JP4688690B2 - プラント設備における状態変化検出方法および状態変化検出装置 - Google Patents

Description

本発明はプラント設備における状態変化検出方法および状態変化検出装置に関するものである。

効率的にデータを圧縮する技術としては、一定個数のデータを集めて擬似画像化した上で、非可逆の画像圧縮処理にて圧縮する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、高圧縮率であるが処理負荷が大きくなる技術として動的符号化がある。この動的符号化はデータの発生確率に応じて割り当てる符号を動的に変化させる方式で、この範疇として、例えばハフマン符号、算術符号などがある。

一方、圧縮率は低いが処理負荷も小さいために、高速で処理することができる技術として静的符号化がある。

この静的符号化はデータの発生確率に応じて固定した符号を割り当てる方式で、この範疇として、例えば正整数のユニバーサル表現がある。
特開２００１−３２０２７８

ところで、プラント設備のように、数多くの制御機器を制御装置で制御し、そのプロセスを監視するために数多く設けられたセンサなどの計測機器からデータを集める場合など、その伝送路上に多くのデータが流れることになる。

そして、これらのデータがプラント設備内で収集、解析され、その監視・維持を行う管理者にプラントにおける運転情報（勿論、プロセス状態についての情報も含まれる）が提供されている。

ところで、管理者の全てが、滅多に生じないトラブルや特殊な運転時の監視などに対する技術を修得するのは効率的とは言えず、したがって管理者の人数面での効率化を図るために、遠隔地にある監視センターに、各設備にて収集された監視データを転送して、集中的に管理する試みがなされているが、この集中管理を行う際に、回線の使用効率を上げること、および回線利用コストの面から、監視センターとプラント設備における監視装置との通信回線については、十分に圧縮したデータを送信する必要がある。また、一方でセンサの微妙な変化が異常の解析に繋がるため、圧縮したデータから元のデータに完全に復元し得る圧縮技術を用いる必要がある。

しかし、特許文献１に開示された技術では、非可逆の画像圧縮処理が用いられているため、データの特徴部を復元することができても、完全な復元を行うことができず、したがってこのような技術を用いることができない。

また、動的符号化を用いる場合、監視センターとの通信回線を効率よく利用できる反面、プロセス監視などセンサの個数が多いものについては、データの圧縮装置に大きい負荷が掛かり、しかも送信するデータ量も多くなるため、符号化を行う圧縮装置が高価なものになってしまう。

さらに、静的符号化を用いる場合、圧縮装置の負荷は小さくて済むものの圧縮率は低く、したがって他のプラント設備と通信回線を共有する場合、監視センターとの通信回線を効率よく利用することができないという問題がある。勿論、データの復元装置においても、圧縮時と同等の負荷が生じることになる。

そこで、本発明は、全てを動的符号化技術で行う場合に比べて小さい負荷でデータを効率的に圧縮し得るデータの圧縮方法により得られたデータ列に基づきプラント設備における状態変化検出方法および状態変化検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のプラント設備における状態変化検出方法は、プラント設備に設けられた計測機器にて得られるとともに時系列で並べられたデータ列の隣接するデータ同士の差分値を求める差分化ステップと、この差分化ステップにて求められた差分値と予め設定された設定値とを比較して当該差分値を動的符号化による圧縮を行うかまたは静的符号化による圧縮を行うかを判別する符号化種類判別ステップと、この符号化種類判別ステップにて差分値が設定値より小さいと判別された場合に当該差分値を入力し動的符号化による圧縮を行う動的符号化ステップと、上記符号化種類判別ステップにて差分値が設定値以上であると判別された場合に当該差分値を入力し静的符号化による圧縮を行う静的符号化ステップと、上記動的符号化ステップおよび静的符号化ステップから、少なくとも、動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを入力してヘッダ情報を作成するヘッダ情報作成ステップと、このヘッダ情報作成ステップにて作成されたヘッダ情報、上記動的符号化ステップにて作成された動的符号化データ列および静的符号化ステップにて作成された静的符号化データ列を統合して圧縮データ列を作成する圧縮データ統合ステップとを具備したデータ圧縮方法により圧縮されたデータ列のヘッダ情報にイベントデータを含めた圧縮データ列の長さに基づき、プラント設備における状態変化を検出する方法であって、
上記ヘッダ情報内の動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを取り出すデータ長さ取出ステップと、
このデータ長さ取出ステップにて取り出された動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さをそれぞれ入力するとともに互いの長さの比率を求める長さ比率演算ステップと、
この長さ比率演算ステップにて求められた長さ比率を入力して予め求められた設定値と比較して当該データの変化度合いを判断する状態判断ステップとを具備した方法である。

また、本発明の他のプラント設備における状態変化検出方法は、上記状態変化検出方法の状態判断ステップにおいて、互いに関連する複数の計測機器のうち一つの計測機器からのデータの長さ比率が設定値を超えて変化を示している場合には、当該計測機器に異常が発生していると判断し、
互いに関連する複数の計測機器のうち二つ以上の計測機器からの各データの長さ比率が設定値を超えてそれぞれ変化を示している場合には、プラント設備の運転状態が不安定になっていると判断する方法である。

さらに、本発明のプラント設備における状態変化検出装置は、プラント設備に設けられた計測機器にて得られるとともに時系列で並べられたデータ列の隣接するデータ同士の差分値を求める差分化ステップと、この差分化ステップにて求められた差分値と予め設定された設定値とを比較して当該差分値を動的符号化による圧縮を行うかまたは静的符号化による圧縮を行うかを判別する符号化種類判別ステップと、この符号化種類判別ステップにて差分値が設定値より小さいと判別された場合に当該差分値を入力し動的符号化による圧縮を行う動的符号化ステップと、上記符号化種類判別ステップにて差分値が設定値以上であると判別された場合に当該差分値を入力し静的符号化による圧縮を行う静的符号化ステップと、上記動的符号化ステップおよび静的符号化ステップから、少なくとも、動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを入力してヘッダ情報を作成するヘッダ情報作成ステップと、このヘッダ情報作成ステップにて作成されたヘッダ情報、上記動的符号化ステップにて作成された動的符号化データ列および静的符号化ステップにて作成された静的符号化データ列を統合して圧縮データ列を作成する圧縮データ統合ステップとを具備したデータ圧縮方法により圧縮されたデータ列のヘッダ情報にイベントデータを含めた圧縮データ列の長さに基づき、プラント設備における状態変化を検出する装置であって、
上記ヘッダ情報内の動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを取り出すデータ長さ取出部と、
このデータ長さ取出部で取り出された動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さをそれぞれ入力するとともに互いの長さの比率を求める長さ比率演算部と、
この長さ比率演算部で求められた長さ比率を入力して予め求められた設定値と比較して当該データの変化度合いを判断する状態判断部とを具備したものである。

また、本発明の他のプラント設備における状態変化検出装置は、上記状態変化検出装置の状態判断部において、互いに関連する複数の計測機器のうち一つの計測機器からのデータの長さ比率が設定値を超えて変化を示している場合には、当該計測機器に異常が発生していると判断し、
互いに関連する複数の計測機器のうち二つ以上の計測機器からの各データの長さ比率が設定値を超えてそれぞれ変化を示している場合には、プラント設備の運転状態が不安定になっていると判断するようにしたものである。

上記プラント設備における状態変化検出方法および状態変化検出装置の構成によると、イベント発生時に、圧縮されたデータ列の長さから、設備に設けられた計測機器に異常が発生しているか否か、または設備の運転状態が不安定になっているか否かなどの状態変化を容易に検出することができる。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係るプラント設備における状態変化検出方法および状態変化検出装置について説明する。

まず、プラント設備に設けられた計測機器にて得られるとともに時系列で並べられたデータの圧縮および復元について説明する。

通常、プラント設備においては、少なくとも、制御機器を制御するための制御装置および監視センターが具備されているが、その中には、複数のプラント設備を、これらプラント設備とは異なる箇所に設けられた監視センターにて集中監視するようにしたものがあり、本実施の形態においては、このようなプラント設備を集中監視する監視センターに、各プラント設備の制御機器などに設けられた計測機器で得られた計測データなどを伝送する際に、その伝送効率の向上を図るために、データの圧縮を行うものとして説明する。

以下、簡単に、このようなプラント設備での監視システムについて説明する。

すなわち、図１に示すように、この監視システムにおいては、複数（図面では１つだけ示している）のプラント設備１と、これら各プラント設備１とは異なる箇所に設けられて（勿論、或るプラント設備に併設されたものでもよい）、全てのプラント設備１を集中的に監視する監視センター２とから構成されている。

上記各プラント設備１には、当該設備の運転状態を把握するために、例えば圧力、温度、酸素濃度、空気供給量などの計測対象を計測する多数のセンサ（計測機器の一例であり、またこの計測機器には、複数のセンサからのデータを纏めて出力するようにした機器も含むものとする）１１が設けられた制御機器１２と、この制御機器１２の制御部を制御する制御装置１３と、この制御装置１３を操作することにより制御機器１２を制御するための操作室１４とが具備されるとともに、これらセンサ１１、制御装置１３および操作室１４の各間で互いに計測データおよび制御データなどの各種データの受け渡しを行うためのデータ伝送路１５が具備されている。

また、上記操作室１４には、制御機器１２に設けられた各センサ１１からの計測データおよび制御装置１３が制御機器１２の制御部に発した制御データを入力して収集・蓄積するデータ収集部２１と、このデータ収集部２１で収集されたデータを入力してプラント設備１における状態変化［具体的には、設備の運転状態（例えば、安定、不安定など）およびセンサの状態（例えば、異常の有無）］を析するとともにその解析結果を表示するデータ解析部２２と、このデータ解析部２２にて解析された解析結果に基づき制御装置１３に操作指令を出力する操作部２３とが具備され、さらに上記データ収集部２１に蓄積されたデータを集中的に監視する監視センター２に送信するためのデータ送信部２４が具備されている。

また、監視センター２には、上記データ送信部２４から送信されたデータを受信するデータ受信部３１と、このデータ受信部３１で受信されたデータ（勿論、復元されたデータも含まれる）を蓄積するデータ蓄積部３２と、上記データ受信部３１で受信されたデータを入力してプラント設備１における状態変化を解析するとともにその解析結果を表示するデータ解析部３３と、このデータ解析部３３にて解析された解析結果に基づきプラント設備１の制御装置１３に操作指令を出力する操作部３４と、上記データ受信部３１で受信されたデータを入力してプラント設備１の状態変化を検出し得る状態変化検出装置３５とが具備されている。なお、データ蓄積部３２に蓄積されたデータをデータ解析部３３に入力して、後で、状態変化を解析することもできる。

そして、データの圧縮については、操作室１４に設けられたデータ送信部２４にて実行されることになり、またこの圧縮されたデータは、監視センター２に設けられたデータ受信部３１にて復元されることになる。

以下、データ送信部２４にて実行されるデータの圧縮方法および当該圧縮に用いられるデータの圧縮装置について説明する。

まず、データについて説明する。

送信されるデータとしては、多数のセンサ１１で得られた計測データ（例えば、連続的に変化する数値データである）および同時刻において制御機器１２の制御部に出力されている制御データ（所謂、制御コードであり、連続的には変化しないが、制御の内容により変化するデータである）である。なお、これらのデータがどのセンサからのものか、およびどの制御機器１２に対するものであるのかを区別するためにそれぞれ固有番号（固有情報）が割り当てられている。例えば、センサ１１が６０個設けられている場合には、これらセンサ１１にNo.1〜No.60が割り当てられ、制御機器１２が５個設けられている場合には、これら制御機器１２の制御部にNo.61〜No.65が割り当てられる。

図２に基づき、一般的に説明すると、通常、同時刻における計測データとしては、センサ１１の個数だけ存在するとともに制御データについても、その送信先に応じた個数が存在することになる［合計がＮ個とすると、Ｎ個のデータ１〜データＮが存在する］。そして、計測時刻ごとにＮ個のデータが存在することになり、図２においては、ある計測時刻でのデータであることを示すのに（０）の記号を付して、データ１（０）〜データＮ（０）で表わし、引き続いて所定の計測間隔時間ごとに、順次、括弧内の番号を増やすことにより、それぞれの計測時刻ごとのデータを表わしている。例えば、ｎ回目の計測に係るデータを表わす場合には、括弧内の番号は（ｎ−１）となる。なお、制御データは毎時刻に発せられるものではないため、制御データそのものが存在している場合と、存在していない空データの場合とがある。

そして、データの送信時においては、データの圧縮を行い易いように、所定期間分（所定の計測時間間隔分）のデータが、固有番号ごとに時系列でもってデータの並べ替えが行われる。

例えば、図３に示すように、各センサ１１および制御機器１２ごとに、時系列でもって計測データおよび制御データが並べ替えられる。このように、固有番号ごとに並べられたデータに対して圧縮が行われることになる。

以下、データの圧縮装置を、図４に基づき説明する。

このデータ圧縮装置４１は、所定の計測時間間隔分の計測データおよび制御データを入力して、各固有番号ごとで且つ時系列に並べ替えるデータ並べ替え部４２と、このデータ並べ替え部４２で並べ替えられた固有番号ごとのデータ列を入力するとともにその固有番号に基づき計測データであるか、それとも制御データであるかを判別するデータ種類判別部４３と、このデータ種類判別部４３にて計測データであると判断された場合で且つ初期値でない場合に一つ前のデータとの差である差分値を求める（差分化する）差分化処理部４４と、この差分化処理部４４で得られた差分値と予め設定された設定値（以下、比較値と言う）との大小を比較して符号化の種類を判別する符号化種類判別部４５と、この符号化種類判別部４５にて比較値より小さいと判断された場合にその差分値を入力するとともに、当該符号化種類判別部４５にて比較値以上であると判断された場合にそのことを示す目印値（例えば、比較値そのものであってもよい）を入力して符号化用データを作成するための第１データ列作成部４６と、上記符号化種類判別部４５にて比較値以上であると判断された場合にその差分値を入力して符号化用データを作成するための第２データ列作成部４７と、上記第１データ列作成部４６で作成された符号化用データを入力して動的符号化によりデータを圧縮するための動的符号化部４８と、上記第２データ列作成部４７で作成された符号化用データを入力して静的符号化によりデータを圧縮するための静的符号化部４９と、上記データ種類判別部４３で得られた固有番号を入力するとともに動的符号化部４８および静的符号化部４９で作成された各圧縮データ列の長さデータを入力し且つ先頭位置を示す識別コード、固有番号および補足情報であるイベントコード（イベントデータでもある）を、所定の順番に配置してヘッダ情報を作成するヘッダ情報作成部５０と、このヘッダ情報作成部５０で作成されたヘッダ情報、動的符号化部４８および静的符号化部４９からの圧縮データを入力して、これらを統合して所定の送信データを得る圧縮データ統合部５１とから構成されている。

上記イベントコードは、毎日、起動および停止を行うようなプラント設備においては、その起動時刻、停止時刻、監視時刻などの重要なデータであることを示すもので、例えば制御装置１３からの指示により、その意味およびその内容に応じたコードが付加される。なお、このイベントコードは、上述したような出来事の他に、センサが異常を示したような場合にも付加される。

そして、さらに、上記データ種類判別部４３においては、入力されたデータが制御データである場合、予め、定められた符号化処理が行われる。例えば、制御データを静的符号化すると決めている場合には、当該制御データは第２データ列作成部４７に送られる。本実施の形態では、静的符号化するものとして説明する（勿論、制御データを動的符号化すると決めている場合には、当該制御データは、第１データ列作成部４６に送られる）。

上記差分化処理部４４において、初期値である場合には、差分化は行われずに、当該初期値が第１データ列作成部４６にそのまま送られる（なお、最初の差分対象をゼロにして初期値を差分化処理するようにしてもよい）。

ここで、ｎ回分の時系列データを符号化する場合の符号化前の時系列データの一例、具体的には、第１データ列作成部４６で作成された差分化データの一例を図５（ａ）に示す。

すなわち、順番に、初期値、差分値１、目印値（比較値）、差分値３、差分値４、・・・・、差分値（ｎ−３）、目印値（比較値）、差分値［ｎ回目のデータと（ｎ−１）回目のデータとの差である］（ｎ−１）となり、このデータ列が、動的符号化部４８に入力されて、ここで、公知の圧縮方法（例えば、ハフマン符号化、算術符号化など）により圧縮される。なお、このときの第２データ列作成部４７で作成される時系列データを図５（ｂ）に示す。すなわち、上記差分化データにおける目印値の箇所に対応するデータとしては、差分値２および差分値（ｎ−１）であり、このデータ列が静的符号化部４９に入力されることになる（ここでも、例えば正整数のユニバーサル表現など公知の方法により圧縮される）。

さらに、上記ヘッダ情報は、図６に示すように、大きく分けて、識別情報と、動的符号化データ列の長さと、静的符号化データ列の長さとから構成されるとともに、識別情報については、上述したように、データの先頭を示すための識別コード、固有番号およびイベント時のデータであることを示すイベントコードから構成されている。

そして、上記ヘッダ情報と、動的符号化データおよび静的符号化データとが、圧縮データ統合部５１に入力されて、図７に示すような、送信データが作成される。

次に、監視センター２に設けられたデータ受信部３１に設けられるデータの復元装置を、図８に基づき簡単に説明する。

このデータ復元装置は、データ圧縮装置４１で圧縮されたデータを伸張し元のデータに戻すもので、符号化とは逆の手順にて実行されるものである。

すなわち、図８に示すように、このデータ復元装置６１は、ヘッダ情報を入力してその内容を読み出すヘッダ情報読出部６２と、このヘッダ情報読出部６２で得られたヘッダ情報の動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さに基づき、それぞれデータ列を取り出すデータ取出部６３と、このデータ取出部６３から取り出された動的符号化データを入力してその復号化（伸張）を行う動的データ復号化部６４と、同じくデータ取出部６３で取り出された静的符号化データを入力してその復号化（伸張）を行う静的データ復号化部６５と、上記動的データ復号化部６４で伸張された動的データ列を入力するとともに静的データ復号化部６５で伸張された静的データ列を入力し、動的データ列における目印値の箇所に、静的データ列の差分値を戻して初期値および差分値からなる差分値データを得る復号データ統合部６６と、この復号データ統合部６６で統合された差分値データ列を入力して、初期値に各差分値を順次加算することにより元のデータ列を復元するデータ復元部６７と、このデータ復元部６７で復元された各固有番号ごとの時系列データから、計測時間ごとの全センサ１１における計測データおよび制御データのデータ列に並べ替えるデータ並べ替え部６８とから構成されている。

なお、上記データ圧縮装置４１における符号化部４８，４９およびデータ復元装置６１における復号化部６４，６５での圧縮および復号処理については、可逆方式が用いられており、したがってデータは完全に復元されることになる。

次に、監視センター２での監視動作について説明する。

プラント設備１において、操作部２３により制御装置１３に対して操作指令が出力されて、各機器が稼働している状態において、各センサ１１からの計測データおよび制御装置１３が各制御機器１２の制御部に発したその時の制御データがデータ伝送路１５を介して操作室１４のデータ収集部２１に集められる。このとき、制御装置１３からのイベントコードもデータ収集部２１に集められる。

このデータ収集部２１に集められたデータは、データ解析部２２に入力され、ここで解析されてその結果が表示される。この表示された解析結果に基づき、作業員が制御装置１３に対して操作指令を出力することになる。

一方、データ収集部２１に集められたデータは記憶され、そしてデータ送信部２４を介して監視センター２に送られるが、このデータ送信部２４に設けられたデータ圧縮装置４１により、効率良くデータの圧縮が行われる。

すなわち、データ収集部２１に記憶された各センサ１１からの計測データおよび制御装置１３からの制御データが、所定の回数分纏めてデータ並べ替え部４２に入力されて、ここで、固有番号に基づき計測データおよび制御データが時系列でもって並べ替えられる。

次に、固有番号ごとに並べ替えられたデータ列は、データ種類判別部４３に入力されて、ここで、固有番号に基づき、差分化処理を行うか否かが判断される。簡単に言えば、計測データについては差分化処理が行われるが、制御データについては、差分化処理は行わず、第２データ列作成部４７に送られる。なお、イベントコードを含む場合は、当該イベントコードが固有番号とともにヘッダ情報作成部５０に送られる。

そして、上記データ種類判別部４３にて差分化するものとされたデータは差分化処理部４４に入力されて、一つ前のデータとの差分値が求められる。なお、初期値（最初のデータで差分をとる前のデータが存在しない）については、当該初期値が第１データ列作成部４６に送られる。

一方、２つ目以降の計測データについては、一つ前のデータとの差分値が求められるとともに、当該差分値と予め設定された比較値とその大小が比較されて、動的符号化を行うか静的符号化を行うかが判断される。

差分値が比較値より小さい場合には、動的符号化を行うために、第１データ列作成部４６に送られ、一方、差分値が比較値以上である場合には、静的符号化を行うために、その差分値を第２データ列作成部４７に送るとともにその目印値（例えば、比較値）を第１データ列作成部４６に送る。勿論、動的符号化用データ列の静的符号化される差分値の位置にこの目印値が配置されることになる。

そして、各データ列作成部４６，４７で得られたデータ列が、動的符号化部４８および静的符号化部４９に送られて、それぞれ符号化すなわち圧縮処理が行われる。

これらの符号化部４８，４９で符号化（圧縮）されたデータ列の長さデータが、ヘッダ情報作成部５０に送られて、所定様式のヘッダ情報が作成される。ここで、イベントコードが付加される。

そして、このヘッダ情報、動的符号化データおよび静的符号化データが、圧縮データ統合部５１に送られ、ここで、送信データが作成されてデータ送信部２４から監視センター２側に送信される。

上述した手順により、計測データおよび制御データが、効率良く符号化すなわち圧縮されるため、迅速に且つ効率の良いデータ送信が行われる。

すなわち、所定時間間隔おきに送信される複数のプラント設備からの各データをそれぞれ時系列でもって取り出し、この時系列で並べられたデータの内、計測データの差分をとるとともに、この差分値が小さいものについては、動的符号化を行い、また差分値が大きいものについては、静的符号化を行うようにしたので、全てを、動的符号化する場合に比べて、符号化装置に対する負荷を軽減することができる。なお、計測値そのものが殆ど変化しないデータについては、動的符号化により圧縮を行うことになるので、データの符号化効率（圧縮効率）の向上を図ることができる。つまり、運転状態つまり制御状態が安定した正常時である場合には、十分圧縮されたデータが伝送されるが、突発的な事象が生じた場合または制御がハンチングした場合、データ列の長さが長くなる。

一方、制御データについては静的符号化部４９に送られて符号化されるが、制御が安定していると発せられる頻度が少なくなるので、圧縮率が高くなる。

言い換えれば、制御データについては、時系列変化データと同じ処理では効率が上がらない場合がある。なぜなら、制御データは計測時ごとに変化するようなことが少なく、このようなデータに対して、わざわざ差分をとって圧縮処理をすると無駄な負荷が発生する。例えば、制御データを発していない状態から発したときに１回と、発した状態から発しない状態に戻ったときに１回と、合計２回の変化が生じるため、データ長が余計に長くなるが、このような事態を防止することができる。

次に、監視センター２で受信された受信データの復元動作を簡単に説明しておく。

すなわち、データ送信部２４からの送信データがデータ受信部３１で受信されると、当該データはヘッダ情報読出部６２に入力されてヘッダ情報の内容が読み出され、その内容に基づき、まず、初期値、固有番号などの識別情報、並びに動的データ列の長さおよび静的データ列の長さが検出される。

次に、固有番号により計測データであると判断した場合は、検出した各データ列の長さに基づき、それぞれの符号化データが読み取られて、動的データ復号化部６４および静的データ復号化部６５に入力されて、圧縮されていたデータが復号（伸張）される。

次に、これら復号された動的データ列および静的データ列は、復号データ統合部６６に入力されて、動的データ列における目印値の箇所に静的データ列の差分値が戻されて初期値と差分値とからなる時系列の差分値データが得られる。

次に、この差分値データがデータ復元部６７に入力されて、初期値に各差分値が順次加算されることにより元のデータ列が復元される。

一方、制御データであると判断した場合は、検出したデータ列の長さに基づきヘッダ情報に続く符号化データが固有番号に関連付けられた復号化部、すなわち静的データ復号化部６５に入力されて圧縮されていたデータが復号（伸張）され、この復号されたデータは復号データ統合部６６およびデータ復元部６７を介してデータ並べ替え部６８に入力される。このように、差分化処理が行われていないデータに対しては、静的データ復号化部６５にて復号されたデータは、そのまま、復号データ統合部６６およびデータ復元部６７を通過してデータ並べ替え部６８に入力されることになる。なお、制御データが動的符号化されている場合には、当然に、動的データ復号化部６４で復号され、この復号された制御データは、やはり、復号データ統合部６６を通過してデータ復元部６７に入力される。

そして、上記復元された計測データ列および復号された制御データ列がデータ並べ替え部６８に入力されて、各固有番号ごとの時系列データから、計測時間ごとのデータ列に並べ替えられる。なお、制御データについては、復号データ統合部６６およびデータ復元部６７を通過させるように説明したが、制御データを、復号化部６４，６５から直接データ並べ替え部６８に入力させるようにしてもよい。

この処理により、元のデータ列が得られたことになる。

上記データの復元方法および復元装置の構成によると、上述したデータの圧縮方法および圧縮装置により圧縮されたデータ列を、元のデータに復元することができる。なお、圧縮が可逆符号化技術により行われていれば、完全に復元可能となる。

ここで、上述したデータの圧縮方法の主要部分をステップ形式で記載しておく。

すなわち、このデータの圧縮方法は、時系列でもって並べられたデータ列の隣接するデータ同士の差分値を求める差分化ステップと、
この差分化ステップにて求められた差分値と予め設定された設定値とを比較して当該差分値を動的符号化による圧縮を行うかまたは静的符号化による圧縮を行うかを判別する符号化種類判別ステップと、
この符号化種類判別ステップにて差分値が設定値より小さいと判別された場合に当該差分値を入力し動的符号化による圧縮を行う動的符号化ステップと、
上記符号化種類判別ステップにて差分値が設定値以上であると判別された場合に当該差分値を入力し静的符号化による圧縮を行う静的符号化ステップと、
上記動的符号化ステップおよび静的符号化ステップから、少なくとも、動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを入力してヘッダ情報を作成するヘッダ情報作成ステップと、
このヘッダ情報作成ステップにて作成されたヘッダ情報、上記動的符号化ステップにて作成された動的符号化データ列および静的符号化ステップにて作成された静的符号化データ列を統合して圧縮データ列を作成する圧縮データ統合ステップとを具備し、
さらに、計測機器にて計測された計測データおよび制御機器に対する制御データからなる時系列データを入力した際に、当該時系列データが制御データである場合、動的符号化ステップおよび静的符号化ステップのいずれかに渡すデータ種類判別ステップを上記差分化処理ステップの前に具備した方法である。

また、上述したデータの復元方法の主要部分をステップ形式で記載しておく。

すなわち、このデータの復元方法は、圧縮されたデータ列のヘッダ情報から動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを読み出すヘッダ情報読出ステップと、
このヘッダ情報読出ステップにて読み出されたデータ列の長さに基づき動的符号化データおよび静的符号化データを取り出すデータ取出ステップと、
このデータ取出ステップにて取り出された動的符号化データおよび静的符号化データを入力して復号化する動的データ復号化ステップおよび静的データ復号化ステップと、
上記動的データ復号化ステップにて復号された動的データ列を入力するとともに静的データ復号化ステップにて復号された静的データ列を入力し、動的データ列に静的データ列の差分値を統合して初期値および差分値からなる差分値データを得る復号データ統合ステップと、
この復号データ統合ステップにて得られた差分値データ列を入力して、初期値に各差分値を順次加算することにより元のデータ列を復元するデータ復元ステップとを具備した方法である。

次に、本発明に係るプラント設備１における状態変化検出装置３５について説明する。

この状態変化検出装置３５は、イベント発生時、例えば電源オン時、若しくは電源オフ時のための終了処理時、または予め定められた所定時刻（緊急事態時なども含む）において、動的符号化データ列の長さと静的符号化データ列の長さとを比較することにより、当該データに係るプラント設備における状態変化を検出するものである。すなわち、動的符号化データ列が長いということは、計測データの差分値が比較値より小さいものが多いということを示しており、また逆に、静的符号化データが長いということは、計測データの差分値が比較値より大きいデータが多いということを示している。

したがって、動的符号化データと静的符号化データとの割合を調べることにより、プラント設備における状態変化、具体的には、設備の運転状態（例えば、安定、不安定など）およびセンサの状態（例えば、異常の有無）を知ることができる。

すなわち、この状態変化検出装置３５には、図９に示すように、データ受信部３１のデータ復元装置６１で得られたデータ列のうち、イベントコードが存在するデータについて、ヘッダ情報読出部６２で得られたヘッダ情報内の動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを取り出すデータ長さ取出部７１と、このデータ長さ取出部７１で取り出された動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さをそれぞれ入力するとともに互いの長さの比率を求める長さ比率演算部７２と、この長さ比率演算部７２で求められた長さ比率を入力して正常値（予め、正常時に求められている比率で、設定値でもある）と比較するとともにこの正常値より長さ比率の方が大きい場合には当該データの変化度合いが大きいと判断しまた長さ比率が正常値以下の場合には変化度合いが小さいと判断する状態判断部７３と、この状態判断部７３で変化度合いが大きいと判断された計測データに係るセンサ１１が１個（一つ）だけかまたはその計測対象が互いに関連している（例えば、同一燃焼領域についての圧力、温度、酸素濃度などである）複数個（二つ以上）によるものかを判断してセンサ１１の異常または設備の運転状態が不安定であることを出力する変化状態出力部７４とが具備されている。勿論、イベントコードの存在についても、ヘッダ情報読出部６２で読み出されたヘッダ情報から知ることができる。

なお、上記正常値は、予め、単に、数値として与えたものでもよい。また、過去の同一のイベント時のデータのうち、正常と判断したものから求めてもよく、この場合の正常および異常の判断については、データを伸長し復元した結果から認識することができ、例えば正常と判断したデータについて、少なくともイベントコードと圧縮データ列の長さとを記憶しておき、これらの平均を求めてもよいし、さらに、上記以外に日時データも記憶しておき、最近何回かの移動平均から求めるようにしてもよい。

また、比較する際に、正常値と直接に比較してもよく、さらに正常値との差や正常値からの乖離度が所定値を超えたときに、異常有りとの判断をするようにしてもよい。

このように、送信されるデータをデータ受信部３１で受信するとともに、データ復元装置６１でイベントコードであることを検出した際に、ヘッダ情報に含まれる上記各データ列の長さを状態変化検出装置３５に入力して、動的符号化されたデータ列の長さと、静的符号化されたデータ列の長さとの比率を求めるとともに、この長さ比率を正常値と比較するだけで、計測データに変化があるか否か、すなわちセンサに異常が発生しているか否か、または設備の運転状態が不安定であるか否かを、容易に且つ簡単に検出することができる。

さらに、上述したプラント設備１における状態変化検出方法の主要部分をステップ形式で記載しておく。

すなわち、この状態変化検出方法は、プラント設備に設けられた計測機器にて得られるとともに時系列で並べられたデータ列の隣接するデータ同士の差分値を求める差分化ステップと、この差分化ステップにて求められた差分値と予め設定された設定値とを比較して当該差分値を動的符号化による圧縮を行うかまたは静的符号化による圧縮を行うかを判別する符号化種類判別ステップと、この符号化種類判別ステップにて差分値が設定値より小さいと判別された場合に当該差分値を入力し動的符号化による圧縮を行う動的符号化ステップと、上記符号化種類判別ステップにて差分値が設定値以上であると判別された場合に当該差分値を入力し静的符号化による圧縮を行う静的符号化ステップと、上記動的符号化ステップおよび静的符号化ステップから、少なくとも、動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを入力してヘッダ情報を作成するヘッダ情報作成ステップと、このヘッダ情報作成ステップにて作成されたヘッダ情報、上記動的符号化ステップにて作成された動的符号化データ列および静的符号化ステップにて作成された静的符号化データ列を統合して圧縮データ列を作成する圧縮データ統合ステップとを具備したデータ圧縮方法により圧縮されたデータ列のヘッダ情報にイベントデータを含めた圧縮データ列の長さに基づき、プラント設備における状態変化を検出する方法であって、
上記ヘッダ情報内の動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを取り出すデータ長さ取出ステップと、
このデータ長さ取出ステップにて取り出された動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さをそれぞれ入力するとともに互いの長さの比率を求める長さ比率演算ステップと、
この長さ比率演算ステップにて求められた長さ比率を入力して予め求められた設定値と比較して当該データの変化度合いを判断する状態判断ステップとを具備した方法である。

また、上記状態判断ステップを詳しく説明すると、互いに関連する複数のセンサのうち一つのセンサからのデータの長さ比率が設定値を超えて変化を示している場合には、当該センサに異常が発生していると判断し、
互いに関連する複数のセンサのうち二つ以上のセンサからの各データの長さ比率が設定値を超えてそれぞれ変化を示している場合には、プラント設備の運転状態が不安定になっていると判断される。

なお、データ蓄積部には、ヘッダ情報内の各データの他に復元されたデータが蓄積されているので、データ蓄積部をイベントコードで検査し、各データ列の長さを呼び出して状態変化を判断（検出）する機能を状態変化検出装置に具備させることもできる。

本発明の実施の形態に係るデータの圧縮装置および復元装置並びに状態変化検出装置の概略構成を示すブロック図である。 同データ圧縮装置を説明するためのデータ内容を説明する図である。 同データ圧縮装置を説明するためのデータ内容を説明する図である。 同データ圧縮装置の概略構成を示すブロック図である。 同データ圧縮方法を説明するための時系列データの内容を説明する図である。 同データ圧縮方法を説明するためのヘッダ情報の内容を説明する図である。 同データ圧縮方法を説明するための統合状態のデータの内容を説明する図である。 同データ復元装置の概略構成を示すブロック図である。 同状態変化検出装置の概略構成を示すブロック図である。

１ プラント設備
２ 監視センター
１１ センサ
１２ 制御機器
１３ 制御装置
１４ 操作室
１５ データ伝送路
２１ データ収集部
２２ データ解析部
２４ データ送信部
３１ データ受信部
３２ データ蓄積部
３３ データ解析部
３５ 状態変化検出装置
４１ データ圧縮装置
４２ データ並べ替え部
４３ データ種類判別部
４４ 差分化処理部
４５ 符号化種類判別部
４６ 第１データ列作成部
４７ 第２データ列作成部
４８ 動的符号化部
４９ 静的符号化部
５０ ヘッダ情報作成部
５１ 圧縮データ統合部
６１ データ復元装置
６２ ヘッダ情報読出部
６３ データ取出部
６４ 動的データ復号化部
６５ 静的データ復号化部
６６ 復号データ統合部
６７ データ復元部
６８ データ並べ替え部
７１ データ長さ取出部
７２ 長さ比率演算部
７３ 状態判断部
７４ 変化状態出力部

Claims (4)

1. プラント設備に設けられた計測機器にて得られるとともに時系列で並べられたデータ列の隣接するデータ同士の差分値を求める差分化ステップと、この差分化ステップにて求められた差分値と予め設定された設定値とを比較して当該差分値を動的符号化による圧縮を行うかまたは静的符号化による圧縮を行うかを判別する符号化種類判別ステップと、この符号化種類判別ステップにて差分値が設定値より小さいと判別された場合に当該差分値を入力し動的符号化による圧縮を行う動的符号化ステップと、上記符号化種類判別ステップにて差分値が設定値以上であると判別された場合に当該差分値を入力し静的符号化による圧縮を行う静的符号化ステップと、上記動的符号化ステップおよび静的符号化ステップから、少なくとも、動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを入力してヘッダ情報を作成するヘッダ情報作成ステップと、このヘッダ情報作成ステップにて作成されたヘッダ情報、上記動的符号化ステップにて作成された動的符号化データ列および静的符号化ステップにて作成された静的符号化データ列を統合して圧縮データ列を作成する圧縮データ統合ステップとを具備したデータ圧縮方法により圧縮されたデータ列のヘッダ情報にイベントデータを含めた圧縮データ列の長さに基づき、プラント設備における状態変化を検出する方法であって、
   上記ヘッダ情報内の動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを取り出すデータ長さ取出ステップと、
   このデータ長さ取出ステップにて取り出された動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さをそれぞれ入力するとともに互いの長さの比率を求める長さ比率演算ステップと、
   この長さ比率演算ステップにて求められた長さ比率を入力して予め求められた設定値と比較して当該データの変化度合いを判断する状態判断ステップとを具備したことを特徴とするプラント設備における状態変化検出方法。
2. 状態判断ステップにおいて、互いに関連する複数の計測機器のうち一つの計測機器からのデータの長さ比率が設定値を超えて変化を示している場合には、当該計測機器に異常が発生していると判断し、
   互いに関連する複数の計測機器のうち二つ以上の計測機器からの各データの長さ比率が設定値を超えてそれぞれ変化を示している場合には、プラント設備の運転状態が不安定になっていると判断することを特徴とする請求項１に記載の状態変化検出方法。
3. プラント設備に設けられた計測機器にて得られるとともに時系列で並べられたデータ列の隣接するデータ同士の差分値を求める差分化ステップと、この差分化ステップにて求められた差分値と予め設定された設定値とを比較して当該差分値を動的符号化による圧縮を行うかまたは静的符号化による圧縮を行うかを判別する符号化種類判別ステップと、この符号化種類判別ステップにて差分値が設定値より小さいと判別された場合に当該差分値を入力し動的符号化による圧縮を行う動的符号化ステップと、上記符号化種類判別ステップにて差分値が設定値以上であると判別された場合に当該差分値を入力し静的符号化による圧縮を行う静的符号化ステップと、上記動的符号化ステップおよび静的符号化ステップから、少なくとも、動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを入力してヘッダ情報を作成するヘッダ情報作成ステップと、このヘッダ情報作成ステップにて作成されたヘッダ情報、上記動的符号化ステップにて作成された動的符号化データ列および静的符号化ステップにて作成された静的符号化データ列を統合して圧縮データ列を作成する圧縮データ統合ステップとを具備したデータ圧縮方法により圧縮されたデータ列のヘッダ情報にイベントデータを含めた圧縮データ列の長さに基づき、プラント設備における状態変化を検出する装置であって、
   上記ヘッダ情報内の動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さを取り出すデータ長さ取出部と、
   このデータ長さ取出部で取り出された動的符号化データ列の長さおよび静的符号化データ列の長さをそれぞれ入力するとともに互いの長さの比率を求める長さ比率演算部と、
   この長さ比率演算部で求められた長さ比率を入力して予め求められた設定値と比較して当該データの変化度合いを判断する状態判断部とを具備したことを特徴とするプラント設備における状態変化検出装置。
4. 状態判断部において、互いに関連する複数の計測機器のうち一つの計測機器からのデータの長さ比率が設定値を超えて変化を示している場合には、当該計測機器に異常が発生していると判断し、
   互いに関連する複数の計測機器のうち二つ以上の計測機器からの各データの長さ比率が設定値を超えてそれぞれ変化を示している場合には、プラント設備の運転状態が不安定になっていると判断するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の状態変化検出装置。

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