JP6845703B2 - Plant status information presentation system and plant status information presentation method - Google Patents
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Description
本発明は、プラントの状態を計測する複数のセンサによる計測値に基づいてプラントの操業状況に関する情報を提示するプラント状況情報提示システム及びプラント状況情報提示方法に関する。 The present invention relates to a plant status information presenting system and a plant status information presenting method for presenting information on the operating status of a plant based on values measured by a plurality of sensors that measure the state of the plant.
プラントの状況を推定するシステムに関する文献として、特許文献1及び2がある。特許文献1に開示されたシステムでは、学習フェーズにおいて、プラントから出力されたセンサ信号を用いて正常状態をモデル化した正常モデルを作成し、評価フェーズにおいて、プラントから出力されたセンサ信号から特徴ベクトルを生成し、得られた特徴ベクトルを正常モデルと比較することで異常判定を行う。特許文献2に開示されたシステムでは、プラントに設けられたセンサのデータの時間的変化に基づいて、データ空間の軌跡を複数のクラスタに分割し、分割したクラスタ群に対して、回帰分析法等の部分空間法でモデル化し、外れ値を異常候補として算出する。 Patent Documents 1 and 2 are documents relating to a system for estimating the state of a plant. In the system disclosed in Patent Document 1, in the learning phase, a normal model in which the normal state is modeled using the sensor signal output from the plant is created, and in the evaluation phase, a feature vector is created from the sensor signal output from the plant. Is generated, and the obtained feature vector is compared with the normal model to determine the abnormality. In the system disclosed in Patent Document 2, the locus of the data space is divided into a plurality of clusters based on the temporal change of the data of the sensor provided in the plant, and the divided cluster group is subjected to a regression analysis method or the like. Model by the subspace method of, and calculate outliers as abnormal candidates.
しかしながら、炉内の計測が難しい高炉のように内部の環境の推定が困難なプラントでは、精度よくモデルを作成することが難しい。また、多数のデータ項目を持つ大規模プラントについて部分空間法でモデル化する場合、計算時間短縮及び精度向上のため主成分分析等で次元を減らして処理するのが一般的であるが、モデルの次元が計測値の次元と一致しなければ、異常を捉えられたとしてもその原因を特定することができない。 However, in a plant where it is difficult to estimate the internal environment, such as a blast furnace where measurement inside the furnace is difficult, it is difficult to create a model with high accuracy. In addition, when modeling a large-scale plant with a large number of data items by the subspace method, it is common to reduce the dimensions by principal component analysis, etc. in order to shorten the calculation time and improve the accuracy. If the dimension does not match the dimension of the measured value, the cause cannot be identified even if an abnormality is caught.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、内部環境の推定が困難なプラント及びセンサによって検出されるデータ項目が多い大規模プラントであっても、高精度な操業状況の推定を可能とするプラント状況情報提示システム及びプラント状況情報提示方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its main purpose is to operate with high accuracy even in a plant in which it is difficult to estimate the internal environment and a large-scale plant in which many data items are detected by sensors. The purpose of the present invention is to provide a plant status information presentation system and a plant status information presentation method capable of estimating the status.
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様のプラント状況情報提示システムは、プラントの状態を連続して計測する異なる種類の複数のセンサによる計測値の各時系列データから、前記計測値の時間変動を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された複数の前記時間変動それぞれについて、前記時間変動の特徴を示すパターンを各別に決定する決定手段と、前記決定手段によって決定された複数の前記パターンに基づいて、前記プラントの操業状況に関する操業状況情報を出力する出力手段と、前記複数のセンサによる計測値の時間変動のパターンを当該センサの種類毎に複数記憶するパターンデータベースと、前記パターンデータベースに記憶された前記パターンのそれぞれを、その出現回数に基づいて定常時におけるパターンと非定常時におけるパターンとに分類する分類手段と、を備え、前記決定手段は、前記分類手段によって前記非定常時におけるパターンに分類された前記パターンから、前記抽出手段によって抽出された前記時間変動に類似する前記パターンを決定するように構成されている。 In order to solve the above-mentioned problems, the plant status information presentation system according to one aspect of the present invention continuously measures the state of the plant from each time series data of the measured values by a plurality of different types of sensors. It was determined by the extraction means for extracting the time variation of the value, the determination means for separately determining the pattern showing the characteristics of the time variation for each of the plurality of the time variations extracted by the extraction means, and the determination means. An output means for outputting operation status information regarding the operation status of the plant based on the plurality of patterns, a pattern database for storing a plurality of patterns of time fluctuations of measured values by the plurality of sensors for each type of the sensor, and a pattern database. Each of the patterns stored in the pattern database is provided with a classification means for classifying each of the patterns into a pattern in a steady time and a pattern in a non-steady time based on the number of occurrences thereof, and the determination means is said by the classification means. From the pattern classified into the pattern in the non-stationary time, the pattern similar to the time variation extracted by the extraction means is determined .
この態様において、前記プラント状況情報提示システムは、前記決定手段によって決定された前記複数のパターンに基づいて、前記プラントの操業状況を推定する推定手段をさらに備え、前記出力手段は、前記操業状況情報として、前記推定手段による推定結果を出力するように構成されていてもよい。 In this embodiment, the plant status information presenting system further includes an estimation means for estimating the operation status of the plant based on the plurality of patterns determined by the determination means, and the output means is the operation status information. As a result, the estimation result by the estimation means may be output.
また、上記態様において、前記プラント状況情報提示システムは、過去における前記プラントの各計測値の時間変動のパターンと、操業状況情報とを対応付けて記憶する過去実績データベースをさらに備え、前記推定手段は、前記決定手段によって決定された前記パターンに類似する前記パターンに対応する前記操業状況情報を前記過去実績データベースから取得するように構成されており、前記出力手段は、前記推定手段によって取得された前記操業状況情報を出力するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the plant status information presentation system further includes a past record database that stores the time variation pattern of each measured value of the plant in the past and the operation status information in association with each other, and the estimation means The operation status information corresponding to the pattern similar to the pattern determined by the determination means is acquired from the past performance database, and the output means is the said output means acquired by the estimation means. It may be configured to output operation status information.
また、上記態様において、前記抽出手段は、互いに異なる複数の時間幅における前記時間変動のそれぞれを抽出するように構成されており、前記決定手段は、前記抽出手段によって抽出された前記複数の時間幅における前記時間変動のそれぞれについて、前記パターンを決定するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the extraction means is configured to extract each of the time fluctuations in a plurality of time widths different from each other, and the determination means is the plurality of time widths extracted by the extraction means. It may be configured to determine the pattern for each of the time variations in.
また、上記態様において、前記プラント状況情報提示システムは、前記計測値の時系列データから抽出された前記計測値の時間変動に基づいて、前記パターンを生成するパターン生成手段をさらに備え、前記パターンデータベースは、前記パターン生成手段によって生成された前記パターンを記憶するように構成されていてもよい。 Further, in the above aspect, the plant status information presentation system further includes a pattern generation means for generating the pattern based on the time variation of the measured value extracted from the time series data of the measured value, and the pattern database. May be configured to store the pattern generated by the pattern generating means.
また、上記態様において、前記プラント状況情報提示システムは、複数の前記時間変動のそれぞれを、時間変動の波形に基づいて複数のクラスタに分類するクラスタリング手段をさらに備え、前記パターン生成手段は、前記クラスタリング手段によって前記時間変動が分類された各クラスタについて、そのクラスタに属する前記時間変動の特徴を示す前記パターンを生成するように構成されていいてもよい。 Further, in the above aspect, the plant status information presentation system further includes a clustering means for classifying each of the plurality of the time fluctuations into a plurality of clusters based on the waveform of the time fluctuations, and the pattern generation means is the clustering means. For each cluster in which the time variation is classified by means, the pattern indicating the characteristics of the time variation belonging to the cluster may be generated.
また、本発明の他の態様のプラント状況情報提示方法は、プラントの状態を連続して計測する複数のセンサによる計測値の各時系列データから、前記計測値の時間変動を抽出するステップと、抽出された前記時間変動それぞれについて、前記時間変動の特徴を示すパターンを各別に決定するステップと、決定された複数の前記パターンに基づいて、前記プラントの操業状況に関する操業状況情報を出力するステップと、前記複数のセンサによる計測値の時間変動のパターンを当該センサの種類毎に複数記憶するパターンデータベースに記憶された前記パターンのそれぞれを、その出現回数に基づいて定常時におけるパターンと非定常時におけるパターンとに分類するステップとを有し、前記決定するステップにおいて、分類された前記パターンから、前記抽出された前記時間変動に類似する前記パターンを決定する。 Further, the plant status information presentation method of another aspect of the present invention includes a step of extracting the time variation of the measured value from each time series data of the measured value by a plurality of sensors that continuously measure the state of the plant. For each of the extracted time fluctuations, a step of separately determining a pattern showing the characteristics of the time fluctuation, and a step of outputting operation status information regarding the operation status of the plant based on the plurality of determined patterns. , The pattern of the time variation of the measured value by the plurality of sensors is stored for each type of the sensor. Each of the patterns stored in the pattern database is stored in the pattern in the steady state and in the non-steady time based on the number of appearances. possess a step of classifying into a pattern, in said determining step, from the classified the pattern, to determine the pattern similar to the extracted the time variation.
本発明に係るプラント状況情報提示システム及びプラント状況情報提示方法によれば、内部環境の推定が困難なプラント及びセンサによって検出されるデータ項目が多い大規模プラントであっても、高精度に操業状況を推定できる。 According to the plant status information presentation system and the plant status information presentation method according to the present invention, even in a large-scale plant where it is difficult to estimate the internal environment and there are many data items detected by sensors, the operation status is highly accurate. Can be estimated.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及びシステムを例示するものであって、本発明の技術的思想は下記のものに限定されるわけではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments shown below exemplify methods and systems for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited to the following. .. The technical idea of the present invention can be modified in various ways within the technical scope described in the claims.
(実施の形態1)
本実施の形態では、プラント状況情報提示システムが、複数のセンサによる計測値の各時系列データから前記計測値の時間変動を抽出し、抽出された各時間変動のパターンを決定し、現在の時間変動のパターンに最も類似する過去のパターンを特定し、特定されたパターンが得られた過去の時点におけるプラントの操業状況情報を出力する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the plant status information presentation system extracts the time variation of the measured value from each time series data of the measured value by a plurality of sensors, determines the pattern of each extracted time variation, and determines the current time. The past pattern that most closely resembles the fluctuation pattern is specified, and the operation status information of the plant at the past time when the specified pattern is obtained is output.
<プラント状況情報提示システムの構成>
図1は、本実施の形態に係るプラント状況情報提示システムの構成を示す模式図である。プラント状況情報提示システム100は、高炉10の操業状況を推定する。高炉10は、連続して銑鉄を生産するために、鉄鉱石と共に炉内に装入されたコークスを燃焼させる熱処理プロセスを継続的に実行する。かかる高炉10には、温度センサ、圧力センサ、その他の物理量を計測するセンサが設けられている。本実施の形態においては、高炉10に設置された2つの温度センサ11a,11b及び2つの圧力センサ12a,12bによって出力される計測値を用いて高炉10の操業状況を推定するプラント状況情報提示システム100について説明する。
<Configuration of plant status information presentation system>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a plant status information presentation system according to the present embodiment. The plant status
プラント状況情報提示システム100は、コンピュータによって構成されている。かかるプラント状況情報提示システム100は、温度センサ11a,11b及び圧力センサ12a,12bに接続されており、これらから計測値を受信するように構成されている。
The plant status
図2は、プラント状況情報提示システム100の内部構成を示すブロック図である。プラント状況情報提示システム100は、コンピュータ200によって実現される。図2に示すように、コンピュータ200は、本体300と、入力部400と、表示部500とを備えている。本体300は、CPU301、ROM302、RAM303、読出装置304、ハードディスク305、入出力インタフェース306、及び画像出力インタフェース307を備えており、CPU301、ROM302、RAM303、読出装置304、ハードディスク305、入出力インタフェース306、及び画像出力インタフェース307は、バスによって接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the plant status
CPU301は、RAM303にロードされたコンピュータプログラムを実行する。そして、プラント状況情報提示用のコンピュータプログラムであるプラント状況情報提示プログラム310を当該CPU301が実行することにより、コンピュータ200がプラント状況情報提示システム100として機能する。
The
ROM302には、CPU301に実行されるコンピュータプログラム及びこれに用いるデータ等が記録されている。RAM303は、ハードディスク305に記録されているプラント状況情報提示プログラム310の読み出しに用いられる。また、RAM303は、CPU301がコンピュータプログラムを実行するときに、CPU301の作業領域として利用される。
The
ハードディスク305は、オペレーティングシステム及びアプリケーションプログラム等、CPU301に実行させるための種々のコンピュータプログラム及び当該コンピュータプログラムの実行に用いられるデータがインストールされている。プラント状況情報提示プログラム310も、このハードディスク305にインストールされている。
The
また、ハードディスク305には、過去実績データベース(過去実績DB)320と、パターンデータベース(パターンDB)330と、計測値データベース(計測値DB)340とが設けられている。過去実績DB320は、高炉10の操業状況についての過去の実績データを記憶する。パターンDB330は、温度センサ11a,11b及び圧力センサ12a,12bによる計測値の時間変動のパターンを示すパターンデータを記憶する。また、計測値DB340は、過去に温度センサ11a,11b及び圧力センサ12a,12bによって計測された計測値の多次元時系列データを記憶する。
Further, the
入出力インタフェース306には、キーボード及びマウスからなる入力部400が接続されている。また、入出力インタフェース306には、上述した温度センサ11a,11b及び圧力センサ12a,12bが接続されており、これらセンサから出力データを受信するように構成されている。
An
画像出力インタフェース307は、LCDまたはCRT等で構成された表示部500に接続されており、CPU301から与えられた画像データに応じた映像信号を表示部500に出力するようになっている。表示部500は、入力された映像信号にしたがって、画像(画面)を表示する。
The
<プラント状況情報提示システムの動作>
次に、プラント状況情報提示システム100の動作について説明する。図3は、本実施の形態に係るプラント状況情報提示システム100の動作の手順を示すフローチャートである。プラント状況情報提示システム100は、高炉10の操業状況を推定するために、学習処理S100と、推定処理S200とを実行する。学習処理S100は、操業データの過去の実績から、計測値の特徴的な時間変動のパターンを示すパターンデータを生成するための処理であり、推定処理S200は、パターンデータを用いて高炉10の操業状況を推定するための処理である。なお、学習処理S100と推定処理S200とは連続して実行されてもよく、それぞれ独立して非連続的に実行されてもよい。但し、推定処理S200にはパターンデータが必要であるため、推定処理S200の前には学習処理S100を1回以上実行することが必要である。
<Operation of plant status information presentation system>
Next, the operation of the plant status
学習処理S100について詳細に説明する。高炉10の温度センサ11a,11b及び圧力センサ12a,12bからは、継続して計測値の多次元時系列データが出力される。プラント状況情報提示システム100は、かかる多次元時系列データを受信し、計測値DB340に蓄積する。学習処理S100では、計測値DB340に格納された多次元時系列データが用いられる。
The learning process S100 will be described in detail. The
図4は、学習処理S100の手順を示すフローチャートである。学習処理S100では、まずCPU301が、過去の期間である学習期間における各多次元時系列データを計測値DB340から取得する(ステップS101)。図5は、各多次元時系列データの一例を示すグラフである。多次元時系列データが示されている期間は全て共通の学習期間である。多次元時系列データには欠損部分が含まれている場合があるため、CPU301は、この欠損をその前後のデータで置き換えるなどして修復する(ステップS102)。
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the learning process S100. In the learning process S100, the
次に、CPU301は、時系列データから計測値の時間変動を抽出する(ステップS103)。図6は、計測値の時間変動の抽出を模式的に説明する図である。時間変動は、複数の時間幅のそれぞれで時系列データから抽出される。図6では、t1及びt2の2つの時間幅で時間変動を抽出する例を示している。また、抽出する時刻を変えて、同一の時間幅t1,t2で時系列データから時間変動を抽出する。具体的に説明すると、図6に示すように、CPU301は、時刻tを終点とする時間幅t1,t2で時間変動を抽出すると共に、時刻t+Δを終点とする時間幅t1,t2で時間変動を抽出する。このようにして、全ての多次元時系列データから時刻及び時間幅を変えて時間変動が複数抽出される。つまり、温度センサ11aの多次元時系列データから複数の時刻において時間幅t1,t2の時間変動が抽出され、同様に温度センサ11b、圧力センサ12a,12bの各多次元時系列データからも複数の時刻において時間幅t1,t2の時間変動が抽出される。
Next, the
次に、CPU301は、抽出された時間変動データについて、近傍で平均を取るなどして次元数を統一する(ステップS104)。
Next, the
さらにCPU301は、抽出された時間変動を、温度及び圧力に分けて収集し、温度のデータセットと圧力のデータセットとを作成する(ステップS105)。CPU301は、各データセットを時間変動の波形に基づいてクラスタリングし、n個のクラスタに分類する(ステップS106)。また、CPU301は、各クラスタについて、そのクラスタに属する時間変動のパターンを生成する(ステップS107)。図7は、パターンの生成を模式的に説明する図である。ステップS107の処理では、注目するクラスタに属する全時間変動の重心ベクトルを算出し、これを時間変動の特徴を表すパターンと定義する。なお、nの値は、計測値に対する経験からどのような時間変動があり得るかを考慮して定められる。また、異常な操業状況を検出するためには、炉況異常時に現れる時間変動のパターンを揃えておく必要がある。高炉10の他、多くのプラントでは操業中のほとんどの期間において安定した操業状況であるため、炉況異常時に現れる時間変動のパターンを確保するためには、予め操業状況が不安定な期間を学習期間として多次元時系列データを取得することが好ましい。
Further, the
なお、ここでは、温度と圧力とで時間変動を分けてパターンの生成を行ったが、これは温度に比べて圧力は急峻な変動をするなど、時間変動の特徴が両者で異なっているためである。同じ物理量でも、その計測位置によって時間変動の特徴が大きく異なるのであれば、計測位置で分けてパターンを生成してもよい。また、これとは逆に異なる物理量であっても時間変動の特徴が近似している場合には、これらをまとめてパターンを生成してもよい。 Here, the pattern was generated by dividing the time fluctuation into temperature and pressure, because the characteristics of the time fluctuation are different between the two, such as the pressure fluctuating sharply compared to the temperature. is there. Even if the physical quantity is the same, if the characteristics of the time fluctuation differ greatly depending on the measurement position, the pattern may be generated separately for the measurement position. On the contrary, if the characteristics of time fluctuations are similar even if the physical quantities are different, a pattern may be generated by combining them.
CPU301は、生成されたパターンをパターンDB330に登録する(ステップS108)。その後、CPU301は、学習処理S100を終了する。
The
ここで、過去実績DB320に格納されるデータについて説明する。図8は、過去実績DB320の構成を示す模式図である。過去実績DB320には、高炉10の過去の時点における操業状況情報と状態情報とを含む過去実績データが格納される。操業状況情報には、その過去の時点における高炉10での生産製品の種類、原材料、生産量、設定値その他の操業条件、異常が発生している場合にはその異常の種類等が含まれる。また、状態情報には、過去の時点における温度センサ11a,11b及び圧力センサ12a,12bの各計測値についての時間変動のパターンが含まれる。各計測値のパターンは、上記の時間幅t1,t2のそれぞれについてのものである。かかる状態情報は、後述するステップS205において生成される状態情報と同様のものである。過去実績データは、操業状況情報と状態情報とを含むレコードであり、1つのレコードにおける操業状況情報と状態情報とは互いに関連づけられている。なお、過去実績データベースは複数のテーブルから構成されていてもよい。例えば、過去の時刻のフィールドと、その時刻における操業状況情報のフィールドとを含む第1テーブルと、過去の時刻のフィールドと、その時刻における状態情報のフィールドとを含む第2テーブルとを、過去実績DB320が含んでいてもよい。この場合、過去の時刻のデータを介して、操業状況情報と状態情報とが関連づけられる。
Here, the data stored in the
図9は、推定処理S200の手順を示すフローチャートである。推定処理S200では、CPU301が、現在時刻、つまり最新の所定期間における各多次元時系列データを計測値DB340から取得する(ステップS201)。次にCPU301は、多次元時系列データに含まれる欠損部分をその前後のデータで置き換えるなどして修復する(ステップS202)。
FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the estimation process S200. In the estimation process S200, the
CPU301は、時系列データから計測値の時間変動を抽出する(ステップS203)。この処理では、ステップS103で時間変動を切り出した時間幅t1,t2を使用して、各時系列データから時間変動を抽出する。但し、ステップS203では、時間変動を抽出する時間幅t1,t2は現在時刻(最新時刻)を終点として含む期間のみである。さらにCPU301は、抽出された時間変動データについて、近傍で平均を取るなどして次元数を統一する(ステップS204)。
The
次にCPU301は、現在時刻での時間変動毎に、時間変動とパターンDB330に格納されている各パターンとを比較して、現在時刻での時間変動に最も類似するパターンを決定し、各時間変動に類似するパターンの集合を現在時刻における高炉10の状態情報として生成する(ステップS205)。図10は、状態情報の生成を模式的に説明する図である。この処理では、ユークリッド距離等の2次元ベクトルの類似度が算出され、最も類似度が高いパターンが決定される。各計測値(温度、圧力)、及び各時間幅t1,t2において類似するパターンを決定し、これらのパターンの集合を状態情報として定義する。
Next, the
再び図9を参照する。CPU301は、現在時刻における状態情報に類似する過去の状態情報を特定する類似状態特定処理を実行する(ステップS206)。この類似状態特定処理では、現在時刻における状態情報と、過去実績DB320に格納されている各状態情報とを比較することにより、現在時刻における状態情報に最も類似する過去の状態情報が特定される。この処理では、現在時刻における状態情報に含まれるパターンと、過去の状態情報に含まれるパターンとの類似度が、計測値(温度、圧力)及び時間幅t1,t2毎に算出される。
See FIG. 9 again. The
以下、類似状態特定処理について詳しく説明する。図11は、類似状態特定処理の手順を示すフローチャートである。まず、CPU301は、パターンDB330に格納されているパターンを、定常時におけるパターンと、非定常時におけるパターンとに分類する(ステップS2601)。ここで、定常とは、高炉10が正常に安定して操業されている状態(つまり、炉況が良好な状態)をいい、非定常とは、高炉10の操業が不安定な状態(つまり、炉況が不良な状態)をいう。非定常時は、多くの場合において異常時であるが、正常時であっても炉況が不良な場合も含む。パターンを分類する方法としては、ステップS106のクラスタリング処理において、分類された時間変動の数が一定数以上のクラスタに対応するパターンを定常時のパターンとし、分類された時間変動の数が一定数未満のクラスタに対応するパターンを非定常時のパターンとすることができる。また、定常時及び非定常時のパターンは、温度、圧力、それらの計測位置、時間幅によって分類結果が変わると考えられる。このため、全てのパターンをまとめて分類するのではなく、温度、圧力、計測位置、及び時間幅毎に分類することが好ましい。つまり、1つのセンサから出力された計測値の1つの時間幅について、クラスタ毎に時間変動の分類数を求め、分類数が一定値以上の場合には定常時のパターンとし、一定値未満の場合には非定常時のパターンとする。
Hereinafter, the similar state identification process will be described in detail. FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of the similar state identification process. First, the
次にCPU301は、現在時刻における状態情報と過去実績DB320に格納されている状態情報とを計測値及び時間幅が同一のパターン毎に比較し、それぞれの類似度を計算する(ステップS2602)。この処理では、ユークリッド距離等の2次元ベクトルの類似尺度が計算される。さらにCPU301は、算出された全ての類似度から、非定常時のパターンについてのもののみを抽出し、その平均を状態間類似度として算出する(ステップS2603)。状態間類似度の算出において、定常時のパターンについての類似度を除外することで、各センサ11a,11b,12a,12bの時系列データに、非定常時における特徴的な時間変動のパターンが出現していることを精度よく検出できる。
Next, the
CPU301は、算出された状態間類似度が最も高い過去実績の状態情報を特定し(ステップS2604)、類似状態特定処理を終了する。
The
再び図9を参照する。CPU301は、類似状態特定処理において特定された過去実績の状態情報に対応する操業状況情報を過去実績DB320から読み出し(ステップS207)、これを表示部500に表示させる(ステップS208)。以上で、推定処理S200が終了する。表示部500に表示された過去実績の操業状況情報は、現在の操業状況に類似するものであると推定される。したがって、オペレータは表示部500に表示された操業状況情報を確認することで、現在の操業状況を把握することができ、これに対して適切に対処することができる。
See FIG. 9 again. The
以上の如く構成することにより、時間幅をプラントに合わせて適切に設定し、また、各計測値が取りうる時間変動のパターンを十分に用意しておけば、計測値の時間変動のパターンの集合である状態情報に、プラントの操業状況を判断する上で十分な情報を保持させることができ、かかる状態情報を用いることでプラントの操業状況を正確に推定することができる。したがって、例えば操業状況が定常状態から非定常状態へと変化したとき、その変化の原因及び根拠が明確となる。 By configuring as described above, if the time width is set appropriately according to the plant and the time fluctuation patterns that can be taken by each measured value are sufficiently prepared, a set of time fluctuation patterns of the measured values is prepared. The state information can hold sufficient information for determining the operation status of the plant, and the operation status of the plant can be accurately estimated by using the status information. Therefore, for example, when the operating condition changes from a steady state to a non-steady state, the cause and grounds for the change become clear.
また、短い時間幅t1と長い時間幅t2とで時間変動を抽出することで、計測値の短期的な変動と長期的な傾向とのそれぞれを捉えることができる。 Further, by extracting the time variation with the short time width t1 and the long time width t2, it is possible to capture each of the short-term variation and the long-term tendency of the measured value.
また、状態情報を用いて、現在時刻の状態情報と類似する状態情報に対応する過去の操業状況を、現在時刻における操業状況として推定する構成としたため、過去の操業状況の実績を過去実績DB320に蓄積しておけば、これを利用して現在の操業状況を推定することができる。大規模プラントでは、プラントの状態が複雑且つその数が膨大であるため、プラントの状態毎に操業状況を体系化したデータベースを作成することは容易ではない。上記のような構成とすることで、このようなデータベースを用いることなく、操業状況の推定が可能となる。 In addition, since the past operating status corresponding to the status information similar to the status information at the current time is estimated as the operating status at the current time using the status information, the past operating status is stored in the past record DB320. If it is accumulated, it can be used to estimate the current operating status. In a large-scale plant, the state of the plant is complicated and the number is enormous, so it is not easy to create a database that systematizes the operation status for each state of the plant. With the above configuration, it is possible to estimate the operating status without using such a database.
(実施の形態2)
本実施の形態では、プラント状況情報提示システムが、複数のセンサによる計測値の各時系列データから前記計測値の時間変動を抽出し、抽出された各時間変動のパターンを含む状態情報を生成し、これらのパターンから非定常状態のセンサを特定し、特定されたセンサの情報を操業状況情報として出力する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the plant status information presentation system extracts the time variation of the measured value from each time series data of the measured value by a plurality of sensors, and generates the state information including the extracted pattern of each time variation. , The sensor in the unsteady state is identified from these patterns, and the information of the identified sensor is output as the operation status information.
<プラント状況情報提示システムの構成>
本実施の形態に係るプラント状況情報提示システムの構成は、実施の形態1に係るプラント状況情報提示システム100の構成と同様であるので、同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。但し、本実施の形態においては、過去実績DB320を使用しないため、プラント状況情報提示システム100が過去実績DB320を備えていない構成であってもよい。
<Configuration of plant status information presentation system>
Since the configuration of the plant status information presentation system according to the present embodiment is the same as the configuration of the plant status
<プラント状況情報提示システムの動作>
図12は、本実施の形態に係るプラント状況情報提示システム100の動作の手順を示すフローチャートである。プラント状況情報提示システム100は、学習処理S100と、情報提示処理S300とを実行する。学習処理S100については、実施の形態1において説明したものと同様であるので、その説明を省略する。
<Operation of plant status information presentation system>
FIG. 12 is a flowchart showing an operation procedure of the plant status
図13は、情報提示処理S300の手順を示すフローチャートである。情報提示処理S300におけるステップS301〜S305の処理は、実施の形態1で説明した推定処理S200におけるステップS201〜S205の処理と同様であるので、その説明を省略する。 FIG. 13 is a flowchart showing the procedure of the information presentation process S300. Since the processes of steps S301 to S305 in the information presentation process S300 are the same as the processes of steps S201 to S205 in the estimation process S200 described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
CPU301は、ステップS305において状態情報を生成すると、パターンDB330に格納されているパターンを、定常時におけるパターンと、非定常時におけるパターンとに分類する(ステップS306)。このステップS306の処理は、実施の形態1で説明したステップS2601の処理と同様であるので、その説明を省略する。
When the state information is generated in step S305, the
次に、CPU301は、ステップS306における分類結果を使用して、ステップS305において生成された現在時刻における状態情報に含まれる時間変動のパターンのうち、非定常時におけるパターンを特定する(ステップS307)。次にCPU301は、センサ11a,11b及び12a,12bのうち、非定常時におけるパターンに対応するセンサを、非定常状態を検知したセンサとして特定する(ステップS308)。温度センサ11a、11b及び圧力センサ12a,12bのそれぞれは、センサを識別するためのセンサIDを割り当てられている。また、温度センサ11a,11bは高炉10における互いに異なる位置に設置され、同様に圧力センサ12a,12bも互いに異なる位置に設置される。CPU301は、非定常状態を検知したセンサの情報(センサID、センサの種類、センサの取付位置等)を表示部500に表示させる(ステップS309)。以上で、情報提示処理S300が終了する。
Next, the
以上のように、非定常状態のセンサの情報が提示されることで、オペレータは非定常状態のセンサの数からおおよその高炉10の操業状況を判断したり、非定常状態のセンサの位置から高炉10に生じた非定常状態の原因を推定したりすることができる。
As described above, by presenting the information of the sensors in the unsteady state, the operator can judge the approximate operating status of the
(その他の実施の形態)
上述した実施の形態1では、操業状況情報として、生産製品の種類、原材料、生産量、設定値その他の操業条件、異常が発生している場合にはその異常の種類等を出力する構成とし、また、実施の形態2では、操業状況情報として、非定常状態のセンサの情報を出力する構成としたが、これらに限定されるものではない。操業状況情報として、プラントの異常の有無、異常箇所、異常の原因、及びその対処方法、又はこれらの一部の情報を出力する構成としてもよい。この場合、プラントの異常の有無、異常箇所、異常の原因、及びその対処方法、又はこれらの一部の情報を状態情報と対応づけてデータベースに記憶しておき、現在時刻におけるプラントの状態情報から、これに対応する異常の有無、異常箇所、異常の原因、及びその対処方法、又はこれらの一部の情報を特定することができる。
(Other embodiments)
In the first embodiment described above, as the operation status information, the type of the produced product, the raw material, the production amount, the set value and other operating conditions, and the type of the abnormality when an abnormality has occurred are output. Further, in the second embodiment, the information of the sensor in the unsteady state is output as the operation status information, but the present invention is not limited to these. As the operation status information, the presence / absence of an abnormality in the plant, the location of the abnormality, the cause of the abnormality, the countermeasures thereof, or a part of the information may be output. In this case, the presence or absence of an abnormality in the plant, the location of the abnormality, the cause of the abnormality, and how to deal with it, or some of these information are stored in the database in association with the status information, and from the plant status information at the current time. , The presence or absence of the corresponding abnormality, the location of the abnormality, the cause of the abnormality, and the coping method thereof, or some information thereof can be specified.
また、上述した実施の形態1及び2では、推定処理S200又は情報提示処理S300の都度、パターンDB330に格納された全パターンを、定常時のパターンと非定常時のパターンとに分類する構成について述べたが、これに限定されるものではない。予めパターンDB330に格納された全パターンを、定常時のパターンと非定常時のパターンとに分類しておき、パターンDB330に格納されているパターン毎に、定常時又は非定常時を識別するための情報を対応付けておくこともできる。この場合、推定処理S200又は情報提示処理S300において、定常時のパターンと非定常時のパターンとを分類する処理を省くことができる。
Further, in the above-described first and second embodiments, each time the estimation process S200 or the information presentation process S300 is performed, all the patterns stored in the
また、上述した実施の形態1及び2では、同一のクラスタに属する複数の時間変動の重心ベクトルを算出し、これを時間変動のパターンとして決定する構成について述べたが、これに限定されるものではない。例えば、パターンのテンプレートを複数用意し、同一のクラスタに属する複数の時間変動に最も類似するテンプレートを特定し、これを時間変動のパターンとして決定するなど、他の方法によって複数の時間変動に共通の特徴を示すパターンを決定してもよい。 Further, in the above-described first and second embodiments, a configuration is described in which a plurality of time-varying centroid vectors belonging to the same cluster are calculated and determined as a time-varying pattern, but the present invention is not limited to this. Absent. For example, multiple pattern templates are prepared, multiple templates belonging to the same cluster that are most similar to the time variation are identified, and this is determined as the time variation pattern. A characteristic pattern may be determined.
また、上述した実施の形態では、単一のコンピュータ200によってプラント状況情報提示プログラム310のすべての処理が実行される構成について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラント状況情報提示プログラム310と同様の処理を、複数の装置(コンピュータ)により分散して実行する分散システムとすることも可能である。例えば、実施の形態1では、プラント状況情報提示システムが学習装置と推定装置とを含み、学習装置によって学習処理S100を実行し、推定装置によって推定処理S200を実行する構成とすることができ、実施の形態2では、プラント状況情報提示システムが学習装置と情報提示装置とを含み、学習装置によって学習処理S100を実行し、情報提示装置によって情報提示処理S300を実行する構成とすることができる。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which all the processes of the plant status
本発明のプラント状況情報提示システム及びプラント状況情報提示方法は、プラントの状態を計測する複数のセンサによる計測値に基づいてプラントの操業状況に関する情報を提示するプラント状況情報提示システム及びプラント状況情報提示方法等として有用である。 The plant status information presentation system and the plant status information presentation method of the present invention present the plant status information presentation system and the plant status information presentation that present information on the operation status of the plant based on the measured values by a plurality of sensors that measure the plant status. It is useful as a method.
10 高炉
11a,11b 温度センサ
12a,12b 圧力センサ
100 プラント状況情報提示システム
200 コンピュータ
300 本体
301 CPU
303 RAM
305 ハードディスク
310 プラント状況情報提示プログラム
320 過去実績データベース
330 パターンデータベース
340 計測値データベース
500 表示部
10
303 RAM
305
Claims (7)
前記抽出手段によって抽出された複数の前記時間変動それぞれについて、前記時間変動の特徴を示すパターンを各別に決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された複数の前記パターンに基づいて、前記プラントの操業状況に関する操業状況情報を出力する出力手段と、
前記複数のセンサによる計測値の時間変動のパターンを当該センサの種類毎に複数記憶するパターンデータベースと、
前記パターンデータベースに記憶された前記パターンのそれぞれを、その出現回数に基づいて定常時におけるパターンと非定常時におけるパターンとに分類する分類手段と、
を備え、
前記決定手段は、前記分類手段によって前記非定常時におけるパターンに分類された前記パターンから、前記抽出手段によって抽出された前記時間変動に類似する前記パターンを決定するように構成されている、
プラント状況情報提示システム。 An extraction means for extracting the time variation of the measured value from each time series data of the measured value by a plurality of different types of sensors that continuously measure the state of the plant.
For each of the plurality of time variations extracted by the extraction means, a determination means for separately determining a pattern showing the characteristics of the time fluctuations, and
An output means for outputting operation status information regarding the operation status of the plant based on the plurality of patterns determined by the determination means, and an output means .
A pattern database that stores a plurality of patterns of time fluctuations of values measured by the plurality of sensors for each type of the sensor, and
A classification means for classifying each of the patterns stored in the pattern database into a pattern in a stationary state and a pattern in a non-stationary time based on the number of occurrences thereof.
Equipped with a,
The determination means is configured to determine the pattern similar to the time variation extracted by the extraction means from the pattern classified into the pattern in the non-stationary time by the classification means.
Plant status information presentation system.
前記出力手段は、前記操業状況情報として、前記推定手段による推定結果を出力するように構成されている、
請求項1に記載のプラント状況情報提示システム。 Further provided with an estimation means for estimating the operation status of the plant based on the plurality of patterns determined by the determination means.
The output means is configured to output the estimation result by the estimation means as the operation status information.
The plant status information presentation system according to claim 1.
前記推定手段は、前記決定手段によって決定された前記パターンに類似する前記パターンに対応する前記操業状況情報を前記過去実績データベースから取得するように構成されており、
前記出力手段は、前記推定手段によって取得された前記操業状況情報を出力するように構成されている、
請求項2に記載のプラント状況情報提示システム。 It is further equipped with a past record database that stores the pattern of time fluctuations of each measured value of the plant in the past in association with the operation status information.
The estimation means is configured to acquire the operation status information corresponding to the pattern similar to the pattern determined by the determination means from the past performance database.
The output means is configured to output the operation status information acquired by the estimation means.
The plant status information presentation system according to claim 2.
前記決定手段は、前記抽出手段によって抽出された前記複数の時間幅における前記時間変動のそれぞれについて、前記パターンを決定するように構成されている、
請求項1乃至3の何れかに記載のプラント状況情報提示システム。 The extraction means is configured to extract each of the time fluctuations in a plurality of time widths different from each other.
The determination means is configured to determine the pattern for each of the time variations in the plurality of time widths extracted by the extraction means.
The plant status information presentation system according to any one of claims 1 to 3.
前記パターンデータベースは、前記パターン生成手段によって生成された前記パターンを記憶するように構成されている、
請求項1乃至4の何れかに記載のプラント状況情報提示システム。 Further provided with a pattern generation means for generating the pattern based on the time variation of the measured value extracted from the time series data of the measured value.
The pattern database is configured to store the pattern generated by the pattern generating means.
The plant status information presentation system according to any one of claims 1 to 4.
前記パターン生成手段は、前記クラスタリング手段によって前記時間変動が分類された各クラスタについて、そのクラスタに属する前記時間変動の特徴を示す前記パターンを生成するように構成されている、
請求項5に記載のプラント状況情報提示システム。 Further provided with a clustering means for classifying each of the plurality of time fluctuations into a plurality of clusters based on the waveform of the time fluctuations.
The pattern generation means is configured to generate the pattern showing the characteristics of the time variation belonging to the cluster for each cluster in which the time variation is classified by the clustering means.
The plant status information presentation system according to claim 5.
抽出された前記時間変動それぞれについて、前記時間変動の特徴を示すパターンを各別に決定するステップと、
決定された複数の前記パターンに基づいて、前記プラントの操業状況に関する操業状況情報を出力するステップと、
前記複数のセンサによる計測値の時間変動のパターンを当該センサの種類毎に複数記憶するパターンデータベースに記憶された前記パターンのそれぞれを、その出現回数に基づいて定常時におけるパターンと非定常時におけるパターンとに分類するステップと
を有し、
前記決定するステップにおいて、分類された前記パターンから、前記抽出された前記時間変動に類似する前記パターンを決定する
プラント状況情報提示方法。 A step of extracting the time variation of the measured value from each time series data of the measured value by a plurality of sensors that continuously measure the state of the plant, and
For each of the extracted time fluctuations, a step of separately determining a pattern showing the characteristics of the time fluctuations, and
Based on a plurality of said pattern determined, and outputting the operational status information about the operating status of the plant,
Multiple patterns of time fluctuations of values measured by the plurality of sensors are stored for each type of the sensor. Each of the patterns stored in the pattern database is stored as a pattern in the steady state and a pattern in the non-steady state based on the number of appearances. possess a step of classification to the door,
A method for presenting plant status information for determining a pattern similar to the time variation extracted from the classified patterns in the determination step.
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