JP6472327B2 - Abnormal sign diagnostic apparatus and abnormal sign diagnostic method - Google Patents

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Description

本発明は、機械設備の異常予兆の有無を診断する異常予兆診断装置等に関する。   The present invention relates to an abnormality sign diagnostic apparatus for diagnosing the presence or absence of an abnormality sign of mechanical equipment.

ディーゼルエンジン、ガスエンジン、化学プラント等の機械設備に設置されたセンサの検出値に基づき、機械設備の異常予兆の有無を診断する技術が知られている。   2. Description of the Related Art A technique for diagnosing the presence / absence of abnormal signs of mechanical equipment based on detection values of sensors installed in mechanical equipment such as diesel engines, gas engines, and chemical plants is known.

例えば、特許文献1には、機械設備に設置されたセンサの検出値を学習対象データとして取得する学習対象データ取得処理と、学習対象データの正常範囲を示すクラスタを学習する学習処理と、このクラスタに基づいて機械設備の異常予兆の有無を診断する診断処理と、を行う異常予兆診断装置について記載されている。   For example, Patent Literature 1 discloses a learning target data acquisition process for acquiring a detection value of a sensor installed in a mechanical facility as learning target data, a learning process for learning a cluster indicating a normal range of the learning target data, and the cluster. And a diagnostic process for diagnosing the presence / absence of an abnormality sign of mechanical equipment based on the above.

特開2013−008092号公報JP2013-008092A

ところで、機械設備の種類(例えば、ディーゼルエンジン)によっては、機械設備が正常であるにもかかわらず、その状態(つまり、センサの検出値)が大きく変動したり、また、その状態が頻繁に変動したりすることがある。その結果、前記した学習対象データとして、機械設備に設置されているセンサの検出値が非常に大きいデータと、その検出値が非常に小さいデータと、が含まれることで、クラスタの半径が非常に大きくなり、診断精度の低下を招く可能性がある。   By the way, depending on the type of mechanical equipment (for example, a diesel engine), even though the mechanical equipment is normal, the state (that is, the detection value of the sensor) fluctuates greatly, or the state fluctuates frequently. Sometimes. As a result, the above-described learning target data includes data having a very large detection value of the sensor installed in the mechanical facility and data having a very small detection value, thereby greatly increasing the radius of the cluster. This may increase the accuracy of diagnosis.

そこで、本発明は、機械設備の異常予兆の有無を適切に診断できる異常予兆診断装置等を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the abnormality sign diagnostic apparatus etc. which can diagnose appropriately the presence or absence of the abnormality sign of a mechanical installation.

前記課題を解決するために、本発明に係る異常予兆診断装置は、機械設備に設置される第1センサの検出値と、前記機械設備に設置される複数種類の第2センサの検出値と、を含む時系列データを取得する時系列データ取得手段と、前記機械設備が正常であることが既知である過去の時系列データに基づき、前記第1センサの検出値と、当該第1センサの検出値と相関関係がある前記第2センサの検出値と、によって特定される点の分布の近似曲線を表す関数が、複数種類の前記第2センサに対応付けて格納される記憶手段と、前記記憶手段に格納される前記関数に基づいて、時系列データを補正する補正手段と、前記機械設備の異常予兆の有無を診断する診断手段と、を備え、前記補正手段は、前記第2センサの検出値から所定の基準値を減算することで第2差分を算出し、前記第1センサに関して前記第2差分に対応する第1差分を前記関数に基づいて算出する処理を、複数種類の前記第2センサそれぞれについて実行し、前記第1差分の和である第1差分積算値を前記第1センサの検出値から減算することで、前記第1センサに関する補正値を算出し、前記診断手段は、前記補正値が所定範囲から外れた場合、前記機械設備に異常予兆ありと診断し、前記補正手段は、前記診断手段による診断の前処理として、複数種類の前記第2センサの検出値及び前記関数に基づいて、前記第1センサに関する前記補正値を算出する処理を実行することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an abnormality sign diagnosis apparatus according to the present invention includes a detection value of a first sensor installed in a mechanical facility, detection values of a plurality of types of second sensors installed in the mechanical facility, Based on time series data acquisition means for acquiring time series data including: past time series data in which the mechanical equipment is known to be normal; and a detection value of the first sensor and a detection of the first sensor Storage means for storing a function representing an approximate curve of a distribution of points specified by the detection value of the second sensor correlated with the value, and a plurality of types of the second sensors; Correction means for correcting time-series data based on the function stored in the means, and diagnosis means for diagnosing the presence or absence of an abnormality sign of the mechanical equipment, wherein the correction means is detected by the second sensor. A predetermined reference value from the value Calculating a second difference by calculating, and calculating a first difference corresponding to the second difference with respect to the first sensor based on the function for each of the plurality of types of the second sensors, A correction value related to the first sensor is calculated by subtracting a first difference integrated value, which is the sum of the first differences, from the detection value of the first sensor, and the diagnostic means determines that the correction value is out of a predetermined range. In this case, it is diagnosed that there is a sign of abnormality in the mechanical equipment, and the correction means performs the first sensor based on the detection values and the functions of a plurality of types of the second sensor as preprocessing of diagnosis by the diagnosis means. A process of calculating the correction value relating to is performed .

本発明によれば、機械設備の異常予兆の有無を適切に診断する異常予兆診断装置等を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the abnormal sign diagnostic apparatus etc. which diagnose appropriately the presence or absence of the abnormal sign of mechanical equipment can be provided.

本発明の第1実施形態に係る異常予兆診断装置の構成図である。It is a block diagram of the abnormality sign diagnostic apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 内燃力発電機の説明図である。It is explanatory drawing of an internal combustion power generator. (a)は内燃力発電機の吸気温度と、排気温度と、によって特定される点をプロットした散布図であり、(b)は内燃力発電機の発電出力と、排気温度と、によって特定される点をプロットした散布図である。(A) is a scatter diagram in which points specified by the intake air temperature and exhaust temperature of the internal combustion power generator are plotted, and (b) is specified by the power generation output of the internal combustion power generator and the exhaust temperature. It is a scatter diagram in which points are plotted. 近似曲線を表す関数の導出に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding derivation | leading-out of the function showing an approximated curve. 時系列データの補正に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding correction | amendment of time series data. (a)は排気温度の補正に関する説明図であり、(b)は吸気温度に関する第2差分と、排気温度に関する第1差分と、の関係を示す説明図であり、(c)は発電電力に関する第2差分と、排気温度に関する第1差分と、の関係を示す説明図である。(A) is explanatory drawing regarding correction | amendment of exhaust temperature, (b) is explanatory drawing which shows the relationship between the 2nd difference regarding intake temperature, and the 1st difference regarding exhaust temperature, (c) is related with generated electric power. It is explanatory drawing which shows the relationship between a 2nd difference and the 1st difference regarding exhaust gas temperature. 異常予兆の有無の診断に関するフローチャートである。It is a flowchart regarding the diagnosis of the presence or absence of an abnormality sign. (a)は排気温度に関する実験データであり、(b)は(a)に示す領域Kの部分拡大図である。(A) is the experimental data regarding exhaust temperature, (b) is the elements on larger scale of the area | region K shown to (a). (a)は排気温度の補正値に関する実験データであり、(b)は(a)に示す領域Mの部分拡大図である。(A) is experimental data regarding the correction value of exhaust temperature, (b) is the elements on larger scale of the area | region M shown to (a). 第2実施形態に係る異常予兆診断装置の構成図である。It is a block diagram of the abnormality sign diagnostic apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 異常予兆診断装置が備えるデータマイニング手段の構成図である。It is a block diagram of the data mining means with which an abnormality sign diagnostic apparatus is provided. クラスタ学習部によって学習されるクラスタの説明図である。It is explanatory drawing of the cluster learned by a cluster learning part. 学習手段が実行する学習処理のフローチャートである。It is a flowchart of the learning process which a learning means performs. 診断手段が実行する診断処理のフローチャートである。It is a flowchart of the diagnostic process which a diagnostic means performs. 学習手段によって学習された複数のクラスタと、各時系列データの特徴ベクトルと、を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the several cluster learned by the learning means, and the feature vector of each time series data.

≪第1実施形態≫
図1は、第1実施形態に係る異常予兆診断装置1の構成図である。
異常予兆診断装置1は、内燃力発電機2(機械設備)に設置された複数のセンサ31〜33(図2参照)の検出値を含む時系列データに基づき、内燃力発電機2に異常予兆が発生しているか否かを診断する装置である。前記した「異常予兆」とは、内燃力発電機2の異常が発生する前触れであり、「異常予兆診断」とは、異常予兆の有無を診断することである。
以下では、異常予兆診断装置1に関する説明に先立って、異常予兆の診断対象である内燃力発電機2と、この内燃力発電機2に設置されている各センサ31〜33(図2参照)について簡単に説明する。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a configuration diagram of an abnormality sign diagnosis apparatus 1 according to the first embodiment.
The abnormality sign diagnosis device 1 detects an abnormality sign in the internal combustion power generator 2 based on time-series data including detection values of a plurality of sensors 31 to 33 (see FIG. 2) installed in the internal combustion power generator 2 (mechanical equipment). This is a device for diagnosing whether or not an error has occurred. The above-mentioned “abnormal sign” is a prelude to the occurrence of an abnormality in the internal combustion power generator 2, and “abnormal sign diagnosis” is to diagnose the presence or absence of an abnormal sign.
In the following, prior to the description of the abnormality sign diagnosis apparatus 1, the internal combustion power generator 2 that is the object of abnormality sign diagnosis and the sensors 31 to 33 (see FIG. 2) installed in the internal combustion power generator 2 will be described. Briefly described.

<内燃力発電機の構成>
図2は、内燃力発電機2の説明図である。内燃力発電機2は、内燃機関21によって化学エネルギを運動エネルギに変換し、前記した運動エネルギを発電機27によって電気エネルギに変換する装置である。以下では、一例として、内燃機関21がディーゼルエンジンである場合について説明する。
<Configuration of internal combustion power generator>
FIG. 2 is an explanatory diagram of the internal combustion power generator 2. The internal combustion power generator 2 is a device that converts chemical energy into kinetic energy by the internal combustion engine 21 and converts the kinetic energy into electrical energy by the generator 27. Below, the case where the internal combustion engine 21 is a diesel engine is demonstrated as an example.

内燃力発電機2は、内燃機関21と、空気供給流路22と、空気供給ポンプ23と、燃料ガス供給流路24と、燃料ガス供給ポンプ25と、ガス排出流路26と、発電機27と、を備えている。
内燃機関21は、図示はしないが、シリンダ内に供給した空気及び燃料ガスを圧縮し、燃料ガスの自然発火に伴う膨張によってシリンダ内でピストンを往復させ、このピストンの往復によってクランクシャフトを回転するように構成されたディーゼルエンジンである。
The internal combustion power generator 2 includes an internal combustion engine 21, an air supply passage 22, an air supply pump 23, a fuel gas supply passage 24, a fuel gas supply pump 25, a gas discharge passage 26, and a generator 27. And.
Although not shown, the internal combustion engine 21 compresses air and fuel gas supplied into the cylinder, causes the piston to reciprocate in the cylinder by expansion accompanying spontaneous ignition of the fuel gas, and rotates the crankshaft by reciprocation of the piston. This is a diesel engine configured as described above.

空気供給流路22は、内燃機関21の燃焼室(図示せず)に空気を導く流路である。空気供給ポンプ23は、燃焼室に向けて空気を圧送するものであり、空気供給流路22に設置されている。
燃料ガス供給流路24は、内燃機関21の燃焼室に燃料ガスを導く流路である。燃料ガス供給ポンプ25は、燃焼室に向けて燃料ガスを圧送するものであり、燃料ガス供給流路24に設置されている。
The air supply flow path 22 is a flow path that guides air to a combustion chamber (not shown) of the internal combustion engine 21. The air supply pump 23 pumps air toward the combustion chamber, and is installed in the air supply flow path 22.
The fuel gas supply channel 24 is a channel that guides the fuel gas to the combustion chamber of the internal combustion engine 21. The fuel gas supply pump 25 pumps fuel gas toward the combustion chamber, and is installed in the fuel gas supply flow path 24.

ガス排出流路26は、内燃機関21で燃焼したガスを排出するための流路である。
発電機27は、内燃機関21の駆動によって発電を行うものであり、その回転子(図示せず)は内燃機関21のクランクシャフト(図示せず)に連結されている。
The gas discharge channel 26 is a channel for discharging the gas burned in the internal combustion engine 21.
The generator 27 generates power by driving the internal combustion engine 21, and a rotor (not shown) is connected to a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 21.

<センサ>
吸気温度センサ31(第2センサ)は、内燃機関21に供給される空気の温度(吸気温度)を検出するセンサであり、空気供給流路22に設置されている。
排気温度センサ32(第1センサ)は、内燃機関21から排出されるガスの温度(排気温度)を検出するセンサであり、ガス排出流路26に設置されている。
発電電力センサ33(第2センサ)は、発電機27の発電電力を検出するセンサである。
<Sensor>
The intake air temperature sensor 31 (second sensor) is a sensor that detects the temperature (intake air temperature) of air supplied to the internal combustion engine 21, and is installed in the air supply flow path 22.
The exhaust gas temperature sensor 32 (first sensor) is a sensor that detects the temperature (exhaust gas temperature) of the gas discharged from the internal combustion engine 21, and is installed in the gas discharge channel 26.
The generated power sensor 33 (second sensor) is a sensor that detects the generated power of the generator 27.

ここで「第1センサ」とは、その検出値が、内燃力発電機2の異常予兆の診断に直接的に用いられるセンサである。本実施形態では、排気温度センサ32が「第1センサ」に相当する。例えば、内燃機関21に供給される冷却水が不足したり、潤滑油が不足したりすると、内燃機関21の温度が異常に高くなり、燃焼室(図示せず)から排出されるガスの温度も高くなる。つまり、排気温度センサ32の検出値には、内燃力発電機2の状態(異常予兆の有無)が敏感に反映されるため、本実施形態では排気温度に基づいて異常予兆診断を行うようにしている。   Here, the “first sensor” is a sensor whose detection value is directly used for diagnosis of an abnormal sign of the internal combustion power generator 2. In the present embodiment, the exhaust temperature sensor 32 corresponds to a “first sensor”. For example, when the cooling water supplied to the internal combustion engine 21 is insufficient or the lubricating oil is insufficient, the temperature of the internal combustion engine 21 becomes abnormally high, and the temperature of the gas discharged from the combustion chamber (not shown) is also high. Get higher. That is, the detected value of the exhaust gas temperature sensor 32 sensitively reflects the state of the internal combustion power generator 2 (presence / absence of an abnormal sign), so in this embodiment, an abnormal sign diagnosis is performed based on the exhaust temperature. Yes.

また、「第2センサ」とは、内燃力発電機2が正常である場合において、その検出値と、前記した「第1センサ」の検出値と、の間に相関関係があるセンサである。本実施形態では、吸気温度センサ31と、発電電力センサ33と、が「第2センサ」に相当する。   The “second sensor” is a sensor having a correlation between the detected value and the detected value of the “first sensor” when the internal combustion power generator 2 is normal. In the present embodiment, the intake air temperature sensor 31 and the generated power sensor 33 correspond to a “second sensor”.

例えば、内燃力発電機2が正常であるにもかかわらず、発電電力の指令値の変動や、外気温度(吸気温度)の変動に伴い、異常予兆の診断に用いる排気温度センサ32の検出値も大きく変動することが多い。
従来は、排気温度センサ32の検出値を所定閾値と比較することで、異常予兆診断が行われていたが、前記したように、内燃力発電機2の正常時においても排気温度センサ32の検出値が大きく変動するため、誤診断を招く可能性があった。
For example, although the internal combustion power generator 2 is normal, the detected value of the exhaust gas temperature sensor 32 used for diagnosing abnormal signs is also accompanied by fluctuations in the command value of the generated power and fluctuations in the outside air temperature (intake air temperature). Often fluctuates greatly.
Conventionally, an abnormality sign diagnosis is performed by comparing the detected value of the exhaust temperature sensor 32 with a predetermined threshold value. However, as described above, the detection of the exhaust temperature sensor 32 is performed even when the internal combustion power generator 2 is normal. Since the value fluctuated greatly, there was a possibility of causing a misdiagnosis.

これに対して本実施形態では、排気温度センサ32の検出値と吸気温度センサ31の検出値との相関関係を表す関数や、排気温度センサ32の検出値と発電電力センサ33の検出値との相関関係を表す関数を利用して、排気温度センサ32の検出値を補正しするようにしている。これらの関数については、後記する。
図2に示す各センサ31〜33の検出値は、通信手段34及びネットワークNを介して、所定周期で異常予兆診断装置1に送信される。
On the other hand, in the present embodiment, a function representing the correlation between the detected value of the exhaust temperature sensor 32 and the detected value of the intake air temperature sensor 31, or the detected value of the exhaust temperature sensor 32 and the detected value of the generated power sensor 33 The detection value of the exhaust temperature sensor 32 is corrected using a function representing the correlation. These functions will be described later.
The detection values of the sensors 31 to 33 shown in FIG. 2 are transmitted to the abnormality sign diagnosis apparatus 1 at a predetermined cycle via the communication unit 34 and the network N.

なお、図1では、複数の内燃力発電機2のそれぞれに関して、センサ31〜33の検出値がネットワークNを介して異常予兆診断装置1に送信される構成を図示したが、内燃力発電機2の個数は一つであってもよい。また、複数の内燃力発電機2の構成が全て同一である必要はない。   In FIG. 1, the configuration in which the detection values of the sensors 31 to 33 are transmitted to the abnormality sign diagnosis apparatus 1 via the network N for each of the plurality of internal combustion power generators 2 is illustrated. The number of may be one. Further, it is not necessary that the plurality of internal combustion power generators 2 have the same configuration.

<異常予兆診断装置の構成>
図1に示すように、異常予兆診断装置1は、通信手段11と、時系列データ取得手段12と、時系列データ記憶手段13と、関数導出手段14と、関数記憶手段15と、補正手段16と、補正後時系列データ記憶手段17と、診断手段18と、診断結果記憶手段19と、表示制御手段20と、を備えている。
<Configuration of abnormal sign diagnosis device>
As shown in FIG. 1, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 includes a communication unit 11, a time series data acquisition unit 12, a time series data storage unit 13, a function derivation unit 14, a function storage unit 15, and a correction unit 16. And a corrected time-series data storage unit 17, a diagnosis unit 18, a diagnosis result storage unit 19, and a display control unit 20.

通信手段11は、ネットワークNを介して内燃力発電機2から送信されるデータを、所定の通信プロトコルに基づいて受信するものである。
時系列データ取得手段12は、ネットワークNを介して通信手段11が受信したデータのうち、内燃力発電機2に関する時系列データを取得する。前記した時系列データには、内燃力発電機2の識別情報と、センサ31〜33(図2参照)の検出値と、それぞれのセンサ31〜33の識別情報と、センサ31〜33によって物理量が検出された日付・時刻と、が含まれる。
The communication means 11 receives data transmitted from the internal combustion power generator 2 via the network N based on a predetermined communication protocol.
The time-series data acquisition unit 12 acquires time-series data related to the internal combustion power generator 2 among the data received by the communication unit 11 via the network N. In the time series data described above, the physical quantity is determined by the identification information of the internal combustion power generator 2, the detection values of the sensors 31 to 33 (see FIG. 2), the identification information of the sensors 31 to 33, and the sensors 31 to 33. The detected date and time are included.

時系列データ記憶手段13には、時系列データ取得手段12によって取得された時系列データが、例えば、データベースとして格納されている。
なお、時系列データ記憶手段13として、磁気ディスク装置、光ディスク装置、半導体記憶装置等を用いることができる(後記する関数記憶手段15、補正後時系列データ記憶手段17、及び診断結果記憶手段19についても同様)。
The time series data storage unit 13 stores the time series data acquired by the time series data acquisition unit 12 as, for example, a database.
A magnetic disk device, an optical disk device, a semiconductor storage device, or the like can be used as the time series data storage means 13 (the function storage means 15, the corrected time series data storage means 17, and the diagnosis result storage means 19 described later). The same).

関数導出手段14は、内燃力発電機2が正常であることが既知である過去の時系列データに基づき、吸気温度センサ31(図2参照)の検出値と、排気温度センサ32(図2参照)の検出値と、によって特定される点の分布の近似曲線を表す関数を導く機能を有している。
また、関数導出手段14は、内燃力発電機2が正常であることが既知である過去の時系列データに基づき、排気温度センサ32(図2参照)の検出値と、発電電力センサ33(図2参照)の検出値と、によって特定される点の分布の近似曲線を表す関数を導く機能も有している。
なお、前記した「近似曲線」には、「近似直線」も含まれる。
The function deriving means 14 is based on the past time series data that the internal combustion power generator 2 is known to be normal, and the detected value of the intake air temperature sensor 31 (see FIG. 2) and the exhaust gas temperature sensor 32 (see FIG. 2). ) And a function for deriving a function representing an approximate curve of the distribution of points specified by
Further, the function deriving unit 14 detects the detected value of the exhaust gas temperature sensor 32 (see FIG. 2) and the generated power sensor 33 (see FIG. 2) based on past time series data in which the internal combustion power generator 2 is known to be normal. 2) and a function for deriving a function representing an approximate curve of the distribution of points specified by
The “approximate curve” includes an “approximate straight line”.

図3(a)は、内燃力発電機2の吸気温度と、排気温度と、によって特定される点をプロットした散布図である。この散布図の横軸は、吸気温度センサ31(図2参照)によって検出された吸気温度であり、縦軸は、排気温度センサ32(図2参照)によって検出された排気温度である。
なお、図3(a)に示す各点は、内燃力発電機2が正常であることが既知であり、かつ、所定の発電電力が得られるように内燃力発電機2を稼動させているときに得られた各検出値に関して、ひと月ごと(12ヶ月分)の平均値を算出したものである。
FIG. 3A is a scatter diagram in which points specified by the intake air temperature and the exhaust gas temperature of the internal combustion power generator 2 are plotted. The horizontal axis of this scatter diagram is the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 31 (see FIG. 2), and the vertical axis is the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 32 (see FIG. 2).
In addition, each point shown to Fig.3 (a) is when it is known that the internal combustion power generator 2 is normal, and the internal combustion power generator 2 is operated so that predetermined generation power can be obtained. The average value for every month (for 12 months) is calculated for each of the detection values obtained.

図3(a)に示すように、内燃力発電機2が正常である場合には、吸気温度と排気温度との間に強い相関関係があり、また、吸気温度が高くなるほど排気温度も高くなっている。このような相関の有無は、事前の実験やシミュレーションの結果に基づいて予め特定されている。   As shown in FIG. 3A, when the internal combustion power generator 2 is normal, there is a strong correlation between the intake air temperature and the exhaust gas temperature, and the exhaust gas temperature increases as the intake air temperature increases. ing. The presence or absence of such correlation is specified in advance based on the results of prior experiments and simulations.

図2に示す関数導出手段14は、コンピュータ4の操作によって吸気温度センサ31及び排気温度センサ32が指定された場合、その検出値で特定される各点の分布の近似曲線を表す関数を導出する。このような近似曲線の導出方法として、例えば、最小二乗法を用いることができる。図3(a)に示す例では、直線G(近似曲線)を表す関数:y=ax+bが、関数導出手段14によって導出されている。 The function deriving means 14 shown in FIG. 2 derives a function representing an approximate curve of the distribution of each point specified by the detected value when the intake air temperature sensor 31 and the exhaust gas temperature sensor 32 are designated by the operation of the computer 4. . As a method for deriving such an approximate curve, for example, a least square method can be used. In the example shown in FIG. 3A, a function y = ax + b representing the straight line G A (approximate curve) is derived by the function deriving means 14.

図3(b)は、内燃力発電機2の発電出力と、排気温度と、によって特定される点をプロットした散布図である。この散布図の横軸は、発電電力センサ33(図2参照)によって検出された発電電力であり、縦軸は、排気温度センサ32(図2参照)によって検出された排気温度である。
なお、図3(b)に示す各点は、内燃力発電機2が正常であることが既知であり、かつ、吸気温度(外気温度)が略一定である期間に取得されたものである。
FIG. 3B is a scatter diagram in which points specified by the power generation output of the internal combustion power generator 2 and the exhaust gas temperature are plotted. The horizontal axis of this scatter diagram is the generated power detected by the generated power sensor 33 (see FIG. 2), and the vertical axis is the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 32 (see FIG. 2).
Each point shown in FIG. 3B is obtained during a period in which the internal combustion power generator 2 is known to be normal and the intake air temperature (outside air temperature) is substantially constant.

図3(b)に示すように、内燃力発電機2が正常である場合には、発電出力と排気温度との間にも強い相関関係があり、発電電力が大きいほど排気温度が高くなっている。このような相関の有無は、事前の実験やシミュレーションの結果に基づいて予め特定されている。   As shown in FIG. 3 (b), when the internal combustion power generator 2 is normal, there is also a strong correlation between the power generation output and the exhaust temperature, and the larger the generated power, the higher the exhaust temperature. Yes. The presence or absence of such correlation is specified in advance based on the results of prior experiments and simulations.

図2に示す関数導出手段14は、前記したように、コンピュータ4の操作によって排気温度センサ32及び発電電力センサ33が指定された場合、その検出値で特定される各点の分布の近似曲線を表す関数を導出する。図3(b)に示す例では、直線G(近似曲線)を表す関数:y=cx+dが、関数導出手段14によって導出されている。
ちなみに、直線G,Gを表す関数を導くことができればよいため、図3(a)に示す各点と、図3(b)に示す各点と、を一対一で対応させる必要はない。
As described above, when the exhaust temperature sensor 32 and the generated power sensor 33 are designated by the operation of the computer 4, the function deriving unit 14 shown in FIG. 2 calculates an approximate curve of the distribution of each point specified by the detected value. Derive the function to represent. In the example shown in FIG. 3B, the function y = cx + d representing the straight line G B (approximate curve) is derived by the function deriving unit 14.
Incidentally, since it is only necessary to be able to derive functions representing the straight lines G A and G B , it is not necessary to make each point shown in FIG. 3A correspond to each point shown in FIG. .

図1に示す関数記憶手段15(記憶手段)には、直線Gを表す関数が、吸気温度センサ31に対応付けて格納されている。また、関数記憶手段15には、直線Gを表す関数が、発電電力センサ33に対応付けて格納されている。
補正手段16は、関数記憶手段15に格納されている2つの関数(y=ax+b、y=cx+d)に基づいて、排気温度の検出値(時系列データ)を補正する機能を有している。なお、補正手段16が実行する処理については後記する。
補正後時系列データ記憶手段17には、異常予兆の診断に用いられる排気温度の補正値が格納される。
A function storage unit 15 shown in FIG. 1 (storage means), a function representing a straight line G A is stored in association with the intake air temperature sensor 31. Further, the function storage unit 15, a function representing a straight line G B is stored in association with the generated power sensor 33.
The correction unit 16 has a function of correcting the detected value (time series data) of the exhaust temperature based on two functions (y = ax + b, y = cx + d) stored in the function storage unit 15. The processing executed by the correction unit 16 will be described later.
The corrected time-series data storage means 17 stores a correction value of the exhaust temperature used for diagnosis of an abnormal sign.

診断手段18は、補正後時系列データ記憶手段17に格納されている排気温度の補正値(補正後の時系列データ)に基づいて、内燃力発電機2の異常予兆の有無を診断する機能を有している。なお、診断手段18が実行する処理については後記する。
診断結果記憶手段19には、診断手段18の診断結果に関する情報が格納される。前記した診断結果には、内燃力発電機2の識別情報と、異常予兆の有無と、が含まれる。
The diagnosis unit 18 has a function of diagnosing the presence / absence of an abnormality sign of the internal combustion power generator 2 based on the correction value of the exhaust temperature (corrected time series data) stored in the corrected time series data storage unit 17. Have. The processing executed by the diagnosis unit 18 will be described later.
The diagnosis result storage means 19 stores information related to the diagnosis result of the diagnosis means 18. The above-described diagnosis result includes identification information of the internal combustion power generator 2 and presence / absence of an abnormality sign.

表示制御手段20は、診断手段18による診断結果を表示するための制御信号を表示装置5に出力する。例えば、表示制御手段20は、内燃力発電機2の識別情報を行とし、診断日の日付を列としてマトリクス形式で診断結果(異常予兆の有無)を表示装置5に表示させる。   The display control means 20 outputs a control signal for displaying the diagnosis result by the diagnosis means 18 to the display device 5. For example, the display control means 20 displays the diagnosis result (presence / absence of abnormality) on the display device 5 in a matrix format with the identification information of the internal combustion power generator 2 as a row and the date of diagnosis as a column.

図4は、近似曲線を表す関数の導出に関するフローチャートである。
ステップS101において異常予兆診断装置1は、時系列データ取得手段12によって、内燃力発電機2が正常であるときの時系列データを取得する(時系列データ取得ステップ)。内燃力発電機2が正常に稼動していることは、前記したように、既知であるものとする。
ステップS102において異常予兆診断装置1は、ステップS101で取得した時系列データを時系列データ記憶手段13に格納する。
FIG. 4 is a flowchart relating to the derivation of the function representing the approximate curve.
In step S101, the abnormality sign diagnosis device 1 acquires time-series data when the internal combustion power generator 2 is normal by the time-series data acquisition unit 12 (time-series data acquisition step). As described above, it is assumed that the internal combustion power generator 2 is operating normally.
In step S102, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 stores the time-series data acquired in step S101 in the time-series data storage unit 13.

ステップS103において異常予兆診断装置1は、関数導出手段14によって、近似曲線を表す関数を導出する。つまり、異常予兆診断装置1は、ユーザによるコンピュータ4の操作に応じて、吸気温度と排気温度とで特定される各点の分布を近似した直線G(図3(a)参照)を表す関数を導出する。また、異常予兆診断装置1は、ユーザによるコンピュータ4の操作に応じて、発電出力と排気温度とで特定される各点の分布を近似した直線G(図3(b)参照)を表す関数を導出する。
ステップS104において異常予兆診断装置1は、ステップS103で導出した関数を関数記憶手段15に格納する(記憶ステップ)。
In step S <b> 103, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 derives a function representing the approximate curve by the function deriving unit 14. That is, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 functions as a straight line G A (see FIG. 3A) that approximates the distribution of each point specified by the intake air temperature and the exhaust gas temperature in accordance with the operation of the computer 4 by the user. Is derived. Further, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 is a function representing a straight line G B (see FIG. 3B) that approximates the distribution of each point specified by the power generation output and the exhaust temperature in accordance with the operation of the computer 4 by the user. Is derived.
In step S104, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 stores the function derived in step S103 in the function storage unit 15 (storage step).

図5は、時系列データの補正に関するフローチャートである。
ステップS201において異常予兆診断装置1は、時系列データ取得手段12によって、診断対象の時系列データを取得する。診断対象の時系列データには、吸気温度センサ31(図2参照)によって検出された吸気温度と、排気温度センサ32(図2参照)によって検出された排気温度と、発電電力センサ33(図2参照)によって検出された発電電力と、が含まれている。これらの各検出値に基づいて、以下で説明するように、排気温度センサ32の検出値が補正される。
FIG. 5 is a flowchart regarding correction of time-series data.
In step S <b> 201, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 acquires time series data to be diagnosed by the time series data acquisition unit 12. The time series data to be diagnosed includes the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 31 (see FIG. 2), the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 32 (see FIG. 2), and the generated power sensor 33 (see FIG. 2). And the generated power detected by the reference). Based on each of these detection values, the detection value of the exhaust temperature sensor 32 is corrected as described below.

図6(a)は、排気温度の補正に関する説明図である。
図6(a)に示す説明図の横軸は時刻であり、縦軸は内燃力発電機2の排気温度である。なお、時刻t1,t2,t3に検出された排気温度に関しては、以下で説明する一連の補正処理(S201〜209)が既に施されているものとする。ここでは、時刻t4における排気温度の検出値Tを、この時刻t4における吸気温度の検出値T(図6(b)参照)と、発電電力の検出値W(図6(c)参照)と、に基づいて補正する場合について説明する。
FIG. 6A is an explanatory diagram regarding correction of the exhaust gas temperature.
The horizontal axis of the explanatory diagram shown in FIG. 6A is the time, and the vertical axis is the exhaust temperature of the internal combustion power generator 2. It is assumed that a series of correction processes (S201 to S209) described below have already been performed on the exhaust temperatures detected at times t1, t2, and t3. Here, the detected value T S of the exhaust temperature at time t4, the detected value T Q of the intake air temperature at time t4 (see FIG. 6B), and the detected value W Q of generated power (see FIG. 6C). ) And the case of correction based on the above.

図5のステップS202において異常予兆診断装置1は、複数の「第2センサ」の中から一つを選択する。前記したように、「第2センサ」には、吸気温度センサ31(図2参照)と、発電電力センサ33(図2参照)と、が含まれる。異常予兆診断装置1は「第2センサ」として、例えば、吸気温度センサ31を選択する。   In step S202 of FIG. 5, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 selects one from a plurality of “second sensors”. As described above, the “second sensor” includes the intake air temperature sensor 31 (see FIG. 2) and the generated power sensor 33 (see FIG. 2). The abnormality sign diagnosis apparatus 1 selects, for example, the intake air temperature sensor 31 as the “second sensor”.

ステップS203において異常予兆診断装置1は、ステップS201で取得した時系列データについて、吸気温度センサ31の検出値から所定の基準値を減算することで「第2差分」を算出する。   In step S203, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 calculates a “second difference” by subtracting a predetermined reference value from the detection value of the intake air temperature sensor 31 for the time-series data acquired in step S201.

図6(b)は、吸気温度に関する第2差分ΔT2と、排気温度に関する第1差分ΔT1と、の関係を示す説明図である。図6(b)に示す直線Gを表す関数は、吸気温度と排気温度との相関関係に基づくものであり、ステップS103(図4参照)において導出され、予め関数記憶手段15に格納されている。 FIG. 6B is an explanatory diagram showing the relationship between the second difference ΔT2 related to the intake air temperature and the first difference ΔT1 A related to the exhaust gas temperature. Function representing a straight line G A shown in FIG. 6 (b) is based on the correlation between the intake air temperature and exhaust temperature, is derived in step S103 (see FIG. 4), previously stored in the function storage means 15 Yes.

ステップS203において異常予兆診断装置1は、吸気温度の検出値Tから所定の基準値T(例えば、20℃)を減算することで、第2差分ΔT2(=T−T)を算出する。前記した基準値Tは、例えば、年間を通した吸気温度(外気温度)の平均値であり、予め設定されている。図6(a)に示す例では、検出値Tが基準値Tよりも高いため、第2差分ΔT2は正の値になっている。 In step S203, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 calculates a second difference ΔT2 (= T Q −T P ) by subtracting a predetermined reference value T P (for example, 20 ° C.) from the detected value T Q of the intake air temperature. To do. Reference value T P described above is, for example, an average value of the intake air temperature throughout the year (outside air temperature) is preset. In the example shown in FIG. 6 (a), the detected value T Q is higher than the reference value T P, the second difference ΔT2 has become a positive value.

ステップS204において異常予兆診断装置1は、第2差分ΔT2に対応する第1差分ΔT1を算出する。すなわち、異常予兆診断装置1は、直線Gを表す関数を関数記憶手段15から読み出し、直線Gの傾きaを第2差分ΔT2に乗算することで、第1差分ΔT1(=a×ΔT2)を算出する。
ステップS205において異常予兆診断装置1は、ステップS204で算出した第1差分ΔT1を記憶する。
In step S204, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 calculates a first difference ΔT1 A corresponding to the second difference ΔT2. That is, the abnormality indication diagnostic apparatus 1 reads out a function representing a straight line G A from the function storage unit 15, the gradient a of the straight line G A by multiplying the second difference Delta] T2, the first difference ΔT1 A (= a × ΔT2 ) Is calculated.
In step S205, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 stores the first difference ΔT1 A calculated in step S204.

ステップS206において異常予兆診断装置1は、他に「第2センサ」が存在するか否かを判定する。他に「第2センサ」が存在する場合(S206:Yes)、異常予兆診断装置1の処理はステップS202に進む。本実施形態では、吸気温度センサ31の他に「第2センサ」として発電電力センサ33が存在する(S206:Yes)。
二回目のステップS202において異常予兆診断装置1は、複数の「第2センサ」の中から発電電力センサ33を選択し、さらにステップS203〜S205の処理を実行する。
In step S206, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 determines whether or not another “second sensor” exists. If there is another “second sensor” (S206: Yes), the process of the abnormality sign diagnosis apparatus 1 proceeds to step S202. In the present embodiment, the generated power sensor 33 is present as the “second sensor” in addition to the intake air temperature sensor 31 (S206: Yes).
In the second step S202, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 selects the generated power sensor 33 from a plurality of “second sensors”, and further executes the processes of steps S203 to S205.

図6(c)は、発電電力に関する第2差分ΔW2と、排気温度に関する第1差分ΔT1と、の関係を示す説明図である。図6(c)に示す直線Gを表す関数は、発電電力と排気温度との相関関係に基づくものであり、ステップS103(図4参照)において導出され、予め関数記憶手段15に格納されている。 FIG. 6 (c), the second difference ΔW2 relates generated power is an explanatory diagram showing a first difference Delta] T1 B relates to an exhaust temperature, a relationship. Function representing a straight line G B shown in FIG. 6 (c) is based on the correlation between the generated power and the exhaust temperature, is derived in step S103 (see FIG. 4), previously stored in the function storage means 15 Yes.

二回目のステップS203において異常予兆診断装置1は、発電電力の検出値Wから所定の基準値W(例えば、500kW)を減算することで、第2差分ΔW2(=W−W)を算出する。前記した基準値Wは、例えば、内燃力発電機2がロード運転を行っているときの発電電力の平均値であり、予め設定されている。図6(c)に示す例では、検出値Wが基準値Wよりも大きいため、第2差分ΔW2は正の値になっている。 In the second step S203, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 subtracts a predetermined reference value W P (for example, 500 kW) from the detected value W Q of the generated power, thereby obtaining the second difference ΔW2 (= W Q −W P ). Is calculated. Reference value W P described above is, for example, a mean value of the generated power when the internal combustion power generator 2 are load operation, are set in advance. In the example shown in FIG. 6 (c), the detection value W Q is larger than the reference value W P, the second difference ΔW2 has become a positive value.

二回目のステップS204において異常予兆診断装置1は、第2差分ΔW2に対応する第1差分ΔT1を算出する。すなわち、異常予兆診断装置1は、関数記憶手段15から直線Gを表す関数を読み出し、直線Gの傾きcを第2差分ΔW2に乗算することで、第1差分ΔT1(=c×ΔW2)を算出する。
二回目のステップS205において異常予兆診断装置1は、ステップS204で算出した第1差分ΔT1を記憶する。
In the second step S204, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 calculates a first difference ΔT1 B corresponding to the second difference ΔW2. That is, the abnormality indication diagnostic apparatus 1 reads out a function representing a straight line G B from the function storage means 15, the slope c of the straight line G B By multiplying the second difference Derutadaburyu2, first difference ΔT1 B (= c × ΔW2 ) Is calculated.
In the second step S205, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 stores the first difference ΔT1 B calculated in step S204.

以上の処理で、複数の第2センサ(吸気温度センサ31、発電電力センサ33)のそれぞれに関して第1差分ΔT1,ΔT1が算出されたため(S206:Yes)、異常予兆診断装置1の処理はステップS207に進む。 With the above processing, the first difference ΔT1 A and ΔT1 B are calculated for each of the plurality of second sensors (the intake air temperature sensor 31 and the generated power sensor 33) (S206: Yes). Proceed to step S207.

ステップS207において異常予兆診断装置1は、ステップS206で記憶した第1差分ΔT1,ΔT1の和である第1差分積算値(ΔT1+ΔT1)を算出する。
ステップS208において異常予兆診断装置1は、排気温度の検出値Tから第1差分積算値(ΔT1+ΔT1)を減算することで、排気温度の補正値TRS(=T−ΔT1−ΔT1)を算出する。
In step S207, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 calculates a first difference integrated value (ΔT1 A + ΔT1 B ) that is the sum of the first differences ΔT1 A and ΔT1 B stored in step S206.
In step S208, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 subtracts the first difference integrated value (ΔT1 A + ΔT1 B ) from the detected value T S of the exhaust temperature, thereby correcting the exhaust temperature correction value T RS (= T S −ΔT1 A −. ΔT1 B ) is calculated.

つまり、異常予兆診断装置1は、吸気温度が所定の基準値Tであり、かつ、発電電力が所定の基準値Wとなるように内燃力発電機2を稼動したと仮定した場合の排気温度(補正値TRS)を、直線G,Gの関数に基づいて推定する。
前記したように、吸気温度と排気温度との間には強い相関があり、また、発電電力と排気温度との間にも強い相関がある(図3参照)。これらの相関を利用して、時々刻々と変動する吸気温度及び発電電力が一定である仮定して、排気温度を補正するようにしている。これによって、内燃力発電機2が正常である場合には、排気温度の補正値TRSのばらつきが非常に小さくなる(図6(a)参照)。
In other words, the abnormality indication diagnostic apparatus 1, the intake air temperature is the predetermined reference value T P, and the exhaust when the generated power is assumed to have running internal combustion power generator 2 to a predetermined reference value W P The temperature (correction value T RS ) is estimated based on a function of the straight lines G A and G B.
As described above, there is a strong correlation between the intake air temperature and the exhaust gas temperature, and there is also a strong correlation between the generated power and the exhaust gas temperature (see FIG. 3). By utilizing these correlations, the exhaust gas temperature is corrected on the assumption that the intake air temperature and the generated power that change from moment to moment are constant. As a result, when the internal combustion power generator 2 is normal, the variation in the correction value TRS of the exhaust temperature becomes very small (see FIG. 6A).

ちなみに、外気温度が比較的低い冬季(T<T)に検出された排気温度や、通常よりも小さな発電電力(W<W)を供給しているときに検出された排気温度に関しては、その値を大きくするように排気温度の検出値が補正される。 By the way, regarding the exhaust temperature detected in the winter (T Q <T P ) where the outside air temperature is relatively low, and the exhaust temperature detected when the generated power (W Q <W P ) smaller than normal is supplied. The exhaust gas temperature detection value is corrected so as to increase the value.

ステップS209において異常予兆診断装置1は、ステップS208で算出した排気温度の補正値TRSを補正後時系列データ記憶手段17に格納し、排気温度の補正に関する処理を終了する(END)。
なお、前記したステップS202〜S209の処理(補正ステップ)は、ステップS201で取得した診断対象の時系列データのそれぞれについて、補正手段16(図1参照)により実行される。
Abnormal sign diagnostic apparatus 1 in step S209 stores the correction value T RS of the exhaust temperature calculated in step S208 to the corrected time series data storage unit 17, and ends the process relating to correction of the exhaust temperature (END).
Note that the processing (correction step) of steps S202 to S209 described above is executed by the correction means 16 (see FIG. 1) for each time-series data to be diagnosed acquired in step S201.

図7は、異常予兆の有無の診断に関するフローチャートである。なお、以下で説明するステップS301〜S306の処理(診断ステップ)は、異常予兆診断装置1が備える診断手段18(図2参照)によって実行される。また、図7に示す「START」時には、直線G,Gを表す関数に基づいて排気温度の補正値TRS(図6(a)参照)が算出され、この補正値TRSが補正後時系列データ記憶手段17に格納されているものとする。 FIG. 7 is a flowchart regarding diagnosis of presence / absence of an abnormality sign. In addition, the process (diagnosis step) of step S301-S306 demonstrated below is performed by the diagnostic means 18 (refer FIG. 2) with which the abnormality sign diagnostic apparatus 1 is provided. Also, shown in FIG. 7, "START" Sometimes, a straight line G A, the correction value of the exhaust temperature based on a function representing the G B T RS (see FIG. 6 (a)) is calculated, the correction value T RS is corrected It is assumed that it is stored in the time series data storage means 17.

ステップS301において異常予兆診断装置1は、補正後時系列データ記憶手段17から排気温度の補正値TRS(つまり、診断対象の時系列データ)を読み出す。
ステップS302において異常予兆診断装置1は、ステップS301で取得した排気温度の補正値TRSが、所定範囲から外れているか否かを判定する。前記した「所定範囲」は、内燃力発電機2に異常予兆が発生しているか否かの判定基準となる範囲であり、事前の実験等に基づいて予め設定されている。例えば、異常予兆診断装置1は、排気温度の補正値TRSが、図6(a)に示す閾値T以上、かつ、閾値T以下である所定範囲から外れているか否かを判定する。
In step S301, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 reads the corrected exhaust gas temperature value T RS (that is, time-series data to be diagnosed) from the corrected time-series data storage unit 17.
Abnormal sign diagnostic apparatus in step S302 1, the correction value T RS of the exhaust gas temperature acquired in step S301 it is determined whether out of a predetermined range. The above-mentioned “predetermined range” is a range that serves as a criterion for determining whether or not an abnormality sign has occurred in the internal combustion power generator 2, and is set in advance based on a prior experiment or the like. For example, the abnormality indication diagnostic apparatus 1 determines the correction value T RS of the exhaust temperature threshold value T L above is shown in FIG. 6 (a), and, whether out of a predetermined range is equal to or less than the threshold T H.

ステップS302において排気温度の補正値TRSが所定範囲から外れている場合(S302:Yes)、異常予兆診断装置1の処理はステップS303に進む。ステップS303において異常予兆診断装置1は、内燃力発電機2に「異常予兆あり」と診断する。
一方、ステップS302において排気温度の補正値TRSが所定範囲に入っている場合(S302:No)、異常予兆診断装置1の処理はステップS304に進む。
If the exhaust gas correction value TRS is out of the predetermined range in step S302 (S302: Yes), the process of the abnormality sign diagnosis apparatus 1 proceeds to step S303. In step S303, the abnormality sign diagnosis device 1 diagnoses the internal combustion power generator 2 as “abnormal sign”.
On the other hand, if the exhaust gas correction value TRS is within the predetermined range in step S302 (S302: No), the process of the abnormality sign diagnosis apparatus 1 proceeds to step S304.

ステップS304において異常予兆診断装置1は、排気温度の補正値TRS(つまり、診断対象の時系列データ)が他に存在するか否かを判定する。排気温度の補正値TRSが他に存在する場合(S304:Yes)、異常予兆診断装置1の処理はステップS301に進む。一方、排気温度の補正値TRSが他に存在しない場合(S304:No)、異常予兆診断装置1の処理はステップS305に進む。ステップS305において異常予兆診断装置1は、内燃力発電機2に関して「異常予兆なし」と診断する。 In step S304, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 determines whether there is another exhaust gas temperature correction value T RS (that is, time series data to be diagnosed). When the correction value T RS of the exhaust gas temperature is present in the other (S304: Yes), the processing of the abnormality sign diagnostic apparatus 1 proceeds to step S301. On the other hand, when the correction value T RS of the exhaust gas temperature is not in the other (S304: No), the processing of the abnormality sign diagnostic apparatus 1 proceeds to step S305. In step S <b> 305, the abnormality sign diagnosis device 1 diagnoses “no abnormality sign” for the internal combustion power generator 2.

ステップS303又はステップS305の処理を行った後、ステップS306において異常予兆診断装置1は、表示制御手段20(図1参照)によって表示装置5(図1参照)に診断結果を表示し、診断に関する処理を終了する(END)。   After performing the process of step S303 or step S305, in step S306, the abnormality sign diagnosis apparatus 1 displays the diagnosis result on the display device 5 (see FIG. 1) by the display control means 20 (see FIG. 1), and processes related to the diagnosis. End (END).

<効果>
本実施形態では、排気温度の検出値T(図6(a)参照)に関して、吸気温度が所定の基準値T(図6(b)参照)であり、かつ、発電電力が所定の基準値W(図6(c)参照)であると仮定した場合の補正値TRSを算出し、この補正値TRSに基づいて内燃力発電機2の異常予兆の有無を診断するようにしている。前記したように、内燃力発電機2が正常であれば、吸気温度や発電電力が大きく変動した場合でも、排気温度の補正値TRSのばらつきは非常に小さい(図6(a)参照)。したがって、内燃力発電機2が正常であるにもかかわらず「異常予兆あり」と誤診断してしまうことを防止できる。
また、吸気温度センサ31及び発電電力センサ33(2つの「第2センサ」)の検出値に基づいて排気温度センサ32(「第1センサ」)の検出値を補正するため、1つの「第2センサ」の検出値に基づく補正よりも、内燃力発電機2の異常予兆の有無を高精度に診断できる。
<Effect>
In the present embodiment, with respect to the detected value T S of the exhaust temperature (see FIG. 6A), the intake air temperature is a predetermined reference value T P (see FIG. 6B), and the generated power is a predetermined reference. It calculates a correction value T RS assuming that the value W P (see FIG. 6 (c)), so as to diagnose the presence or absence of the abnormal sign internal combustion power generator 2 on the basis of the correction value T RS Yes. As described above, if the internal combustion power generator 2 is normal, the variation in the correction value TRS of the exhaust temperature is very small even when the intake air temperature and the generated power fluctuate greatly (see FIG. 6A). Therefore, it is possible to prevent erroneous diagnosis that “there is a sign of abnormality” even though the internal combustion power generator 2 is normal.
Further, since the detection values of the exhaust temperature sensor 32 (“first sensor”) are corrected based on the detection values of the intake air temperature sensor 31 and the generated power sensor 33 (two “second sensors”), one “second” The presence / absence of an abnormality sign of the internal combustion power generator 2 can be diagnosed with higher accuracy than the correction based on the detection value of the “sensor”.

図8(a)は、排気温度に関する実験データである。図8(a)に示す各データは、8月1日〜9月20日の期間において、各時刻に検出された排気温度である。なお、8月24日に内燃力発電機2で「異常予兆あり」と診断され、その後にメンテナンスを行い、8月28日から再稼動した。   FIG. 8A shows experimental data relating to the exhaust gas temperature. Each data shown in FIG. 8A is the exhaust temperature detected at each time in the period from August 1 to September 20. On August 24, the internal combustion power generator 2 was diagnosed with “abnormal sign”, and thereafter maintenance was performed, and operation resumed from August 28.

図8(b)は、図8(a)に示す領域Kの部分拡大図である。図8(b)に示すように、内燃力発電機2が正常に稼動している期間(8月23日以前)においても排気温度が大きく変動していることがわかる。
仮に、補正前の排気温度をそのまま用い、所定閾値との比較に基づいて異常予兆の有無を診断した場合、内燃力発電機2が正常であるにもかかわらず「異常予兆あり」と誤診断される可能性が高い。内燃力発電機2の正常時において、例えば、実際の発電電力が大きく変動しているときには、この発電電力と強い相関を有する排気温度も大きく変動するからである。
FIG. 8B is a partially enlarged view of the region K shown in FIG. As shown in FIG. 8 (b), it can be seen that the exhaust gas temperature fluctuates greatly even during the period in which the internal combustion power generator 2 is operating normally (before August 23).
If the exhaust gas temperature before correction is used as it is and the presence / absence of an abnormality sign is diagnosed based on a comparison with a predetermined threshold value, it is erroneously diagnosed as “abnormal sign is present” even though the internal combustion power generator 2 is normal. There is a high possibility. This is because, when the internal combustion power generator 2 is normal, for example, when the actual generated power fluctuates greatly, the exhaust temperature having a strong correlation with the generated power also fluctuates greatly.

図9(a)は、排気温度の補正値に関する実験データである。図9(a)に示す各データは、図8(a)に示す各データを補正(S201〜S209:図5参照)することで得られたものである。8月26日頃に行われたメンテナンス前では、排気温度の補正値が630℃付近に集まって分布しており、図8(a)に示す排気温度と比べてデータのばらつきが非常に小さくなっている。   FIG. 9A shows experimental data regarding the correction value of the exhaust gas temperature. Each data shown in FIG. 9A is obtained by correcting each data shown in FIG. 8A (S201 to S209: see FIG. 5). Before the maintenance carried out around August 26, exhaust temperature correction values were concentrated and distributed around 630 ° C., and the variation in data was very small compared to the exhaust temperature shown in FIG. Yes.

図9(b)は、図9(a)に示す領域Mの部分拡大図である。なお、図9(b)に示す閾値T,Tは、図6(a)に示す閾値T,Tに対応している。
図9(b)に示す例では、8月24日頃に排気温度の補正値が閾値Tよりも高くなり、診断手段18によって「異常予兆あり」と診断されている。例えば、内燃機関21(図2参照)を冷却するための冷却水が不足している場合には、図3(a)、(b)に示す相関関係が崩れて、排気温度の補正値が閾値Tよりも高くなり、「異常予兆あり」と診断される。このように本実施形態によれば、排気温度の補正値に基づいて、内燃力発電機2に関する異常予兆の有無を適切かつ高精度に診断できる。
FIG. 9B is a partially enlarged view of the region M shown in FIG. Note that the thresholds T H and T L shown in FIG. 9B correspond to the thresholds T H and T L shown in FIG.
In the example shown in FIG. 9 (b), higher than the correction value is a threshold value T H of the exhaust gas temperature around August 24, has been diagnosed with "Yes abnormal sign" by the diagnostic means 18. For example, when the cooling water for cooling the internal combustion engine 21 (see FIG. 2) is insufficient, the correlation shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) is lost, and the correction value of the exhaust temperature is the threshold value. higher than T H, is diagnosed that "there is an abnormal sign". As described above, according to the present embodiment, it is possible to appropriately and accurately diagnose the presence or absence of an abnormality sign related to the internal combustion power generator 2 based on the correction value of the exhaust gas temperature.

≪第2実施形態≫
第2実施形態に係る異常予兆診断装置1A(図10参照)は、第1実施形態で説明した診断手段18(図1参照)に代えて、データマイニング手段18A(図10参照)を備えている。また、多数のセンサを備える機械設備6の異常予兆の有無を、異常予兆診断装置1Aによって診断する点が、第1実施形態とは異なっている。
なお、時系列データの補正に関する一連の処理(S201〜S209:図5参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
The abnormality sign diagnosis apparatus 1A (see FIG. 10) according to the second embodiment includes a data mining means 18A (see FIG. 10) instead of the diagnosis means 18 (see FIG. 1) described in the first embodiment. . Moreover, the point which diagnoses the presence or absence of the abnormal sign of the mechanical installation 6 provided with many sensors with the abnormal sign diagnostic apparatus 1A differs from 1st Embodiment.
Note that a series of processing (S201 to S209: refer to FIG. 5) regarding correction of time-series data is the same as that of the first embodiment. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description is abbreviate | omitted about the overlapping part.

図10は、第2実施形態に係る異常予兆診断装置1Aの構成図である。
異常予兆診断装置1Aは、機械設備6に異常予兆が発生しているか否かを診断する装置である。診断対象である機械設備6には、図示はしないが、多数(例えば、数百個)のセンサが設置されている。これらのセンサには、第1実施形態で説明したように、異常予兆の診断に直接的に用いられる「第1センサ」と、その検出値が「第1センサ」の検出値と相関を有する複数の「第2センサ」と、が含まれる。
FIG. 10 is a configuration diagram of the abnormality sign diagnosis apparatus 1A according to the second embodiment.
The abnormality sign diagnosis apparatus 1A is an apparatus that diagnoses whether or not an abnormality sign has occurred in the mechanical facility 6. Although not shown in the drawings, the machine facility 6 that is a diagnosis target is provided with a large number (for example, several hundreds) of sensors. As described in the first embodiment, these sensors include a “first sensor” that is directly used for diagnosis of a sign of abnormality, and a plurality of detection values that have a correlation with a detection value of the “first sensor”. “Second sensor”.

なお、第1実施形態では「第1センサ」が一つ(排気温度センサ32:図2参照)である場合について説明したが、「第1センサ」が複数存在することもある。この場合において関数記憶手段15には、「第1センサ」の検出値と、「第2センサ」の検出値と、によって特定される点の分布の近似曲線を表す関数が、「第1センサ」及び「第2センサ」に対応付けて格納されている。
また、「第1センサ」及び「第2センサ」のいずれにも属しないセンサ(他のセンサの検出値との間で相関関係がほとんどないセンサ)も存在し、このセンサの検出値も異常予兆の診断に用いられる。
In the first embodiment, the case where there is one “first sensor” (exhaust temperature sensor 32: see FIG. 2) has been described, but there may be a plurality of “first sensors”. In this case, the function storage means 15 includes a function representing an approximate curve of the distribution of points specified by the detection value of the “first sensor” and the detection value of the “second sensor” as the “first sensor”. And “second sensor”.
There are also sensors that do not belong to either the “first sensor” or the “second sensor” (sensors that have little correlation with the detection values of other sensors). Used for diagnosis.

<異常予兆診断装置の構成>
図10に示すように、異常予兆診断装置1Aは、通信手段11と、時系列データ取得手段12と、時系列データ記憶手段13と、関数導出手段14と、関数記憶手段15と、補正手段16と、補正後時系列データ記憶手段17と、データマイニング手段18Aと、診断結果記憶手段19と、表示制御手段20と、を備えている。
<Configuration of abnormal sign diagnosis device>
As shown in FIG. 10, the abnormality sign diagnosis apparatus 1A includes a communication unit 11, a time series data acquisition unit 12, a time series data storage unit 13, a function derivation unit 14, a function storage unit 15, and a correction unit 16. And a corrected time series data storage means 17, a data mining means 18A, a diagnosis result storage means 19, and a display control means 20.

補正後時系列データ記憶手段17には、前記した「第1センサ」に関する補正値と、「第1センサ」及び「第2センサ」のいずれにも含まれないセンサの検出値と、が機械設備6の識別情報、及び、各センサの検出時刻に対応付けて格納されている。
ちなみに、補正後時系列データ記憶手段17に格納される補正後の時系列データの中に「第2センサ」の検出値を含める必要はない。第1実施形態で説明したように、「第2センサ」の検出値が所定の基準値(一定値)であった場合を仮定して、「第1センサ」に関する補正値が算出されるからである。
The corrected time-series data storage means 17 includes a correction value relating to the “first sensor” and a detection value of a sensor not included in any of the “first sensor” and the “second sensor”. 6 identification information and the detection time of each sensor are stored in association with each other.
Incidentally, it is not necessary to include the detection value of the “second sensor” in the corrected time series data stored in the corrected time series data storage means 17. As described in the first embodiment, the correction value related to the “first sensor” is calculated on the assumption that the detection value of the “second sensor” is a predetermined reference value (a constant value). is there.

図11は、異常予兆診断装置1Aが備えるデータマイニング手段18Aの構成図である。図11に示すように、データマイニング手段18Aは、学習手段181と、診断手段182、を備えている。   FIG. 11 is a configuration diagram of the data mining means 18A provided in the abnormality sign diagnosis apparatus 1A. As shown in FIG. 11, the data mining unit 18A includes a learning unit 181 and a diagnostic unit 182.

学習手段181は、統計的なデータ分類手法の一つであるクラスタリングを行うことで、機械設備6の正常状態の範囲を示すクラスタ(正常モデル)を学習する機能を有している。前記したクラスタとは、多次元ベクトル空間においてクラスタ中心c(図12参照)及びクラスタ半径r(図12参照)で特定される領域であり、機械設備6が正常であることが既知である期間に取得された時系列データを用いて学習される。   The learning unit 181 has a function of learning a cluster (normal model) indicating the range of the normal state of the mechanical equipment 6 by performing clustering which is one of statistical data classification methods. The above-described cluster is an area specified by the cluster center c (see FIG. 12) and the cluster radius r (see FIG. 12) in the multidimensional vector space, and in a period when the mechanical equipment 6 is known to be normal. Learning is performed using the acquired time-series data.

図11に示すように、学習手段181は、学習対象データ取得部181aと、クラスタ学習部181bと、クラスタ情報記憶部181cと、を備えている。
学習対象データ取得部181aは、学習対象となる時系列データ(学習対象データ)を、補正後時系列データ記憶手段17から取得する。この学習対象データは、機械設備6が正常であることが既知である期間に取得された時系列データに関して、第1実施形態で説明した補正(S201〜S209:図5参照)が施されたデータである。
As shown in FIG. 11, the learning means 181 includes a learning target data acquisition unit 181a, a cluster learning unit 181b, and a cluster information storage unit 181c.
The learning target data acquisition unit 181 a acquires time series data (learning target data) to be learned from the corrected time series data storage unit 17. This learning target data is data that has been subjected to the correction (S201 to S209: see FIG. 5) described in the first embodiment with respect to time-series data acquired during a period when it is known that the mechanical equipment 6 is normal. It is.

クラスタ学習部181bは、学習対象データ取得部181aによって取得された学習対象データに基づいて、機械設備6の正常状態の範囲を示すクラスタを学習する。ここで、クラスタ学習部181bによって学習されるクラスタについて説明する。   The cluster learning unit 181b learns a cluster indicating the range of the normal state of the mechanical equipment 6 based on the learning target data acquired by the learning target data acquisition unit 181a. Here, a cluster learned by the cluster learning unit 181b will be described.

図12は、クラスタ学習部181bによって学習されるクラスタの説明図である。
機械設備6の状態は、多次元ベクトル空間上において、各センサの検出値(「第1センサ」に関しては補正値)が正規化された値を成分とする特徴ベクトルとして表される。ここで「正規化」とは、センサの検出値等を当該センサの代表値(平均値、標準偏差等)で除算するなどして無次元量化し、互いに比較できるようにする処理である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of clusters learned by the cluster learning unit 181b.
The state of the mechanical equipment 6 is represented as a feature vector having a component obtained by normalizing the detection value of each sensor (correction value for “first sensor”) in a multidimensional vector space. Here, “normalization” is a process for making a non-dimensional quantity by dividing the detected value of the sensor by a representative value (average value, standard deviation, etc.) of the sensor so that they can be compared with each other.

なお、説明をわかりやすくするために、図12では、3個のセンサに対応する3次元ベクトル空間上で各特徴ベクトルを図示している。また、通常、クラスタは複数存在するが、図12ではクラスタを1個だけ記載している。図12に示す各点が、それぞれ、各時刻に取得された時系列データに対応している。   For ease of explanation, FIG. 12 shows each feature vector in a three-dimensional vector space corresponding to three sensors. Normally, there are a plurality of clusters, but only one cluster is shown in FIG. Each point shown in FIG. 12 corresponds to time-series data acquired at each time.

以下では、一例として、非階層的クラスタリングであるk平均法を用いてクラスタリングを行う場合について説明する。クラスタ学習部181bは、時系列データに対応する各特徴ベクトルに関して、類似する特徴ベクトルごとにクラスタと呼ばれるいくつかの代表グループに分類する。すなわち、クラスタ学習部181bは、各特徴ベクトルに対してランダムにクラスタを割り振り、割り振ったデータに基づいて各クラスタの中心(クラスタ中心c:図12参照)を算出する。クラスタ中心cとは、例えば、クラスタに属する複数の特徴ベクトル(各軸α,β,γの成分:図12参照)の重心である。   Hereinafter, as an example, a case will be described in which clustering is performed using the k-average method which is non-hierarchical clustering. The cluster learning unit 181b classifies each feature vector corresponding to time-series data into several representative groups called clusters for each similar feature vector. That is, the cluster learning unit 181b randomly assigns clusters to each feature vector, and calculates the center of each cluster (cluster center c: see FIG. 12) based on the assigned data. The cluster center c is, for example, the center of gravity of a plurality of feature vectors belonging to the cluster (components of the axes α, β, and γ: see FIG. 12).

次に、クラスタ学習部181bは、所定の特徴ベクトルと各クラスタ中心cとの距離を求め、この距離が最も小さくなるクラスタに当該特徴ベクトルを割り当て直す。このような処理を全ての特徴ベクトルについて実行し、クラスタの割り当てが変化しなかった場合もはクラスタに関する学習処理を終了する。それ以外の場合は、新しく割り振られたクラスタからクラスタ中心cを再計算し、前記した処理を繰り返す。このようにしてクラスタ学習部181bは、各時系列データに対応する特徴ベクトルを複数のクラスタに分類する。   Next, the cluster learning unit 181b obtains the distance between the predetermined feature vector and each cluster center c, and reassigns the feature vector to the cluster having the smallest distance. Such processing is executed for all the feature vectors, and the learning processing for the cluster is also finished when the cluster assignment has not changed. In other cases, the cluster center c is recalculated from the newly allocated cluster, and the above processing is repeated. In this way, the cluster learning unit 181b classifies the feature vector corresponding to each time series data into a plurality of clusters.

さらに、クラスタ学習部181bは、各クラスタについてクラスタ中心c(図12参照)の座標値と、クラスタ半径r(図12参照)と、を算出する。クラスタ半径rは、例えば、クラスタ中心cと特徴ベクトルとの距離の平均値である。なお、クラスタ半径rの算出方法はこれに限定されず、例えば、特徴ベクトルの各成分の分散値に基づいてクラスタ半径rを算出するようにしてもよい。
図11に示すクラスタ情報記憶部181cには、クラスタ学習部181bによって学習されたクラスタに関するクラスタ情報(クラスタ中心c、クラスタ半径r)が格納されている。
Further, the cluster learning unit 181b calculates the coordinate value of the cluster center c (see FIG. 12) and the cluster radius r (see FIG. 12) for each cluster. The cluster radius r is, for example, an average value of the distance between the cluster center c and the feature vector. Note that the method for calculating the cluster radius r is not limited to this. For example, the cluster radius r may be calculated based on the variance value of each component of the feature vector.
The cluster information storage unit 181c illustrated in FIG. 11 stores cluster information (cluster center c, cluster radius r) regarding the clusters learned by the cluster learning unit 181b.

診断手段182は、学習手段181によって学習されたクラスタを用いて、機械設備6の異常予兆の有無を診断する機能を有している。診断手段182は、診断対象データ取得部182aと、異常測度算出部182bと、診断部182cと、を備えている。   The diagnosis unit 182 has a function of diagnosing the presence / absence of an abnormality sign of the machine facility 6 using the clusters learned by the learning unit 181. The diagnosis unit 182 includes a diagnosis target data acquisition unit 182a, an abnormality measure calculation unit 182b, and a diagnosis unit 182c.

診断対象データ取得部182aは、診断対象となる時系列データ(診断対象データ)を補正後時系列データ記憶手段17から取得する。
異常測度算出部182bは、診断対象データ取得部182aによって取得された診断対象データを用いて、機械設備6の異常測度uを算出する。まず、異常測度算出部182bは、診断対象データを正規化(無次元量化)し、各時系列データを特徴ベクトルに変換する。
The diagnosis target data acquisition unit 182 a acquires time series data (diagnosis target data) to be diagnosed from the corrected time series data storage unit 17.
The abnormality measure calculation unit 182b calculates the abnormality measure u of the mechanical equipment 6 using the diagnosis target data acquired by the diagnosis target data acquisition unit 182a. First, the abnormality measure calculation unit 182b normalizes (dimensionless) the diagnosis target data, and converts each time-series data into a feature vector.

そして、異常測度算出部182bは、診断対象データの特徴ベクトルに最も近いクラスタ中心c(図12参照)を有するクラスタを特定し、このクラスタに基づいて診断対象データの異常測度uを算出する。すなわち、異常測度算出部182bは、特定したクラスタのクラスタ中心cから診断対象データまでの距離d(図12参照)と、クラスタ半径r(図12参照)と、を用いて、例えば、(数式1)に基づき異常測度uを算出する。   Then, the abnormality measure calculation unit 182b identifies the cluster having the cluster center c (see FIG. 12) that is closest to the feature vector of the diagnosis target data, and calculates the abnormality measure u of the diagnosis target data based on this cluster. In other words, the abnormality measure calculation unit 182b uses, for example, (Formula 1) using the distance d (see FIG. 12) from the cluster center c of the identified cluster to the diagnosis target data and the cluster radius r (see FIG. 12). ) To calculate the abnormal measure u.

u=d/r・・・(数式1)   u = d / r (Equation 1)

異常測度算出部182bは、算出した異常測度uを診断部182cに出力する。また、異常測度算出部182bは、診断対象データと、その異常測度uと、を対応付けて診断結果記憶手段19に格納する。   The abnormality measure calculation unit 182b outputs the calculated abnormality measure u to the diagnosis unit 182c. Further, the abnormality measure calculation unit 182b stores the diagnosis target data and the abnormality measure u in the diagnosis result storage unit 19 in association with each other.

診断部182cは、異常測度算出部182bから入力される異常測度uに基づいて、機械設備6に関する異常予兆の有無を診断する機能を有している。なお、診断部182cが実行する処理については後記する。   The diagnosis unit 182c has a function of diagnosing the presence / absence of an abnormality sign related to the mechanical facility 6 based on the abnormality measure u input from the abnormality measure calculation unit 182b. The processing executed by the diagnosis unit 182c will be described later.

<異常予兆診断装置の動作>
図13は、学習手段181が実行する学習処理のフローチャートである。
ステップS401において学習手段181は、学習対象データ取得部181aによって、補正後時系列データ記憶手段17から学習対象データを取得する。この学習対象データは、機械設備6が正常であることが既知である期間に取得され、さらに、補正手段16による補正が施された時系列データである。
<Operation of abnormal sign diagnosis device>
FIG. 13 is a flowchart of the learning process executed by the learning unit 181.
In step S401, the learning unit 181 acquires learning target data from the corrected time-series data storage unit 17 by the learning target data acquisition unit 181a. This learning target data is time-series data acquired during a period in which it is known that the mechanical equipment 6 is normal and further corrected by the correcting means 16.

ステップS402において学習手段181は、クラスタ学習部181bによって、機械設備6の正常状態の範囲を表すクラスタを学習する(学習ステップ)。すなわち、学習手段181は、学習対象データを特徴ベクトルに変換し、各特徴ベクトルをクラスタリングする。
ステップS403において学習手段181は、ステップS402の学習結果をクラスタ情報記憶部181cに格納し、学習処理を終了する(END)。
In step S402, the learning unit 181 learns a cluster representing the range of the normal state of the machine facility 6 by the cluster learning unit 181b (learning step). That is, the learning unit 181 converts learning target data into feature vectors, and clusters the feature vectors.
In step S403, the learning unit 181 stores the learning result of step S402 in the cluster information storage unit 181c, and ends the learning process (END).

図14は、診断手段182が実行する診断処理のフローチャートである。
ステップS501において診断手段182は、診断対象データ取得部182aによって、補正後時系列データ記憶手段17から診断対象データを取得する。この診断対象データは、補正手段16による補正が施された時系列データである。
ステップS502において診断手段182は、異常測度算出部182bによって、診断対象データの異常測度uを算出する。すなわち、診断手段182は、診断対象データの特徴ベクトルに最も近いクラスタ中心cを有するクラスタに基づいて、異常測度uを算出する。
FIG. 14 is a flowchart of the diagnostic process executed by the diagnostic unit 182.
In step S501, the diagnosis unit 182 acquires diagnosis target data from the corrected time series data storage unit 17 by the diagnosis target data acquisition unit 182a. This diagnosis target data is time-series data that has been corrected by the correction means 16.
In step S502, the diagnosis unit 182 calculates the abnormality measure u of the diagnosis target data by using the abnormality measure calculation unit 182b. That is, the diagnosis unit 182 calculates the abnormality measure u based on the cluster having the cluster center c closest to the feature vector of the diagnosis target data.

ステップS503において診断手段182は、診断部182cによって、診断対象データに関する診断処理を実行する(診断ステップ)。すなわち、診断手段182は、ステップS502で算出した異常測度uと、所定閾値(=1)と、の大小を比較することで、機械設備6に関する異常予兆の有無を診断する。
異常測度u≦1である場合、診断対象データはクラスタの領域内(つまり、機械設備6が正常である範囲内)に存在している。全ての診断対象データについて異常測度u≦1である場合、診断手段182は機械設備6に関して「異常予兆なし」と診断する。
また、異常測度u>1である診断対象データが少なくとも一つ存在する場合、その診断対象データはクラスタの領域外に存在しているから、診断手段182は機械設備6に関して「異常予兆あり」と診断する。
In step S503, the diagnosis unit 182 performs a diagnosis process on diagnosis target data by the diagnosis unit 182c (diagnosis step). That is, the diagnosis unit 182 diagnoses the presence / absence of an abnormality sign related to the mechanical equipment 6 by comparing the magnitude of the abnormality measure u calculated in step S502 with a predetermined threshold value (= 1).
When the abnormality measure u ≦ 1, the diagnosis target data exists in the cluster area (that is, in the range where the mechanical equipment 6 is normal). When the abnormality measure u ≦ 1 for all diagnosis target data, the diagnosis unit 182 diagnoses “no abnormality sign” with respect to the mechanical equipment 6.
Further, when there is at least one diagnosis target data with an abnormality measure u> 1, the diagnosis target data exists outside the cluster area, and therefore the diagnosis means 182 indicates that there is an “abnormal sign” regarding the mechanical equipment 6. Diagnose.

ステップS504において診断手段182は、ステップS503の診断結果を診断結果記憶手段19に格納し、診断処理を終了する(END)。   In step S504, the diagnosis unit 182 stores the diagnosis result of step S503 in the diagnosis result storage unit 19, and ends the diagnosis process (END).

<効果>
図15は、学習手段181によって学習された複数のクラスタD1,D2,D3と、各時系列データの特徴ベクトルと、を示す説明図である。図15に示す各点が、それぞれ、診断対象データの特徴ベクトルを表している。
第1実施形態で説明したように、補正手段16(図10参照)による補正処理(S201〜S209:図5参照)によって、「第1センサ」に関する補正値のばらつきが非常に小さくなる。このような補正値を含む学習対象データに基づいて、クラスタD1,D2,D3が学習される。したがって、補正を行わない場合(破線で示す各クラスタ)と比較して、実線で示すクラスタD1,D2,D3のクラスタ半径r1α,r2α,r3αを小さくすることができる(r1α<r1等)。
<Effect>
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a plurality of clusters D1, D2, D3 learned by the learning means 181 and feature vectors of each time series data. Each point shown in FIG. 15 represents a feature vector of diagnosis target data.
As described in the first embodiment, the correction process (S201 to S209: see FIG. 5) by the correction unit 16 (see FIG. 10) makes the variation of the correction value related to the “first sensor” very small. Based on the learning target data including such correction values, the clusters D1, D2, and D3 are learned. Therefore, the cluster radii r1 α , r2 α , and r3 α of the clusters D1, D2, and D3 indicated by solid lines can be reduced (r1 α <r1) as compared with the case where correction is not performed (each cluster indicated by a broken line). etc).

従来は、機械設備6が正常であっても、「第1センサ」の検出値が非常に大きい学習対象データと、「第1センサ」の検出値が非常に小さい学習対象データと、が混在することがあった。この場合、多次元ベクトル空間において各特徴ベクトルが広範囲に亘って分布するため、クラスタ半径が徒に大きくなりやすく、異常予兆に関して誤診断を招く(例えば、実際には機械設備2で異常予兆が発生していても「異常予兆なし」と診断する)可能性があった。   Conventionally, even if the mechanical equipment 6 is normal, learning target data having a very large detection value of the “first sensor” and learning target data having a very small detection value of the “first sensor” are mixed. There was a thing. In this case, since each feature vector is distributed over a wide range in a multidimensional vector space, the cluster radius tends to be large, and an erroneous diagnosis is caused with respect to an abnormal sign (for example, an abnormal sign is actually generated in the machine facility 2). However, there is a possibility that “no abnormal signs” will be diagnosed).

これに対して本実施形態によれば、「第2センサ」の検出値との相関関係に基づいて「第1センサ」の検出値を補正することで、各特徴ベクトルが広範囲に亘って分布することを抑制できる。したがって、機械設備6の正常状態をクラスタとして適切に反映させ、ひいては、機械設備6の異常予兆を適切かつ高精度に診断できる。   On the other hand, according to this embodiment, each feature vector is distributed over a wide range by correcting the detection value of the “first sensor” based on the correlation with the detection value of the “second sensor”. This can be suppressed. Therefore, the normal state of the mechanical equipment 6 can be appropriately reflected as a cluster, and consequently the abnormality sign of the mechanical equipment 6 can be diagnosed appropriately and with high accuracy.

≪変形例≫
以上、本発明に係る異常予兆診断装置1,1Aについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、第1実施形態では、内燃力発電機2の異常予兆の診断に直接的に用いる「第1センサ」が排気温度センサ32(図2参照)であり、「第2センサ」が吸気温度センサ31(図2参照)及び発電電力センサ33(図2参照)である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、内燃力発電機2の内燃機関21で吸熱した冷却水の温度を検出する冷却水温度センサを「第1温度センサ」とし、吸気温度センサ31及び発電電力センサ33を「第2温度センサ」としてもよい。
≪Modification≫
As described above, the abnormality sign diagnosis apparatuses 1 and 1A according to the present invention have been described by the respective embodiments. However, the present invention is not limited to these descriptions, and various modifications can be made.
For example, in the first embodiment, the “first sensor” used directly for the diagnosis of the abnormal sign of the internal combustion power generator 2 is the exhaust temperature sensor 32 (see FIG. 2), and the “second sensor” is the intake air temperature sensor. Although the case of 31 (see FIG. 2) and the generated power sensor 33 (see FIG. 2) has been described, the present invention is not limited thereto. That is, the cooling water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water absorbed by the internal combustion engine 21 of the internal combustion power generator 2 is referred to as a “first temperature sensor”, and the intake air temperature sensor 31 and the generated power sensor 33 are referred to as a “second temperature sensor”. It is good.

また、例えば、内燃力発電機2の内燃機関21で吸熱した潤滑油の温度を検出する潤滑油温度センサを「第1温度センサ」とし、吸気温度センサ31及び発電電力センサ33を「第2温度センサ」としてもよい。
また、第1実施形態では、2種類の「第2センサ」(吸気温度センサ31及び発電電力センサ33)が存在する場合について説明したが、第2センサは1種類であってもよいし、また、3種類以上であってもよい。なお、第2実施形態についても同様のことがいえる。
Further, for example, a lubricating oil temperature sensor that detects the temperature of the lubricating oil absorbed by the internal combustion engine 21 of the internal combustion power generator 2 is referred to as a “first temperature sensor”, and the intake air temperature sensor 31 and the generated power sensor 33 are referred to as a “second temperature”. It may be a “sensor”.
In the first embodiment, the case where there are two types of “second sensors” (the intake air temperature sensor 31 and the generated power sensor 33) has been described, but the second sensor may be one type, There may be three or more types. The same applies to the second embodiment.

また、第1実施形態では、異常予兆の診断対象が内燃力発電機2(図2参照)である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、ガスタービン、化学プラント、分散電源発電設備、医療設備、通信設備等の「機械設備」を、異常予兆の診断対象としてもよい。この場合において、「機械設備」に設置されているセンサに含まれる「第1センサ」及び「第2センサ」は、実験やシミュレーションに基づいて事前に選定される。   Moreover, although 1st Embodiment demonstrated the case where the diagnostic object of an abnormal sign was the internal combustion power generator 2 (refer FIG. 2), it is not restricted to this. That is, “mechanical equipment” such as a gas turbine, a chemical plant, a distributed power generation facility, a medical facility, and a communication facility may be a diagnosis target for an abnormal sign. In this case, the “first sensor” and the “second sensor” included in the sensors installed in the “mechanical equipment” are selected in advance based on experiments and simulations.

また、第2実施形態では、クラスタ学習部181b(図11参照)が非階層的クラスタリングであるk平均法を用いて学習処理を行う場合について説明したが、これに限らない。例えば、クラスタ学習部181bが、非階層的クラスタリングとしてファジィクラスタリングや混合密度分布法等に基づいて学習処理を行うようにしてもよい。
また、第2実施形態では、診断対象が機械設備6である場合について説明したが、この機械設備6には、内燃機関21(図2参照)と、発電機27(図2参照)と、を備える内燃力発電機2(図2参照)も含まれる。この場合において、「第1センサ」には排気温度センサ32が含まれ、また、「第2センサ」には、吸気温度センサ31及び発電電力センサ33が含まれる。
In the second embodiment, the case where the cluster learning unit 181b (see FIG. 11) performs the learning process using the k-average method that is non-hierarchical clustering has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the cluster learning unit 181b may perform learning processing based on fuzzy clustering, a mixed density distribution method, or the like as non-hierarchical clustering.
Moreover, although 2nd Embodiment demonstrated the case where the diagnostic object is the mechanical installation 6, in this mechanical installation 6, the internal combustion engine 21 (refer FIG. 2) and the generator 27 (refer FIG. 2) are included. The internal combustion power generator 2 (see FIG. 2) provided is also included. In this case, the “first sensor” includes the exhaust gas temperature sensor 32, and the “second sensor” includes the intake air temperature sensor 31 and the generated power sensor 33.

また、各実施形態では、関数導出手段14(図1、図10参照参照)によって、直線G,G(近似曲線:図3参照)を表す関数を求める場合について説明したが、これに限らない。例えば、近似曲線を表す関数として、次数が二以上である多項式を用いてもよいし、また、指数関数や対数関数を用いてもよい。 In each of the embodiments, the function deriving unit 14 (see FIGS. 1 and 10) has been described for obtaining a function representing the straight lines G A and G B (approximate curve: see FIG. 3). Absent. For example, a polynomial having an order of 2 or more may be used as the function representing the approximate curve, or an exponential function or a logarithmic function may be used.

また、図1、図10に示す各構成は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、前記の各構成は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テープ、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。   Each of the configurations shown in FIGS. 1 and 10 may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. In addition, each of the above-described configurations may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tapes, and files that realize each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD. .

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。   Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. In practice, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

1,1A 異常予兆診断装置
11 通信手段
12 時系列データ取得手段
13 時系列データ記憶手段
14 関数導出手段
15 関数記憶手段(記憶手段)
16 補正手段
17 補正後時系列データ記憶手段
18 診断手段
18A データマイニング手段
181 学習手段
181a 学習対象データ取得部
181b クラスタ学習部
181c クラスタ情報記憶部
182 診断手段
182a 診断対象データ取得部
182b 異常測度算出部
182c 診断部
19 診断結果記憶手段
2 内燃力発電機(機械設備)
21 内燃機関
27 発電機
31 吸気温度センサ(第2センサ)
32 排気温度センサ(第1センサ)
33 発電電力センサ(第2センサ)
34 通信手段
6 機械設備
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A Abnormal sign diagnostic apparatus 11 Communication means 12 Time series data acquisition means 13 Time series data storage means 14 Function derivation means 15 Function storage means (storage means)
16 Correction means 17 Corrected time series data storage means 18 Diagnosis means 18A Data mining means 181 Learning means 181a Learning object data acquisition part 181b Cluster learning part 181c Cluster information storage part 182 Diagnosis means 182a Diagnosis object data acquisition part 182b Abnormality measure calculation part 182c diagnostic unit 19 diagnostic result storage means 2 internal combustion power generator (mechanical equipment)
21 Internal combustion engine 27 Generator 31 Intake air temperature sensor (second sensor)
32 Exhaust temperature sensor (first sensor)
33 Power generation sensor (second sensor)
34 Communication means 6 Mechanical equipment

Claims (5)

機械設備に設置される第1センサの検出値と、前記機械設備に設置される複数種類の第2センサの検出値と、を含む時系列データを取得する時系列データ取得手段と、
前記機械設備が正常であることが既知である過去の時系列データに基づき、前記第1センサの検出値と、当該第1センサの検出値と相関関係がある前記第2センサの検出値と、によって特定される点の分布の近似曲線を表す関数が、複数種類の前記第2センサに対応付けて格納される記憶手段と、
前記記憶手段に格納される前記関数に基づいて、時系列データを補正する補正手段と、
前記機械設備の異常予兆の有無を診断する診断手段と、を備え、
前記補正手段は、前記第2センサの検出値から所定の基準値を減算することで第2差分を算出し、前記第1センサに関して前記第2差分に対応する第1差分を前記関数に基づいて算出する処理を、複数種類の前記第2センサそれぞれについて実行し、前記第1差分の和である第1差分積算値を前記第1センサの検出値から減算することで、前記第1センサに関する補正値を算出し、
前記診断手段は、前記補正値が所定範囲から外れた場合、前記機械設備に異常予兆ありと診断し、
前記補正手段は、前記診断手段による診断の前処理として、複数種類の前記第2センサの検出値及び前記関数に基づいて、前記第1センサに関する前記補正値を算出する処理を実行すること
を特徴とする異常予兆診断装置。
Time-series data acquisition means for acquiring time-series data including a detection value of a first sensor installed in a mechanical facility and detection values of a plurality of types of second sensors installed in the mechanical facility;
Based on past time-series data in which the mechanical equipment is known to be normal, the detection value of the first sensor, the detection value of the second sensor correlated with the detection value of the first sensor, Storage means for storing a function representing an approximate curve of the distribution of the points specified by the plurality of types of the second sensors;
Correction means for correcting time-series data based on the function stored in the storage means;
Diagnostic means for diagnosing the presence or absence of abnormal signs of the mechanical equipment,
The correction means calculates a second difference by subtracting a predetermined reference value from a detection value of the second sensor, and calculates a first difference corresponding to the second difference with respect to the first sensor based on the function. The calculation process is executed for each of the plurality of types of the second sensors, and the first difference integrated value, which is the sum of the first differences, is subtracted from the detection value of the first sensor, thereby correcting the first sensor. Calculate the value,
The diagnostic means diagnoses that there is a sign of abnormality in the mechanical equipment when the correction value is out of a predetermined range ,
The correction unit performs a process of calculating the correction value related to the first sensor based on a plurality of types of detection values of the second sensor and the function as pre-processing of the diagnosis by the diagnosis unit. An abnormal sign diagnostic device.
機械設備に設置される第1センサの検出値と、前記機械設備に設置される複数種類の第2センサの検出値と、を含む時系列データを取得する時系列データ取得手段と、
前記機械設備が正常であることが既知である過去の時系列データに基づき、前記第1センサの検出値と、当該第1センサの検出値と相関関係がある前記第2センサの検出値と、によって特定される点の分布の近似曲線を表す関数が、複数種類の前記第2センサに対応付けて格納される記憶手段と、
前記記憶手段に格納される前記関数に基づいて、時系列データを補正する補正手段と、
前記機械設備が正常であることが既知である期間に取得され、さらに前記補正手段による補正が施された時系列データに基づき、前記機械設備の正常状態の範囲を示すクラスタを学習する学習手段と、
前記機械設備の異常予兆の有無を診断する診断手段と、を備え、
前記補正手段は、前記第2センサの検出値から所定の基準値を減算することで第2差分を算出し、前記第1センサに関して前記第2差分に対応する第1差分を前記関数に基づいて算出する処理を、複数種類の前記第2センサそれぞれについて実行し、前記第1差分の和である第1差分積算値を前記第1センサの検出値から減算することで、前記第1センサに関する補正値を算出し、
前記診断手段は、前記補正値を含む時系列データが、前記学習手段によって学習された前記クラスタの領域外に存在する場合、前記機械設備に異常予兆ありと診断し、
前記補正手段は、前記診断手段による診断の前処理として、複数種類の前記第2センサの検出値及び前記関数に基づいて、前記第1センサに関する前記補正値を算出する処理を実行すること
を特徴とする異常予兆診断装置。
Time-series data acquisition means for acquiring time-series data including a detection value of a first sensor installed in a mechanical facility and detection values of a plurality of types of second sensors installed in the mechanical facility;
Based on past time-series data in which the mechanical equipment is known to be normal, the detection value of the first sensor, the detection value of the second sensor correlated with the detection value of the first sensor, Storage means for storing a function representing an approximate curve of the distribution of the points specified by the plurality of types of the second sensors;
Correction means for correcting time-series data based on the function stored in the storage means;
Learning means for learning a cluster indicating a range of a normal state of the mechanical equipment based on time-series data acquired during a period in which the mechanical equipment is known to be normal and further corrected by the correction means; ,
Diagnostic means for diagnosing the presence or absence of abnormal signs of the mechanical equipment,
The correction means calculates a second difference by subtracting a predetermined reference value from a detection value of the second sensor, and calculates a first difference corresponding to the second difference with respect to the first sensor based on the function. The calculation process is executed for each of the plurality of types of the second sensors, and the first difference integrated value, which is the sum of the first differences, is subtracted from the detection value of the first sensor, thereby correcting the first sensor. Calculate the value,
When the time series data including the correction value is outside the area of the cluster learned by the learning means, the diagnosis means diagnoses that there is a sign of abnormality in the mechanical equipment ,
The correction unit performs a process of calculating the correction value related to the first sensor based on a plurality of types of detection values of the second sensor and the function as pre-processing of the diagnosis by the diagnosis unit. An abnormal sign diagnostic device.
前記機械設備は、内燃機関と、前記内燃機関の駆動によって発電を行う発電機と、を備える内燃力発電機であり、
前記第1センサは、前記内燃機関の燃焼室から排出されるガスの温度を検出する排気温度センサであり、
前記第2センサには、
前記燃焼室に供給される空気の温度を検出する吸気温度センサと、
前記発電機の発電電力を検出する発電電力センサと、が含まれること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の異常予兆診断装置。
The mechanical equipment is an internal combustion power generator comprising an internal combustion engine and a generator that generates electric power by driving the internal combustion engine,
The first sensor is an exhaust temperature sensor that detects a temperature of gas discharged from a combustion chamber of the internal combustion engine,
The second sensor includes
An intake air temperature sensor for detecting the temperature of air supplied to the combustion chamber;
The abnormality sign diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising: a generated power sensor that detects generated power of the generator.
機械設備に設置される第1センサの検出値と、前記機械設備に設置される複数種類の第2センサの検出値と、を含む時系列データを取得する時系列データ取得ステップと、
前記機械設備が正常であることが既知である過去の時系列データに基づき、前記第1センサの検出値と、当該第1センサの検出値と相関関係がある前記第2センサの検出値と、によって特定される点の分布の近似曲線を表す関数を、複数種類の前記第2センサに対応付けて記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップで記憶した前記関数に基づいて、時系列データを補正する補正ステップと、
前記機械設備の異常予兆の有無を診断する診断ステップと、を含み、
前記補正ステップにおいて、前記第2センサの検出値から所定の基準値を減算することで第2差分を算出し、前記第1センサに関して前記第2差分に対応する第1差分を前記関数に基づいて算出する処理を、複数種類の前記第2センサそれぞれについて実行し、前記第1差分の和である第1差分積算値を前記第1センサの検出値から減算することで、前記第1センサに関する補正値を算出し、
前記診断ステップにおいて、前記補正値が所定範囲から外れた場合、前記機械設備に異常予兆ありと診断し、
前記補正ステップでは、前記診断ステップの前処理として、複数種類の前記第2センサの検出値及び前記関数に基づいて、前記第1センサに関する前記補正値を算出する処理を実行すること
を特徴とする異常予兆診断方法。
A time-series data acquisition step of acquiring time-series data including a detection value of a first sensor installed in a mechanical facility and detection values of a plurality of types of second sensors installed in the mechanical facility;
Based on past time-series data in which the mechanical equipment is known to be normal, the detection value of the first sensor, the detection value of the second sensor correlated with the detection value of the first sensor, A storage step of storing a function representing an approximate curve of the distribution of points specified by the above in association with a plurality of types of the second sensors;
A correction step of correcting time series data based on the function stored in the storage step;
Diagnosing the presence or absence of abnormal signs of the mechanical equipment, and
In the correction step, a second difference is calculated by subtracting a predetermined reference value from a detection value of the second sensor, and the first difference corresponding to the second difference with respect to the first sensor is calculated based on the function. The calculation process is executed for each of the plurality of types of the second sensors, and the first difference integrated value, which is the sum of the first differences, is subtracted from the detection value of the first sensor, thereby correcting the first sensor. Calculate the value,
In the diagnosis step, when the correction value is out of a predetermined range, the machine equipment is diagnosed as having an abnormal sign ,
In the correction step, as a pre-process of the diagnosis step, a process of calculating the correction value for the first sensor based on a plurality of types of detection values of the second sensor and the function is executed. Abnormal sign diagnosis method.
機械設備に設置される第1センサの検出値と、前記機械設備に設置される複数種類の第2センサの検出値と、を含む時系列データを取得する時系列データ取得ステップと、
前記機械設備が正常であることが既知である過去の時系列データに基づき、前記第1センサの検出値と、当該第1センサの検出値と相関関係がある前記第2センサの検出値と、によって特定される点の分布の近似曲線を表す関数を、複数種類の前記第2センサに対応付けて記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップで記憶した前記関数に基づいて、時系列データを補正する補正ステップと、
前記機械設備が正常であることが既知である期間に取得され、さらに前記補正ステップによる補正が施された時系列データに基づき、前記機械設備の正常状態の範囲を示すクラスタを学習する学習ステップと、
前記機械設備の異常予兆の有無を診断する診断ステップと、を含み、
前記補正ステップにおいて、前記第2センサの検出値から所定の基準値を減算することで第2差分を算出し、前記第1センサに関して前記第2差分に対応する第1差分を前記関数に基づいて算出する処理を、複数種類の前記第2センサそれぞれについて実行し、前記第1差分の和である第1差分積算値を前記第1センサの検出値から減算することで、前記第1センサに関する補正値を算出し、
前記診断ステップにおいて、前記補正値を含む時系列データが、前記学習ステップで学習された前記クラスタの領域外に存在する場合、前記機械設備に異常予兆ありと診断し、
前記補正ステップでは、前記診断ステップの前処理として、複数種類の前記第2センサの検出値及び前記関数に基づいて、前記第1センサに関する前記補正値を算出する処理を実行すること
を特徴とする異常予兆診断方法。
A time-series data acquisition step of acquiring time-series data including a detection value of a first sensor installed in a mechanical facility and detection values of a plurality of types of second sensors installed in the mechanical facility;
Based on past time-series data in which the mechanical equipment is known to be normal, the detection value of the first sensor, the detection value of the second sensor correlated with the detection value of the first sensor, A storage step of storing a function representing an approximate curve of the distribution of points specified by the above in association with a plurality of types of the second sensors;
A correction step of correcting time series data based on the function stored in the storage step;
A learning step of learning a cluster indicating a range of a normal state of the mechanical equipment, based on time-series data acquired during a period in which the mechanical equipment is known to be normal and further corrected by the correction step; ,
Diagnosing the presence or absence of abnormal signs of the mechanical equipment, and
In the correction step, a second difference is calculated by subtracting a predetermined reference value from a detection value of the second sensor, and the first difference corresponding to the second difference with respect to the first sensor is calculated based on the function. The calculation process is executed for each of the plurality of types of the second sensors, and the first difference integrated value, which is the sum of the first differences, is subtracted from the detection value of the first sensor, thereby correcting the first sensor. Calculate the value,
In the diagnosis step, when the time series data including the correction value exists outside the area of the cluster learned in the learning step, the machine facility is diagnosed as having an abnormal sign ,
In the correction step, as a pre-process of the diagnosis step, a process of calculating the correction value for the first sensor based on a plurality of types of detection values of the second sensor and the function is executed. Abnormal sign diagnosis method.
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