JP7170523B2 - データ管理装置、データ管理方法、コンピュータプログラム及びデータ管理システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、データ管理装置、データ管理方法、コンピュータプログラム及びデータ管理システムに関する。

プラント等の監視制御システムでは、複数のセンサにおいて周期的に生成されるデータ（以下「センサデータ」という。）を長期間保存したいというニーズがある。また、蓄積されたセンサデータから所望のデータを効率良くするためには、各センサから収集されるセンサデータをデータベースで管理しておくことが望ましい。しかしながら、保存期間が長い場合、センサデータを記憶するデータベースの記憶領域が足りなくなることが懸念されるとともに、データの検索範囲が大きくなり検索にかかる時間が増大することが懸念される。ここで、データベースの記憶容量を削減する方法として、センサデータを可逆圧縮してデータベースに記録することが考えられるが、この場合、圧縮されたセンサデータの解凍が検索時に必要になるため、結果として検索にかかる時間が増大してしまう場合がある。このように従来のデータ管理方法では、データ検索の効率の低下を抑制しつつ、検索対象のデータを効率良く記録することができない場合があった。

特開２００２－１７５３１９号公報

本発明が解決しようとする課題は、データ検索の効率の低下を抑制しつつ、検索対象のデータを効率良く記録することができるデータ管理装置、データ管理方法、コンピュータプログラム及びデータ管理システムを提供することである。

実施形態のデータ管理装置は、統計処理部と、検索部とを持つ。統計処理部は、継続的に取得される第１データであって、それぞれの識別情報である第１識別情報に対応づけて第１記憶部に記録される前記第１データが所定周期で取得されるごとに、その周期で取得された前記第１データの統計を示す第２データを生成し、生成した前記第２データを、前記第１データとの対応関係を示す情報である第２識別情報に対応づけて第２記憶部に記録する。検索部は、前記第２記憶部から所定の第２データを検索し、検索された前記第２データに対応づけられた第２識別情報と前記第１識別情報とに基づいて、前記第１記憶部から前記所定の第２データの生成に用いられた第１データを検索する。

第１の実施形態におけるデータ管理装置の適用例を示す図。 第１の実施形態のデータ管理装置１の機能構成の具体例を示す図。 第１の実施形態において第１識別情報が付加されたプラントデータの具体例を示す図。 第１の実施形態において第２識別情報が付加された統計データの具体例を示す図。 第１の実施形態のデータ管理装置１がプラントデータを取得して保存する処理の具体例を示すシーケンス図。 第１の実施形態のデータ管理装置１が検索キーに応じたプラントデータを取得する処理の具体例を示すシーケンス図。 第２の実施形態におけるデータ管理装置の適用例を示す図。 第２の実施形態のデータ管理装置１ａがプラントデータを圧縮する処理の具体例を示す図。 第２の実施形態のデータ管理装置１ａが検索キーに応じたプラントデータを取得する処理の具体例を示すシーケンス図。 第３の実施形態におけるデータ管理システムの構成例を示す図。 第３の実施形態のデータ管理システム１００がプラントデータを取得して保存する処理の具体例を示すシーケンス図。 第３の実施形態のデータ管理システム１００が検索キーに応じたプラントデータを取得する処理の具体例を示すシーケンス図。 第４の実施形態におけるデータ管理システムの構成例を示す図。 第４の実施形態のデータ管理システム１００ａがプラントデータを圧縮する処理の具体例を示すシーケンス図。 第４の実施形態のデータ管理システム１００ａが検索キーに応じたプラントデータを取得する処理の具体例を示すシーケンス図。

以下、実施形態のデータ管理装置、データ管理方法、コンピュータプログラム及びデータ管理システムを、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるデータ管理装置の適用例を示す図である。図１に示すデータ管理装置１は第１の実施形態におけるデータ管理装置の一例であり、各種プラント等の監視制御システム２から管理対象のデータを収集する機能を有する。例えば、監視制御システム２は、制御対象（図示せず）の監視又は制御を行う１つ以上の制御装置２１と、制御対象の監視又は制御に関するデータ（以下「プラントデータ」という。）を取得して制御装置２１に送信する１つ以上のセンサ２２と、制御対象である１つ以上のアクチュエータ２３と、を備える。図１は、１つ以上の制御装置２１の一例として制御装置２１－Ａ及び２１－Ｂを、１つ以上のセンサ２２の一例としてセンサ２２－Ａ及び２２－Ｂを、１つ以上のアクチュエータ２３の一例としてアクチュエータ２３－Ａ及び２３－Ｂを、それぞれ示している。

例えばセンサ２２は、アクチュエータ２３の監視又は制御に関する物理量を測定し、その測定値を示すデータをプラントデータとして制御装置２１に送信する。制御装置２１は、センサ２２から受信されたプラントデータをデータ管理装置１に送信する。このようなプラントデータの送信は、所定の周期ごとに行われるのが一般的である。

データ管理装置１は、制御装置２１から受信されるプラントデータを所定の態様で記録して蓄積するとともに、自装置に蓄積されているプラントデータから所定の条件を満たすプラントデータを取得する機能を有する。以下、データ管理装置１がプラントデータを所定の態様で記録して蓄積する機能を「データ管理機能」といい、自装置に蓄積されているプラントデータから所定の条件を満たすプラントデータを取得する機能を「データ検索機能」という。図１は、データ検索機能によって取得されたプラントデータがＨＭＩ（Human Machine Interface）３に提供される例を示している。

第１の実施形態のデータ管理装置１は、上記のデータ管理機能及びデータ検索機能を有することにより、データ検索の効率の低下を抑制しつつ、検索対象のデータを効率良く記録することができる。以下、このような効果を奏するデータ管理装置１の構成について詳細に説明する。

なお、図１に示す監視制御システム２は、データ管理装置１に対して管理対象データ（ここではプラントデータ）を送信する機能を有するシステム（又は装置）の一例であり、データ管理装置１に対して管理対象データを送信する主体が、制御対象の監視又は制御を行う機能を有することを限定するものではない。すなわち、データ管理装置１に対して管理対象データを送信する主体は、制御対象の監視又は制御を行うシステム（又は装置）以外のどのようなシステムであってもよい。

図２は、第１の実施形態のデータ管理装置１の機能構成の具体例を示す図である。データ管理装置１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。データ管理装置１は、プログラムの実行によって通信部１０１、設定情報記憶部１１１、プラントデータ記憶部１１２、統計データ記憶部１１３、プラントデータ入出力部１２１、サンプルデータ入力部１２２、統計処理部１２３、データ検索部１２４及び検索キー入力部１２５を備える装置として機能する。なお、データ管理装置１の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

通信部１０１は、データ管理装置１を制御装置２１及びＨＭＩ３と通信可能に接続する通信インタフェースである。通信部１０１は、有線通信インタフェースであってもよいし、無線通信インタフェースであってもよい。

設定情報記憶部１１１、プラントデータ記憶部１１２及び統計データ記憶部１１３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。設定情報記憶部１１１は、データ管理装置１の動作に必要な各種の設定情報を予め記憶している。プラントデータ記憶部１１２は、監視制御システム２から収集されるプラントデータを記録する。統計データ記憶部１１３は収集されたプラントデータの統計を示すデータ（以下「統計データ」という。）を記録する。

プラントデータ入出力部１２１は、通信部１０１を介して監視制御システム２からプラントデータを取得するとともに、取得したプラントデータを所定の態様でプラントデータ記憶部１１２に保存する機能を有する。具体的には、プラントデータ入出力部１２１は、受信されたプラントデータに対して、そのプラントデータが取得されたタイミング（以下「取得タイミング」という。）を識別するための第１識別情報を付加する。プラントデータ入出力部１２１は、第１識別情報を付加したプラントデータをサンプルデータ入力部１２２に出力するとともに、取得タイミングに関する時系列データとしてプラントデータ記憶部１１２に記憶させる。

サンプルデータ入力部１２２は、プラントデータ入出力部１２１から出力されるプラントデータを、繰り返し実行される各統計処理のサンプルとして統計処理部１２３に入力する機能を有する。具体的には、サンプルデータ入力部１２２は、所定時間が経過するごとに、その時間内に受信されたプラントデータを一組のサンプルデータとして統計処理部１２３に入力する。以下、サンプルデータ入力部１２２が統計処理部１２３に対してサンプルデータを入力する周期を「サンプリング周期」という。

統計処理部１２３は、統計データを生成し、生成した統計データを統計データ記憶部１１３に保存する機能を有する。具体的には、統計処理部１２３は、サンプリング周期で入力されるサンプルデータに対して統計処理を行うことにより、取得されたプラントデータについてセクションごとの統計データを生成する。ここで、セクションとは、典型的には１サンプリング周期以上の周期的期間であって統計データの保存周期に等しい。統計データは、セクションごとに行われてもよいが、本実施形態では処理効率の観点から、サンプリング周期ごとの第１統計処理、及びセクションごとの第２統計処理によって生成されるものとする。

なお、統計処理によって生成される統計データは、プラントデータのどのような統計を示すデータであってもよい。例えば、統計処理は、プラントデータの平均値や中間値、最大値、最小値等の統計値を求める処理であってもよい。統計処理によってどのような統計値を取得するかは、統計データの用途等に応じて任意に決定されてよい。また、統計処理部１２３はセクションごとの統計データに当該セクションの識別情報（以下「第２識別情報」という。）を付加して統計データ記憶部１１３に保存する。統計処理部１２３は、統計データの生成及び保存をセクションごとに行う。

データ検索部１２４は、指定された統計値に対応するプラントデータをプラントデータ記憶部１１２から取得する機能を有する。具体的には、データ検索部１２４は、まず、統計データ記憶部１１３に記憶されている統計データと、その統計データに付加されている第２識別情報と、を参照し、指定された統計値に対応するサンプリング期間を識別する（第１ステップ）。続いて、データ検索部１２４は、プラントデータ記憶部１１２に記憶されているプラントデータと、そのプラントデータに付加されている第１識別情報と、を参照し、第１ステップで識別されたサンプリング期間において取得されたプラントデータを識別する（第２ステップ）。データ検索部１２４は、第２ステップで識別されたプラントデータをプラントデータ記憶部１１２から取得する。このようなプラントデータの取得方法によれば、プラントデータの取得時に指定される統計値は、プラントデータ記憶部１１２に蓄積されているプラントデータから、所望のプラントデータを検索するための検索キーであるということができる。そのため、以下では、データ検索部１２４に対して指定される統計値を「検索キー」という。

検索キー入力部１２５は、データ検索部１２４に対して検索キーを入力する機能を有する。例えば、検索キー入力部１２５は、統計データ記憶部１１３に順次保存される統計データに基づいて監視制御対象であるアクチュエータ２３の状態を監視し、所定の許容範囲を超える統計値が検出された場合にその統計値を検索キーとしてデータ検索部１２４に入力する。この結果、その統計値に対応するプラントデータがデータ検索部１２４によって取得される。このようにすれば、統計データに基づいて監視制御対象の大まかな監視を行い、必要に応じて詳細な確認を行うことができる。このような用途において、統計データは監視制御対象の大まかな状態変化を示すサマリデータであると言える。なお、このような場合に用いる統計値の典型例としては平均値が挙げられるが、統計処理によって求める統計値の種類は、監視項目や監視方法等に応じて適当に選択されるとよい。

なお、このような方法は検索キーを指定する方法の一例であって、検索キーの指定方法を限定するものではない。例えば、検索キーは、データ管理装置１に対するユーザの入力によって指定されてもよいし、データ管理装置１に予め記憶されている情報によって指定されてもよい。また、検索キーは他の装置から受信される情報によって指定されてもよい。

このように構成されるデータ管理装置１において、統計データ記憶部１１３、プラントデータ入出力部１２１、サンプルデータ入力部１２２及び統計処理部１２３は、逐次生成されるプラントデータに対して予め定められた統計処理を実行し続けるストリーム処理部として機能する。

図３は、第１の実施形態において第１識別情報が付加されたプラントデータの具体例を示す図である。例えば、第１識別情報が付加されたプラントデータは図３に示すプラントデータテーブルＴ１としてプラントデータ記憶部１１２に記録される。プラントデータテーブルＴ１は、セクションＩＤ、シーケンスＩＤ及び装置ＩＤの組み合わせごとに１つのレコードを有し、各レコードは、セクションＩＤ、シーケンスＩＤ、装置ＩＤ、タイムスタンプ及びプラントデータ値の各値を有する。

プラントデータ値はデータ管理装置１に収集されたプラントデータの値を表す。タイムスタンプは、対応するプラントデータの取得タイミングを表す。ここで図３は、プラントデータ値と対応するタイムスタンプとがプラントデータとして取得され、各センサ２２が各取得タイミングにおいてＭ（１以上の整数）個のプラントデータ値（値１～値Ｍ）を含むプラントデータを送信する場合の例を示している。

装置ＩＤは、対応するプラントデータを生成した装置（ここではセンサ２２であり、以下「データ生成装置」という。）の識別情報を表す。例えば、装置ＩＤには、プラントデータを伝送するフレームのヘッダ部に記載される送信元のＩＰ（Internet Protocol）アドレスやＭＡＣ（Media Access Control）アドレス等のアドレス情報を用いることができる。

シーケンスＩＤは、対応する装置ＩＤによって識別されるデータ生成装置から受信されたプラントデータの受信順序を表す。具体的には、シーケンスＩＤはプラントデータの受信ごとに増加する数値である。例えば、シーケンスＩＤは、プラントデータが受信されるごとにインクリメントされる値によって表されてもよいし、受信されたプラントデータの累積データ量によって表されてもよい。このように、タイムスタンプに加えてシーケンスＩＤが識別情報として付与されることにより、例えばタイムスタンプが秒単位で取得される場合に、１秒よりも短い間隔で取得されるプラントデータの取得順序を識別することができる。また、シーケンスＩＤとともにタイムスタンプも保持することでシーケンスＩＤのオーバーフローした場合にも取得タイミングを識別することができる。

セクションＩＤは、統計データ記憶部１１３に保存される統計データの保存順序を表す。具体的には、セクションＩＤは、セクションごとに増加する数値である。例えば、セクションＩＤは、セクションごとにインクリメントされる値によって表されてもよいし、各セクションにおいて取得されるプラントデータの累積データ量によって表されてもよい。

なお、タイムスタンプは、必ずしもデータ生成装置においてプラントデータが生成されたタイミングを表すものである必要はない。例えば、タイムスタンプは、データ生成装置がデータ管理装置１にプラントデータを送信したタイミングを表してもよいし、データ管理装置１がプラントデータを受信したタイミングであってもよい。また、タイプスタンプが、データ管理装置１がプラントデータを受信したタイミングを表す場合、タイムスタンプの値は第１識別情報としてプラントデータに付加されてもよい。

図４は、第１の実施形態において第２識別情報が付加された統計データの具体例を示す図である。例えば、第２識別情報が付加された統計データは図４に示す統計データテーブルＴ２として統計データ記憶部１１３に記録される。統計データテーブルＴ２は、セクションＩＤ及び装置ＩＤの組み合わせごとに１つのレコードを有し、各レコードは、セクションＩＤ、装置ＩＤ、タイムスタンプ及び統計データ値の各値を有する。

統計データ値は、対応するセクションについて取得された統計データの値を表す。ここで図４は、各データ生成装置が１回のデータ送信でＭ個のプラントデータ値（値１～値Ｍ）を送信する場合（図３参照）に、Ｍ個のプラントデータ値のそれぞれについて、データ生成装置ごと、かつセクションごとの統計値（統計値１～統計値Ｍ）が算出される場合の例を示している。

セクションＩＤ及び装置ＩＤは、プラントデータテーブルＴ１におけるセクションＩＤ及び装置ＩＤと同様であり、対応する統計データ値の算出に用いられたプラントデータが取得されたセクション、及び当該プラントデータを取得したデータ生成装置を表す。すなわち、統計データ値は、プラントデータテーブルＴ１において同じセクションＩＤ及び装置ＩＤの値を持つレコードのプラントデータ値を用いて算出される。

タイムスタンプは、プラントデータテーブルＴ１におけるタイムスタンプと同様であり、基本的には、対応する統計データ値の算出に用いられたプラントデータが取得されたタイミングを表す。ただし、１セクションにおけるプラントデータの取得タイミングは複数存在することから、プラントデータテーブルＴ１におけるタイムスタンプの値は、複数存在する取得タイミングを代表するものであればよい。例えば、タイムスタンプは、１セクションにおいて最も早い又は遅い取得タイミングによって表されてもよいし、複数の取得タイミングの平均によって表されてもよい。また、統計データ値は、セクションごとのプラントデータの統計値を表すものであることから、タイムスタンプはセクションの開始時刻又は終了時刻、中間時刻などで表されてもよい。また、タイムスタンプは必ずしも１時刻によって表される必要はなく、各セクションの時間帯によって表されてもよい。

図４に示すレコードＲ２１は、装置ＩＤ“０”で識別されるデータ生成装置がセクションＩＤ“０”で識別されるセクションにおいて生成したプラントデータを１組のサンプルデータとして、統計値１“１５”をはじめとする統計データ値が算出されたことを表している。この場合、レコードＲ２１が有する統計データ値の算出に用いられるプラントデータは、例えば図３に示すレコードＲ１１及びＲ１２（ともにセクションＩＤ“０”かつ装置ＩＤ“０”）によって表される。図４は、統計データ値が平均値である場合の例を示しており、レコードＲ１１の値１“２０”及びレコードＲ１２の値“１０”の平均値として統計値１の値“１５”が算出された例を示している。

図５は、第１の実施形態のデータ管理装置１がプラントデータを取得して保存する処理の具体例を示すシーケンス図である。まず、データ管理装置１において、プラントデータ入出力部１２１が通信部１０１を介してデータ生成装置と通信することにより、データ生成装置からデータ取得間隔ごとに送信されるプラントデータを取得する（ステップＳ１０１）。プラントデータ入出力部１２１は、取得したプラントデータに第１識別情報を付加してプラントデータ記憶部１１２及びサンプルデータ入力部１２２に出力する（ステップＳ１０２及びＳ１０３）。ステップＳ１０３においてプラントデータ入出力部１２１から出力されたプラントデータは、プラントデータ記憶部１１２に保存される（ステップＳ１０４）。

なお、第１識別情報の生成に必要になるセクションＩＤの値は、統計処理部１２３により、第２統計処理の実行に応じて適切に管理されるものとする。同様に、第１識別情報の生成に必要となるシーケンスＩＤは、プラントデータ入出力部１２１によって、プラントデータの取得に応じて適切に管理されるものとする。

また、ステップＳ１０１～Ｓ１０３の各処理は、データ取得間隔ごとに繰り返し実行されるものとし、繰り返し実行される各処理を、それぞれの符号に付した文字列「－ｎ」（ｎは連番）によって識別するものとする。例えば図５では、繰り返して４回実行されるステップＳ１０１が、実行順の連番「－ｎ」を付したＳ１０１－１～Ｓ１０１－４によって表されている。なお、このような繰り返し処理の識別方法は、後述する他の処理についても同様であるものとする。また、図中の破線で示した処理は、ステップＳ１０１－１よりも前の処理で取得されたプラントデータに関する処理を表している。

一方、ステップＳ１０２においてプラントデータ入出力部１２１から出力されたプラントデータは、その時点のサンプリング周期の間、サンプルデータ入力部１２２に保持される。サンプルデータ入力部１２２は、サンプリング周期が終了したタイミングで保持しているプラントデータを１組のサンプルデータとして統計処理部１２３に入力する（ステップＳ１０５）。

続いて、統計処理部１２３が、ステップＳ１０５においてサンプルデータ入力部１２２から出力されたサンプルデータに対する第１統計処理を実行する（ステップＳ１０６）。統計処理部１２３は、サンプリング周期で入力されるサンプルデータごとに第１統計処理を行うことにより、各サンプリング周期におけるプラントデータの統計値を生成し、蓄積する。ここで、第１統計処理においてどのような統計値を取得するかを示す情報は設定情報として予め設定情報記憶部１１１に記憶されているものとする。また、第１統計処理は、統計処理部１２３が設定情報に基づく各種演算を行うことによって実現されてもよいし、他の機能部に統計値の取得を指示することによって実現されてもよい。例えば、平均値を求める場合、設定情報により次の式（１）に示す演算式が示される。

式（１）において、例えばｉは１組のサンプルデータに含まれるプラントデータのシーケンスＩＤを表し、ｎはその最大数を表す。また例えば、ｊはサンプリング周期の序数を表す。ｘはプラントデータ値を表し、ｙはｘ_１ｊ、ｘ_２ｊ、…、ｘ_ｎｊの平均値を表す。統計処理部１２３は、サンプリング周期ごとに入力されるサンプルデータに対して式（１）の演算式を実行することによりサンプリング周期ごとの統計値を算出する。

また、例えば、プラントデータ記憶部１１２がプラントデータテーブルＴ１に関するデータベース機能を有する場合、第１統計処理はプラントデータ記憶部１１２に対するクエリの発行によって実現されてもよい。例えばクエリには、ＳＱＬ（Structured English Query Language）等のデータベース言語を用いてもよい。この場合、プラントデータ記憶部１１２に対して発行されるＳＱＬを示す情報が設定情報として予め設定情報記憶部１１１に記憶される。

さらに、統計処理部１２３は、各セクションの終了タイミングにおいて、それぞれのセクションで蓄積したサンプリング周期ごとの統計値をサンプルとして第２統計処理を行うことによりセクションごとの統計データを生成し、生成した統計データを統計データ記憶部１１３に出力する（ステップＳ１０７）。そして、ステップＳ１０７において統計処理部１２３から出力された統計データが、統計データ記憶部１１３に保存される（ステップＳ１０８）。このような処理により、データ生成装置から取得されるプラントデータについて、セクションごとの統計データが生成され、統計データ記憶部１１３に蓄積される。

図６は、第１の実施形態のデータ管理装置１が検索キーに応じたプラントデータを取得する処理の具体例を示すシーケンス図である。ここではまず、検索キー入力部１２５が、統計データの監視中に、閾値を超える統計値を検出したと仮定する（ステップＳ２０１）。この場合、検索キー入力部１２５は、検出した統計値を第１の検索キーとしてデータ検索部１２４に入力する（ステップＳ２０２）。データ検索部１２４は、入力された統計値を第１の検索キーとして統計データ記憶部１１３に蓄積されている統計データを検索し（ステップＳ２０３）、その検索結果に基づいて第１の検索キーを含む統計データの生成に用いられたプラントデータが取得されたセクションと、当該プラントデータを生成したデータ生成装置と、当該プラントデータの（凡その）取得タイミングと、を識別する（ステップＳ２０４）。

例えば、図４の例において統計値１“１５”が第１の検索キーとして入力された場合、データ検索部１２４は統計データテーブルＴ２を参照し、統計値１の値が“１５”であるレコードＲ１を選択する。データ検索部１２４は、選択したレコードＲ１からセクションＩＤ、装置ＩＤ及びタイムスタンプの各値を取得することにより、第１の検索キーに対応するセクション、データ生成装置及び取得タイミングを識別する。

なお、ここで第１の検索キーを含む統計データが複数存在する場合には、検索結果として複数の統計データが取得される可能性があるが、本実施形態のように統計データによって制御対象の監視を行う場合には、そのうちの最も新しい統計データが検索結果として選択されてもよい。

続いて、データ検索部１２４は、ステップＳ２０３において識別したセクション、データ生成装置及び取得タイミングを第２の検索キーとしてプラントデータ記憶部１１２に蓄積されている統計データを検索することにより、第１の検索キーとして入力された統計値に対応するプラントデータを取得する（ステップＳ２０５）。データ検索部１２４は、取得したプラントデータを検索キー入力部１２５に出力する（ステップＳ２０６）。そして、データ検索部１２４が出力したプラントデータ検索キー入力部１２５によって取得される（ステップＳ２０７）。

このように構成された第１の実施形態のデータ管理装置１は、プラントデータの統計データを生成する統計処理部１２３と、統計データの検索と、プラントデータの検索との２段階の検索処理によって、指定された統計値（第１の検索キー）に対応するプラントデータを取得するデータ検索部１２４と、を備えることにより、データ検索の効率の低下を抑制しつつ、検索対象のデータを効率良く記録することが可能となる。

なお、第１の実施形態では、統計処理部１２３が、各セクションの終了タイミングにおいて、それぞれのセクションで蓄積したサンプリング周期ごとの統計値をサンプルとして第２統計処理を行うことによりセクションごとの統計データを生成する場合について説明したが、各セクションで取得されるプラントデータの統計データはこのような方法以外の方法で生成されてもよい。例えば、サンプルデータ入力部１２２がプラントデータのサンプリングを行わず、取得したプラントデータをその都度統計処理部１２３に出力する場合、統計処理部１２３はそのセクションでその時点までに取得済みのプラントデータをサンプルとする統計処理をプラントデータの入力の都度実行するように構成されてもよい。例えば、あるセクションにおいて、２個目のプラントデータが入力された場合、統計処理部１２３は１個目と２個目のプラントデータをサンプルとする統計処理を実行する。統計処理部１２３は、このような統計処理をプラントデータの入力の都度実行した結果、当該セクションで最も遅く生成された統計データを統計データ記憶部１１３に記録してもよい。このような統計データの生成方法によれば、監視対象をよりリアルタイムに近い形で監視することが可能となる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態におけるデータ管理装置の適用例を示す図である。図７に示すデータ管理装置１ａは第２の実施形態におけるデータ管理装置の一例である。データ管理装置１ａは、データ検索部１２４に代えてデータ検索部１２４ａを備える点、圧縮データ記憶部１１４及びデータ圧縮部１２６をさらに備える点で第１の実施形態におけるデータ管理装置１ａと異なる。その他の構成については第１の実施形態と同様であるため、図７では同様の構成には図２と同じ符号を付すことにより説明を省略する。

圧縮データ記憶部１１４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。圧縮データ記憶部１１４は、圧縮されたプラントデータ（以下「圧縮データ」という。）を記録する。

データ圧縮部１２６は、プラントデータ記憶部１１２に蓄積されているプラントデータのうち、アクセス頻度が低いものを圧縮して圧縮データ記憶部１１４に保存するとともに、圧縮元のプラントデータをプラントデータ記憶部１１２から削除する機能を有する。

データ検索部１２４ａは、指定された第１の検索キーに対応するプラントデータを取得する機能を有する点では第１の実施形態におけるデータ検索部１２４と同様であるが、データ圧縮部１２６の圧縮開始通知に応じて、プラントデータ記憶部１１２に記憶されているプラントデータに対して行った検索の回数を管理する機能をさらに有する点で第１の実施形態におけるデータ検索部１２４と異なる。

例えば、データ検索部１２４ａは、各プラントデータに対して行った検索の回数を示すデータ（以下「検索履歴データ」という。）を検索の実行に応じて更新することで各プラントデータの検索回数を管理する。検索データはどのような形式のデータであってもよいが、ここでは、各プラントデータに付加されている第１識別情報と、第１識別情報によって一意に特定されるプラントデータの検索回数とを対応づけたデータであるものとする。また、検索履歴データはデータ管理装置１ａにおいてどのように保持されてもよいが、ここでは設定情報記憶部１１１に記憶されるものとする。

図８は、第２の実施形態のデータ管理装置１ａがプラントデータを圧縮する処理の具体例を示すシーケンス図である。ここでは、簡単のため図８に示す処理の開始時点において、プラントデータ記憶部１１２には圧縮対象となるプラントデータが存在している状態を仮定する。まず、データ圧縮部１２６がデータ検索部１２４ａに対して圧縮開始通知を行う（ステップＳ３０１）。この圧縮開始通知は、予め定められたタイミングで実行される。

続いて、データ検索部１２４ａがデータ圧縮部１２６の圧縮開始通知に応じて検索履歴データを取得する（ステップＳ３０２）。データ検索部１２４ａは、取得した検索履歴データをデータ圧縮部１２６に出力する（ステップＳ３０３）。

続いて、データ圧縮部１２６がデータ検索部１２４ａから取得した検索履歴データに基づいて圧縮対象とするプラントデータを決定する（ステップＳ３０４）。例えば、データ圧縮部１２６は、検索履歴データによって示されるプラントデータのうち、検索回数が閾値未満であるプラントデータを圧縮対象として決定する。データ圧縮部１２６は、圧縮対象として決定したプラントデータをプラントデータ記憶部１１２から取得する（ステップＳ３０５）。なお、閾値は、一定期間におけるアクセス頻度の閾値や、解凍処理に要したの時間等に応じて決定されてもよい。

データ圧縮部１２６は、取得したプラントデータを圧縮し（ステップＳ３０６）、圧縮したプラントデータ（以下「圧縮データ」という。）に、そのプラントデータの識別情報を付加して圧縮データ記憶部１１４に保存する（ステップＳ３０７）。以下、圧縮データに付加される識別情報を「第３識別情報」という。例えば、第３識別情報は圧縮対象のプラントデータに付加された第１識別情報であってもよい。データ圧縮部１２６は、圧縮データの保存を完了すると、プラントデータ記憶部１１２から圧縮対象のプラントデータを削除する（ステップＳ３０８）。

なお、プラントデータの圧縮処理を行う間隔は、典型的には統計データの保存間隔（セクション）より長い時間に設定されるとよい。例えば、プラントデータの圧縮処理は、１週間や１日、又は１乃至数時間の単位で行われてもよい。また、プラントデータの圧縮は、同じ装置ＩＤを持つプラントデータごとに行われるものとする。また、第３識別情報は、圧縮データのファイル名として付与されてもよい。さらに、ファイル名にはタイムスタンプが含まれてもよい。この場合、例えば、圧縮処理を行う間隔を１日とすると、同じ日付のファイル名を持つ圧縮データが装置ＩＤごとに生成される。

図９は、第２の実施形態のデータ管理装置１ａが検索キーに応じたプラントデータを取得する処理の具体例を示すシーケンス図である。なお、図９において、第１の実施形態と同様の処理には図６と同じ符号を付すことにより説明を省略する。また、図６では、統計データの監視中に閾値を超える統計値が検出されたときに、その統計値を第１の検索キーとしてプラントデータを取得する場合を想定したが、この場合、検出された統計値は新たに取得されたものであるため基本的にはプラントデータ記憶部１１２に保存される。そのため、このような想定においてはプラントデータは基本的にプラントデータ記憶部１１２から取得されることになる。図９では、プラントデータが圧縮データ記憶部１１４から取得される場合も想定し、ステップＳ２０１を記載していない。

所望のプラントデータが圧縮データ記憶部１１４から取得される状況としては、傾向分析などで過去のプラントデータを必要とする場合等が考えられる。このような場合、例えば、プラントデータを取得する対象の期間が第１の検索キーとして指定される（ステップＳ２０２）。この第１の検索キーに基づいて統計データを検索することにより対象のセクションを識別し、識別したセクションＩＤを第２の検索キーとしてプラントデータ記憶部１１２からプラントデータを取得する流れはステップＳ２０３～Ｓ２０５と同様である。

続いて、データ検索部１２４ａは、ステップＳ２０５においてプラントデータの検索に成功したか否かを判定する（ステップＳ４０１）。プラントデータの検索に成功しなかった場合（ステップＳ４０１－ＮＯ）、データ検索部１２４ａはステップＳ２０５と同様の第２の検索キーを指定して圧縮データ記憶部１１４から対応する圧縮データを取得し（ステップＳ４０２）し、取得した圧縮データを解凍する（ステップＳ４０３）。

このように構成された第２の実施形態のデータ管理装置１ａは、検索回数の少ないプラントデータを圧縮して保存するデータ圧縮部１２６を備えることにより、データ検索の効率の低下を抑制しつつ、検索対象のデータを効率良く記録することが可能となる。

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態におけるデータ管理システムの構成例を示す図である。図１０に示すデータ管理システム１００は第３の実施形態におけるデータ管理システムの一例である。データ管理システム１００は、第１の実施形態におけるデータ管理装置１の各機能を、ネットワークＮを介して通信可能に接続された第１データ管理装置１０と第２データ管理装置２０とに分散した構成を有する。なお、図１０では、紙面の都合上、プラントデータを生成する監視制御システム２、及び監視制御システム２との通信に係るデータ管理装置の構成を省略している。また、図１０には、２台の第１データ管理装置１０－Ａ及び１０－Ｂを備えるデータ管理システム１００の構成が示されているが、データ管理システム１００が備える第１データ管理装置１０の数は１台であってもよいし、３台以上であってもよい。

具体的には、データ管理システム１００は、第１データ管理装置１０側に第１の実施形態と同様の設定情報記憶部１１１、プラントデータ記憶部１１２、プラントデータ入出力部１２１、サンプルデータ入力部１２２及び統計処理部１２３を備え、第２データ管理装置２０側に第１の実施形態と同様の設定情報記憶部１１１、統計データ記憶部１１３及びデータ検索部１２４を備える。なお、第１データ管理装置１０の設定情報記憶部１１１には少なくともサンプルデータ入力部１２２及び統計処理部１２３の動作に必要な設定情報が記憶されればよく、第２データ管理装置２０の設定情報記憶部１１１には少なくともデータ検索部１２４の動作に必要な設定情報が記憶されればよい。

その他、第１データ管理装置１０は、第２データ管理装置２０と通信するための通信部１０２（第１通信部の一例）を備え、第２データ管理装置２０は、第１データ管理装置１０と通信するための通信部２０１（第２通信部の一例）と、統計データ記憶部１１３に対する統計データの入出力、及び第１データ管理装置１０の統計処理部１２３との間で統計データを送受信する統計データ入出力部２０２と、を備える。

図１１は、第３の実施形態のデータ管理システム１００がプラントデータを取得して保存する処理の具体例を示すシーケンス図である。なお、図１１において、第１の実施形態と同様の処理には図５と同じ符号を付すことにより説明を省略する。第３の実施形態は、図５におけるステップＳ１０７の処理が第１データ管理装置１０側のステップＳ１０７ａと第２データ管理装置２０側のステップＳ１０７ｂとに分散して実行される点で第１の実施形態と異なる。

具体的には、第１データ管理装置１０において、統計処理部１２３が、生成した統計データを第２データ管理装置２０に送信する（ステップＳ１０７ａ）。続いて、第２データ管理装置２０において、統計データ入出力部２０２が、第１データ管理装置１０から統計データを受信し（ステップＳ１０７ｂ）、受信した統計データを統計データ記憶部１１３に保存する（ステップＳ１０８）。

図１２は、第３の実施形態のデータ管理システム１００が検索キーに応じたプラントデータを取得する処理の具体例を示すシーケンス図である。なお、図１２において、第１の実施形態と同様の処理には図６と同じ符号を付すことにより説明を省略する。第３の実施形態は、図６におけるステップＳ２０５の処理が第２データ管理装置２０側のステップＳ２０５ａと第１データ管理装置１０側のステップＳ２０５ｂ及びＳ２０５ｃとに分散して実行される点で第１の実施形態と異なる。

具体的には、第２データ管理装置２０において、データ検索部１２４が第１データ管理装置１０に第２の検索キーを送信する（ステップＳ２０５ａ）。続いて、プラントデータ入出力部１２１が、第２の検索キーに基づいてプラントデータ記憶部１１２に蓄積されている統計データを検索することにより、第１の検索キーに対応するプラントデータを取得する（ステップＳ２０５ｂ）。プラントデータ入出力部１２１は、取得したプラントデータを第２データ管理装置２０に送信する（ステップＳ２０５ｃ）。

このように構成された第３の実施形態のデータ管理システム１００は、プラントデータを蓄積するとともに、プラントデータの統計データを生成する第１データ管理装置１０と、第１データ管理装置１０において生成された統計データを蓄積するとともに、指定された検索キーに対応する統計データを検索する第２データ管理装置２０と、を備えることにより、データ検索の効率の低下を抑制しつつ、検索対象のデータを効率良く記録することが可能となる。このような構成によれば、データ管理システム１００を、第１データ管理装置１０をクライアントとし、第２データ管理装置２０をサーバとするクラウドシステムとして構成することができる。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態におけるデータ管理システムの構成例を示す図である。図１３に示すデータ管理システム１００ａは第４の実施形態におけるデータ管理システムの一例である。データ管理システム１００ａは、第１データ管理装置１０に代えて第１データ管理装置１０ａを備える点、第２データ管理装置２０に代えて第２データ管理装置２０ａを備える点で第３の実施形態におけるデータ管理システム１００と異なる。

第１データ管理装置１０ａは、プラントデータ入出力部１２１に代えてプラントデータ入出力部１２１ａを備える点、第２の実施形態と同様の圧縮データ記憶部１１４及びデータ圧縮部１２６を備える点、で第３の実施形態における第１データ管理装置１０と異なる。プラントデータ入出力部１２１ａは、第３の実施形態におけるプラントデータ入出力部１２１と同様の機能に加え、圧縮データ記憶部１１４から第３の検索キーに対応する圧縮データを取得する機能を有する。

第２データ管理装置２０ａは、データ検索部１２４に代えてデータ検索部１２４ａを備える点で第３の実施形態における第２データ管理装置２０と異なる。データ検索部１２４ａは、第３の実施形態におけるデータ検索部１２４と同様の機能に加え、第１データ管理装置１０ａから取得された圧縮データを解凍する機能を有する。

図１４は、第４の実施形態のデータ管理システム１００ａがプラントデータを圧縮する処理の具体例を示すシーケンス図である。なお、図１４において、第２の実施形態と同様の処理には図８と同じ符号を付すことにより説明を省略する。第４の実施形態は、ステップＳ３０１における圧縮開始通知と、ステップＳ３０３における検索履歴データの出力とが、ネットワークＮを介した通信によって実現される点で第２の実施形態と異なる。

具体的には、第１データ管理装置１０ａにおいて、データ圧縮部１２６が第２データ管理装置２０ａに圧縮開始通知を送信する（ステップＳ３０１ａ）。また、第２データ管理装置２０ａにおいて、データ検索部１２４ａが第１データ管理装置１０ａに検索履歴データを送信する（ステップＳ３０３ａ）。

図１５は、第４の実施形態のデータ管理システム１００ａが検索キーに応じたプラントデータを取得する処理の具体例を示すシーケンス図である。なお、図１５において、第２の実施形態と同様の処理には図９と同じ符号を付すことにより説明を省略する。第４の実施形態は、図９におけるステップＳ４０２の処理が第２データ管理装置２０ａ側のステップＳ４０２ａと第１データ管理装置１０ａ側のステップＳ４０２ｂ及びＳ４０２ｃとに分散して実行される点で第３の実施形態と異なる。

具体的には、第２データ管理装置２０ａにおいて、データ検索部１２４ａが第１データ管理装置１０ａに第３の検索キーを送信する（ステップＳ４０２ａ）。続いて、プラントデータ入出力部１２１ａが、第３の検索キーに基づいて圧縮データ記憶部１１４に蓄積されている圧縮データを検索することにより、第１の検索キーに対応する圧縮データを取得する（ステップＳ４０２ｂ）。プラントデータ入出力部１２１ａは、取得した圧縮データを第２データ管理装置２０ａに送信する（ステップＳ４０２ｃ）。

このように構成された第４の実施形態のデータ管理システム１００ａは、検索回数の少ないプラントデータを圧縮して保存する第１データ管理装置１０ａを備えることにより、データ検索の効率の低下を抑制しつつ、検索対象のデータを効率良く記録することが可能となる。このような構成によれば、データ管理システム１００ａを、第１データ管理装置１０ａをクライアントとし、第２データ管理装置２０ａをサーバとするクラウドシステムとして構成することができる。

なお、上記の各実施形態において、プラントデータは、監視制御システム２が備える多様なセンサやアクチュエータなどから取得されるデータであってよい。例えば、プラントデータは、制御対象の温度、湿度、濃度、水位、水量、流量、圧力、回転数、重量、電圧、電流等の計測値や、運転中、停止中、異常発生、故障発生等の動作状態や異常状態などであり、１分、１秒、又は１秒以下の単位で生成されるデータであってよい。また、統計処理は、例えば、論理和や論理積などのビット演算をする処理、平均値や最大値、最小値などを算出する処理であり、複数のプラントデータの共分散や相関係数などであってもよい。統計処理は、１組のサンプルデータが入力され次第速やかに実行される。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、継続的に取得されるプラントデータ（第１データの一例）を、それぞれの識別情報である第１識別情報に対応づけて記憶するプラントデータ記憶部（第１記憶部の一例）と、前記プラントデータがサンプリング周期（所定周期の一例）で取得されるごとにその周期で取得された前記プラントデータの統計を示す統計データ（第２データの一例）を生成する統計処理部と、前記統計データを、前記プラントデータとの対応関係を示す情報である第２識別情報に対応づけて記憶する統計データ記憶部（第２記憶部の一例）と、前記統計データ記憶部から所定の統計データを検索し、検索された前記統計データに対応づけられた第２識別情報と前記第１識別情報とに基づいて、前記プラントデータ記憶部から前記所定の統計データの生成に用いられたプラントデータを検索するデータ検索部（検索部の一例）と、を持つことにより、データ検索の効率の低下を抑制しつつ、検索対象のデータを効率良く記録することができるデータ管理装置、データ管理方法、コンピュータプログラム及びデータ管理システムを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１，１ａ…データ管理装置、１０１…通信部、１１１…設定情報記憶部、１１２…プラントデータ記憶部、１１３…統計データ記憶部、１１４…圧縮データ記憶部、１２１，１２１ａ…プラントデータ入出力部、１２２…サンプルデータ入力部、１２３…統計処理部、１２４，１２４ａ…データ検索部、１２５…検索キー入力部、１２６…データ圧縮部、２…監視制御システム、２１，２１－Ａ，２１－Ｂ…制御装置、２２，２２－Ａ，２２－Ｂ…センサ、２３，２３－Ａ，２３－Ｂ…アクチュエータ、３…ＨＭＩ（Human Machine Interface）、１００，１００ａ…データ管理システム、１０，１０－Ａ，１０－Ｂ，１０ａ…第１データ管理装置、１０２…通信部、２０，２０ａ…第２データ管理装置、２０１…通信部、２０２…統計データ入出力部、Ｔ１…プラントデータテーブル、Ｔ２…統計データテーブル

Claims (8)

1. 継続的に取得される第１データであって、それぞれの識別情報である第１識別情報に対応づけて第１記憶部に記録される前記第１データが所定周期で取得されるごとに、その周期で取得された前記第１データの統計を示す第２データを生成し、生成した前記第２データを、前記第１データとの対応関係を示す情報である第２識別情報に対応づけて第２記憶部に記録する統計処理部と、
   前記第２記憶部から所定の第２データを検索し、検索された前記第２データに対応づけられた第２識別情報と前記第１識別情報とに基づいて、前記第１記憶部から前記所定の第２データの生成に用いられた第１データを検索する検索部と、
   を備えるデータ管理装置。
2. 前記第１記憶部に記憶されている第１データのうち圧縮対象となる第１データを前記第２データに基づいて決定し、前記圧縮対象として決定された第１データを圧縮する圧縮部と、
   前記圧縮部によって生成される第１データの圧縮データを、前記第１データとの対応関係を示す情報である第３識別情報に対応づけて記憶する第３記憶部と、
   をさらに備える
   請求項１に記載のデータ管理装置。
3. 前記圧縮部は、前記検索部による前記第１データの検索回数に基づいて前記圧縮対象を決定する、
   請求項２に記載のデータ管理装置。
4. 継続的に取得される第１データを、それぞれの識別情報である第１識別情報に対応づけて第１記憶部に記録する第１記録ステップと、
   前記第１データが所定周期で取得されるごとに、その周期で取得された前記第１データの統計を示す第２データを生成する統計処理ステップと、
   前記第２データを、前記第１データとの対応関係を示す情報である第２識別情報に対応づけて第２記憶部に記録する第２記録ステップと、
   前記第２記憶部から所定の第２データを検索し、検索された前記第２データに対応づけられた第２識別情報と前記第１識別情報とに基づいて、前記第１記憶部から前記所定の第２データの生成に用いられた第１データを検索する検索ステップと、
   を有するデータ管理方法。
5. 継続的に取得される第１データを、それぞれの識別情報である第１識別情報に対応づけて第１記憶部に記録する第１記録ステップと、
   前記第１データが所定周期で取得されるごとに、その周期で取得された前記第１データの統計を示す第２データを生成する統計処理ステップと、
   前記第２データを、前記第１データとの対応関係を示す情報である第２識別情報に対応づけて第２記憶部に記録する第２記録ステップと、
   前記第２記憶部から所定の第２データを検索し、検索された前記第２データに対応づけられた第２識別情報と前記第１識別情報とに基づいて、前記第１記憶部から前記所定の第２データの生成に用いられた第１データを検索する検索ステップと、
   をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
6. 第２データ管理装置と通信するための第１通信部と、
   継続的に取得される第１データであって、それぞれの識別情報である第１識別情報に対応づけて第１記憶部に記録される前記第１データが所定周期で取得されるごとに、その周期で取得された前記第１データの統計を示す第２データを生成する統計処理部と、
   を備える第１データ管理装置と、
   前記第１データ管理装置と通信するための第２通信部と、
   前記第２データが、前記第１データとの対応関係を示す情報である第２識別情報に対応づけて記録される第２記憶部から所定の第２データを検索し、検索された前記第２データに対応づけられた第２識別情報と前記第１識別情報とに基づいて、前記第１記憶部から前記所定の第２データの生成に用いられた第１データを検索する検索部と、
   を備える前記第２データ管理装置と、
   を備えるデータ管理システム。
7. 継続的に取得される第１データであって、それぞれの識別情報である第１識別情報に対応づけて第１記憶部に記録される前記第１データが所定周期で取得されるごとに、その周期で取得された前記第１データの統計を示す第２データを生成する統計処理部を備える第１データ管理装置と通信するための第２通信部と、
   前記第２データが、前記第１データとの対応関係を示す情報である第２識別情報に対応づけて記録される第２記憶部から所定の第２データを検索し、検索された前記第２データに対応づけられた第２識別情報と前記第１識別情報とに基づいて、前記第１記憶部から前記所定の第２データの生成に用いられた第１データを検索する検索部と、
   を備えるデータ管理装置。
8. 自装置と通信するための第２通信部と、第２データが、第１データとの対応関係を示す情報である第２識別情報に対応づけて記録される第２記憶部から所定の第２データを検索し、検索された前記第２データに対応づけられた第２識別情報と第１識別情報とに基づいて、第１記憶部から前記所定の第２データの生成に用いられた第１データを検索する検索部と、を備える第２データ管理装置と通信するための第１通信部と、
   継続的に取得される前記第１データであって、それぞれの識別情報である前記第１識別情報に対応づけて前記第１記憶部に記録される前記第１データが所定周期で取得されるごとに、その周期で取得された前記第１データの統計を示す前記第２データを生成する統計処理部と、
   を備えるデータ管理装置。

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