JP7241522B2 - 運転監視システム、運転監視方法、および制御プログラム - Google Patents

運転監視システム、運転監視方法、および制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、判定装置により出力された判定結果の適否を検証する検証装置等に関する。
従来、設備等の監視対象に異常が発生しているか否かを、該監視対象から受信したデータに基づいて機械的に判定する技術の開発が行われている(例えば、特許文献1を参照)。また、機械学習された判定装置を用いて、上記異常の発生を検知する技術の開発も進められている(例えば、特許文献2を参照)。
特開2004-265009号公報 特開2010-191556号公報
しかしながら、一般に、機械的な判定を行う判定装置について、判定に用いられる判定基準およびアルゴリズム等の信頼性を保証および評価することは難しく、そのような判定装置の使用開始後の初期段階においては特に難しい。
本発明の一態様は、判定装置による判定結果を検証し、判定装置の信頼性を向上し得る技術を実現することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様における検証装置は、監視対象に係る異常についての外部への発報可否を、上記監視対象に係るデータに基づき判定する判定装置の判定結果を検証するための検証装置であって、或る時点における上記監視対象の状態が異常であり発報可と上記判定装置により判定された場合における、上記発報の実行可否について判定を行う複数の判定者による人判定結果を取得する人判定結果取得部と、上記人判定結果取得部にて取得した上記複数の判定者のそれぞれによる上記人判定結果を統合して、上記判定装置による判定結果の適否を判断する適否判断部と、を備えている。
上記の構成によれば、判定装置による判定結果について、複数の判定者(人)による人判定結果を統合して適否を判断することができる。例えば、上記判定結果の適否を複数の判定者の多数決によって判断する。これにより、判定装置による判定結果を、複数の判定者によって多面的な視点から検証することができ、判定装置が実行する判定処理の正確性を比較的客観的に評価することができる。その結果、上記検証装置は、判定装置による判定処理の信頼性(判定結果の適否)を評価(検証)することができる。換言すれば、上記検証装置は、判定装置による判定結果の適否について、人判定結果に基づいて保証することができる。
また、本発明の一態様における検証装置では、上記複数の判定者のそれぞれについて、所定の重み付けが予め設定されており、上記適否判断部は、上記複数の判定者のそれぞれに設定された上記重み付けに基づいて上記人判定結果を統合して判定することにより、上記判定装置による判定結果の適否を判断することが好ましい。
上記の構成によれば、上記重み付けは、例えば、経験年数や判定項目への精通レベルに応じて任意に予め設定することができる。これにより、上記検証装置は、判定装置による判定結果の適否をより正確に検証することができる。
また、本発明の一態様における検証装置は、上記複数の判定者のうち特定の判定者が、特定判定者として予め設定されており、上記適否判断部は、上記特定判定者によって上記発報の実行否と判定された場合には上記判定装置による判定結果を不適と判断することが好ましい。
上記の構成によれば、上記特定判定者は、例えば、経験年数や判定項目への精通レベルに応じて任意に予め設定することができる。上記適否判断部は、上述の重み付けに基づいて上記人判定結果を統合して判定した結果が上記発報の実行可となっていたとしても、上記特定判定者によって上記発報の実行否と判定された場合には、上記判定装置による判定結果を不適と判断する。これにより、検証装置は、判定装置による判定結果の適否をより一層正確に検証することができる。
また、本発明の一態様における検証装置は、上記異常の種類別に、上記複数の判定者のそれぞれの重み付け、または上記特定判定者が設定されることが好ましい。
上記の構成によれば、異常の種類に対応して、上記重み付けまたは上記特定判定者が設定される。そのため、検証装置は、異常の種類毎に、判定装置による判定結果の適否をより正確に検証することができる。
また、本発明の一態様における検証装置は、上記判定装置により発報可と判定された場合に、上記監視対象の上記状態に関する判定対象データを上記複数の判定者に提示する提示部をさらに備え、上記提示部は、上記複数の判定者のそれぞれが参照可能な複数の端末に、上記判定対象データを送信し、上記人判定結果取得部は、上記端末から上記人判定結果を受信することが好ましい。
上記の構成によれば、複数の判定者は、端末が通信可能となっていれば、時間および場所に関わらず上記判定対象データを受け取ることができる。そのため、複数の判定者は、自由度の比較的高い状態(時間的、空間的な制約が少ない状態)にて、迅速に判定を行うことができる。また、複数の判定者が互いの判定結果を参照不可とすることができ、この場合、各判定者における判定に、他者の判定結果を参照したことに起因するバイアスが生じることを防止することができる。よって、検証装置は、判定装置による判定結果の適否をより正確に、かつ利便性良く検証することができる。
また、本発明の一態様における検証装置は、上記人判定結果取得部は、上記提示部が上記異常に関する上記判定対象データを送信した時点から所定の時間経過するまでの期間に受け付けた当該異常に関する上記人判定結果を上記適否判断部による判断に用い、上記所定の時間の経過後に受け付けた上記人判定結果を上記適否判断部による判断に用いないことが好ましい。
上記の構成によれば、判定装置による判定結果についての検証および警報の発報を比較的早期に行い易くすることができる。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様により提供される教師データは、監視対象に係るデータを取得し、上記監視対象に係る異常についての外部への発報可否を、機械学習により生成された学習モデルを用いて判定する判定装置に適用される、上記学習モデルを構築または更新するための教師データであって、或る時点における上記監視対象の状態が異常であり発報可と上記判定装置により判定された場合における、上記状態に係る異常の外部への発報可否を複数の判定者のそれぞれによる人判定結果を統合して判定した統合判定結果と、上記統合判定結果に紐付けられた上記状態に関する状態情報と、を含む構造を有し、上記学習モデルを構築または更新する処理に用いられる。
上記の構成によれば、機械学習により生成された学習モデルを用いる判定装置の判定結果について、複数の判定者(人)による人判定結果を統合して、上記学習モデルを構築または更新する処理に用いられる教師データを提供することができる。複数の判定者(人)による人判定結果に基づく教師データを用いることにより、上記学習モデルの精度を向上させることができるとともに、信頼性を高めることができる。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様における教師データ生成装置は、監視対象に係るデータを取得し、上記監視対象に係る異常についての外部への発報可否を、機械学習により生成された学習モデルを用いて判定する判定装置に適用される、上記学習モデルを構築または更新するための教師データを生成する教師データ生成装置であって、上記監視対象に係るデータを取得するデータ取得部と、或る時点における上記監視対象の状態が異常であり発報可と上記判定装置により判定された場合に、上記状態に係る異常の外部への発報可否を複数の判定者のそれぞれによる人判定結果を統合して判定する発報可否判定部と、(i)上記データ取得部が取得した上記監視対象の上記状態に関するデータと(ii)上記発報可否判定部の判定結果とが紐付けられた、上記教師データを生成するデータ生成部と、を備えている。
上記の構成によれば、機械学習により生成された学習モデルを用いる判定装置における学習モデルを構築または更新する処理に用いられる教師データとして、上記発報可否判定部の判定結果(複数の判定者のそれぞれによる人判定結果を統合して判定した結果)を含む教師データを生成することができる。上記教師データを用いることにより、上記学習モデルの精度を向上させることができるとともに、信頼性を高めることができる。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様における異常判定装置は、監視対象に係るデータを取得するデータ取得部と、或る時点における上記監視対象の状態に係る異常についての外部への発報可否を、上記データ取得部が取得した上記監視対象の上記状態に関するデータに基づき、機械学習により生成された学習モデルを用いて判定する判定部と、を備え、上記学習モデルの生成における機械学習は、少なくとも以下の構成(1)および構成(2)が紐付けられた構造を有するデータを教師データとして用いた、教師あり学習である。
(1)上記データ取得部が取得した監視対象の上記状態に関するデータ
(2)上記状態に係る異常の外部への発報可否を複数の判定者のそれぞれによる人判定結果を統合して判定した統合判定結果。
上記の構成によれば、機械学習により生成された学習モデルは、(i)監視対象における異常の発生が疑われる状態に関するデータと、(ii)該データに係る人判定結果を統合して判定した統合判定結果と、が紐付けられた教師データを用いた機械学習が行われる。これにより、教師データの信頼性を高めることができ、学習モデルの精度を向上させることができる。そのため、異常判定装置は、監視対象の状態に係る異常について外部への発報可否を、上記学習モデルを用いて精度良く判定することができる。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様として、上記検証装置に対応する検証方法、上記教師データ生成装置に対応する教師データ生成方法、および上記異常判定装置に対応する異常判定方法も提供される。これらの方法によれば、前述した各装置と同様の効果を奏する。
本発明の一態様は、上記検証装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであってもよい。このような制御プログラムによれば、上記検証装置と同様の効果を奏する。
本発明の一態様によれば、判定装置による判定結果を検証し、判定装置の信頼性を向上し得る技術を実現することができる。
本発明の実施形態1における運転監視システムの概要を示す図である。 上記運転監視システムの概略的な構成を示すブロック図である。 上記運転監視システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。 監視データの一例について示すグラフであり、(a)は水温、(b)はpH、(c)はアンモニア濃度、(d)は膜間差圧、の時間変化をそれぞれ示している。 本発明の実施形態2における運転監視システムの概略的な構成を示すブロック図である。 上記運転監視システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態3における運転監視システムの概略的な構成を示すブロック図である。
〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について、図1~3に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
本実施形態では、設備の運転状態を監視する運転監視システムであって、サーバに本発明の一態様における検証装置および判定装置が備えられている運転監視システムについて説明する。なお、本実施形態における運転監視システムはあくまで例示であり、運転監視システムの具体的な態様は特に限定されない。種々の運転監視システムに含まれる判定装置における機械的な判定結果の適否を検証(判定装置の信頼性を評価)するために、本発明の一態様における検証装置を適用することができる。
(運転監視システムの概要)
先ず、本発明の一態様における検証装置についての理解を容易にするために、運転監視システムの一例の概要について図1を用いて概略的に説明する。図1は、本実施形態における運転監視システム1の概要を示す図である。
図1に示すように、運転監視システム1は、設備(監視対象)2、サーバ3、判定者群4、および報告対象者5を含んでいる。サーバ3には、後述するように本実施形態における判定装置(異常判定装置)および検証装置が含まれている。
設備2には、複数の制御機器2aが設けられている。各制御機器2aは、自身の運転状況を示すデータをサーバ3に送信する。複数の制御機器2aから送信されるデータの束を監視データInf1と称すると、設備2からサーバ3に監視データInf1が送信される。
サーバ3では、受信した監視データInf1に基づいて、設備2の運転状態(換言すれば、各制御機器2aの運転状態)を監視する。詳しくは後述するが、サーバ3は、設備2に異常が発生しているか否かを監視データInf1に基づいて判定する判定装置を備えており、必要に応じて、異常が発生している旨の警報ALを報告対象者5に発報する。報告対象者5は、例えば運転監視システム1によって提供される、設備2の運転に異常が発生したことを通知するサービスを契約しているユーザ(契約会社)である。或いは、報告対象者5は、例えば、上記サービスを提供しているプロバイダの監視員(オペレータ)であってもよい。
ここで、従来、監視データInf1に基づいて判定装置が実行する機械的な判定の信頼性を向上させるための各種の技術が開発されている。例えば、特許文献1に記載の技術では、設備の状態を複数の簡易診断手段で診断し、その診断結果の多数決により簡易診断結果を決定する。また、特許文献2に記載の技術では、複数の識別器を用いて観測データを評価し、各識別器による評価結果の多数決により設備に異常が生じているか否かを判定する。しかし、これまでのところ、判定装置による機械的な判定の信頼性を充分に高くすることは困難であった。例えば、従来の判定装置では、監視データInf1に基づいて、警報の発報が不要な種類の設備状態(例えば、設備に異常が生じているか否かを人が判定した場合には警報を発報しないであろう設備状態)についても、報告対象者5に警報ALを発報し得る。
また、近年、上記判定装置に機械学習モデル(本明細書において単に学習モデルと称することがある)を適用して、該判定装置における判定の精度を向上させることが試みられている。しかし、この種の技術では次のような問題が生じ得る。すなわち、上記判定装置に学習モデルを導入して運転監視システムを動作させると、初期段階では、学習データの不足による問題が生じる場合がある。また、運転監視システムの運営者は、上記学習モデルの事前学習が充分であるか否か、学習モデルの導入直後から正しい判定ができるか否か、といった不安を抱えることになる。
本発明者らは、上記のような問題点に鑑み鋭意検討を行った。その結果、以下のような新たな着想を得て本願発明を実現するに至った。すなわち、機械による判定と人による当該判定の検証とをシステム的に融合させるように、上記のような判定装置の判定結果を検証する装置を新たに設ける。具体的には、本発明の一態様における運転監視システム1は、判定装置による機械的な判定結果の適否について、人による判定結果に基づいて検証する検証装置(本実施形態ではサーバ3に含まれている)を含んでいる。なお、本明細書において、人による判定結果を人判定結果と称することがある。
上記検証装置に対応して、本実施形態における運転監視システム1には、判定者群4が含まれ、この判定者群4は、設備2の運転管理について専門的な能力を有する複数の判定者4aを含む。
本実施形態における運転監視システム1では、サーバ3は、設備2に異常が発生した旨の警報を報告対象者5に発報すべきと判定装置によって判定された場合、その旨を判定者群4に送信する。詳しくは後述するが、判定者群4における各判定者4aは、判定装置による判定に用いられたデータに基づいて判定結果の適否を選択し、選択結果をサーバ3に返信する。なお、本明細書において、サーバ3と判定者群4との間の通信データを人判定情報Inf2と称することがある。そして、サーバ3では、判定装置による判定結果が判定者群4によって支持された場合には報告対象者5に警報ALを発報し、一方で、支持されなかった場合には警報ALを発報しないように警報ALの送信制御が行われる。
これにより、運転監視システム1によれば、サーバ3から報告対象者5に不要な警報ALが発報されることを防止することができる。また、上記のような人判定結果に基づいて、判定装置の信頼性を評価することができる。そして、人判定結果に基づいて、判定装置における判定アルゴリズムの精度を向上させることができる。なお、判定装置が機械的な判定に用いる具体的なアルゴリズムは特に限定されず、本明細書において、判定アルゴリズムとは、各種の機械学習モデル、エキスパートシステム、ファジィ推論、線形制御システム、等を含む意味で用いる。
なお、運転監視システム1における監視データInf1および警報ALの情報通信に用いられる通信ネットワークの具体的態様は特に限定されず、有線通信および無線通信を適宜用いることができる。人判定情報Inf2の通信についても特に限定されないが、具体的な態様については後述する。
(運転監視システムの詳細)
以上に概要を説明した本実施形態における運転監視システム1について、図2を用いて詳細に説明すれば以下のとおりである。図2は、運転監視システム1の概略的な構成を示すブロック図である。
図2に示すように、運転監視システム1は、設備2、判定装置10、検証装置20、判定者群4、および報告対象者5を含んでいる。本実施形態では、判定装置10および検証装置20は、上述のサーバ3内に設けられている。但し、判定装置10および検証装置20が設けられている場所は特に限定されるものではなく、両者は別々の場所に設けられていてもよく、或いは判定装置10および検証装置20が一体の装置となっていてもよい。
設備2に含まれる複数の制御機器2aは、例えばシステムバス2bによって通信可能に接続されており、監視データInf1は、システムバス2bを介して判定装置10に送信される。なお、複数の制御機器2aがそれぞれ、判定装置10と直接的に通信可能となっていてもよい。
判定装置10は、受信部11、判定部12、および送信制御部13を備えている。判定装置10は、設備(監視対象)2に係る異常について報告対象者5(外部)への発報可否を、監視データInf1に基づき判定する装置である。
また、検証装置20は、人判定結果取得部21、適否判断部22、および記憶部23を備えている。記憶部23には、判定者設定データ231および異常種類情報232が記憶されている。
判定装置10および検証装置20における各部の詳細について、以下、運転監視システム1の動作の説明と合わせて説明する。図3は、運転監視システム1における処理の流れを示すフローチャートである。
図2および図3に示すように、先ず、受信部11は、設備2から監視データInf1を受信する(ステップ1;以下S1のように略記する)。監視データInf1は、例えば所定の時間間隔で設備2から送信されてよく、その内容は特に限定されるものではない。監視データInf1は、例えば、或る制御機器2aにおけるセンサの測定値(センサ値)、カメラにて撮像された画像、等を含む。
設備2は、例えば水処理施設である。また、設備2は、具体的な態様は限定されないが、大規模な装置であってもよく、例えば、排水処理を行う膜分離装置であってもよい。以下では、設備2として膜分離装置を用いる場合について説明する。この場合、受信部11は、監視データInf1として、水温、pH、アンモニア濃度、膜間差圧、溶解酸素濃度、酸化還元電位、濾過水量、活性汚泥浮遊物質の濃度、散気風量、等の各種のデータを受信する。
次いで、判定部12は、監視データInf1に基づいて、設備2に異常が発生しているか否かを所定の判定アルゴリズムに基づいて判定する。この判定アルゴリズムは、判定部12によって実行可能なように提供される、例えばソフトウェアである。判定アルゴリズムは、一部または全てをハードウェアとして提供されてもよい。
判定部12によって設備2の状態が正常であると判定された場合(S2でNO)、S1の処理に戻る。一方、判定部12によって設備2の状態が異常であると判定された場合(S2でYES)、送信制御部13は、検証装置20にその旨の情報を送信する(S3)。送信制御部13から検証装置20に送信される情報は、設備2の上記状態に係る監視データInf1を含んでいてもよい。また、該情報は、検証装置20の動作を要求する信号であってもよい。
検証装置20における人判定結果取得部21は、判定者群4との間でデータを送受信する。これにより、人判定結果取得部21は、或る時点における設備2の状態が異常であり発報可と判定装置10により判定された場合における、上記発報の実行可否について、複数の判定者4aによる人判定結果(人判定情報Inf2)を取得する(S4:人判定結果取得ステップ)。
具体的には、人判定結果取得部21は、送信制御部13から送信されたデータを受信すると、判定者群4に判定装置10による判定結果の適否について判定を要求する判定要求データを送信する。この判定要求データは、設備2の上記状態に関する監視データInf1であってよく、監視データInf1の中から抽出されたデータであってもよい。或いは、人判定結果取得部21は、判定者群4に判定を求める旨の連絡(通知)を行うようになっていてもよく、この場合、各判定者4aは、設備2の管理システムまたは判定装置10にアクセスして、各種の監視データInf1を閲覧するようになっていてもよい。
判定者群4に含まれる判定者4aの数は特に限定されるものではない。通常、この複数の判定者4aは予め設定される。各判定者4aは、判定部12による判定結果の適否について検討し、その判定結果を支持するか否か(すなわち、警報ALの発報が適か否か)という人判定結果を人判定結果取得部21に送信する。なお、各判定者4aは、例えば或る管理室内にいる設備の運転員であってもよく、この場合、例えば各判定者4aが共通して使用する端末に判定要求データが受信されるようになっていてもよい。各判定者4aは、共通の端末を交替で使用して、人判定結果を人判定結果取得部21に送信してもよい。
また、各判定者4aは、様々な場所にて判定要求データを受信してもよく、この場合、人判定結果取得部21と判定者群4との間における情報通信の具体的な態様は特に限定されるものではない。例えば、通信手段はメールであってよく、スマートフォンにインストールされたアプリを用いてもよい。判定者4aは、パーソナルコンピュータ、タブレット、スマートフォン、等の各種の端末を用いて、人判定結果を人判定結果取得部21に送信することができる。
次いで、適否判断部22は、人判定結果に基づいて、判定装置における判定結果の適否について判断する(S5:適否判断ステップ)。適否判断部22は、例えば、人判定結果において、適と判定した判定者4aが過半数であった場合、判定装置における判定結果を適と判断する。適否判断部22にて適と判断された場合(S5でYES)、検証装置20から判定装置10にその旨の信号が送信されることにより、送信制御部13は、報告対象者5に警報ALを発報する。
一方で、適否判断部22にて否と判断された場合(S5でNO)、検証装置20から判定装置10にその旨の信号が送信され、送信制御部13は、警報ALの発報を中止する処理を行う。
なお、適否判断部22における判断基準は適宜設定されてよく、特に限定されるものではない。例えば、適否判断部22は、記憶部23に記憶されている判定者設定データ231を用いて判断を行ってもよい。判定者設定データ231には、例えば、複数の判定者4aのそれぞれについて、予め設定された重み付けの情報が格納されている。適否判断部22は、上記重み付けを考慮して、人判定結果に基づく総合判断を行うことが好ましい。上記重み付けは、例えば、判定者4aの経験年数や判定対象データへの精通レベルに応じて予め任意に設定することができる。これにより、適否判断部22は、判定装置10による判定結果の適否をより正確に検証することができる。
また、判定者設定データ231には、例えば、上記重み付けの設定に加えて、または上記重み付けの設定とは独立して、判定者群4のうち特定の判定者4aを特定判定者として予め設定した情報が格納されていてもよい。適否判断部22は、上記特定判定者によって上記発報の実行否と判定された場合には、上記重み付けおよび多数決の結果に関わらず判定装置10による判定結果を不適と判断するようになっていることが好ましい。上記特定判定者は、例えば、判定者4aの経験年数や判定対象データへの精通レベルに応じて予め任意に設定することができる。これにより、適否判断部22は、判定装置10による判定結果の適否をより一層正確に検証することができる。
さらに、例えば、適否判断部22は、判定者設定データ231に加えて異常種類情報232を用いて判断を行うようになっていてもよい。異常種類情報232には、例えば、判定装置10が判定し得る異常の種類についての情報が格納されている。異常の種類としては、例えば設備2が膜分離装置である場合、処理水質異常、槽内環境異常、膜濾過異常、等が挙げられる。異常種類情報232および判定者設定データ231を用いることにより、上記異常の種類別に、上記複数の判定者のそれぞれの重み付け、または上記特定判定者を予め設定することができる。これにより、適否判断部22は、異常の種類毎に、判定装置10による判定結果の適否をより正確に検証することができる。なお、異常種類情報232および判定者設定データ231は1つのデータベースとして記憶部23に格納されていてもよい。
次いで、上記S5にて適および否のいずれと判断されたかに関わらず、適否判断部22による判断結果に基づいて、判定装置10における判定部12の調整が行われる(S7)。つまり、適否判断部22によって、否(警報ALを発報しない)と判断された場合には、判定部12による判定に用いられた設備2の状態に係るデータ(判定時点の監視データInf1)と、適否判断部22の判断結果とを用いて、判定部12における判定アルゴリズムを修正(更新)する。また、適否判断部22によって、「適」と判断された場合においても、判定部12における判定アルゴリズムを調整してもよい。これにより、判定部12による判定の精度を向上させることができる。なお、上記S7の処理は行われなくともよい。
以上に説明した、検証装置20が実行する処理(検証方法)は、以下のように整理することができる。すなわち、本発明の一態様における検証方法は、設備2に係る異常についての報告対象者5への発報(警報ALの送信)可否を、設備2に係るデータに基づき判定する判定装置10の判定結果を検証する検証方法であって、或る時点における設備2の状態が異常であり発報可(発報すべき)と判定装置10により判定された場合における、上記発報の実行可否について判定を行う複数の判定者4aによる人判定結果(人判定情報Inf2)を取得する人判定結果取得ステップと、上記人判定結果取得ステップにて取得した上記複数の判定者4aのそれぞれによる人判定情報Inf2を統合して、判定装置10による判定結果の適否を判断する適否判断ステップと、を含む。
〔適用例1〕
以下、本実施形態における運転監視システム1を用いて判定装置10の判定結果に対する検証処理を行った場合の具体例(適用例)について説明する。ここでは、設備2は膜分離装置であるとする。
例えば、判定者群4として、5人の判定者4a(判定者A~Eとする)を予め設定する。本適用例では、適否判断部22は、多数決により人判定情報Inf2の総合判断を行い、判定装置10による判定の適否を判断する。例えば、判定装置10において異常であると判定された20のパターン(異常判定パターン)について、本実施形態における運転監視システム1を適用した結果を下表1に示す。
Figure 0007241522000001
表1に示すように、判定者A~Eのうち過半数が適(○)と判定した判定パターン1~12について、適否判断部22は、総合判定の結果に基づいて、判定装置10による判定結果が適(○)であると判断する。
本明細書において、上記異常判定パターンの具体的内容は発明の本質的な事項ではなく、記載の冗長化を避けるために詳細に説明することは省略するが、一例について図4を用いて説明すれば以下のとおりである。図4は、監視データInf1の一例について示すグラフであり、(a)は水温、(b)はpH、(c)はアンモニア濃度、(d)は膜間差圧、の時間変化をそれぞれ示している。
図4の(a)~(d)に示すように、例えば、pH、アンモニア濃度、膜間差圧において、正常な状態とは異なるピークが検出される場合がある。このような場合において、判定装置10の判定部12は、設備2に異常が発生したと判定し得る。これらのピークが発生した時点における設備2の状態には、報告対象者5に警報ALを発報すべき状態もあれば、警報ALの発報が不要な状態もある。
上記判定パターンの一例としては、監視データInf1に基づいて、図4の(b)~(d)に示すような異常なピークが生じたと判定部12が判定した場合が挙げられる。なお、判定部12は、監視データInf1に含まれる個々のデータに基づいて判定を行ってもよく、複数のデータを組み合わせて総合的に判定を行ってもよい。また、判定者A~Eは、判定部12によって異常であると判定された設備2の状態に係る複数のデータを参照して、判定装置10の判定結果の適否について判定を行うことができる。判定部12による判定の根拠として用いられたデータと判定者4aが判定の際に参照したデータとは互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。また、判定者4aは、判定部12による判定の根拠となったデータよりも多種のデータを参照してもよい。
〔適用例2〕
また、例えば、適用例2における適否判断部22は、重み付けを考慮した多数決により人判定情報Inf2の総合判断を行い、判定装置10による判定の適否を判断する。上記適用例1と同じ20種の異常判定パターンについて、本適用例2における運転監視システム1を適用した結果を下表2に示す。ここでは、判定者A~Eのそれぞれについて、表2に示すように重み付け(ウェイト)を設定している。なお、重み付けの設定および適否の総合判定における基準設定は一例であって、これらは適宜変更することができる。
Figure 0007241522000002
表2に示すように、判定者A~Eのうち過半数が適(○)と判定した判定パターン(1~12)であっても、重み付けを考慮することによって、例えば判定パターン10~12について、ウェイト合計が60未満であることから判定装置10による判定結果が否(×)であると総合判定される。一方で、単純な多数決(3票以上の判定基準)では否(×)と判断される判定パターン13について、本適用例では適(○)であると総合判定される。
適否判断部22は、上記のような総合判定の結果に基づいて、判定装置10による判定結果の適否を判断する。
〔適用例3〕
また、例えば、適用例3における適否判断部22は、重み付けを考慮した多数決を行うとともに、特定判定者を設定して、人判定情報Inf2の総合判断を行い、判定装置10による判定の適否を判断する。上記適用例1と同じ20種の異常判定パターンについて、本適用例3における運転監視システム1を適用した結果を下表3に示す。ここでは、判定者Aを特定判定者として設定している。
Figure 0007241522000003
表3に示すように、判定者A~Eのうち過半数が適(○)と判定した判定パターン(1~12)であっても、判定者Aによって発報の実行否と判定された場合には判定装置10による判定結果が不適(×)であると総合判定する。また、ウェイト合計60以上となった判定パターン(5、9)であっても、判定者Aによって発報の実行否と判定された場合には判定装置10による判定結果が不適(×)であると総合判定する。適否判断部22は、上記のような総合判定の結果に基づいて、判定装置10による判定結果の適否を判断する。
判定者Aがトリガとなることによって、上記適用例1および適用例2とは判断結果が異なる判定パターン(例えば、判定パターン5、9)が存在する。このように、本適用例3における検証装置では、熟練した判定者Aによる判断を尊重して、判定装置10による判定結果を評価することができる。
〔変形例〕
(a)上記実施形態1における適否判断部22は、人判定情報Inf2に基づいて多数決による総合判定を行うようになっていたが、適否判断部22における処理はこれに限定されない。一変形例では、適否判断部22は、複数の判定者4aのそれぞれによる人判定結果を統合して判定装置10による判定結果の適否を判断する際に、特定判定者による判断結果のみに基づいて、上記判定結果の適否を判断するようになっていてもよい。
(b)また、他の変形例では、検証装置20は、複数の判定者4aが設備2の異常度合を点数で評価するようになっていてもよい。この場合、適否判断部22は、複数の判定者4aの点数の合計が予め設定された基準点を超えるか否かにより、判定装置10による判定の適否を判断するようになっていてもよい。
(c)また、上記実施形態1における適用例1~3では、判定者群4として5名の判定者4aが予め設定されており、適否判断部22は判定者群4における全員の回答結果を用いて総合判断を行っていた。一変形例では、人判定結果取得部21は、判定者群4から、回答の先着順に人判定情報Inf2を受け付けるようになっていてもよい。例えば、判定者群4として10名の判定者4aが予め設定され、人判定結果取得部21が受信した回答の数が5になった時点における人判定情報Inf2を用いて、適否判断部22は総合判断を行うようになっていてもよい。これにより、回答可能な担当者が少ない場合(例えば深夜、休日等)においても、適否判断部22による処理を行い易くすることができる。
(d)人判定結果取得部21は、判定者群4に対して、判定装置10によって異常が発生したと判定された設備2の状態について示す画像を送信するようになっていてもよい。この画像は、例えばグラフを示す画像が含まれていてもよく、カメラにて撮像された画像が含まれていてもよい。この場合、判定者4aは、上記画像を確認して、判定部12の判定結果について適否を判定すればよい。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図5および図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
図5は、本実施形態における運転監視システム1Aの概略的な構成を示すブロック図である。図5に示すように、本実施形態における運転監視システム1Aは、検証装置20Aを備え、検証装置20Aには提示部24が含まれている。また、検証装置20Aでは、記憶部23に制限情報233が記憶されている。この提示部24および制限情報233について、運転監視システム1Aの動作の説明と合わせて以下に説明する。図6は、運転監視システム1Aにおける処理の流れを示すフローチャートである。
図6に示すように、S1~S3まで、前記実施形態1にて説明したことと同様の処理が行われ、次いで、提示部24は、送信制御部13から、設備2の状態が異常であり発報可と判定装置10により判定された旨の情報を受信する。そして、提示部24は、設備2の上記状態に関する判定対象データInf3を複数の判定者4aに提示する。具体的には、提示部24は、複数の判定者4aのそれぞれが参照可能な複数の端末4bに判定対象データInf3を送信する(S11)。この端末4bの具体的な態様は特に限定されない。
次いで、判定者4aは、端末4bを用いて、判定装置10による判定結果の適否について判定し、その結果(回答)を端末4bに入力する(S12)。これにより、人判定結果取得部21は、複数の端末4bから人判定情報Inf2を受信する(S4)。以降の処理は、前記実施形態1にて説明したS5~S7の処理と同様である。
本実施形態における検証装置20Aによれば、複数の判定者4aは、端末4bが通信可能となっていれば、時間および場所に関わらず判定対象データInf3を受け取ることができる。また、複数の判定者4aが互いに異なる場所にて、互いに異なる端末4bに回答を入力する場合、複数の判定者4aは、判定結果を互いに参照不可とすることができる。そのため、各判定者4aにおける判定に、他者の判定結果を参照したことに起因するバイアスが生じることを防止することができる。その結果、検証装置20Aは、判定装置10による判定結果の適否をより正確に検証することができる。
また、本実施形態における人判定結果取得部21は、上記S12において、制限情報233を参照して処理を行ってもよい。制限情報233は、例えば時間制限に関する情報である。
これにより、複数の判定者4aによる回答に制限時間(例えば、1時間以内)を設定することができる。例えば、制限時間内に回答を行うことができなかった判定者4aが存在する場合、適否判断部22は、該判定者4aを除いて総合判断を行う。例えば、上記実施形態1における適用例2のように、判定者A~Eにおける重み付けの合計点が100点であるとする。そして、例えば判定者A~Cから制限時間内に回答が得られたとする。この場合、適否判断部22は、合計点の最大を80点とし、過半数の基準を50点に設定して、総合判定を行う。
以上のように、本実施形態における検証装置20Aでは、人判定結果取得部21は、提示部24が判定対象データInf3を送信した時点から所定の時間経過するまでの期間に受け付けた当該異常に関する上記人判定結果を適否判断部22による判断に用いる。一方で、上記所定の時間の経過後に受け付けた上記人判定結果を適否判断部22による判断に用いない。
これにより、適否判断部22は、判定装置10による判定結果についての検証を比較的早期に行い易くすることができる。その結果、設備2が警報ALを発報すべき状態である場合、判定装置10から報告対象者5への警報ALの発報を比較的早期に行うことができる。
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、図7に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記実施形態1および実施形態2にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
図7は、本実施形態における運転監視システム1Bの概略的な構成を示すブロック図である。図7に示すように、本実施形態における運転監視システム1Bは、判定装置10Bおよび検証装置20Bを備えている。判定装置10Bは、判定部12に代替して判定部12bを備えているとともに、機械学習により生成された学習モデル14および更新部15を備えている。学習モデル14は学習済みモデルと称することもできる。検証装置20Bには、データ取得部26およびデータ生成部27が含まれている。また、検証装置20Bでは、記憶部23に教師データ234が記憶されている。
判定装置10Bにおける判定部12bは、監視データInf1に基づいて、学習モデル14を用いて設備2に異常が生じているか否か判定を行う。この学習モデル14の具体的な態様については特に限定されない。学習モデル14は、例えばサポートベクタマシン、ニューラルネットワーク等で有り得る。ニューラルネットワークとしては、畳み込み処理を含む畳み込みニューラルネットワーク(CNN: Convolutional Neural Network)を用いてもよいし、再帰的処理を含むリカレントニューラルネットワーク(RNN: Recurrent Neural Network)を用いてもよい。
判定部12bによる判定処理は、設備2から受信する監視データInf1に画像が含まれており、該画像に基づいて設備2の状態を判断する場合等に、特に好適に実行することができる。例えば、制御機器2aがポンプであって、内視鏡等を用いて該ポンプ内部を撮像した画像に基づいて、判定部12bが判定を行うとする。この場合、判定部12bは、羽根および胴体等に発生した錆の状態について、異常な状態であるか否か判定を行うことができる。
ここで、従来、学習モデルを用いる判定処理における判定結果の信頼性を充分に高めることは難しい。本実施形態における運転監視システム1Bでは、判定装置10Bによる判定結果の適否について、複数の判定者4aによる判定が行われ、機械的な判定と人的な判定とを融合させて、設備2の状態について警報ALの発報可否を判断する。そのため、警報ALの不要な発報を効果的に防止することができる。
検証装置20Bにおけるデータ取得部26は、判定装置10Bによる判定結果および当該判定に係る監視データInf1を受信する。そして、人判定結果取得部21は、複数の判定者4aのそれぞれから人判定情報Inf2を取得する(データ取得ステップ)。そして、適否判断部(発報可否判定部)22は、取得した人判定情報Inf2を統合して、上記状態に係る異常の報告対象者5への発報可否(判定装置10Bによる判定結果の適否)を判断する(発報可否判定ステップ)。
データ生成部27は、データ取得部26が取得した設備2の上記状態に関する監視データInf1と、適否判断部22の判定結果とを紐付けることにより、教師データ234を生成する(データ生成ステップ)。教師データ234は、適否判断部22により人判定結果を統合して判定した結果である統合判定結果と、該統合判定結果に紐付けられた設備2の状態に関する状態情報と、を含む構造を有している。
教師データ234の具体的な態様としては、様々なものが有り得るが、例えば以下のようなものであってよい。例えば、設備2に含まれる或る制御機器2aにおける計測値の挙動が、他の制御機器2aに比較して異常であってセンサの故障の可能性が高いような場合、適否判断部22は、統合判定結果に基づいて、設備2の全体としては異常がないものとして判断する。一例では、教師データ234は、上記のような設備2の状態に関する状態情報と、統合判定結果(異常ではない)とが紐付けられた構造を有するデータである。
教師データ234は、更新部15に送信され、更新部15は、教師データ234を用いて学習モデル14を更新する。なお、教師データ234は、学習モデル14を構築するために用いることもできる。
本実施形態における検証装置20Bは、教師データ234を生成する教師データ生成装置であるといえる。
検証装置20Bによれば、機械学習により生成された学習モデル14を用いる判定装置10Bの判定結果について、複数の判定者4aによる人判定結果を統合して、学習モデル14を構築または更新する処理に用いられる教師データ234を提供することができる。この教師データ234を用いることにより、学習モデル14の精度を向上させることができる。その結果、判定装置10Bによる判定処理の信頼性を高めることができる。
また、検証装置20Bが実行する処理(教師データ生成方法)は、以下のように整理することができる。すなわち、本発明の一態様における教師データ生成方法は、設備2に係るデータを取得し、設備2に係る異常について報告対象者5への発報可否を、機械学習により生成された学習モデル14を用いて判定する判定装置10Bに適用される、学習モデル14を構築または更新するための教師データ234を生成する方法である。そして、本発明の一態様における教師データ生成方法は、(i)設備2に係るデータを取得するデータ取得ステップと、(ii)或る時点における設備2の状態が異常であり発報可と判定装置10Bにより判定された場合に、上記状態に係る異常の報告対象者5への発報可否を複数の判定者4aのそれぞれによる人判定結果を統合して判定する発報可否判定ステップと、(iii)上記データ取得ステップにて取得した設備2の上記状態に関するデータと、上記発報可否判定ステップにおける判定結果とが紐付けられた、教師データ234を生成するデータ生成ステップと、を含む。
上記教師データ生成方法によれば、検証装置20Bと同様の効果を奏する。
また、以上のような教師データ234を用いた教師あり学習により生成された学習モデル14を用いる判定部12bを備える判定装置10Bについて、以下のように整理することができる。すなわち、判定装置(異常判定装置)10Bは、設備2に係るデータを取得する受信部11と、或る時点における設備2の状態に係る異常について報告対象者5への発報可否を、受信部11が取得した設備2の上記状態に関するデータに基づき、機械学習により生成された学習モデル14を用いて判定する判定部12bと、を備える。学習モデル14の生成における機械学習は、少なくとも以下の構成(1)および構成(2)が紐付けられた構造を有するデータを教師データ234として用いた、教師あり学習である。
(1)データ取得部26が取得した設備2の上記状態に関するデータ
(2)上記状態に係る異常の報告対象者5への発報可否を複数の判定者4aのそれぞれによる人判定結果を統合して判定した統合判定結果。
上記の構成によれば、機械学習により生成された学習モデル14は、(i)設備2における異常の発生が疑われる状態に関するデータと、(ii)該データに係る人判定結果を統合して判定した統合判定結果と、が紐付けられた教師データ234を用いた機械学習が行われる。これにより、教師データ234の信頼性を高めることができ、学習モデル14の精度を向上させることができる。そのため、判定装置10Bは、設備2の状態に係る異常について報告対象者5への発報可否を、学習モデル14を用いて精度良く判定することができる。
また、判定装置10Bが実行する処理(異常判定方法)は、以下のように整理することができる。すなわち、本発明の一態様における異常判定方法は、設備2に係るデータを取得するデータ取得ステップと、或る時点における設備2の状態に係る異常について報告対象者5への発報可否を、上記データ取得ステップにて取得した設備2の上記状態に関するデータに基づき、機械学習により生成された学習モデル14を用いて判定する判定ステップと、を含む。
上記異常判定方法によれば、判定装置10Bと同様の効果を奏する。
〔ソフトウェアによる実現例〕
判定装置10・10Bおよび検証装置20・20A・20Bの制御ブロックは、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、判定装置10・10Bおよび検証装置20・20A・20Bは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば1つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
〔附記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
2 設備(監視対象)
5 報告対象者(外部)
10 判定装置
10B 判定装置(異常判定装置)
20・20A 検証装置
20B 検証装置(教師データ生成装置)
21 人判定結果取得部
22 適否判断部(発報可否判定部)
24 提示部
26 データ取得部
27 データ生成部
234 教師データ

Claims (10)

  1. 監視対象に係る異常についての外部への発報可否を上記監視対象に係るデータに基づき判定する判定装置と、上記判定装置の判定結果を検証するための検証装置と、を含む運転監視システムであって、
    上記検証装置は、
    或る時点における上記監視対象の状態が異常であり発報可と上記判定装置により判定された場合に、予め設定された複数の判定者のそれぞれに上記発報の実行の可否について判定を要求して、上記発報の実行が可であるか否かについての各判定者の判定結果である人判定結果を、複数の上記判定者のそれぞれから取得する人判定結果取得部と、
    上記人判定結果取得部にて複数の上記判定者のそれぞれから取得した複数の上記人判定結果を統合して、上記時点における上記監視対象の状態について、異常であり発報可であるという上記判定装置の判定結果が適または不適のいずれであるか判断する適否判断部と、を備え
    上記判定装置は、上記適否判断部から受信した信号に基づいて、上記適否判断部にて上記判定装置の判定結果が適であると判断された場合に外部への発報を実行し、上記適否判断部にて上記判定装置の判定結果が不適であると判断された場合には外部への発報を実行しない、送信制御部を備えることを特徴とする運転監視システム
  2. 上記複数の判定者のそれぞれについて、所定の重み付けが予め設定されており、
    上記適否判断部は、上記複数の判定者のそれぞれに設定された上記重み付けに基づいて上記人判定結果を統合して、上記判定装置の判定結果が適または不適のいずれであるか判定することにより、上記判定装置による判定結果の適否を判断することを特徴とする請求項1に記載の運転監視システム
  3. 上記複数の判定者のうち特定の判定者が、特定判定者として予め設定されており、
    上記適否判断部は、仮に上記特定判定者であるか否かの区別なく複数の上記人判定結果を統合したときの判断結果に関わらず、上記特定判定者によって上記発報の実行が否であると判定された場合に、上記判定装置による判定結果を不適と判断することを特徴とする請求項2に記載の運転監視システム
  4. 上記監視対象に関して上記判定装置が判定し得る異常の種類についての異常種類情報が設定されており、
    上記異常種類情報には、上記異常の種類別に予め設定された、上記複数の判定者のそれぞれの重み付けまたは上記特定判定者の情報が含まれ、
    上記適否判断部は、上記異常種類情報を用いて、上記判定装置の判定結果である異常の種類に対応して上記判定結果が適または不適のいずれであるか判断することを特徴とする請求項3に記載の運転監視システム
  5. 上記判定装置により発報可と判定された場合に、上記監視対象の上記状態に関する判定対象データを上記複数の判定者に提示する提示部をさらに備え、
    上記提示部は、上記複数の判定者のそれぞれが参照可能な複数の端末に、上記判定対象データを送信し、
    上記人判定結果取得部は、上記端末から上記人判定結果を受信することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の運転監視システム
  6. 上記人判定結果取得部は、上記提示部が上記異常に関する上記判定対象データを送信した時点から所定の時間経過するまでの期間に受け付けた当該異常に関する上記人判定結果を上記適否判断部による判断に用い、上記所定の時間の経過後に受け付けた上記人判定結果を上記適否判断部による判断に用いないことを特徴とする請求項5に記載の運転監視システム
  7. 上記判定装置は、上記監視対象に係るデータに基づき上記監視対象に係る異常についての外部への発報可否を所定の判定アルゴリズムに基づいて判定する判定部を備え、
    上記判定アルゴリズムは、上記適否判断部にて上記判定装置の判定結果が不適であると判断された場合、上記判定部による判定に用いられた上記監視対象に係るデータと当該データについての上記適否判断部による判断結果とを用いて修正されることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の運転監視システム。
  8. 監視対象に係る異常についての外部への発報可否を上記監視対象に係るデータに基づき判定する判定ステップと、上記判定ステップにおける判定結果を検証する検証ステップと、を含む運転監視方法であって、
    上記検証ステップは、
    或る時点における上記監視対象の状態が異常であり発報可と上記判定ステップ判定された場合に、予め設定された複数の判定者のそれぞれに上記発報の実行の可否について判定を要求して、上記発報の実行が可であるか否かについての各判定者の判定結果である人判定結果を、複数の上記判定者のそれぞれから取得する人判定結果取得ステップと、
    上記人判定結果取得ステップにて複数の上記判定者のそれぞれから取得した複数の上記人判定結果を統合して、上記時点における上記監視対象の状態について、異常であり発報可であるという上記判定ステップにおける判定結果が適または不適のいずれであるか判断する適否判断ステップと、を含み、
    上記適否判断ステップにて上記判定結果が適であると判断された場合に外部への発報を実行し、上記適否判断ステップにて上記判定結果が不適であると判断された場合には外部への発報を実行しない、送信制御ステップをさらに含むことを特徴とする運転監視方法。
  9. 請求項1~7のいずれか一項に記載の運転監視システムにおける上記検証装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
  10. 請求項1~7のいずれか一項に記載の運転監視システムにおける上記判定装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
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