JP6318574B2 - 時系列データの異常監視方法及び時系列データの異常監視装置 - Google Patents
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Description
(a)指標1:現在時刻と所定時間前の軌道平行測度との差分値
指標1(Tdif:軌道平行測度の差分値)は、(1)式により算出される。
Tdif=Tpre−Tbef … (1)
Tpre:現在時刻の軌道平行測度、Tbef:所定時刻前の軌道平行測度
(b)指標2:現在時刻と所定時間前の軌道平行測度からの増加量
指標2(Tinc:軌道平行測度の増加量)は、(2)式により算出される。
Tinc=Tpre−Tbef … (2)
ただし、Tpre−Tbef<0 のとき、Tinc=0とする。
(c)指標3:現在時刻と所定時間前の軌道平行測度の増加量の累積値
指標3(Tacc:軌道平行測度の増加量の累積値)は、図3に示すフローチャートにしたがって計算される。図3に示すフローチャートでは、軌道平行測度の増加量の累積値を初期化する基準となる基準値を0とした場合を例として説明するが、基準値は、解析対象となる時系列データに応じて任意に設定することができる。
Tinc>0の場合、(3)式に示すようにTincの累積値T’accにTincを加算し、新たな軌道平行測度の増加量の累積値Taccを得る。
Tacc=T’acc+Tinc …(3)
Tinc≦0の場合、Taccを初期化する(Tacc=0に設定する)。
次に、異常監視装置1による時系列データの処理手順を以下に示す。
<ステップS1>データ収集部4が、時系列データを取り込む。なお、通常の異常監視装置1では、データ収集部4は、監視・制御対象2からの時系列データを検出し、検出した時系列データを取り込む。
<ステップS2>データ蓄積部5が、データ収集部4により取り込まれた時系列データを蓄積する。
<ステップS3>データ取得部7が、データ蓄積部5に蓄積された時系列データを取得する。
<ステップS4>埋め込み処理部8が、データ取得部7により取得された時系列データに対してn次元状態空間に埋め込み処理を行う。
<ステップS5>データベクトル選択部9が、埋め込み処理部8により埋め込まれた時系列データから各時刻におけるデータ系列の現在時刻点を表す最先端のデータベクトルを選択する。
<ステップS6>近傍ベクトル検出部10が、データベクトル選択部9により選択されたデータベクトル近傍空間内の近傍ベクトルを検出する。
<ステップS7>接線方向演算部11が、データベクトル選択部9により選択されたデータベクトルと、近傍ベクトル検出部10により検出された近傍ベクトルにおける、埋め込まれた後の時系列データの軌道の接線方向を演算する。
<ステップS8>平行度評価部12が、接線方向演算部11により演算されたデータベクトルにおける軌道の接線方向と、近傍ベクトルにおける軌道の接線方向との平行度(軌道平行測度)を算出する。
<ステップS9>平行度判定部13が、平行度評価部12で算出された平行度(軌道平行測度)に基づいて、(a)軌道平行測度の差分値Tdif、(b)軌道平行測度の増加量Tinc、(c)軌道平行測度の増加量の累積値Taccのいずれかの指標を算出し、算出された指標に基づいて時系列データの評価を行う。なお、平行度判定部13は、従来の時系列データの評価方法を併せて行ってもよい。つまり、軌道平行測度に閾値を設定し、軌道平行測度と閾値とを比較して時系列データの異常を判定してもよい。
<ステップS10>現在時刻点更新部14が、平行度判定部13によってある時刻におけるデータベクトルにおける時系列データの評価が行われる毎に、埋め込み処理部8により埋め込まれた時系列データの現在時刻点を更新する。
<ステップS11>蓄積データ更新部15が、データ蓄積部5に蓄積された時系列データから、設定期間以上経過したデータを削除する。
本発明の時系列データの解析方法及び時系列データの異常監視装置について、具体的な実施例を挙げてさらに詳細に説明する。実施例では、変電所における需要データを逐次軌道平行測度法で解析した。
図4(a)は、変電所における電力需要に関して、異常発生当日の計測値データ(計測値)と軌道平行測度の推移を示す図であり、図4(b)は、異常発生翌日の計測値データ(計測値)と軌道平行測度の推移を示す図である。計測値データは30分毎にサンプリングし、計測された計測値データは、埋め込み次元48、遅れ時間1で、遅れ時間座標空間に埋め込んだ。そして、この遅れ時間座標空間に埋め込まれた時系列データに基づいて軌道平行測度を算出した。図中、点線で示す波形は正常時の波形を示しており、実線は当日(異常発生時)の波形を示している。点線の波形と実線の波形を比較すると、時刻2:30から4:30にかけて時系列データが正常時と比較して大きく変化している。つまり、図4(a)に示す時系列データは、時刻2:30から4:30にかけて時系列データに異常が発生し、時刻4:30以降は時系列データの異常が回復しているデータを示している。
図5は、図4(a)に示す時系列データを、指標1(軌道平行測度の差分値)で解析した結果を示す図である。指標1は、現在時刻の軌道平行測度から1時刻前の軌道平行測度を減算して求めた。
図6は、図4(a)に示す時系列データを、指標2(軌道平行測度の増加量)で解析した結果を示す図である。指標2は、現在時刻の軌道平行測度から1時刻前の軌道平行測度を減算して求めた。
図7は、図4(a)に示す時系列データを、指標3(軌道平行測度の増加量の累積値)で解析した結果を示す図である。指標3は、現在時刻の軌道平行測度から1時刻前の軌道平行測度を減算して求めた。
2…監視・制御対象
3…出力装置
4…データ収集部
5…データ蓄積部
6…データ判定処理部
7…データ取得部(取得手段)
8…埋め込み処理部(埋め込み手段)
9…データベクトル選択部
10…近傍ベクトル検出部
11…接線方向演算部(接線方向演算手段)
12…平行度評価部(平行度算出手段)
13…平行度判定部(時系列データ評価手段)
14…現在時刻点更新部
15…蓄積データ更新部
Claims (7)
- 監視対象から時系列データを取得し、該時系列データを逐次軌道平行測度法により解析して、前記時系列データの異常を監視する異常監視装置による時系列データの異常監視方法であって、
監視対象から時系列データを取得する取得ステップと、
取得された時系列データをn次元状態空間に埋め込み処理を行う埋め込みステップと、
所定の時間毎に、埋め込まれた時系列データから選択される現在時刻点を表すデータベクトルとこのデータベクトルの近傍の時系列データである近傍ベクトルにおける前記埋め込まれた時系列データの軌道の接線方向を演算する接線方向演算ステップと、
前記データベクトルにおける軌道の接線方向と前記近傍ベクトルにおける軌道の接線方向との平行度を算出する平行度算出ステップと、
現在時刻の平行度と所定の時間前の平行度の差を算出し、算出された平行度の差分値に基づいて時系列データの異常の発生または異常の回復を検出する解析ステップと、を有する
ことを特徴とする時系列データの異常監視方法。 - 監視対象から時系列データを取得し、該時系列データを逐次軌道平行測度法により解析して、前記時系列データの異常を監視する異常監視装置による時系列データの異常監視方法であって、
監視対象から時系列データを取得する取得ステップと、
取得された時系列データをn次元状態空間に埋め込み処理を行う埋め込みステップと、
所定の時間毎に、埋め込まれた時系列データから選択される現在時刻点を表すデータベクトルとこのデータベクトルの近傍の時系列データである近傍ベクトルにおける前記埋め込まれた時系列データの軌道の接線方向を演算する接線方向演算ステップと、
前記データベクトルにおける軌道の接線方向と前記近傍ベクトルにおける軌道の接線方向との平行度を算出する平行度算出ステップと、
現在時刻の平行度と所定の時間前の平行度の増加量を算出し、算出された平行度の増加量に基づいて時系列データの異常の発生または異常の回復を検出する解析ステップと、を有する
ことを特徴とする時系列データの異常監視方法。 - 監視対象から時系列データを取得し、該時系列データを逐次軌道平行測度法により解析して、前記時系列データの異常を監視する異常監視装置による時系列データの異常監視方法であって、
監視対象から時系列データを取得する取得ステップと、
取得された時系列データをn次元状態空間に埋め込み処理を行う埋め込みステップと、
所定の時間毎に、埋め込まれた時系列データから選択される現在時刻点を表すデータベクトルとこのデータベクトルの近傍の時系列データである近傍ベクトルにおける前記埋め込まれた時系列データの軌道の接線方向を演算する接線方向演算ステップと、
前記データベクトルにおける軌道の接線方向と前記近傍ベクトルにおける軌道の接線方向との平行度を算出する平行度算出ステップと、
現在時刻の平行度と所定の時間前の平行度の増加量を算出し、算出された平行度の増加量が予め設定された基準値を超えた場合、前記平行度の増加量の総和である平行度の増加量の累積値に算出された平行度の増加量を加算し、当該平行度の増加量が加算された平行度の増加量の累積値に基づいて時系列データの異常の発生または異常の回復を検出し、前記算出された平行度の増加量が前記基準値を超えない場合、前記平行度の増加量の累積値を初期化する時系列データ解析ステップと、を有する
ことを特徴とする時系列データの異常監視方法。 - 評価対象から時系列データを取得する取得手段と、
取得された時系列データをn次元状態空間に埋め込み処理を行う埋め込み手段と、
所定時間毎に埋め込まれた時系列データから選択される現在時刻点を表すデータベクトルとこのデータベクトルの近傍の時系列データである近傍ベクトルにおける前記埋め込まれた時系列データの軌道の接線方向を演算する接線方向演算手段と、
前記データベクトルにおける軌道の接線方向と前記近傍ベクトルにおける軌道の接線方向との平行度を算出する平行度算出手段と、
算出された平行度に基づいて前記時系列データの評価を行う時系列データ評価手段と、備えた時系列データの異常監視装置であって、
前記時系列データ評価手段は、現在時刻の平行度と所定の時間前の平行度の差を算出し、算出された平行度の差分値に基づいて時系列データの異常を監視する
ことを特徴とする時系列データの異常監視装置。 - 評価対象から時系列データを取得する取得手段と、
取得された時系列データをn次元状態空間に埋め込み処理を行う埋め込み手段と、
所定時間毎に埋め込まれた時系列データから選択される現在時刻点を表すデータベクトルとこのデータベクトルの近傍の時系列データである近傍ベクトルにおける前記埋め込まれた時系列データの軌道の接線方向を演算する接線方向演算手段と、
前記データベクトルにおける軌道の接線方向と前記近傍ベクトルにおける軌道の接線方向との平行度を算出する平行度算出手段と、
算出された平行度に基づいて前記時系列データの評価を行う時系列データ評価手段と、備えた時系列データの異常監視装置であって、
前記時系列データ評価手段は、現在時刻の平行度と所定の時間前の平行度の増加量を算出し、算出された平行度の増加量に基づいて時系列データの異常を監視する
ことを特徴とする時系列データの異常監視装置。 - 評価対象から時系列データを取得する取得手段と、
取得された時系列データをn次元状態空間に埋め込み処理を行う埋め込み手段と、
所定時間毎に埋め込まれた時系列データから選択される現在時刻点を表すデータベクトルとこのデータベクトルの近傍の時系列データである近傍ベクトルにおける前記埋め込まれた時系列データの軌道の接線方向を演算する接線方向演算手段と、
前記データベクトルにおける軌道の接線方向と前記近傍ベクトルにおける軌道の接線方向との平行度を算出する平行度算出手段と、
算出された平行度に基づいて前記時系列データの評価を行う時系列データ評価手段と、備えた時系列データの異常監視装置であって、
前記時系列データ評価手段は、現在時刻の平行度と所定の時間前の平行度の増加量を算出し、算出された平行度の増加量が予め設定された基準値を超えた場合、前記平行度の増加量の総和である平行度の増加量の累積値に算出された平行度の増加量を加算し、当該平行度の増加量が加算された平行度の増加量の累積値に基づいて時系列データの異常を監視し、前記算出された平行度の増加量が前記基準値を超えない場合、前記平行度の増加量の累積値を初期化する
ことを特徴とする時系列データの異常監視装置。 - コンピュータを請求項4から6のいずれか1項に記載の時系列データの異常監視装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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