例えば、図3において、新たに0.58がサンプリングされた場合、当該プラントデータは、Steam Flow.6のリンクに割り当てられる。すなわち、時間の経過と伴に順次サンプリングされたプラントデータの絶対値は、その値に応じて何れかのリンクにマッピングされることにより、距離空間にそれぞれ写像される。そして、このような絶対値の距離空間への写像は、全ての物理量のプラントデータについて行われる。
【0021】
このようにしてプラントデータの絶対値の距離空間への写像が完了すると、各プラントデータには、プラントデータの特徴を示すようなラベルが各々に付与される(ステップS3)。例えば、上記蒸気流量に係わるプラントデータの場合には、その絶対値の大小に応じて「蒸気流量大」、「蒸気流量やや大」、「蒸気流量普通」、……等のラベルを各データ毎に付与する。
【0022】
一方、ステップS4では、前回サンプリングされたプラントデータと今回のプラントデータを比較することによって、その変化率が計算される。プラントでは、単にプラントデータの絶対値だけではなく、その変化傾向がしばしば重要な指標となる。そこで、プラントデータをその最大値で正規化し、この正規化したプラントデータ(正規化プラントデータ)と前回サンプリングされたプラントデータの正規化プラントデータとの差を取ることによって変化率が算出される。そして、この変化率の算出は、全ての物理量について行われる。
【0023】
このようにしてプラントデータの変化率が算出されると、該変化率は、距離空間にそれぞれ写像される(ステップS5)。この絶対値の距離空間への写像は、上述した絶対値と同様にして行われるものであり、時間の経過と伴に順次算出される変化率を当該変化率について予め決められたツリー構造の各リンクに割り当てる処理である。
【0024】
そして、プラントデータの変化率の距離空間への写像が終了すると、ラベル付けが行われる(ステップS6)。例えば、上記蒸気流量の場合には、蒸気流量の変化率の大小に応じて「蒸気流量変化率大」、「蒸気流量変化率やや大」、「蒸気流量変化率普通」、……等のラベルが各物理量の変化率について付与される。
【0025】
このようにプラントデータの絶対値及び変化率は各々独立して距離空間への写像とラベル付けが行われるが、ステップS7では、絶対値の距離空間への写像情報と変化率の距離空間への写像情報の関係付け処理が行われる(ステップS7)。この関係付け処理では、順次サンプリングされるプラントデータに付随する時間データに基づいて、変化率と絶対値とが関係付けられる。
【0026】
このようにしてプラントデータの絶対値及び変化率のラベル付け並びにその関係付け処理が終了すると、上記一連の処理結果、すなわちプラントデータの絶対値と変化率の距離空間への写像情報及びラベル付け情報並びにその関係付け情報は、上述した現在時系列データでり、時系列的に事例メモリ1eに記憶される(ステップS8)。
【0027】
すなわち、データ収集モジュール1gによってプラントの運転開始から時間の経過と伴に順次サンプリングされたプラントデータに基づいて現在時系列データが生成され、過去の運転事例を示す過去時系列データとして事例メモリ1eに時系列的に蓄積記憶される。
【0028】
そして、推論エンジン1cは、新たにサンプリングされたプラントデータの現在時系列データに対して、事例メモリ1eに既に記憶された過去の一定時間幅に亘る1または複数の過去時系列データを照合ルール1dに従って比較照合することにより、現在運転事例に類似する過去運転事例を類似運転事例として検索する(ステップS9)。
【0029】
具体的には、過去の一定時間幅に亘る1または複数の過去時系列データと現在時系列データの全ての組み合わせについて、データの相互の距離がそれぞれ算出される。すなわち、上記距離空間への写像処理(ステップS2,S5)によって各リンクにマッピングされた全ての絶対値と変化率について、過去時系列データと現在時系列データとの距離が計算される。そして、その距離の総和が最も小さい過去時系列データが現在時系列データに最も類似した類似運転事例として検出される。
【0030】
例えば、上記図3において、同一リンクに属するプラントデータの絶対値は最も距離が小さい。そして、より多くのリンクを辿って到達する関係にあるもの程その距離が大きいことになる。Steam Flow.4のリンクに属する絶対値0.34とはSteam Flow.5のリンクに属する絶対値0.44とは、Steam Flow.2のリンクを介して辿ることができる。
【0031】
これに対して、Steam Flow.4のリンクに属する絶対値0.34とはSteam Flow.3のリンクに属する絶対値0.68とは、Steam Flow2に加えてSteam Flow.0のリンクを介して辿ることができる。したがって、絶対値0.44は、辿る必要のあるリンク数が少ないので、絶対値0.34に対して絶対値0.68よりも距離が小さい関係にある。
【0032】
このような各プラントデータの距離計算は、過去の一定時間幅に亘る1または複数の過去時系列データと現在時系列データの全ての組み合わせについて行われる。しかし、処理時間の短縮を図るために、ある一定値よりも大きな距離となる絶対値または変化率が1つでも検出されると、当該過去時系列データを類似運転事例の候補から除外し、当該過去時系列データに係わる他の絶対値または変化率の距離計算を省略することが考えられる。
【0033】
このようにして類似運転事例が検出されると、推論エンジン1cは、該類似運転事例に係わる過去時系列データに基づいてプラントの現在の運転状態を推論し、その推論結果メッセージデータを生成する。例えば、類似運転事例が過去においてプラントを構成する特定機器の異常状態の時に事例メモリ1eに記憶されたものである場合には、現在時系列データはプラントの異常を示していることになるので、推論エンジン1cは、この旨を運転員に知らせるメッセージデータを生成する。
【0034】
このメッセージデータは、例えば推論エンジンが出力可能なコンピュータ言語であり、言語変換システム1bに出力される。言語変換システム1bは、メッセージデータを人間が理解できる言語、例えば日本語または英語等のデータに変換してユーザインタフェース1aに出力する。この結果、ユーザインタフェース1aからは、上記特定機器の異常を知らせるメッセージが音声や映像の形態で運転員に向かって出力される(ステップS10)。
【0035】
一方、このような特定機器の異常を知らせるメッセージに対して、運転員から当該プラント用インタフェースエージェント1に何らかの操作入力がなされた場合、この操作入力はユーザインタフェース1aを介して言語変換システム1bに入力され、コンピュータ言語に変換される。そして、このコンピュータ言語は、推論エンジン1cを経由してコマンド実行モジュール1fに入力されて、プラントの制御機器が取り扱うことのできるコマンドに変換される。そして、このコマンドは、操作指示としてプラントに出力される。
【0036】
例えば、このコマンドは、特定機器の稼働停止を指示するものや特定機器の稼働状態を変更させるもの等が考えられる。このようにプラント用インタフェースエージェント1からプラントに向けて出力されたコマンド、及びプラントに本来設けられている操作機器から入力されたコマンドは、上述したようにデータ収集モジュール1gにおいてプラントデータの一つとしてサンプリングされる。
【0037】
なお、上記実施形態では、プラントデータとして計測データと操作データとを取り上げたが、これに限定されるものではなく、何れか一方を取り扱うようにしても良い。また、現在時系列データと比較するために過去時系列データに対して設定される上記時間幅や、どの物理量のプラントデータを過去時系列データと現在時系列データとについて比較するかは、監視対象となるプラントの特徴に基づいて適宜設定する必要がある。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わるプラント用インタフェースエージェントによれば、以下のような効果を奏する。
(1)プラントと運転員との間に介在し、プラントの運転状態を示すプラントデータに基づいてプラントの運転を支援するメッセージを運転員に出力するプラント用インタフェースエージェントにおいて、プラントの運転に係わるプラントデータに所定の処理を施して時系列データとして事例メモリに順次蓄積させると共に、現在のプラントの運転状態を示す現在時系列データに類似する過去時系列データを事例ベース推論の手法に基づく照合ルールを用いて比較照合し、該比較照合結果に基づいてメッセージを生成する推論エンジンを具備するので、運転員によるプラントの運転状態の把握及びプラントへの操作入力を効果的に支援することができる。
(2)プラントデータに基づいて運転員に対するプラントの運転を支援するメッセージが出力されるので、運転員の熟練に頼ることなく安定したプラントの運転を実現させることができる。
(3)順次蓄積される時系列データに基づいてプラントの運転を支援するメッセージが自動的に生成されるので、該メッセージはプラントの運転状態を迅速かつ的確に反映したものとなる。したがって、運転員は、プラントの運転状態の変化を迅速かつ的確に把握することができる。
(4)事例ベース推論に入力するプラントデータとして操作データを用いることにより、プラントに対する運転員の操作についても監視し、それに対するメッセージを出力することができる。
(5)プラントデータの絶対値のみならず、その変化率についても事例ベース推論を適用することにより、プラントの運転状態をより正確に監視してメッセージを出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わるプラント用インタフェースエージェントの一実施形態の機能構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明に係わるプラント用インタフェースエージェントの一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図3】 本発明に係わるプラント用インタフェースエージェントの一実施形態において、現在時系列データの距離空間への写像を説明する説明図である。
【符号の説明】
1……プラント用インタフェースエージェント
1a……ユーザインタフェース
1b……言語変換システム
1c……推論エンジン
1d……照合ルール
1e……事例メモリ
1f……コマンド実行モジュール(コマンド出力手段)
1g……データ収集モジュール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an interface agent for a plant, and more particularly to a technique for monitoring the operation state of a plant using an artificial intelligence (AI) technique.
[0002]
[Prior art]
As a general form, a plant includes process equipment that performs a certain process, control equipment that controls the process equipment, and operation equipment that allows an operator to give the process equipment some operation. For such a plant, in the operation of a conventional plant, the operator grasps the operation state of the plant by reading the measurement data (measured values measured for the process equipment) displayed on the display means of the operation equipment. Then, an instruction is given to the operation of the plant by performing operation input to the operation equipment as necessary.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the operation of a conventional plant, it is an operator's unilateral responsibility to grasp the operation state of the plant. That is, the operator grasps the operating state of the plant based on a plurality of measurement data displayed by operating the operating device. In order to perform an appropriate operation input, considerable skill is required. In particular, in an emergency such as when a failure occurs in a part of the plant, the operator needs to select and check a large number of measurement data more accurately than usual, so the load is extremely large. .
[0004]
It should be noted that the operator's work during normal times is centered on monitoring of the measurement data, and it is difficult to maintain concentration. Therefore, it is difficult for the operator to quickly and accurately grasp the change in the operation state of the plant.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has the following objects.
(1) To provide a plant interface agent capable of assisting an operator to grasp the operation state of a plant and to input an operation to the plant.
(2) To provide a plant interface agent capable of realizing stable plant operation without depending on the skill of the operator.
(3) To provide a plant interface agent capable of quickly and accurately grasping changes in the operation state of a plant.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, as a first means, a message is provided between the plant and the operator and assists the operation of the plant based on the plant data indicating the operation state of the plant. In the plant interface agent that outputs to the plant, the plant data related to the plant operation is subjected to predetermined processing and sequentially stored in the case memory as time series data, and is similar to the current time series data indicating the current plant operation state A means comprising an inference engine for comparing and collating past time series data based on a case-based reasoning method and generating a message based on the result of the comparison and matching is employed.
As a second means, in the above means, the inference engine maps the absolute value of each plant data sampled at fixed time intervals into a metric space, and sequentially stores mapping information obtained by the mapping as time series data. , Calculating the distance between past time-series data and current time-series data for each plant data based on the mapping information, detecting past time-series data having a small sum of the distances as similar operation examples, A means is adopted that is configured to generate a message to the operator based on a similar driving case.
As a third means, in the second means, the inference engine calculates a change rate of each plant data, maps the change rate to a metric space, and changes based on time data attached to each plant data. A means for associating a rate with the absolute value, and storing the mapping information relating to the mapping of the absolute value together with the mapping information relating to the mapping of the change rate and the associating information by the association as time series data Is adopted.
As a fourth means, in the second or third means, when the inference engine detects at least one absolute value or change rate that is a distance larger than a certain value, the past time series data is similar. A method is adopted in which it is configured so as to be excluded from the driving case candidates and omit the distance calculation of other absolute values or change rates related to the past time series data.
As a fifth means, in the first to fourth means, means having command output means for outputting the operation information input from the operator as a command to the plant is adopted.
As the sixth means, in each of the first to fifth means, as plant data, among the measurement data measured for various process devices constituting the plant and the operation operation data operated by the operator on the plant, A means of adopting either one or both is employed.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a plant interface agent according to the present invention will be described.
[0008]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the plant interface agent of the present embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes an interface agent for the plant, which is interposed between the plant and the operator and supports information exchange between the plant and the operator.
[0009]
As a general form, a plant includes process equipment that performs a certain process, control equipment that controls the process equipment, and operation equipment that allows an operator to give the process equipment some operation. The operator grasps the operating state of the plant by reading the measurement data (measured values measured for various process devices) displayed on the display means of the operating device, and operates the plant by inputting operation to the operating device. Give instructions to.
[0010]
The plant interface agent 1 is provided, for example, in parallel with the operation device, and assists in grasping the operation state of the plant based on the measurement data and operating input to the plant. As will be described below, the plant interface agent 1 applies the case-based reasoning, which is a kind of artificial intelligence (AI) technique, to make the operation state of the plant as a past operation case (past time series data). It accumulates sequentially in time series, and determines the current operating state based on the past time series data.
[0011]
The plant interface agent 1 includes a user interface 1a, a language conversion system 1b, an inference engine 1c, a matching rule 1d, a case memory 1e, a command execution module 1f, a data collection module 1g, and the like.
[0012]
The user interface 1a is, for example, a display, a speaker, a keyboard, a voice input device, and the like, and outputs operation information input from an operator by operating the keyboard or by voice input to the language conversion system 1b as operation data. The language data input from the language conversion system 1b is converted into an audio signal and converted to a speaker, or converted into a video signal and output to a display.
[0013]
The language conversion system 1b converts the operation data input from the user interface 1a into a computer language that can be processed by the inference engine and outputs the computer language to the inference engine 1c. The language conversion system 1b understands the computer language input from the inference engine 1c. This is converted into linguistic data that can be output to the user interface 1a.
[0014]
The inference engine 1c generates current time series data indicating the current operating state by processing the plant data input from the data collection module 1g using a case-based reasoning method, and is similar to the current time series data. The past time series data is searched from the case memory 1e based on the matching rule 1d, and the computer language of the operation data input from the language conversion system 1b is output to the command execution module 1f as it is. The inference engine 1c sequentially stores the current time series data generated based on the plant data in the case memory 1e as past time series data.
[0015]
The case memory 1e stores current time series data sequentially input from the inference engine 1c as past time series data. The collation rule 1d shows a collation procedure between the current time series data and the past time series data based on the case-based reasoning technique. The processing of the inference engine 1c based on the matching rule 1d will be described in detail below.
[0016]
The command execution module 1f converts the computer language of the operation data input from the language conversion system 1b via the inference engine 1c into a command (instruction) that can be understood by the plant control device and outputs the command to the plant. The data collection module 1g collects the command and the command input to the plant via the operation device and the measurement data as plant data, and outputs the collected data to the inference engine 1c.
[0017]
Next, the operation of the plant interface agent 1 configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0018]
First, in step S1, the data collection module 1g samples the operation data and the measurement data at regular time intervals, whereby plant data is input to the plant interface agent 1. In this case, the plant data is formed from measurement data over a plurality of physical quantities and a plurality of operation information related to various process devices.
[0019]
The plant data input in this way is input to the inference engine 1c and undergoes the following processing. That is, the absolute value of each plant data is mapped to the metric space (step S2). For example, as shown in FIG. 3, the mapping of the absolute value to the metric space includes plant data related to Steam Flow (steam flow rate) in each tree-structured link (Steam Flow.0 to Steam Flow.6). (Mapping process) to be assigned to Here, each link is obtained by dividing the maximum fluctuation range of the steam flow rate into several (in this case, six) small fluctuation ranges.
[0020]
For example, in FIG. 3, when 0.58 is newly sampled, the plant data is Steam Flow. Assigned to 6 links. That is, the absolute value of the plant data sampled sequentially with the passage of time is mapped to one of the links according to the value, and is mapped to the metric space. Such mapping of absolute values to the metric space is performed for plant data of all physical quantities.
[0021]
When the mapping of the absolute value of the plant data to the metric space is completed in this way, a label indicating the characteristics of the plant data is assigned to each plant data (step S3). For example, in the case of plant data related to the above steam flow, labels such as “large steam flow”, “slight steam flow”, “normal steam flow”,... To grant.
[0022]
On the other hand, in step S4, the rate of change is calculated by comparing the previously sampled plant data with the current plant data. In a plant, not only the absolute value of plant data but also its tendency to change is often an important indicator. Therefore, the rate of change is calculated by normalizing the plant data with the maximum value and taking the difference between the normalized plant data (normalized plant data) and the normalized plant data of the previously sampled plant data. The change rate is calculated for all physical quantities.
[0023]
When the change rate of the plant data is calculated in this way, the change rate is mapped to the metric space (step S5). The mapping of the absolute value to the metric space is performed in the same manner as the absolute value described above, and the rate of change sequentially calculated with the passage of time is set for each of the tree structures predetermined for the rate of change. It is a process assigned to a link.
[0024]
Then, when mapping of the change rate of the plant data to the metric space is completed, labeling is performed (step S6). For example, in the case of the above steam flow, depending on the rate of change of the steam flow, labels such as “high rate of change of steam flow”, “slightly high rate of change of steam flow”, “normal rate of change of steam flow”, etc. Is given for the rate of change of each physical quantity.
[0025]
As described above, the absolute value and the change rate of the plant data are independently mapped to the metric space and labeled. In step S7, the mapping information of the absolute value to the metric space and the change rate to the metric space are converted. Mapping information correlation processing is performed (step S7). In this correlation process, the rate of change and the absolute value are related based on time data associated with sequentially sampled plant data.
[0026]
When the labeling of the absolute value and the change rate of the plant data and the correlation process are completed in this way, the series of processing results, that is, the mapping information and the labeling information of the absolute value and the change rate of the plant data to the metric space. The related information is the current time series data described above, and is stored in the case memory 1e in time series (step S8).
[0027]
That is, current time series data is generated based on plant data sequentially sampled with the passage of time from the start of plant operation by the data collection module 1g, and stored in the case memory 1e as past time series data indicating past operation cases. Accumulated and stored in time series.
[0028]
Then, the inference engine 1c matches one or a plurality of past time series data over a certain past time period already stored in the case memory 1e against the current time series data of the newly sampled plant data. By comparing and collating according to the above, a past driving case similar to the current driving case is searched as a similar driving case (step S9).
[0029]
Specifically, the mutual distance between the data is calculated for all combinations of one or more past time-series data and current time-series data over a certain past time span. That is, the distance between the past time-series data and the current time-series data is calculated for all absolute values and change rates mapped to each link by the mapping process to the metric space (steps S2 and S5). Then, the past time series data having the smallest sum of the distances is detected as a similar operation case most similar to the current time series data.
[0030]
For example, in FIG. 3, the absolute value of the plant data belonging to the same link has the smallest distance. And the distance which is in the relation which reaches | attains following more links becomes large. Steam Flow. The absolute value of 0.34 belonging to link 4 is Steam Flow. The absolute value 0.44 belonging to the link 5 is Steam Flow. 2 links can be followed.
[0031]
In contrast, Steam Flow. The absolute value of 0.34 belonging to link 4 is Steam Flow. The absolute value of 0.68 belonging to the link of 3 is Steam Flow. It can be traced via a zero link. Therefore, the absolute value 0.44 has a smaller distance than the absolute value 0.68 with respect to the absolute value 0.34 because the number of links that need to be traced is small.
[0032]
Such distance calculation of each plant data is performed for all combinations of one or more past time-series data and current time-series data over a certain past time width. However, in order to shorten the processing time, if at least one absolute value or change rate that is a distance greater than a certain value is detected, the past time series data is excluded from similar operation case candidates, It is conceivable to omit distance calculation of other absolute values or change rates related to past time series data.
[0033]
When the similar operation case is detected in this way, the inference engine 1c infers the current operation state of the plant based on the past time series data related to the similar operation case, and generates the inference result message data. For example, when the similar operation case is stored in the case memory 1e when the specific device constituting the plant is in an abnormal state in the past, the current time-series data indicates a plant abnormality. The inference engine 1c generates message data that informs the operator of this fact.
[0034]
This message data is, for example, a computer language that can be output by the inference engine, and is output to the language conversion system 1b. The language conversion system 1b converts the message data into a language that can be understood by humans, for example, data such as Japanese or English, and outputs the data to the user interface 1a. As a result, a message notifying the abnormality of the specific device is output from the user interface 1a to the operator in the form of voice or video (step S10).
[0035]
On the other hand, when an operation input is made from the operator to the plant interface agent 1 in response to a message notifying the abnormality of the specific device, the operation input is input to the language conversion system 1b via the user interface 1a. And converted to computer language. The computer language is input to the command execution module 1f via the inference engine 1c and converted into a command that can be handled by the plant control device. This command is output to the plant as an operation instruction.
[0036]
For example, this command may be a command that instructs the specific device to stop operating or a command that changes the operating state of the specific device. As described above, the command output from the plant interface agent 1 to the plant and the command input from the operation device originally provided in the plant are used as one of the plant data in the data collection module 1g. Sampled.
[0037]
In the above embodiment, measurement data and operation data are taken up as plant data. However, the present invention is not limited to this, and either one may be handled. The time width set for past time series data for comparison with the current time series data and which physical quantity of plant data to compare with respect to past time series data and current time series data are monitored. It is necessary to set as appropriate based on the characteristics of the plant.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, the plant interface agent according to the present invention has the following effects.
(1) A plant interface agent that is interposed between a plant and an operator and outputs a message for supporting the operation of the plant to the operator based on plant data indicating the operation state of the plant. The data is processed and stored in the case memory as time-series data in sequence, and past time-series data similar to the current time-series data showing the current plant operating state is compared with the case-based reasoning method. Since the reasoning engine which compares and collates using and produces | generates a message based on this comparison and collation result is provided, the grasping | ascertainment of the operation state of the plant by an operator and the operation input to a plant can be supported effectively.
(2) Since a message for supporting the operation of the plant for the operator is output based on the plant data, stable plant operation can be realized without depending on the skill of the operator.
(3) Since a message for supporting the operation of the plant is automatically generated based on the time series data accumulated sequentially, the message reflects the operation state of the plant quickly and accurately. Therefore, the operator can grasp the change in the operation state of the plant quickly and accurately.
(4) By using the operation data as the plant data to be input to the case-based reasoning, it is possible to monitor the operation of the operator for the plant and output a message for it.
(5) By applying case-based reasoning not only to the absolute value of plant data but also to the rate of change thereof, it is possible to more accurately monitor the operating state of the plant and output a message.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an embodiment of a plant interface agent according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of an embodiment of a plant interface agent according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating mapping of current time-series data to a metric space in an embodiment of a plant interface agent according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plant interface agent 1a ... User interface 1b ... Language conversion system 1c ... Inference engine 1d ... Collation rule 1e ... Case memory 1f ... Command execution module (command output means)
1g …… Data collection module

Claims (7)

プラントと運転員との間に介在し、プラントの運転状態を示すプラントデータに基づいて運転員にプラントの運転を支援するメッセージを出力するプラント用インタフェースエージェントであって、
プラントの運転に係わるプラントデータに所定の処理を施して時系列データとして事例メモリ(1e)に順次蓄積させると共に、現在のプラントの運転状態を示す現在時系列データに類似する過去時系列データを事例ベース推論の手法に基づいて比較照合し、該比較照合結果に基づいてメッセージを生成する推論エンジン(1c)を具備し、
前記推論エンジンは、一定時間毎にサンプリングされた各プラントデータの絶対値を予め決められたツリー構造にマッピングすることにより距離空間に写像し、該写像によって得られた写像情報を時系列データとして順次記憶し、前記写像情報に基づいて過去の時系列データと現在の時系列データとの距離を各プラントデータ毎に算出し、該距離の総和が小さい過去の時系列データを類似運転事例として検出し、該類似運転事例に基づいて運転員へのメッセージを生成する、
ことを特徴とするプラント用インタフェースエージェントプラント。
An interface agent for a plant that is interposed between a plant and an operator and outputs a message for supporting the operation of the plant to the operator based on plant data indicating the operation state of the plant,
Predetermined processing is performed on plant data related to plant operation, and time-series data is sequentially stored in the case memory (1e), and past time-series data similar to the current time-series data indicating the current operation state of the plant is used as an example. An inference engine (1c) that performs comparison and collation based on a base inference method and generates a message based on the comparison and collation result;
The inference engine maps the absolute value of each plant data sampled at fixed time intervals into a metric space by mapping it to a predetermined tree structure, and sequentially maps information obtained by the mapping as time series data. Storing the distance between past time-series data and current time-series data for each plant data based on the mapping information, and detecting past time-series data with a small sum of the distances as similar operation cases. Generating a message to the operator based on the similar driving case;
An interface agent plant for plants.
請求項1記載のプラント用インタフェースエージェントにおいて、The plant interface agent according to claim 1,
前記推論エンジンは、各プラントデータの変化率を算出し、該変化率を距離空間にそれぞれ写像し、各プラントデータに付随する時間データに基づいて変化率と前記絶対値とを関係付け、前記絶対値の写像に係わる写像情報と共に前記変化率の写像に係わる写像情報と関係付けによる関係付け情報とを時系列データとして記憶することを特徴とするプラント用インタフェースエージェント。The inference engine calculates a change rate of each plant data, maps the change rate to a metric space, relates the change rate and the absolute value based on time data attached to each plant data, and A plant interface agent characterized in that mapping information relating to mapping of values and mapping information relating to mapping of change rate and association information by association are stored as time series data.
請求項1または2記載のプラント用インタフェースエージェントにおいて、推論エンジンは、ある一定値よりも大きな距離となる絶対値または変化率が1つでも検出されると、当該過去時系列データを類似運転事例の候補から除外し、当該過去時系列データに係わる他の絶対値または変化率の距離計算を省略することを特徴とするプラント用インタフェースエージェント。3. The plant interface agent according to claim 1, wherein the inference engine detects the past time-series data of a similar operation case when at least one absolute value or change rate having a distance larger than a certain value is detected. An interface agent for a plant, which is excluded from candidates and omits distance calculation of other absolute values or change rates related to the past time series data. 請求項1〜3いずれかに記載のプラント用インタフェースエージェントにおいて、運転員から入力された操作情報をコマンドとしてプラントに出力するコマンド出力手段(1f)を具備することを特徴とするプラント用インタフェースエージェント。The plant interface agent according to any one of claims 1 to 3, further comprising command output means (1f) for outputting operation information input from an operator to the plant as a command. 請求項1〜4いずれかに記載のプラント用インタフェースエージェントにおいて、プラントデータは、プラントを構成する各種プロセス機器について計測された計測データであることを特徴とするプラントの運転状態監視方法。The plant interface agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant data is measurement data measured for various process devices constituting the plant. 請求項1〜4いずれかに記載のプラント用インタフェースエージェントにおいて、プラントデータは、運転員がプラントに対して操作する運転操作データであることを特徴とするプラント用インタフェースエージェント。The plant interface agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant data is operation data operated by an operator on the plant. 請求項1〜4いずれかに記載のプラント用インタフェースエージェントにおいて、プラントデータは、プラントを構成する各種プロセス機器について計測された計測データ及び運転員がプラントに対して操作する運転操作データであることを特徴とするプラント用インタフェースエージェント。The plant interface agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the plant data is measurement data measured for various process devices constituting the plant and operation operation data operated by an operator on the plant. Feature plant interface agent.
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