JP6302817B2 - データ記録装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、データ管理技術に関し、特に収集した計測データを、当該計測データの計測対象ごとに一連のデータ系列として記録するデータ記録技術に関する。

工場、プラント、ビルなどの施設では、産業用のコントローラなどの制御装置を用いて各種のフィールド機器を遠隔制御する施設管理システムを導入することにより、施設の自動運転や監視を実現している。
このような施設管理システムでは、施設の監視やメンテナンスを行う際、各フィールド機器で計測された計測データの時系列変化を確認することが極めて有用であり、施設の動作不良や異常を効率よく発見することができる。

したがって、施設管理システムでは、施設の監視やメンテナンスのため、各フィールド機器で計測された計測データを制御装置やゲートウェイを介してデータ記録装置で逐次収集し、それぞれの計測対象ごとに一連のデータ系列として記録するものとなっている（例えば、特許文献１など参照）。これにより、管理端末からの閲覧要求に応じて、指定されたデータ系列の計測データを読み出して配信することにより、時系列のグラフや表を管理端末で画面表示することができる。

特開２００３−０６７０４９号公報

このようなデータ記録装置で記録する計測データには、測定精度やデータ種別に応じて異なるデータ型が用いられる。例えば、流量、圧力、温度などの物理データについては計測データとして小数点からなるデータ型が用いられ、人数、個数、回数については計測データとして整数からなるデータ型が用いられる。また、小数点のデータ型には、測定精度に応じて、小数点以下の桁数が異なる単精度小数点や倍精度小数点がある。

これら計測データは、制御装置による制御内容の変更やフィールド機器の置換などにより、例えば倍精度小数点から単精度小数点へというように、そのデータ型が変更される場合がある。しかしながら、データ記録装置において、一般的なデータベースに設けた項目データに計測データを記録した場合、１つの項目データには１種類のデータ型のデータしか記録できない。この原因の１つとしては、データ記憶容量を削減するため、各項目データには、データベース設計時に設定したデータ型に応じた固定長の記憶エリアしか確保されていないことが考えられる。したがって、同一データ系列の計測データであるにもかかわらず、同一項目データに記録することができないという問題点があった。

このため、一般的なデータベースにおいて項目のデータ型を変更した場合、データベース全体の設計変更となるため、変更前のデータ型を持つ計測データは破棄されてしまい、閲覧できなくなるという問題点があった。また、データベースによっては、データ型の変更処理を別途実施することも可能であるが、これは予め設定された固定長の記憶エリアに蓄積可能なデータ型への変換に限定されており、実際にはデータ精度が劣化する方向への変換しかできないという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、データ型変更前後の計測データを同一データ系列として記録できるデータ記録技術を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるデータ記録装置は、施設管理システムで計測された各種計測データを収集するデータ収集部と、収集された前記計測データを、それぞれの計測対象ごとに一連のデータ系列として、データ記憶部に設けられた各記憶ブロックに順次記録するデータ管理部とを備え、前記データ管理部は、同一データ系列に関する計測データを記録する際、少なくとも当該計測データが属するデータ系列と対応する記憶ブロックのうち、当該計測データのデータ型に対して個別に割り当てた記憶ブロックを記録先ブロックとして選択し、当該記録先ブロックに当該計測データを記録するようにしたものである。

また、本発明にかかる上記データ記録装置の一構成例は、前記データ管理部が、前記データ系列に対するデータ型の変更指示に応じて、前記記憶ブロックのうちからこれらデータ系列とデータ型の組み合わせに対応する記憶ブロックを新規に割り当てるようにしたものである。

また、本発明にかかる上記データ記録装置の一構成例は、前記データ管理が、管理端末からの閲覧要求に応じて、前記記憶ブロックのうちから、指定されたデータ系列と対応する記憶ブロックを選択し、これら記憶ブロックに記録されている計測データを読み出すとともに、記憶ブロック間でデータ形式が異なる場合には、これら計測データをいずれかのデータ形式に統一して配信するようにしたものである。

また、本発明にかかるデータ記録方法は、データ収集部が、施設管理システムで計測された各種計測データを収集するデータ収集ステップと、データ管理部が、収集された前記計測データを、それぞれの計測対象ごとに一連のデータ系列として、データ記憶部に設けられた各記憶ブロックに順次記録するデータ管理ステップとを備え、前記データ管理ステップは、同一データ系列に関する計測データを記録する際、少なくとも当該計測データが属するデータ系列と対応する記憶ブロックのうち、当該計測データのデータ型に対して個別に割り当てた記憶ブロックを記録先ブロックとして選択し、当該記録先ブロックに当該計測データを記録するようにしたものである。

本発明によれば、各記憶ブロックには、データ系列とデータ型が一致する計測データが記録されることになる。このため、データ型の変更があっても、変更前の計測データは破棄する必要はなく、データ記憶部で記憶しておくことができる。これにより、管理端末からの閲覧要求に応じて、変更前の計測データを読み出して配信することができ、変更前の計測データも閲覧することが可能となる。

データ記録装置の構成を示す記憶ブロック図である。 計測データの構成例である。 データ定義情報の構成である。 データ記憶部の記憶ブロック構成例である。 記憶ブロック定義情報の構成例である。 記憶ブロックに対する計測データの記録例である。 計測データ記録処理を示すフローチャートである。 データ型変更処理を示すフローチャートである。 データ型変更の動作例である。

次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［データ記録装置］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるデータ記録装置１０について説明する。図１は、データ記録装置の構成を示す記憶ブロック図である。

このデータ記録装置１０は、全体としてサーバ装置などの情報処理装置からなり、施設管理システム２０から各種計測データを収集し、計測対象ごとに一連のデータ系列として記録する機能と、管理端末３０からの閲覧要求に応じて、指定されたデータ系列の計測データを配信することにより、時系列のグラフや表を管理端末３０で画面表示する機能とを有している。

施設管理システム２０は、工場、プラント、ビルなどの施設において、産業用コントローラなどの制御装置２１を用いて、その配下に接続されている各種のフィールド機器２２を遠隔制御することにより、施設の自動運転や監視を行うシステムである。
データ収集装置２３は、下位通信回線Ｌ２を介して各制御装置２１とデータ通信を行うことにより、制御装置２１がフィールド機器２２から取得した計測データを収集する機能を有している。

ゲートウェイＧＷは、データ記録装置１０や管理端末３０が接続されている上位通信回線Ｌ１と下位通信回線Ｌ２とを相互に中継接続する機能を有している。データ記録装置１０は、このゲートウェイＧＷを介して施設管理システム２０のデータ収集装置２３や制御装置２１から各種計測データを収集する。

次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるデータ記録装置１０について詳細に説明する。
データ記録装置１０には、主な機能部として、データ収集部１１、データ管理部１２、およびデータ記憶部１３が設けられている。

データ収集部１１は、上位通信回線Ｌ１、ゲートウェイＧＷ、および下位通信回線Ｌ２を介して、施設管理システム２０のデータ収集装置２３や制御装置２１とデータ通信を行うことにより、フィールド機器２２で計測した計測データを収集し、データ管理部１２へ出力する機能を有している。

図２は、計測データの構成例である。ここでは、データ系列を識別するためのデータ系列ＩＤごとに、計測データを計測した日時を示すタイムスタンプと計測データの計測値とが組として登録されている。本発明において、データ系列とは、同一のフィールド機器２２で計測された同一計測対象に関する計測データ列を指し、このデータ系列ごとに計測データが記録される。

施設管理システム２０では、一般に、制御装置２１がフィールド機器２２を制御・管理するための対象となる個々のインターフェースに、それぞれ固有のポイントアドレスを有する管理ポイントを割り当てており、施設の監視やメンテナンスを行う際には、管理ポイントごとに計測データを時系列で確認することになる。したがって、データ系列ＩＤとして、ポイントアドレスを用いてもよい。

データ管理部１２は、データ収集部１１で収集された計測データを、予め設定されているデータ定義情報に基づき、データ系列ＩＤごとに一連のデータ系列としてデータ記憶部１３へ記録する機能と、管理端末３０からの閲覧要求に応じて、指定されたデータ系列の計測データをデータ記憶部１３から読み出して配信することにより、時系列のグラフや表を管理端末３０で画面表示する機能とを有している。

図３は、データ定義情報の構成である。ここでは、データ系列ＩＤごとに、当該データ系列として現在記録している計測データに関するデータ名称、データ型、単位などの属性情報が登録されている。データ型については、単精度浮動小数点や倍精度浮動小数点のほか、整数、文字、論理値（boolean：true／false）、バイナリ列、日付・時刻などのデータ型がある。

データ記憶部１３は、ハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置からなり、記憶領域に一定の最大記憶容量からなる複数の記憶ブロックを有し、データ管理部１２から入力された計測データをこれら記憶ブロックごとに記憶する機能を有している。図４は、データ記憶部の記憶ブロック構成例である。各記憶ブロックには、記憶ブロックを識別するための記憶ブロックＩＤが予め付与されている。

データ管理部１２は、データ記憶部１３内の各記憶ブロックに対して、当該記憶ブロックに記録する計測データに関するデータ系列、データ型、日付および時間帯などのブロック定義情報を設定する機能と、計測データを記録する際、記憶ブロックのうち、少なくとも当該計測データが属するデータ系列と当該計測データのデータ型との組み合わせに対して個別に割り当てた記憶ブロックに、当該計測データを記録する機能を有している。したがって、データ収集部１１で収集された計測データをデータ記憶部１３へ記録する際、データ管理部１２は、ブロック定義情報のうち、データ系列とデータ型が一致する記憶ブロックを記録先ブロックとして選択して、計測データを順に記録していく。

図５は、記憶ブロック定義情報の構成例である。ここでは、記憶ブロックＩＤごとに、当該記憶ブロックに記録すべき計測データが属するデータ系列を示すデータ系列ＩＤ、当該記憶ブロックに記録されている計測データの日時・時間帯、当該記憶ブロックに記録されている計測データのデータ型などの属性情報が登録されている。

図６は、記憶ブロックに対する計測データの記録例である。ここでは、データ系列や日付および時間帯が同じ計測データが、１つの記憶ブロックに記録されている。
この際、各記憶ブロックには、固定的な最大記憶容量が割り当てられており、記録可能な計測データの数すなわち最大記憶数が存在する。したがって、データ系列や日付および時間帯が同じ計測データであっても、記憶ブロックに記録する計測データが最大記憶容量や最大記憶数を上回る場合、データ管理部１２は、新たな記憶ブロックを定義して計測データを記録する。

また、データ管理部１２は、データ記録装置１０や管理端末３０で操作入力されたデータ型変更指示に応じて、予め設定されているデータ定義情報のうち、指定された管理ポイントのデータ型を変更する機能を有している。

前述した図５には、データ系列「００２．１００１．０１」の計測データが、記憶ブロックＡ２に記録されつつある時点で、データ型が「単精度浮動小数点」から「倍精度浮動小数点」に変更された例が示されている。この際、データ管理部１２は、記憶ブロックＡ２に空き容量があるにもかかわらず、データ型の変更に応じて新たな記憶ブロックＡ３を定義する。これにより、同一データ系列に属する後続の計測データは記憶ブロックＡ３に記録されていることになる。

［本実施の形態の動作］
次に、本実施の形態にかかるデータ記録装置１０の動作について説明する。
まず、図７を参照して、データ記録装置１０の計測データ記録動作について説明する。図７は、計測データ記録処理を示すフローチャートである。
データ記録装置１０のデータ管理部１２は、データ収集部１１から収集した計測データが出力されるごとに、図７のデータ記録処理を実行する。

データ管理部１２は、まず、記録する計測データのデータ系列ＩＤおよびタイムスタンプに基づいて、当該計測データに関するデータ系列、日時、時間帯を特定し（ステップ１００）、これらデータ系列、日時、時間帯に対応する記録先ブロックを選択する（ステップ１０１）。

次に、データ管理部１２は、当該記録先ブロックに新規の計測データを記録可能かどうか確認する（ステップ１０２）。
この際、記憶ブロックに最大記憶容量や最大記憶数が設定されている場合、新たな計測データを記録した際に、これら最大記憶容量や最大記憶数が満足されるかどうか確認すればよい。

ここで、記録先ブロックに記録可能の場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）、データ管理部１２は、当該記録先ブロックに計測データを記録し（ステップ１０４）、一連の計測データ記録処理を終了する。
一方、記録先ブロックに記録不可の場合（ステップ１０２：ＮＯ）、データ管理部１２は、データ記憶部１３の記憶ブロックのうちから、これらデータ系列、日時、時間帯に対応する記録先ブロックを新たに割り当てた後（ステップ１０３）、当該記録先ブロックに計測データを記録し（ステップ１０４）、一連の計測データ記録処理を終了する。

次に、図８を参照して、データ記録装置１０のデータ型変更動作について説明する。図８は、データ型変更処理を示すフローチャートである。
データ記録装置１０のデータ管理部１２は、データ記録装置１０や管理端末３０で操作入力されたデータ型変更指示に応じて、図７のデータ型変更処理を実行する。

まず、データ管理部１２は、データ型変更指示で指定されたデータ系列および新たなデータ型を取得し（ステップ１１０）、記憶ブロック定義情報を参照して、指定されたデータ系列の新たなデータ型と対応する計測データを記録するための記憶ブロックを新たに割り当てる（ステップ１１１）。
続いて、データ管理部１２は、データ定義情報のうち、当該データ系列に関するデータ型を新たなデータ型に変更し（ステップ１１２）、一連のデータ型変更処理を終了する。

図９は、データ型変更の動作例である。ここでは、前述した図５と同様、データ系列「００２．１００１．０１」の計測データについて、データ型変更を行った場合が例として示されている。
データ系列「００２．１００１．０１」の計測データが、記憶ブロックＡ１への記録が終了した後、記憶ブロックＡ２に記録されつつある時点で、データ型が「単精度浮動小数点」から「倍精度浮動小数点」に変更された場合、記憶ブロックＡ１，Ａ２については、「単精度浮動小数点」で計測データが記録され、記憶ブロックＡ３には「倍精度浮動小数点」で計測データが記録される。

この際、記憶ブロックＡ２では、まだ計測データを記録する記憶容量が残っているにもかかわらず、データ型が変更されたため記録終了となり、後続する「倍精度浮動小数点」計測データは、記憶ブロックＡ３から記録開始される。これにより、同一記憶ブロックに異なるデータ型の測定データが記録されることはなくなり、記憶ブロック単位でデータ型が管理されることになる。

したがって、データ系列「００２．１００１．０１」の計測データについて、日時「２０１４／０４／０３ １７：００：００」から日時「２０１４／０４／０３ １７：００：００」までの間にデータ型が変更された場合、日時「２０１４／０４／０３ １８：００：００」より前におけるデータ型の変更前の計測データについては記憶ブロックＡ１，Ａ２に記録され、日時「２０１４／０４／０３ １８：００：００」以降におけるデータ型の変更後の計測データについて記憶ブロックＡ３に記録されることになる。

これにより、管理端末３０からの閲覧要求により、例えば、日時「２０１４／０４／０３ １３：００：００」から「２０１４／０４／０３ １８：００：００」までが閲覧期間として指定された場合、日時「２０１４／０４／０３ １３：００：００」から日時「２０１４／０４／０３ １７：００：００」までのデータ型が「単精度浮動小数点」の計測データを「倍精度浮動小数点」のデータ型に変更することにより、データ型を統一した上で配信することができる。

［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、データ管理部１２が、計測データを記録する際、記憶ブロックのうち、少なくとも当該計測データが属するデータ系列と当該計測データのデータ型との組み合わせに対して個別に割り当てた記憶ブロックに、当該計測データを記録するようにしたものである。

これにより、各記憶ブロックには、データ系列とデータ型が一致する計測データが記録されることになる。このため、データ型の変更があっても、変更前の計測データは破棄する必要はなく、データ記憶部１３で記憶しておくことができる。これにより、管理端末３０からの閲覧要求に応じて、変更前の計測データを読み出して配信することができ、変更前の計測データも閲覧することが可能となる。

また、データ型の変更は記憶ブロック単位となるため、測定データごとにデータ型を管理する必要がない。このため、データ記憶部１３で必要となる記憶容量を大幅に削減することができるとともに、データ管理部１２における計測データの読み書きに要する処理負担を大幅に削減できる。

また、データ管理部１２において、データ定義情報で定義されている各記憶ブロックのデータ型に基づき、各記憶ブロックに記録されている計測データの書式を、いずれかのデータ型に統一して配信することができる。これにより、データ型の変更前後の計測データを時系列で切れ目なく閲覧することができ、施設の監視やメンテナンスに極めて有用な情報を提供することが可能となる。データ型の調整については、一方のデータ型が文字列の場合、当該文字列のうち単精度浮動小数点や倍精度浮動小数点の値を示す文字列だけ、データ型を単精度浮動小数点や倍精度浮動小数点に変換してもよい。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１０…データ記録装置、１１…データ収集部、１２…データ管理部、１３…データ記憶部、２０…施設管理システム、２１…制御装置、２２…フィールド機器２２…データ収集装置、３０…管理端末、ＧＷ…ゲートウェイ、Ｌ１…上位通信回線、Ｌ２…下位通信回線。

Claims (4)

1. 施設管理システムで計測された各種計測データを収集するデータ収集部と、
   収集された前記計測データを、それぞれの計測対象ごとに一連のデータ系列として、データ記憶部に設けられた各記憶ブロックに順次記録するデータ管理部とを備え、
   前記データ管理部は、同一データ系列に関する計測データを記録する際、少なくとも当該計測データが属するデータ系列と対応する記憶ブロックのうち、当該計測データのデータ型に対して個別に割り当てた記憶ブロックを記録先ブロックとして選択し、当該記録先ブロックに当該計測データを記録する
   ことを特徴とするデータ記録装置。
2. 請求項１に記載のデータ記録装置において、
   前記データ管理部は、前記データ系列に対するデータ型の変更指示に応じて、前記記憶ブロックのうちからこれらデータ系列とデータ型の組み合わせに対応する記憶ブロックを新規に割り当てることを特徴とするデータ記録装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のデータ記録装置において、
   前記データ管理部は、管理端末からの閲覧要求に応じて、前記記憶ブロックのうちから、指定されたデータ系列と対応する記憶ブロックを選択し、これら記憶ブロックに記録されている計測データを読み出すとともに、記憶ブロック間でデータ形式が異なる場合には、これら計測データをいずれかのデータ形式に統一して配信することを特徴とするデータ記録装置。
4. データ収集部が、施設管理システムで計測された各種計測データを収集するデータ収集ステップと、
   データ管理部が、収集された前記計測データを、それぞれの計測対象ごとに一連のデータ系列として、データ記憶部に設けられた各記憶ブロックに順次記録するデータ管理ステップとを備え、
   前記データ管理ステップは、同一データ系列に関する計測データを記録する際、少なくとも当該計測データが属するデータ系列と対応する記憶ブロックのうち、当該計測データのデータ型に対して個別に割り当てた記憶ブロックを記録先ブロックとして選択し、当該記録先ブロックに当該計測データを記録する
   ことを特徴とするデータ記録方法。

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