JP6803241B2 - Time series data processing device and processing method - Google Patents

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Description

本発明は、監視対象などから収集した時系列データを平滑化処理する時系列データ処理装置および処理方法に関するものである。 The present invention relates to a time series data processing apparatus and a processing method for smoothing time series data collected from a monitoring target or the like.

マルチループの温調計などでは、その操作およびデータ収集を実行するために、タッチパネル式のHMI(Human Machine Interface)を備える機器が併用されることがある。例えば図25の例では、4ループの温調計の本体部100から分離可能な表示部101に、タッチパネル機能付きの表示器102が設けられている。 In a multi-loop temperature controller or the like, a device equipped with a touch panel type HMI (Human Machine Interface) may be used in combination in order to perform the operation and data collection. For example, in the example of FIG. 25, a display unit 102 with a touch panel function is provided on a display unit 101 that can be separated from the main body 100 of the 4-loop temperature controller.

近年はデータ分析技術を駆使して、新たな価値を創造することが求められている。温調計などの計測制御機器についても、計測制御機器から得られる時系列データに対して多種多様なデータ分析技術が適用されている。例えば特許文献1には、任意のデータに対して汎用的に適用して判断指標を得ようとするためのデータ処理方法が提案されている。特許文献1に開示された技術は、監視対象の生産設備の時間稼働率、性能稼働率、良品率の3つの指標の時系列データを取得し、これら3つの指標の時系列データを合成して総合指標である設備総合効率の時系列データを生成し、設備総合効率の値に有意な変化が現れる点を、生産設備の状態の変化点として検出するものである。 In recent years, it has been required to create new value by making full use of data analysis technology. A wide variety of data analysis techniques are also applied to time-series data obtained from measurement control equipment such as temperature controllers. For example, Patent Document 1 proposes a data processing method for universally applying to arbitrary data to obtain a judgment index. The technology disclosed in Patent Document 1 acquires time-series data of three indexes of the time-operated operating rate, performance operating rate, and non-defective product rate of the production equipment to be monitored, and synthesizes the time-series data of these three indexes. Time-series data of overall equipment effectiveness, which is a comprehensive index, is generated, and a point at which a significant change appears in the value of overall equipment effectiveness is detected as a change point in the state of production equipment.

特許文献1に開示された技術では、時刻tにおける生産設備の稼働実績(時間稼働率、性能稼働率、良品率)と設備総合効率とを計算するために、時刻tの直近の所定期間p分のデータ(時刻t−pから時刻pまでのデータ)を用いている。ここで、pの値は任意であるが、pの値を小さくすると時系列データにノイズが多くなるため変化点の誤検出が増え、pの値を大きくとると時系列データが平滑化の度合いが強くなり過ぎて変化点検出の感度が悪くなる恐れがある。したがって、特許文献1に開示された技術では、誤検出と感度のバランスに基づいて、所定期間pを適当な値に設定するとしている。 In the technique disclosed in Patent Document 1, in order to calculate the operating record (hourly operating rate, performance operating rate, non-defective product rate) of the production equipment at time t and the overall equipment effectiveness, the most recent predetermined period p minutes at time t Data (data from time t-p to time p) is used. Here, the value of p is arbitrary, but if the value of p is reduced, the time series data becomes more noisy, so that false detection of change points increases, and if the value of p is increased, the time series data is smoothed. May become too strong and the sensitivity of change point detection may deteriorate. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, the predetermined period p is set to an appropriate value based on the balance between erroneous detection and sensitivity.

このように、時系列データを平滑化処理する際に、平滑化処理のパラメータを適切に決定するためには、専門的な知識に基づく試行錯誤が必要になり、オペレータにとって煩雑な作業が必要になるという問題点があった。このような試行錯誤を必要とする状況は、パラメータだけではなく、どのような処理方法で平滑化処理を行なうかを決定する際にも必要となる。 In this way, when smoothing time-series data, in order to properly determine the parameters of the smoothing process, trial and error based on specialized knowledge is required, which requires complicated work for the operator. There was a problem of becoming. Such a situation that requires trial and error is necessary not only for the parameters but also for deciding what kind of processing method to perform the smoothing process.

特開2015−152933号公報JP-A-2015-152933

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、平滑化処理の処理方法やパラメータ決定のための試行錯誤の煩雑さを低減することができる時系列データ処理装置および処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a time-series data processing apparatus and processing method capable of reducing the complexity of trial and error for determining a processing method of smoothing processing and parameters. The purpose is.

本発明の時系列データ処理装置は、処理対象の時系列データを記憶するように構成されたデータ記憶部と、前記時系列データに対する平滑化処理の1乃至複数の処理方法を予め記憶するように構成された処理方法記憶部と、情報を表示するように構成された表示部と、オペレータの操作を受け付けるように構成された入力部と、前記時系列データの波形を前記表示部に表示させるように構成されたデータ表示制御部と、前記入力部に対するオペレータの操作を基に、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力する参照軌跡出力部と、前記平滑化処理の処理方法および前記平滑化処理のパラメータのうち少なくとも一方を逐次変更しながら、前記データ記憶部に記憶された時系列データに対して平滑化処理を実行し、この時系列データに平滑化処理を施した結果が前記参照軌跡データと最も適合する前記処理方法および前記パラメータのうち少なくとも一方を探索するように構成された処理探索実行部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の時系列データ処理装置の1構成例は、前記探索によって確定した処理方法およびパラメータを前記表示部に表示させるように構成された探索結果表示制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
The time-series data processing apparatus of the present invention is configured to store in advance a data storage unit configured to store time-series data to be processed and one or more processing methods for smoothing the time-series data. A configured processing method storage unit, a display unit configured to display information, an input unit configured to accept an operator's operation, and a waveform of the time-series data to be displayed on the display unit. Based on the data display control unit configured in, and the operator's operation on the input unit, the reference trajectory output unit that outputs reference trajectory data indicating the desired trajectory of the time-series data after the smoothing process, and the smoothing process. While sequentially changing at least one of the processing method and the parameters of the smoothing process, the smoothing process is executed on the time-series data stored in the data storage unit, and the smoothing process is performed on the time-series data. It is characterized by including the processing method and a processing search execution unit configured to search at least one of the parameters whose results are most suitable for the reference locus data.
Further, one configuration example of the time-series data processing device of the present invention is further provided with a search result display control unit configured to display the processing method and parameters determined by the search on the display unit. It is a thing.

また、本発明の時系列データ処理装置の1構成例は、前記データ記憶部に記憶された時系列データの時間領域を予め規定された手順で分割するように構成された領域分割処理部をさらに備え、前記処理探索実行部は、分割された時間領域毎に前記平滑化処理を実行し、前記処理方法および前記パラメータのうち少なくとも一方を前記時間領域毎に探索することを特徴とするものである。
また、本発明の時系列データ処理装置の1構成例において、前記領域分割処理部は、前記時系列データの時間領域を均等に分割することを特徴とするものである。
また、本発明の時系列データ処理装置の1構成例は、監視対象の装置から処理対象の時系列データを収集して前記データ記憶部に格納するように構成されたデータ収集部をさらに備え、前記領域分割処理部は、前記監視対象の装置の状態の切り替わり毎に前記時系列データの時間領域を分割することを特徴とするものである。
また、本発明の時系列データ処理装置の1構成例は、分割された時間領域毎に、前記探索によって確定した処理方法およびパラメータを前記表示部に表示させるように構成された探索結果表示制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
Further, one configuration example of the time-series data processing apparatus of the present invention further comprises an area division processing unit configured to divide the time domain of the time-series data stored in the data storage unit according to a predetermined procedure. The processing search execution unit is characterized in that the smoothing process is executed for each divided time domain, and at least one of the processing method and the parameters is searched for each time domain. ..
Further, in one configuration example of the time-series data processing apparatus of the present invention, the area division processing unit is characterized in that the time domain of the time-series data is evenly divided.
Further, one configuration example of the time-series data processing device of the present invention further includes a data collecting unit configured to collect time-series data to be processed from the monitored device and store it in the data storage unit. The area division processing unit is characterized in that the time area of the time series data is divided each time the state of the device to be monitored is changed.
Further, one configuration example of the time-series data processing apparatus of the present invention is a search result display control unit configured to display the processing method and parameters determined by the search on the display unit for each divided time domain. It is characterized by further providing.

また、本発明の時系列データ処理装置の1構成例において、前記処理方法は、メジアンフィルタによる処理方法とローパスフィルタによる処理方法のうち少なくとも一方であり、前記パラメータは、前記メジアンフィルタのデータ数および前記ローパスフィルタの時定数のうち少なくとも一方である。
また、本発明の時系列データ処理装置の1構成例は、前記データ記憶部に記憶された時系列データの波形と、前記探索によって確定した平滑化処理後の時系列データの波形とを重ねるようにして前記表示部に表示させるように構成された平滑化処理結果表示制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の時系列データ処理装置の1構成例において、前記表示部と前記入力部とは、タッチパネル機能付き表示素子であり、前記参照軌跡出力部は、前記タッチパネル機能付き表示素子の画面に対するオペレータの操作に応じて前記タッチパネル機能付き表示素子から出力される位置座標信号を受け取り、この位置座標信号が示す画面上の各点を、前記データ記憶部に記憶された時系列データと同じ座標系上の点に変換することで、変換後の各点の集まりからなる前記参照軌跡データを生成することを特徴とするものである。
Further, in one configuration example of the time series data processing apparatus of the present invention, the processing method is at least one of a processing method using a median filter and a processing method using a low-pass filter, and the parameters are the number of data of the median filter and the number of data of the median filter. At least one of the time constants of the low-pass filter.
Further, in one configuration example of the time series data processing apparatus of the present invention, the waveform of the time series data stored in the data storage unit and the waveform of the time series data after the smoothing process determined by the search are superimposed. It is characterized by further including a smoothing processing result display control unit configured to be displayed on the display unit.
Further, in one configuration example of the time series data processing device of the present invention, the display unit and the input unit are display elements with a touch panel function, and the reference locus output unit is a screen of the display element with a touch panel function. A position coordinate signal output from the display element with a touch panel function is received in response to an operator's operation, and each point on the screen indicated by the position coordinate signal has the same coordinate system as the time series data stored in the data storage unit. By converting to the above points, the reference locus data composed of a collection of the converted points is generated.

また、本発明の時系列データ処理方法は、データ記憶部に記憶された処理対象の時系列データの波形を表示部に表示させる第1のステップと、入力部に対するオペレータの操作を基に、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を示す参照軌跡データを生成する第2のステップと、前記時系列データに対する平滑化処理の1乃至複数の処理方法を予め記憶する処理方法記憶部を参照し、前記平滑化処理の処理方法および前記平滑化処理のパラメータのうち少なくとも一方を逐次変更しながら、前記データ記憶部に記憶された時系列データに対して平滑化処理を実行し、この時系列データに平滑化処理を施した結果が前記参照軌跡データと最も適合する前記処理方法および前記パラメータのうち少なくとも一方を探索する第3のステップとを含むことを特徴とするものである。 Further, the time-series data processing method of the present invention is smoothed based on the first step of displaying the waveform of the time-series data to be processed stored in the data storage unit on the display unit and the operator's operation on the input unit. Refer to the second step of generating the reference trajectory data indicating the desired trajectory of the time-series data after the conversion process, and the processing method storage unit that stores in advance one or more processing methods of the smoothing process for the time-series data. , The smoothing process is executed on the time-series data stored in the data storage unit while sequentially changing at least one of the processing method of the smoothing process and the parameters of the smoothing process, and the time-series data Is characterized by including the processing method in which the result of smoothing the data is most suitable for the reference locus data, and a third step of searching for at least one of the parameters.

本発明によれば、処理対象の時系列データの波形を表示部に表示させ、入力部に対するオペレータの操作を基に、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を示す参照軌跡データを生成して、平滑化処理の処理方法および平滑化処理のパラメータのうち少なくとも一方を逐次変更しながら、時系列データに対して平滑化処理を実行し、この時系列データに平滑化処理を施した結果が参照軌跡データと最も適合する処理方法およびパラメータのうち少なくとも一方を探索することにより、平滑化処理の処理方法およびパラメータのうち少なくとも一方を、オペレータが入力した軌跡に応じて適切に決定することができるので、処理方法やパラメータ決定のための試行錯誤の煩雑さを低減することができる。 According to the present invention, the waveform of the time-series data to be processed is displayed on the display unit, and the reference trajectory data indicating the desired trajectory of the time-series data after the smoothing process is generated based on the operator's operation on the input unit. Then, while sequentially changing at least one of the smoothing process processing method and the smoothing process parameters, the smoothing process is executed on the time-series data, and the result of performing the smoothing process on the time-series data is By searching for at least one of the processing methods and parameters that best match the reference trajectory data, at least one of the processing methods and parameters of the smoothing process can be appropriately determined according to the trajectory input by the operator. Therefore, it is possible to reduce the complexity of trial and error for determining the processing method and parameters.

また、本発明では、処理対象の時系列データの時間領域を予め規定された手順で分割し、分割した時間領域毎に平滑化処理を実行して、処理方法およびパラメータのうち少なくとも一方を時間領域毎に探索することにより、時系列データの特性の変化やオペレータが入力する軌跡の変化に応じて平滑化処理の処理方法およびパラメータのうち少なくとも一方を適切に決定することができる。 Further, in the present invention, the time domain of the time-series data to be processed is divided by a predetermined procedure, smoothing processing is executed for each divided time domain, and at least one of the processing method and the parameter is set to the time domain. By searching each time, at least one of the processing method and the parameter of the smoothing process can be appropriately determined according to the change in the characteristics of the time-series data and the change in the trajectory input by the operator.

また、本発明では、監視対象の装置の状態の切り替わり毎に時系列データの時間領域を分割することにより、時系列データの特性の変化に平滑化処理を適応させる確率を高めることができる。 Further, in the present invention, by dividing the time domain of the time series data each time the state of the device to be monitored is changed, it is possible to increase the probability of adapting the smoothing process to the change in the characteristics of the time series data.

監視対象から収集した時系列データの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time series data collected from the monitoring target. 図1の時系列データに対して1次遅れローパスフィルタによる平滑化処理を施した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the smoothing processing by the 1st order lag low-pass filter on the time series data of FIG. 図1の時系列データに対して1次遅れローパスフィルタによる平滑化処理を施した別の結果を示す図である。It is a figure which shows another result which performed the smoothing processing by the 1st order lag low-pass filter on the time series data of FIG. 図1の時系列データに対してメジアンフィルタによる平滑化処理を施した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the smoothing process by the median filter on the time series data of FIG. 図1の時系列データに対してメジアンフィルタによる平滑化処理を施した別の結果を示す図である。It is a figure which shows another result which performed the smoothing process by the median filter on the time series data of FIG. 本発明の第1の実施例に係る時系列データ処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the time series data processing apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る時系列データ処理装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation of the time series data processing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施例においてオペレータが平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を入力する例を示す図である。It is a figure which shows the example which an operator inputs a desirable locus of time series data after a smoothing process in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例においてオペレータが平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を入力する別の例を示す図である。It is a figure which shows another example which an operator inputs a desirable locus of time series data after a smoothing process in 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る時系列データ処理装置の平滑化処理結果表示制御部による表示例を示す図である。It is a figure which shows the display example by the smoothing processing result display control part of the time-series data processing apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る時系列データ処理装置の平滑化処理結果表示制御部による別の表示例を示す図である。It is a figure which shows another display example by the smoothing processing result display control part of the time series data processing apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る時系列データ処理装置の平滑化処理結果表示制御部による別の表示例を示す図である。It is a figure which shows another display example by the smoothing processing result display control part of the time series data processing apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る時系列データ処理装置の平滑化処理結果表示制御部による別の表示例を示す図である。It is a figure which shows another display example by the smoothing processing result display control part of the time series data processing apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 図8に示した軌跡に基づく参照軌跡データの差分値と図2に示した従来の平滑化処理による時系列データの差分値とを示す図である。It is a figure which shows the difference value of the reference locus data based on the locus shown in FIG. 8 and the difference value of the time series data by the conventional smoothing process shown in FIG. 図9に示した軌跡に基づく参照軌跡データの差分値と図3に示した従来の平滑化処理による時系列データの差分値とを示す図である。It is a figure which shows the difference value of the reference locus data based on the locus shown in FIG. 9 and the difference value of the time series data by the conventional smoothing process shown in FIG. 図8に示した軌跡に基づく参照軌跡データの差分値と本発明の第1の実施例に係る平滑化処理による時系列データの差分値とを示す図である。It is a figure which shows the difference value of the reference locus data based on the locus shown in FIG. 8 and the difference value of the time series data by the smoothing process which concerns on 1st Example of this invention. 図9に示した軌跡に基づく参照軌跡データの差分値と本発明の第1の実施例に係る平滑化処理による時系列データの差分値とを示す図である。It is a figure which shows the difference value of the reference locus data based on the locus shown in FIG. 9 and the difference value of the time series data by the smoothing process which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る時系列データ処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the time series data processing apparatus which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る時系列データ処理装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation of the time series data processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 監視対象から収集した時系列データの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the time series data collected from the monitoring target. 本発明の第2の実施例においてオペレータが平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を入力する例を示す図である。It is a figure which shows the example which an operator inputs a desirable locus of time series data after a smoothing process in the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例においてオペレータが平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を入力する別の例を示す図である。It is a figure which shows another example which an operator inputs a desirable locus of time series data after a smoothing process in the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例においてオペレータが平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を入力する別の例を示す図である。It is a figure which shows another example which an operator inputs a desirable locus of time series data after a smoothing process in the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る時系列データ処理装置の平滑化処理結果表示制御部による表示例を示す図である。It is a figure which shows the display example by the smoothing processing result display control part of the time series data processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. マルチループ温調計の外観図である。It is an external view of a multi-loop temperature controller.

[発明の原理1]
時系列データに対する分析処理の代表例の1つとして、ノイズ成分を除去する平滑化処理がある。この平滑化処理においても、前述の特許文献1の所定期間に相当するパラメータ値(着目するデータ数またはデータ時間)の決定が重要になる。平滑化処理の目的の1つは、時系列データの収集元の計測対象や制御対象の本質的な特性把握であり、また特性変化の監視である。そして、対象の監視に熟練しているオペレータは、平滑化前の時系列データが、どのように平滑化されれば対象の監視にとって都合がよいかを、直感的に把握できているケースが多い。
[Principle 1 of the invention]
As one of the typical examples of the analysis process for time series data, there is a smoothing process for removing noise components. Also in this smoothing process, it is important to determine the parameter value (number of data of interest or data time) corresponding to the predetermined period of Patent Document 1 described above. One of the purposes of the smoothing process is to grasp the essential characteristics of the measurement target and the control target from which the time series data is collected, and to monitor the characteristic change. In many cases, an operator who is skilled in monitoring the target can intuitively understand how the time-series data before smoothing should be smoothed to be convenient for monitoring the target. ..

そこで、発明者は、タッチパネル機能付きの表示器に平滑化処理前の時系列データを表示し、タッチパネルのなぞり操作などにより、平滑化処理後の時系列データの軌跡イメージをオペレータに入力させることで、平滑化処理の処理方法やパラメータを自動決定するための参照軌跡を得る方法に想到した。この方法によれば、監視に熟練しているオペレータの直感に整合する処理方法やパラメータの値を自動決定できるので、試行錯誤の煩雑さを低減することができる。 Therefore, the inventor displays the time-series data before the smoothing process on a display with a touch panel function, and causes the operator to input the trajectory image of the time-series data after the smoothing process by tracing the touch panel. , I came up with a method of obtaining a reference trajectory for automatically determining the processing method and parameters of the smoothing process. According to this method, the processing method and the parameter values that match the intuition of the operator who is skilled in monitoring can be automatically determined, so that the complexity of trial and error can be reduced.

[発明の原理2]
オペレータが平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡イメージを入力する場合、時系列データの全域について一律に同じ平滑化感覚で軌跡の入力操作を行なうとは限らない。時系列データ自体も、全域について一律に同じ特性であるとは限らない。したがって、時系列データの全域について一律の処理方法やパラメータの値を得ようとすることには無理がある。一方で、オペレータの平滑化感覚や時系列データの特性が、頻繁に変化することも起こりにくいと考えるのが妥当である。
[Principle 2 of the invention]
When the operator inputs a desired trajectory image of the time-series data after the smoothing process, the trajectory input operation is not always performed uniformly for the entire area of the time-series data with the same smoothing feeling. The time series data itself does not always have the same characteristics over the entire area. Therefore, it is impossible to obtain a uniform processing method and parameter values for the entire time series data. On the other hand, it is reasonable to think that the smoothing feeling of the operator and the characteristics of time series data are unlikely to change frequently.

したがって、時系列データ全域をシンプルに2分割、4分割、8分割のように分けて、各領域で別々に自動決定処理を行なうことが好ましい。結果的に複数の領域で同じ処理方法、同じパラメータ値になることも有り得るが、一旦は分割するのが得策である。また、領域分割についてはシンプルに等分割するだけではなく、MES(Manufacturing Execution System)などから監視対象の装置の状態情報(モード情報など)を取得し、状態の切り替わり毎(モードの異なる領域毎)に自動分割するという方法も考えられる。この場合、時系列データの特性の変化と一致する確率が高くなることが期待できる。 Therefore, it is preferable to simply divide the entire time series data into two, four, and eight divisions, and perform automatic determination processing separately in each area. As a result, the same processing method and the same parameter value may be obtained in a plurality of areas, but it is a good idea to divide them once. In addition, the area division is not limited to simple equal division, but the state information (mode information, etc.) of the device to be monitored is acquired from the MES (Manufacturing Execution System), etc., and each state change (each area with a different mode). A method of automatically dividing into is also conceivable. In this case, it can be expected that the probability of matching with the change in the characteristics of the time series data is high.

[第1の実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。本実施例は、上記発明の原理1に対応する例である。
[First Example]
Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is an example corresponding to the principle 1 of the above invention.

[本実施例の効果を検証するための比較例]
まず、本実施例の効果を検証するための比較例について説明する。図1の例は、監視対象から0.1秒周期で収集した時系列データD1(温度データ)を示している。この例では、時系列データD1に、計測ノイズと、1秒周期程度の高周波変動と、12秒周期程度の低周波変動とが重畳している。本実施例では、オペレータにとって比較的煩雑ではない作業を想定し、単一種類の平滑化処理に限定して適用する場合について説明する。単一種類の平滑化処理であれば、試行錯誤するべきパラメータ数は1個に絞り込めるので、例えば小さな数値から少しずつ大きくするというようなシンプルな作業として実施できる。
[Comparative example for verifying the effect of this example]
First, a comparative example for verifying the effect of this embodiment will be described. The example of FIG. 1 shows time-series data D1 (temperature data) collected from a monitoring target at a cycle of 0.1 seconds. In this example, the measurement noise, the high frequency fluctuation having a cycle of about 1 second, and the low frequency fluctuation having a cycle of about 12 seconds are superimposed on the time series data D1. In this embodiment, a case where the operation is limited to a single type of smoothing process is described assuming a work that is relatively not complicated for the operator. If it is a single type of smoothing process, the number of parameters to be tried and errored can be narrowed down to one, so that it can be carried out as a simple operation such as gradually increasing from a small numerical value.

なお、本発明の時系列データは所定のサンプリング周期毎に収集される離散型のデータであるが、図1では、時系列データを連続波形で表現している。以降の図についても、同様に時系列データと、時系列データを平滑化処理したデータとを連続波形で表現する。 The time-series data of the present invention is discrete data collected at predetermined sampling cycles, but in FIG. 1, the time-series data is represented by a continuous waveform. Similarly, in the following figures, the time series data and the data obtained by smoothing the time series data are represented by continuous waveforms.

図2のD2は、図1の時系列データD1の高周波変動を抽出するために、時系列データD1に対して1次遅れローパスフィルタによる平滑化処理を施した結果を示している。図2の例では、1次遅れローパスフィルタの時定数を0.13秒に設定している。
図3のD3は、時系列データD1の低周波変動を抽出するために、時系列データD1に対して別の1次遅れローパスフィルタによる平滑化処理を施した結果を示している。図3の例では、1次遅れローパスフィルタの時定数を1.8秒に設定している。
D2 of FIG. 2 shows the result of smoothing the time-series data D1 with a first-order lag low-pass filter in order to extract the high-frequency fluctuation of the time-series data D1 of FIG. In the example of FIG. 2, the time constant of the first-order lag low-pass filter is set to 0.13 seconds.
D3 of FIG. 3 shows the result of performing smoothing processing on the time series data D1 by another first-order lag low-pass filter in order to extract the low frequency fluctuation of the time series data D1. In the example of FIG. 3, the time constant of the first-order lag low-pass filter is set to 1.8 seconds.

図4のD4は、時系列データD1の高周波変動を抽出するために、時系列データD1に対してメジアンフィルタによる平滑化処理を施した結果を示している。図4の例では、処理対象の注目データとその近傍のデータとを含む計3個のデータに対するメジアンフィルタの結果を、注目データの平滑化処理結果としている。
図5のD5は、時系列データD1の低周波変動を抽出するために、時系列データD1に対して別のメジアンフィルタによる平滑化処理を施した結果を示している。図5の例では、処理対象の注目データとその近傍のデータとを含む計11個のデータに対するメジアンフィルタの結果を、注目データの平滑化処理結果としている。
D4 of FIG. 4 shows the result of smoothing the time-series data D1 with a median filter in order to extract the high-frequency fluctuation of the time-series data D1. In the example of FIG. 4, the result of the median filter on a total of three data including the data of interest to be processed and the data in the vicinity thereof is used as the smoothing processing result of the data of interest.
D5 of FIG. 5 shows the result of smoothing the time-series data D1 with another median filter in order to extract the low-frequency fluctuation of the time-series data D1. In the example of FIG. 5, the result of the median filter on a total of 11 data including the data of interest to be processed and the data in the vicinity thereof is used as the smoothing processing result of the data of interest.

ローパスフィルタによる平滑化処理では、元の時系列データD1に対する処理後のデータD2,D3の振幅の減衰と位相のずれとが目立つ。一方、メジアンフィルタによる平滑化処理では、元の時系列データD1の変化に対して処理後のデータD4,D5が追従せず、同一値が連続してしまう箇所が頻繁に発生する。このように、図2〜図5に示した結果は、対象の本質的な特性把握あるいは特性変化の監視という目的に対しては、改善の余地が残る結果と言える。 In the smoothing process by the low-pass filter, the attenuation of the amplitude and the phase shift of the processed data D2 and D3 with respect to the original time series data D1 are conspicuous. On the other hand, in the smoothing process by the median filter, the processed data D4 and D5 do not follow the change of the original time series data D1, and the same value is frequently generated continuously. As described above, it can be said that the results shown in FIGS. 2 to 5 leave room for improvement for the purpose of grasping the essential characteristics of the object or monitoring the changes in the characteristics.

図6は本実施例に係る時系列データ処理装置の構成を示すブロック図である。時系列データ処理装置は、監視対象から時系列データを収集するデータ収集部1と、収集した時系列データを記憶するデータ記憶部2と、時系列データに対する平滑化処理の1乃至複数の処理方法(演算手順)を予め記憶する処理方法記憶部3と、オペレータに情報を伝える表示部であると同時にオペレータからの操作を受け付ける入力部であるタッチパネル機能付き表示素子4と、データ記憶部2に記憶されている時系列データの波形をタッチパネル機能付き表示素子4に表示させるデータ表示制御部5と、オペレータの操作を基に、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力する参照軌跡出力部6と、平滑化処理の処理方法および平滑化処理のパラメータのうち少なくとも一方を逐次変更しながら、データ記憶部2に記憶された時系列データに対して平滑化処理を実行し、この時系列データに平滑化処理を施した結果が参照軌跡データと最も適合する処理方法およびパラメータのうち少なくとも一方を探索する処理探索実行部7と、探索結果を表示する探索結果表示制御部8と、平滑化処理結果を表示する平滑化処理結果表示制御部9とを備えている。 FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a time series data processing apparatus according to this embodiment. The time-series data processing device includes a data collection unit 1 that collects time-series data from a monitoring target, a data storage unit 2 that stores the collected time-series data, and one or more processing methods for smoothing the time-series data. (Calculation procedure) is stored in a processing method storage unit 3 in advance, a display element 4 with a touch panel function which is a display unit for transmitting information to an operator and an input unit for receiving an operation from an operator, and a data storage unit 2. Based on the data display control unit 5 that displays the waveform of the time-series data being displayed on the display element 4 with a touch panel function and the operation of the operator, the reference trajectory data indicating the desired trajectory of the time-series data after the smoothing process is output. The smoothing process is executed for the time-series data stored in the data storage unit 2 while sequentially changing at least one of the reference locus output unit 6 and the processing method of the smoothing process and the parameters of the smoothing process. , A processing search execution unit 7 that searches for at least one of the processing methods and parameters in which the result of smoothing the time-series data best matches the reference trajectory data, and a search result display control unit 8 that displays the search results. And a smoothing process result display control unit 9 for displaying the smoothing process result.

次に、本実施例の時系列データ処理装置の動作を、図7を参照して説明する。データ収集部1は、監視対象から時系列データ(例えば温度データ)を収集する(図7ステップS100)。データ収集部1が収集した時系列データは、データ記憶部2に格納される(図7ステップS101)。
次に、データ表示制御部5は、データ記憶部2に記憶されている時系列データの波形をタッチパネル機能付き表示素子4に表示させる(図7ステップS102)。
Next, the operation of the time-series data processing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. 7. The data collection unit 1 collects time-series data (for example, temperature data) from the monitoring target (step S100 in FIG. 7). The time-series data collected by the data collection unit 1 is stored in the data storage unit 2 (step S101 in FIG. 7).
Next, the data display control unit 5 causes the display element 4 with the touch panel function to display the waveform of the time series data stored in the data storage unit 2 (step S102 in FIG. 7).

オペレータは、タッチパネル機能付き表示素子4に表示された時系列データの波形を見て、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡(波形)を入力する。入力方法としては、タッチパネル機能付き表示素子4の画面上で指または筆記具等を動かして、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を描く方法が好適である。オペレータの操作に応じて、タッチパネル機能付き表示素子4は、指または筆記具等が接触した画面上の位置を次々と検出して、検出した位置を示す位置座標信号を出力する(図7ステップS103)。 The operator looks at the waveform of the time-series data displayed on the display element 4 with the touch panel function, and inputs a desired locus (waveform) of the time-series data after the smoothing process. As an input method, a method of drawing a desirable locus of time-series data after smoothing processing by moving a finger or a writing instrument or the like on the screen of the display element 4 with a touch panel function is preferable. In response to the operator's operation, the display element 4 with a touch panel function detects the position on the screen in which a finger or a writing instrument touches one after another, and outputs a position coordinate signal indicating the detected position (step S103 in FIG. 7). ..

図8、図9は、オペレータがタッチパネル機能付き表示素子4の画面40上で指400を動かして、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を入力する様子を示す図である。図8は、画面40に表示されている時系列データD1に対し、オペレータが高周波変動を抽出することを意識して軌跡L1を入力する例を示している。図9は、オペレータが低周波変動を抽出することを意識して軌跡L2を入力する例を示している。 8 and 9 are views showing how the operator moves the finger 400 on the screen 40 of the display element 4 with the touch panel function to input a desired locus of time-series data after the smoothing process. FIG. 8 shows an example in which the locus L1 is input to the time series data D1 displayed on the screen 40 with the operator conscious of extracting high frequency fluctuations. FIG. 9 shows an example in which the locus L2 is input in consideration of the operator extracting the low frequency fluctuation.

参照軌跡出力部6は、タッチパネル機能付き表示素子4から出力された位置座標信号を受け取ると、位置座標信号が示す画面上の各点を、データ記憶部2に記憶された時系列データと同じ座標系上の点に変換することで、変換後の各点の集まりからなる参照軌跡データを生成して出力する(図7ステップS104)。言うまでもなく、時系列データの座標系の横軸は時間、縦軸はデータの値である。データ表示制御部5は、時系列データを画面の座標系上の点に変換してタッチパネル機能付き表示素子4に表示させる。参照軌跡出力部6は、このデータ表示制御部5と逆の処理を行なえばよい。 When the reference locus output unit 6 receives the position coordinate signal output from the display element 4 with the touch panel function, each point on the screen indicated by the position coordinate signal has the same coordinates as the time series data stored in the data storage unit 2. By converting to points on the system, reference locus data consisting of a collection of converted points is generated and output (step S104 in FIG. 7). Needless to say, the horizontal axis of the coordinate system of the time series data is time, and the vertical axis is the data value. The data display control unit 5 converts the time series data into points on the coordinate system of the screen and displays them on the display element 4 with a touch panel function. The reference locus output unit 6 may perform the reverse processing of the data display control unit 5.

なお、時系列データは、時間軸に沿って並ぶ離散型のデータである。そこで、データ表示制御部5は、離散した各データを補間して、時系列データを連続波形で表示する必要がある。このような補間処理は周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。
また、後述のように、時系列データと参照軌跡データとを処理探索実行部7で比較するので、参照軌跡データは、時系列データと同じ離散型のデータであることが望ましい。すなわち、参照軌跡出力部6は、参照軌跡データの各点の時間間隔を、時系列データのサンプリング周期と同じ値にすることが望ましい。
The time series data is discrete data arranged along the time axis. Therefore, the data display control unit 5 needs to interpolate each discrete data and display the time series data as a continuous waveform. Since such interpolation processing is a well-known technique, detailed description thereof will be omitted.
Further, as will be described later, since the time series data and the reference locus data are compared by the processing search execution unit 7, it is desirable that the reference locus data is the same discrete type data as the time series data. That is, it is desirable that the reference locus output unit 6 sets the time interval of each point of the reference locus data to the same value as the sampling period of the time series data.

次に、処理探索実行部7は、データ記憶部2に記憶された時系列データに対して、処理方法記憶部3に記憶された処理方法に従う平滑化処理を実行する(図7ステップS105)。本実施例では、メジアンフィルタによる平滑化処理を実行した後に1次遅れローパスフィルタによる平滑化処理を実行するという処理方法(演算手順)が、処理方法記憶部3に予め記憶されているものとする。 Next, the processing search execution unit 7 executes a smoothing process on the time-series data stored in the data storage unit 2 according to the processing method stored in the processing method storage unit 3 (step S105 in FIG. 7). In this embodiment, it is assumed that the processing method (calculation procedure) of executing the smoothing process by the first-order lag low-pass filter after executing the smoothing process by the median filter is stored in advance in the processing method storage unit 3. ..

処理探索実行部7は、平滑化処理後の時系列データと参照軌跡データとの誤差を計算して、誤差が所定の許容値以下かどうかを判定する(図7ステップS106)。処理探索実行部7は、平滑化処理後の時系列データと参照軌跡データとの誤差が許容値を超えている場合、平滑化処理の処理方法および平滑化処理のパラメータのうち少なくとも一方を変更して(図7ステップS107)、ステップS105に戻り、時系列データに対する平滑化処理を再度実行する。 The process search execution unit 7 calculates an error between the time-series data after the smoothing process and the reference locus data, and determines whether or not the error is equal to or less than a predetermined allowable value (step S106 of FIG. 7). When the error between the time series data after the smoothing process and the reference locus data exceeds the permissible value, the process search execution unit 7 changes at least one of the smoothing process processing method and the smoothing process parameter. (FIG. 7, step S107), the process returns to step S105, and the smoothing process for the time series data is executed again.

こうして、処理探索実行部7は、平滑化処理後の時系列データと参照軌跡データとの誤差が許容値以下となるまで、ステップS105〜S107の処理を繰り返し実行することにより、平滑化処理後の時系列データが参照軌跡データと最も適合する処理方法およびパラメータのうち少なくとも一方を探索する。このような探索方法としては、シンプレックス法などの周知の方法が適用可能である。 In this way, the process search execution unit 7 repeatedly executes the processes of steps S105 to S107 until the error between the time series data after the smoothing process and the reference locus data becomes equal to or less than the permissible value, thereby performing the smoothing process. Search for at least one of the processing methods and parameters in which the time series data best matches the reference trajectory data. As such a search method, a well-known method such as the simplex method can be applied.

本実施例では、処理方法記憶部3に予め記憶されている処理方法が1種類で固定されているので、平滑化処理のパラメータ(例えばメジアンフィルタのデータ数と1次遅れローパスフィルタの時定数)の最適解を探索することになる。なお、処理方法記憶部3には、平滑化処理の処理方法に対応するパラメータの上下限値を予め記憶させておくことが好ましい。これにより、処理探索実行部7は、上下限値の範囲内でパラメータを変更する。 In this embodiment, since one type of processing method stored in advance in the processing method storage unit 3 is fixed, the parameters of the smoothing process (for example, the number of data of the median filter and the time constant of the first-order lag low-pass filter). Will search for the optimal solution for. It is preferable that the processing method storage unit 3 stores in advance the upper and lower limit values of the parameters corresponding to the processing method of the smoothing processing. As a result, the processing search execution unit 7 changes the parameters within the range of the upper and lower limit values.

探索結果表示制御部8は、平滑化処理後の時系列データと参照軌跡データとの誤差が許容値以下となって探索が終了すると(ステップS106においてYES)、探索結果の処理方法の名称およびパラメータの値をタッチパネル機能付き表示素子4に表示させる(図7ステップS108)。 When the error between the time series data after the smoothing process and the reference locus data becomes equal to or less than the allowable value and the search ends (YES in step S106), the search result display control unit 8 names and parameters of the search result processing method. Is displayed on the display element 4 with a touch panel function (step S108 in FIG. 7).

平滑化処理結果表示制御部9は、処理方法およびパラメータの探索によって確定した平滑化処理後の時系列データの波形を、既に表示されている時系列データの波形と重ねるようにして、タッチパネル機能付き表示素子4に表示させる(図7ステップS109)。データ表示制御部5の場合と同様に、平滑化処理結果表示制御部9は、離散した各データを補間して、平滑化処理後の時系列データを連続波形で表示する。 The smoothing processing result display control unit 9 has a touch panel function so that the waveform of the time-series data after the smoothing processing determined by searching for the processing method and parameters is superimposed on the waveform of the time-series data already displayed. It is displayed on the display element 4 (step S109 in FIG. 7). Similar to the case of the data display control unit 5, the smoothing process result display control unit 9 interpolates each discrete data and displays the time-series data after the smoothing process as a continuous waveform.

また、平滑化処理結果表示制御部9は、参照軌跡データの波形と、処理方法およびパラメータの探索によって確定した平滑化処理後の時系列データの波形とを重ねるようにして、タッチパネル機能付き表示素子4に表示させるようにしてもよい(図7ステップS110)。こうして、時系列データ処理装置の処理が終了する。 Further, the smoothing processing result display control unit 9 superimposes the waveform of the reference locus data and the waveform of the time-series data after the smoothing processing determined by searching for the processing method and parameters, so that the display element with the touch panel function is used. It may be displayed in No. 4 (step S110 in FIG. 7). In this way, the processing of the time series data processing device is completed.

図10〜図13は、平滑化処理結果表示制御部9による表示例を示す図である。図10は、タッチパネル機能付き表示素子4の画面40に、平滑化処理前の時系列データD1の波形と、処理方法およびパラメータの探索によって確定した平滑化処理後の時系列データD6の波形とを重ねるようにして表示した例を示している。平滑化処理後の時系列データD6は、時系列データD1の高周波変動の抽出を意識して入力された軌跡L1(図8)に応じて平滑化処理のパラメータを探索した結果を示している。上記のとおり、本実施例では、メジアンフィルタによる平滑化処理を実行した後に1次遅れローパスフィルタによる平滑化処理を実行するという処理方法が、処理方法記憶部3に予め記憶されている。探索の結果得られたパラメータの最適解は、メジアンフィルタのデータ数が3個、1次遅れローパスフィルタの時定数が0.05秒であった。 10 to 13 are views showing a display example by the smoothing process result display control unit 9. FIG. 10 shows the waveform of the time-series data D1 before the smoothing process and the waveform of the time-series data D6 after the smoothing process determined by searching for the processing method and parameters on the screen 40 of the display element 4 with the touch panel function. An example of displaying them in an overlapping manner is shown. The time-series data D6 after the smoothing process shows the result of searching the parameters of the smoothing process according to the locus L1 (FIG. 8) input in consideration of the extraction of the high-frequency fluctuation of the time-series data D1. As described above, in the present embodiment, the processing method of executing the smoothing process by the first-order lag low-pass filter after executing the smoothing process by the median filter is stored in advance in the processing method storage unit 3. The optimum solution of the parameters obtained as a result of the search was that the median filter had three data and the first-order lag low-pass filter had a time constant of 0.05 seconds.

図11は、画面40に、平滑化処理前の時系列データD1の波形と、平滑化処理後の時系列データD7の波形とを重ねるようにして表示した例を示している。平滑化処理後の時系列データD7は、時系列データD1の低周波変動の抽出を意識して入力された軌跡L2(図9)に応じて平滑化処理のパラメータを探索した結果を示している。探索の結果得られたパラメータの最適解は、メジアンフィルタのデータ数が11個、1次遅れローパスフィルタの時定数が0.35秒であった。 FIG. 11 shows an example in which the waveform of the time-series data D1 before the smoothing process and the waveform of the time-series data D7 after the smoothing process are superimposed and displayed on the screen 40. The time-series data D7 after the smoothing process shows the result of searching the parameters of the smoothing process according to the locus L2 (FIG. 9) input in consideration of the extraction of the low frequency fluctuation of the time-series data D1. .. The optimum solution of the parameters obtained as a result of the search was that the number of data of the median filter was 11, and the time constant of the first-order lag low-pass filter was 0.35 seconds.

図12は、画面40に、軌跡L1(図8)に基づく参照軌跡データRD1の波形と、平滑化処理後の時系列データD6の波形とを重ねるようにして表示した例を示している。
図13は、画面40に、軌跡L2(図9)に基づく参照軌跡データRD2の波形と、平滑化処理後の時系列データD7の波形とを重ねるようにして表示した例を示している。
FIG. 12 shows an example in which the waveform of the reference locus data RD1 based on the locus L1 (FIG. 8) and the waveform of the time series data D6 after the smoothing process are superimposed and displayed on the screen 40.
FIG. 13 shows an example in which the waveform of the reference locus data RD2 based on the locus L2 (FIG. 9) and the waveform of the time series data D7 after the smoothing process are superposed on the screen 40.

なお、図10、図11のような形態(ステップS109)と図12、図13のような形態(ステップS110)のうちどちらを表示させるかはオペレータの操作によって選択可能である。また、別の表示形態を選択することも可能である。例えば、具体例を示していないが、図10〜図13に示した画面40中に、探索した処理方法の名称(本実施例では、メジアンフィルタと1次遅れローパスフィルタ)およびパラメータの値を表示するようにしてもよい。 It should be noted that which of the form shown in FIGS. 10 and 11 (step S109) and the form shown in FIGS. 12 and 13 (step S110) is displayed can be selected by the operation of the operator. It is also possible to select another display form. For example, although a specific example is not shown, the name of the searched processing method (in this embodiment, the median filter and the first-order lag low-pass filter) and the parameter values are displayed on the screen 40 shown in FIGS. 10 to 13. You may try to do it.

[本実施例の効果の検証]
次に、本実施例の効果について検証する。ここでは、変化点の検出に着眼し、時系列データの微分値(離散データなので厳密には差分値)の符号がゼロになるかプラスからマイナスに移行するポイントを確認してみる。
[Verification of the effect of this example]
Next, the effect of this embodiment will be verified. Here, we focus on the detection of the change point, and check the point where the sign of the differential value (strictly speaking, the difference value because it is discrete data) of the time series data becomes zero or shifts from plus to minus.

図14は、時系列データD1の高周波変動の抽出を意識して入力された軌跡L1に基づく参照軌跡データRD1の差分値ΔRD1(微分値)と、図2に示した従来の平滑化処理による時系列データD2の差分値ΔD2(微分値)とを示す図である。RP1は差分値ΔRD1の変化点(差分値の符号がゼロになる点)、DP2は差分値ΔD2の変化点である。図14のように拡大した範囲だけでも、従来の平滑化処理結果では、オペレータが意識する軌跡L1のイメージよりも4個余計に変化点が出現していることが分かる。 FIG. 14 shows the difference value ΔRD1 (differential value) of the reference locus data RD1 based on the locus L1 input in consideration of the extraction of the high frequency fluctuation of the time series data D1 and the time by the conventional smoothing process shown in FIG. It is a figure which shows the difference value ΔD2 (differential value) of the series data D2. RP1 is a change point of the difference value ΔRD1 (a point where the sign of the difference value becomes zero), and DP2 is a change point of the difference value ΔD2. It can be seen that even in the enlarged range as shown in FIG. 14, four more change points appear in the conventional smoothing processing result than the image of the locus L1 conscious of by the operator.

図15は、時系列データD1の低周波変動の抽出を意識して入力された軌跡L2に基づく参照軌跡データRD2の差分値ΔRD2(微分値)と、図3に示した従来の平滑化処理による時系列データD3の差分値ΔD3(微分値)とを示す図である。RP2は差分値ΔRD2の変化点、DP3は差分値ΔD3の変化点である。図15のように拡大した範囲だけでも、従来の平滑化処理結果では、オペレータが意識する軌跡L2のイメージよりも15個余計に変化点が出現していることが分かる。 FIG. 15 shows the difference value ΔRD2 (differential value) of the reference locus data RD2 based on the locus L2 input in consideration of the extraction of the low frequency fluctuation of the time series data D1 and the conventional smoothing process shown in FIG. It is a figure which shows the difference value ΔD3 (differential value) of time series data D3. RP2 is a change point of the difference value ΔRD2, and DP3 is a change point of the difference value ΔD3. It can be seen that, even in the enlarged range as shown in FIG. 15, in the conventional smoothing processing result, 15 more change points appear than the image of the locus L2 conscious of by the operator.

図16は、時系列データD1の高周波変動の抽出を意識して入力された軌跡L1に基づく参照軌跡データRD1の差分値ΔRD1(微分値)と、図10に示した本実施例の平滑化処理後の時系列データD6の差分値ΔD6(微分値)とを示す図である。RP1は差分値ΔRD1の変化点、DP6は差分値ΔD6の変化点である。本実施例の平滑化処理結果によると、オペレータが意識する軌跡L1のイメージと同数の変化点が出現していることが分かる。 FIG. 16 shows the difference value ΔRD1 (differential value) of the reference locus data RD1 based on the locus L1 input in consideration of the extraction of the high frequency fluctuation of the time series data D1, and the smoothing process of this embodiment shown in FIG. It is a figure which shows the difference value ΔD6 (differential value) of the later time series data D6. RP1 is a change point of the difference value ΔRD1, and DP6 is a change point of the difference value ΔD6. According to the smoothing processing result of this embodiment, it can be seen that the same number of change points as the image of the locus L1 conscious of the operator appears.

図17は、時系列データD1の低周波変動の抽出を意識して入力された軌跡L2に基づく参照軌跡データRD2の差分値ΔRD2(微分値)と、図11に示した本実施例の平滑化処理後の時系列データD7の差分値ΔD7(微分値)とを示す図である。RP2は差分値ΔRD2の変化点、DP7は差分値ΔD7の変化点である。図16の場合と同様に、本実施例の平滑化処理結果によると、オペレータが意識する軌跡L2のイメージと同数の変化点が出現していることが分かる。 FIG. 17 shows the difference value ΔRD2 (differential value) of the reference locus data RD2 based on the locus L2 input in consideration of the extraction of the low frequency fluctuation of the time series data D1, and the smoothing of the present embodiment shown in FIG. It is a figure which shows the difference value ΔD7 (differential value) of the time series data D7 after processing. RP2 is a change point of the difference value ΔRD2, and DP7 is a change point of the difference value ΔD7. Similar to the case of FIG. 16, according to the smoothing processing result of this embodiment, it can be seen that the same number of change points as the image of the locus L2 conscious of the operator appears.

以上のように、本実施例では、平滑化処理のパラメータ(着目するデータ数、データ時間、時定数)をオペレータが入力した軌跡に応じて適切に決定することができるので、パラメータ決定のための試行錯誤の煩雑さを低減することができる。 As described above, in this embodiment, the parameters of the smoothing process (the number of data to be focused on, the data time, the time constant) can be appropriately determined according to the locus input by the operator, so that the parameters can be determined. The complexity of trial and error can be reduced.

なお、平滑化の効果を得る処理方法は、メジアンフィルタ、ローパスフィルタに限るものではなく、他の処理方法を用いてもよい。他の処理方法としては、移動平均法、特開平04−121621号公報に開示されたデータスムージング方法などがある。 The processing method for obtaining the smoothing effect is not limited to the median filter and the low-pass filter, and other processing methods may be used. Other processing methods include a moving average method, a data smoothing method disclosed in JP-A-04-121621, and the like.

また、本実施例では、処理方法記憶部3に1種類の処理方法を記憶させているが、選択可能な複数の処理方法を記憶させておいてもよい。処理探索実行部7は、処理方法記憶部3に複数の処理方法が記憶されている場合、処理方法記憶部3に記憶されている内容の範囲内で処理方法およびパラメータの両方を変更するか、処理方法およびパラメータのうちいずれか一方を変更して、処理方法およびパラメータの最適解を探索することになる。これにより、パラメータだけでなく、平滑化処理の処理方法についても適切に決定することができるので、処理方法決定のための試行錯誤の煩雑さを低減することができる。 Further, in this embodiment, one type of processing method is stored in the processing method storage unit 3, but a plurality of selectable processing methods may be stored. When a plurality of processing methods are stored in the processing method storage unit 3, the processing search execution unit 7 changes both the processing method and the parameters within the range of the contents stored in the processing method storage unit 3. Either one of the processing method and the parameter is changed to search for the optimum solution of the processing method and the parameter. As a result, not only the parameters but also the processing method of the smoothing process can be appropriately determined, so that the complexity of trial and error for determining the processing method can be reduced.

[第2の実施例]
次に、本発明の第2の実施例について説明する。本実施例は、上記発明の原理2に対応する例である。図18は本実施例に係る時系列データ処理装置の構成を示すブロック図であり、図6と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の時系列データ処理装置は、データ収集部1と、データ記憶部2と、処理方法記憶部3と、タッチパネル機能付き表示素子4と、データ表示制御部5と、参照軌跡出力部6と、分割された時間領域毎に時系列データの平滑化処理を実行し、平滑化処理の処理方法およびパラメータのうち少なくとも一方を時間領域毎に探索する処理探索実行部7aと、分割された時間領域毎に探索結果を表示する探索結果表示制御部8aと、平滑化処理結果表示制御部9と、時系列データの時間領域を予め規定された手順で分割する領域分割処理部10とを備えている。
[Second Example]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is an example corresponding to the principle 2 of the above invention. FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a time-series data processing apparatus according to the present embodiment, and the same configuration as that of FIG. 6 is designated by the same reference numerals. The time-series data processing device of this embodiment includes a data collection unit 1, a data storage unit 2, a processing method storage unit 3, a display element 4 with a touch panel function, a data display control unit 5, and a reference trajectory output unit 6. A process search execution unit 7a that executes a time-series data smoothing process for each divided time domain and searches for at least one of the smoothing process processing method and parameters for each time domain, and the divided time. A search result display control unit 8a for displaying search results for each area, a smoothing processing result display control unit 9, and an area division processing unit 10 for dividing a time domain of time-series data according to a predetermined procedure are provided. There is.

次に、本実施例の時系列データ処理装置の動作を、図19を参照して説明する。データ収集部1とデータ記憶部2とタッチパネル機能付き表示素子4と参照軌跡出力部6の動作(図19ステップS100〜S104)は、第1の実施例で説明したとおりである。 Next, the operation of the time-series data processing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. The operations of the data collecting unit 1, the data storage unit 2, the display element 4 with the touch panel function, and the reference locus output unit 6 (steps S100 to S104 in FIG. 19) are as described in the first embodiment.

図20は、本実施例において監視対象から収集した時系列データD8(温度データ)を示している。この例では、時系列データD8に、計測ノイズと、1秒周期程度の高周波変動と、12秒周期程度の低周波変動とが重畳し、さらに時刻7秒付近で高周波変動の振幅が大きくなっている。 FIG. 20 shows the time series data D8 (temperature data) collected from the monitored object in this embodiment. In this example, the measurement noise, the high frequency fluctuation of about 1 second cycle, and the low frequency fluctuation of about 12 seconds cycle are superimposed on the time series data D8, and the amplitude of the high frequency fluctuation becomes larger around 7 seconds. There is.

図21〜図23は、本実施例においてオペレータがタッチパネル機能付き表示素子4の画面40上で指400を動かして、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を入力する様子を示す図である。図21は、画面40に表示されている時系列データD8に対し、オペレータが高周波変動を抽出することを意識して軌跡L8を入力する例を示している。図22は、オペレータが低周波変動を抽出することを意識して軌跡L9を入力する例を示している。図23は、オペレータが時刻7秒までの前半部分については時系列データD8の高周波変動を意識せずに低周波変動を抽出することを意識して軌跡L10を入力し、時刻7秒以降の後半部分については振幅が大きくなった高周波変動を抽出することを意識して軌跡L11を入力する例を示している。 21 to 23 are diagrams showing how the operator moves a finger 400 on the screen 40 of the display element 4 with a touch panel function to input a desired locus of time-series data after smoothing processing in this embodiment. .. FIG. 21 shows an example in which the locus L8 is input to the time series data D8 displayed on the screen 40 with the operator conscious of extracting high frequency fluctuations. FIG. 22 shows an example in which the locus L9 is input in consideration of the operator extracting the low frequency fluctuation. In FIG. 23, the operator inputs the locus L10 in consideration of extracting the low frequency fluctuation without being aware of the high frequency fluctuation of the time series data D8 for the first half portion up to the time 7 seconds, and the latter half after the time 7 seconds. For the portion, an example in which the locus L11 is input with an awareness of extracting high-frequency fluctuations having a large amplitude is shown.

次に、領域分割処理部10は、データ記憶部2に記憶された時系列データの時間領域を予め規定された手順で分割する(図19ステップS111)。本実施例では、時系列データの時間領域を均等に4分割する。なお、前述したように、MESなどから状態情報(例えば監視対象の加熱装置のモード情報など)を取得し、監視対象の装置の状態の切り替わり(モードの切り替わる点)を時間領域の境として、時系列データの時間領域を分割するようにしてもよい。 Next, the area division processing unit 10 divides the time domain of the time-series data stored in the data storage unit 2 according to a predetermined procedure (step S111 in FIG. 19). In this embodiment, the time domain of the time series data is evenly divided into four. As described above, the time is obtained by acquiring state information (for example, mode information of the heating device to be monitored) from MES or the like, and using the switching of the state of the device to be monitored (the point at which the mode is switched) as the time domain boundary. The time domain of the series data may be divided.

処理探索実行部7aのステップS105a,S106a,S107aの処理は、それぞれ第1の実施例のステップS105,S106,S107と同様である。ただし、処理探索実行部7aは、これらステップS105a,S106a,S107aの処理を、ステップS111で分割された時間領域毎に行なう。 The processes of steps S105a, S106a, and S107a of the process search execution unit 7a are the same as those of steps S105, S106, and S107 of the first embodiment, respectively. However, the process search execution unit 7a performs the processes of steps S105a, S106a, and S107a for each time domain divided in step S111.

探索結果表示制御部8aは、全ての時間領域について平滑化処理後の時系列データと参照軌跡データとの誤差が許容値以下となって探索が終了すると(図19ステップS112においてYES)、分割された時間領域毎に、探索結果の処理方法の名称およびパラメータの値をタッチパネル機能付き表示素子4に表示させる(図19ステップS108a)。 The search result display control unit 8a is divided when the error between the time-series data after the smoothing process and the reference locus data for the entire time domain becomes equal to or less than the allowable value and the search ends (YES in step S112 of FIG. 19). The name of the search result processing method and the value of the parameter are displayed on the display element 4 with the touch panel function for each time domain (step S108a in FIG. 19).

平滑化処理結果表示制御部9のステップS109,ステップS110の処理は、第1の実施例で説明したとおりである。こうして、本実施例の時系列データ処理装置の処理が終了する。 The processing of steps S109 and S110 of the smoothing processing result display control unit 9 is as described in the first embodiment. In this way, the processing of the time series data processing apparatus of this embodiment is completed.

図24は、本実施例の平滑化処理結果表示制御部9による表示例を示す図である。図24は、タッチパネル機能付き表示素子4の画面40に、平滑化処理前の時系列データD8の波形と、処理方法およびパラメータの探索によって確定した平滑化処理後の時系列データD9の波形とを重ねるようにして表示した例を示している。平滑化処理後の時系列データD9は、オペレータが入力した軌跡L10,L11(図23)に応じて平滑化処理のパラメータを探索した結果を示している。 FIG. 24 is a diagram showing a display example by the smoothing processing result display control unit 9 of this embodiment. FIG. 24 shows the waveform of the time-series data D8 before the smoothing process and the waveform of the time-series data D9 after the smoothing process determined by searching for the processing method and parameters on the screen 40 of the display element 4 with the touch panel function. An example of displaying them in an overlapping manner is shown. The time-series data D9 after the smoothing process shows the result of searching the parameters of the smoothing process according to the loci L10 and L11 (FIG. 23) input by the operator.

図24の例によると、4分割された時間領域のうち、前半のArea1,Area2の2つの時間領域では、オペレータが低周波変動を抽出することを意識した軌跡L10を入力したために、平滑化処理後の時系列データD9の波形が軌跡L10とほぼ一致する形状となる。一方、後半のArea3,Area4の2つの時間領域では、オペレータが高周波変動を抽出することを意識した軌跡L11を入力したために、前半とは異なるパラメータを用いて時系列データD8の平滑化処理が行なわれ、平滑化処理後の時系列データD9の波形が軌跡L11とほぼ一致する形状となっている。 According to the example of FIG. 24, in the two time domains of Area1 and Area2 in the first half of the time domain divided into four, the smoothing process is performed because the operator inputs the locus L10 conscious of extracting the low frequency fluctuation. The waveform of the later time-series data D9 has a shape that substantially matches the locus L10. On the other hand, in the two time domains of Area 3 and Area 4 in the latter half, since the operator inputs the locus L11 conscious of extracting high frequency fluctuations, the smoothing process of the time series data D8 is performed using parameters different from those in the first half. Therefore, the waveform of the time-series data D9 after the smoothing process has a shape that substantially matches the locus L11.

第1の実施例と同様に、ステップS109で説明した形態(図24)とステップS110で説明した形態のうちどちらを表示させるかはオペレータの操作によって選択可能である。また、別の表示形態を選択することも可能である。例えば、具体例を示していないが、図24に示した画面40中に、探索した処理方法の名称およびパラメータの値を、分割された時間領域毎に表示するようにしてもよい。 Similar to the first embodiment, which of the embodiment described in step S109 (FIG. 24) and the embodiment described in step S110 is to be displayed can be selected by the operation of the operator. It is also possible to select another display form. For example, although a specific example is not shown, the name of the searched processing method and the value of the parameter may be displayed for each divided time domain on the screen 40 shown in FIG. 24.

また、探索結果表示制御部8aおよび平滑化処理結果表示制御部9は、分割された時間領域をオペレータに認識させるために、例えば図24のように時間領域の分割線TL1,TL2,TL3と時間領域の番号Area1,Area2,Area3,Area4とを表示してもよいし、表示しなくてもよい。 Further, the search result display control unit 8a and the smoothing processing result display control unit 9 have the time domain division lines TL1, TL2, and TL3 as shown in FIG. 24, for example, in order to make the operator recognize the divided time domain. The area numbers Area1, Area2, Area3, and Area4 may or may not be displayed.

なお、第1、第2の実施例で説明した時系列データ処理装置を、調節計の内部に搭載してもよいし、調節計とは別に設けるようにしてもよい。また、平滑化処理後の時系列データを時系列データ処理装置から出力し、その時系列データを利用することは一般的な事項である。本発明は、平滑化処理後の時系列データの様々な利用形態に適用できることは言うまでもない。
また、第1、第2の実施例では、時系列データとして温度データを例に挙げて説明しているが、時系列データは温度データに限らないことは言うまでもない。
The time-series data processing device described in the first and second embodiments may be mounted inside the controller, or may be provided separately from the controller. Further, it is a general matter to output the time-series data after the smoothing process from the time-series data processing device and use the time-series data. Needless to say, the present invention can be applied to various usage forms of time series data after smoothing.
Further, in the first and second embodiments, the temperature data is described as an example of the time series data, but it goes without saying that the time series data is not limited to the temperature data.

第1、第2の実施例で説明した時系列データ処理装置のうち、データ収集部1とデータ記憶部2と処理方法記憶部3とデータ表示制御部5と参照軌跡出力部6と処理探索実行部7,7aと探索結果表示制御部8,8aと平滑化処理結果表示制御部9と領域分割処理部10とは、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第1、第2の実施例で説明した処理を実行する。 Among the time-series data processing units described in the first and second embodiments, the data collection unit 1, the data storage unit 2, the processing method storage unit 3, the data display control unit 5, the reference trajectory output unit 6, and the processing search execution. The units 7, 7a, the search result display control units 8, 8a, the smoothing processing result display control unit 9, and the area division processing unit 10 are a computer provided with a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface, and these. It can be realized by a program that controls hardware resources. The CPU executes the processes described in the first and second embodiments according to the program stored in the storage device.

本発明は、時系列データを平滑化処理する技術に適用することができる。 The present invention can be applied to a technique for smoothing time series data.

1…データ収集部、2…データ記憶部、3…処理方法記憶部、4…タッチパネル機能付き表示素子、5…データ表示制御部、6…参照軌跡出力部、7,7a…処理探索実行部、8,8a…探索結果表示制御部、9…平滑化処理結果表示制御部、10…領域分割処理部。 1 ... Data collection unit, 2 ... Data storage unit, 3 ... Processing method storage unit, 4 ... Display element with touch panel function, 5 ... Data display control unit, 6 ... Reference trajectory output unit, 7, 7a ... Processing search execution unit, 8, 8a ... Search result display control unit, 9 ... Smoothing processing result display control unit, 10 ... Area division processing unit.

Claims (10)

処理対象の時系列データを記憶するように構成されたデータ記憶部と、
前記時系列データに対する平滑化処理の1乃至複数の処理方法を予め記憶するように構成された処理方法記憶部と、
情報を表示するように構成された表示部と、
オペレータの操作を受け付けるように構成された入力部と、
前記時系列データの波形を前記表示部に表示させるように構成されたデータ表示制御部と、
前記入力部に対するオペレータの操作を基に、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を示す参照軌跡データを出力する参照軌跡出力部と、
前記平滑化処理の処理方法および前記平滑化処理のパラメータのうち少なくとも一方を逐次変更しながら、前記データ記憶部に記憶された時系列データに対して平滑化処理を実行し、この時系列データに平滑化処理を施した結果が前記参照軌跡データと最も適合する前記処理方法および前記パラメータのうち少なくとも一方を探索するように構成された処理探索実行部とを備えることを特徴とする時系列データ処理装置。
A data storage unit configured to store time-series data to be processed,
A processing method storage unit configured to store one or more processing methods for smoothing the time-series data in advance, and a processing method storage unit.
A display unit configured to display information and
An input unit configured to accept operator operations,
A data display control unit configured to display the waveform of the time series data on the display unit, and
A reference locus output unit that outputs reference locus data indicating a desired locus of time-series data after smoothing processing based on an operator's operation on the input unit.
While sequentially changing at least one of the processing method of the smoothing process and the parameters of the smoothing process, the smoothing process is executed on the time series data stored in the data storage unit, and the time series data is converted into the time series data. A time-series data process comprising the process method in which the result of the smoothing process best matches the reference locus data, and a process search execution unit configured to search at least one of the parameters. apparatus.
請求項1記載の時系列データ処理装置において、
前記探索によって確定した処理方法およびパラメータを前記表示部に表示させるように構成された探索結果表示制御部をさらに備えることを特徴とする時系列データ処理装置。
In the time series data processing apparatus according to claim 1,
A time-series data processing apparatus further comprising a search result display control unit configured to display the processing method and parameters determined by the search on the display unit.
請求項1記載の時系列データ処理装置において、
前記データ記憶部に記憶された時系列データの時間領域を予め規定された手順で分割するように構成された領域分割処理部をさらに備え、
前記処理探索実行部は、分割された時間領域毎に前記平滑化処理を実行し、前記処理方法および前記パラメータのうち少なくとも一方を前記時間領域毎に探索することを特徴とする時系列データ処理装置。
In the time series data processing apparatus according to claim 1,
Further, an area division processing unit configured to divide the time domain of the time series data stored in the data storage unit according to a predetermined procedure is further provided.
The processing search execution unit executes the smoothing process for each divided time domain, and searches for at least one of the processing method and the parameters for each time domain. ..
請求項3記載の時系列データ処理装置において、
前記領域分割処理部は、前記時系列データの時間領域を均等に分割することを特徴とする時系列データ処理装置。
In the time series data processing apparatus according to claim 3,
The area division processing unit is a time-series data processing device characterized in that the time domain of the time-series data is evenly divided.
請求項3記載の時系列データ処理装置において、
監視対象の装置から処理対象の時系列データを収集して前記データ記憶部に格納するように構成されたデータ収集部をさらに備え、
前記領域分割処理部は、前記監視対象の装置の状態の切り替わり毎に前記時系列データの時間領域を分割することを特徴とする時系列データ処理装置。
In the time series data processing apparatus according to claim 3,
A data collection unit configured to collect time-series data to be processed from a device to be monitored and store it in the data storage unit is further provided.
The area division processing unit is a time-series data processing device that divides the time domain of the time-series data each time the state of the device to be monitored is switched.
請求項3乃至5のいずれか1項に記載の時系列データ処理装置において、
分割された時間領域毎に、前記探索によって確定した処理方法およびパラメータを前記表示部に表示させるように構成された探索結果表示制御部をさらに備えることを特徴とする時系列データ処理装置。
In the time series data processing apparatus according to any one of claims 3 to 5,
A time-series data processing apparatus further comprising a search result display control unit configured to display the processing method and parameters determined by the search on the display unit for each divided time domain.
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の時系列データ処理装置において、
前記処理方法は、メジアンフィルタによる処理方法とローパスフィルタによる処理方法のうち少なくとも一方であり、
前記パラメータは、前記メジアンフィルタのデータ数および前記ローパスフィルタの時定数のうち少なくとも一方であることを特徴とする時系列データ処理装置。
In the time series data processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
The processing method is at least one of a processing method using a median filter and a processing method using a low-pass filter.
The time-series data processing apparatus, wherein the parameter is at least one of the number of data of the median filter and the time constant of the low-pass filter.
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の時系列データ処理装置において、
前記データ記憶部に記憶された時系列データの波形と、前記探索によって確定した平滑化処理後の時系列データの波形とを重ねるようにして前記表示部に表示させるように構成された平滑化処理結果表示制御部をさらに備えることを特徴とする時系列データ処理装置。
In the time series data processing apparatus according to any one of claims 1 to 7.
A smoothing process configured to display on the display unit by superimposing the waveform of the time series data stored in the data storage unit and the waveform of the time series data after the smoothing process determined by the search. A time-series data processing device including a result display control unit.
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の時系列データ処理装置において、
前記表示部と前記入力部とは、タッチパネル機能付き表示素子であり、
前記参照軌跡出力部は、前記タッチパネル機能付き表示素子の画面に対するオペレータの操作に応じて前記タッチパネル機能付き表示素子から出力される位置座標信号を受け取り、この位置座標信号が示す画面上の各点を、前記データ記憶部に記憶された時系列データと同じ座標系上の点に変換することで、変換後の各点の集まりからなる前記参照軌跡データを生成することを特徴とする時系列データ処理装置。
In the time series data processing apparatus according to any one of claims 1 to 8.
The display unit and the input unit are display elements with a touch panel function.
The reference locus output unit receives a position coordinate signal output from the display element with a touch panel function in response to an operator's operation on the screen of the display element with a touch panel function, and outputs each point on the screen indicated by the position coordinate signal. , Time-series data processing characterized in that the reference locus data consisting of a collection of converted points is generated by converting to points on the same coordinate system as the time-series data stored in the data storage unit. apparatus.
データ記憶部に記憶された処理対象の時系列データの波形を表示部に表示させる第1のステップと、
入力部に対するオペレータの操作を基に、平滑化処理後の時系列データの望ましい軌跡を示す参照軌跡データを生成する第2のステップと、
前記時系列データに対する平滑化処理の1乃至複数の処理方法を予め記憶する処理方法記憶部を参照し、前記平滑化処理の処理方法および前記平滑化処理のパラメータのうち少なくとも一方を逐次変更しながら、前記データ記憶部に記憶された時系列データに対して平滑化処理を実行し、この時系列データに平滑化処理を施した結果が前記参照軌跡データと最も適合する前記処理方法および前記パラメータのうち少なくとも一方を探索する第3のステップとを含むことを特徴とする時系列データ処理方法。
The first step of displaying the waveform of the time-series data to be processed stored in the data storage unit on the display unit, and
Based on the operator's operation on the input unit, the second step of generating reference trajectory data indicating the desired trajectory of the time-series data after the smoothing process, and
With reference to the processing method storage unit that stores one or more processing methods of the smoothing process for the time series data in advance, while sequentially changing at least one of the processing method of the smoothing process and the parameters of the smoothing process. , The processing method and the parameter whose time series data stored in the data storage unit is subjected to smoothing processing and the result of performing the smoothing processing on the time series data is most suitable for the reference locus data. A time-series data processing method including a third step of searching at least one of them.
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