JP7359009B2 - Data analysis device, program and method - Google Patents

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Description

本発明は、データ分析装置、プログラム及び方法に関し、例えば、データ分析に利用する入力データの管理方法に関する。 The present invention relates to a data analysis device, program, and method, and for example, to a method for managing input data used for data analysis.

様々な物にセンサ等の機器を設置し、センサデータや機器の状況を収集して分析を行うデータ分析システムが普及しつつある。 BACKGROUND ART Data analysis systems that install devices such as sensors on various objects and collect and analyze sensor data and the status of the devices are becoming popular.

例えば、センサデータ等のデータを用い機器や構造物等の監視対象物の異常発生や異常の予兆を検知するための異常検知システムがある。このような異常検知システムは、センサ端末、データ収集装置、データ分析装置、監視端末やアラート表示装置などで構成される。この異常検知システムでは、データ収集装置がセンサ端末からセンサデータを周期的に収集し、データ分析装置がセンサデータを受信する毎にデータ分析を行い、監視対象物が正常か異常かを判断する。 For example, there is an anomaly detection system that uses data such as sensor data to detect the occurrence of an abnormality or a sign of an abnormality in a monitored object such as a device or a structure. Such an anomaly detection system includes a sensor terminal, a data collection device, a data analysis device, a monitoring terminal, an alert display device, and the like. In this abnormality detection system, a data collection device periodically collects sensor data from sensor terminals, and a data analysis device analyzes the sensor data each time it receives the sensor data to determine whether the monitored object is normal or abnormal.

センサの収集周期が長いと、異常状態への変化の予兆を把握しても、次のセンサデータ収集時刻までに急激に監視対象物が変化してしまい、異常状態を把握する時点では、機器の回復制御を行えない状態まで異常が進んでしまうことがある。 If the sensor collection cycle is long, even if a sign of a change to an abnormal state is detected, the object to be monitored changes rapidly by the time of the next sensor data collection, and by the time the abnormal state is detected, the equipment is The abnormality may progress to a state where recovery control cannot be performed.

特許文献1には、センサデータを用いて分析などを行なう際、適切なデータを提供できるようにするためのデータ管理システムが開示されている。より具体的に、特許文献1では、サーバが、センサデータに基づいて監視対象物に異常または異常の予兆が発生したことを検出したときには、サーバが、センサデータのデータ量を変更する収集ルールを選択し、当該収集ルールをゲートウェイに送信する。ゲートウェイは、前記センサの状態を取得して管理し、サーバから受信した収集ルールに応じて第1の条件を選択する。そして、ゲートウェイが、第1の条件とセンサの状態とに基づいて、センサデータを取得する設定を変更する。ゲートウェイは、この設定に基づいてセンサからセンサデータを取得して、サーバへ送信する。 Patent Document 1 discloses a data management system that can provide appropriate data when performing analysis using sensor data. More specifically, in Patent Document 1, when the server detects that an abnormality or a sign of abnormality has occurred in the monitored object based on sensor data, the server sets a collection rule to change the amount of sensor data. Select and send the collection rule to the gateway. The gateway obtains and manages the state of the sensor and selects the first condition according to the collection rule received from the server. Then, the gateway changes settings for acquiring sensor data based on the first condition and the state of the sensor. The gateway acquires sensor data from the sensor based on this setting and sends it to the server.

このように特許文献1では、異常の予兆があると判定したらセンサデータの収集頻度を変えることで、異常の進行を遅延なく把握するようにしている。 In this way, in Patent Document 1, when it is determined that there is a sign of an abnormality, the frequency of collecting sensor data is changed so that the progress of the abnormality can be grasped without delay.

特開2019-95883号公報JP2019-95883A

ところで、異常の予兆を発見するためには、センサ値の微妙な変化を計測しなければならない。 By the way, in order to discover signs of abnormality, it is necessary to measure subtle changes in sensor values.

しかし、センサ値の変化は監視対象物の異常だけでない。例えばセンサの異常、センシング対象以外の周辺環境の影響などにより、センサ値が変化してしまうこともある。そうすると、監視対象物の状態が変化していなくても、センサ値が微妙に変化し得、異常と判定してしまうことがある。 However, changes in sensor values are not limited to abnormalities in the monitored object. For example, the sensor value may change due to an abnormality in the sensor or the influence of the surrounding environment other than the sensing target. In this case, even if the state of the object to be monitored has not changed, the sensor value may change slightly, and the object may be determined to be abnormal.

より具体的には、例えば、周辺の温度や湿度の変化、センサの誤作動、センサ付近に障害物が接近すること等により、センサ値に誤差が発生することがある。このように、計測誤差が発生することで、機器の状態を誤判定してしまうという問題が生じ得る。 More specifically, errors may occur in sensor values due to, for example, changes in ambient temperature or humidity, sensor malfunction, or obstacles approaching the sensor. As described above, the occurrence of measurement errors may cause a problem of erroneously determining the state of the device.

本発明は、センサやその周辺の状態を考慮して、センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定し、利用可能なセンサデータをデータ分析部に提供しようとすることを目的とする。 An object of the present invention is to determine whether sensor data can be used for data analysis, taking into account the state of the sensor and its surroundings, and to provide the usable sensor data to a data analysis unit.

かかる課題を解決するために、第1の本発明に係るデータ分析装置は、データ分析に用いるセンサデータを格納するデータ格納手段と、データ分析に用いるセンサに関連する関連センサに関する情報を格納する関連情報格納手段と、データ分析に用いるセンサデータの時系列変化と、関連センサのセンサデータの時系列変化とを用いて時系列変化の相関を学習する学習手段と、学習手段による学習結果を用いて、センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定する利用可否判定手段と、利用可否判定手段による利用可能と判定されたセンサデータを用いて所定の分析処理を行なうデータ分析手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve this problem, the data analysis device according to the first aspect of the present invention includes a data storage means for storing sensor data used for data analysis, and a data storage means for storing information about related sensors related to the sensor used for data analysis. an information storage means, a learning means for learning the correlation of the time-series changes using the time-series changes in sensor data used for data analysis, and the time-series changes in the sensor data of related sensors; and a data analysis means that performs a predetermined analysis process using the sensor data that is determined to be usable by the usability determination means. It is characterized by

第2の本発明に係るデータ分析プログラムは、コンピュータを、データ分析に用いるセンサデータを格納するデータ格納手段と、データ分析に用いるセンサに関連する関連センサに関する情報を格納する関連情報格納手段と、データ分析に用いるセンサデータの時系列変化と、関連センサのセンサデータの時系列変化とを用いて時系列変化の相関を学習する学習手段と、学習手段による学習結果を用いて、センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定する利用可否判定手段と、利用可否判定手段による利用可能と判定されたセンサデータを用いて所定の分析処理を行なうデータ分析手段として機能することを特徴とする。 A data analysis program according to a second aspect of the present invention includes a computer, a data storage means for storing sensor data used for data analysis, and a related information storage means for storing information about related sensors related to the sensors used for data analysis. A learning means that learns the correlation of time-series changes using time-series changes in sensor data used for data analysis and time-series changes in sensor data of related sensors, and a learning method that uses the learning results of the learning means to It is characterized by functioning as a usability determination means for determining whether or not it can be used for analysis, and a data analysis means for performing a predetermined analysis process using the sensor data determined to be usable by the usability determination means.

第3の本発明に係るデータ分析方法は、データ格納手段が、データ分析に用いるセンサデータを格納し、関連情報格納手段が、データ分析に用いるセンサに関連する関連センサに関する情報を格納し、学習手段が、データ分析に用いるセンサデータの時系列変化と、関連センサのセンサデータの時系列変化とを用いて時系列変化の相関を学習し、利用可否判定手段が、学習手段による学習結果を用いて、センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定し、データ分析手段が、利用可否判定手段による利用可能と判定されたセンサデータを用いて所定の分析処理を行なうことを特徴とする。 In the data analysis method according to the third aspect of the present invention, the data storage means stores sensor data used for data analysis, the related information storage means stores information about related sensors related to the sensors used for data analysis, and the data analysis method stores sensor data used for data analysis. The means learns the correlation of the time-series changes using the time-series changes in the sensor data used for data analysis and the time-series changes in the sensor data of the related sensors, and the usability determination means uses the learning results by the learning means. It is characterized in that the sensor data is determined whether or not it can be used for data analysis, and the data analysis means performs a predetermined analysis process using the sensor data determined to be usable by the usability determination means.

本発明によれば、センサやその周辺の状態を考慮して、センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定し、利用可能なセンサデータをデータ分析部に提供することができる。 According to the present invention, it is possible to determine whether sensor data can be used for data analysis in consideration of the state of the sensor and its surroundings, and to provide the usable sensor data to the data analysis section.

第1の実施形態に係るデータ分析装置の内部構成を示す内部構成図である。1 is an internal configuration diagram showing an internal configuration of a data analysis device according to a first embodiment; FIG. 第1の実施形態のデータ分析装置を備える監視システムの全体構成を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing the overall configuration of a monitoring system including a data analysis device according to a first embodiment; FIG. 第1の実施形態に係るデータ分析装置におけるセンサデータ(センサ値)の学習を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing learning of sensor data (sensor values) in the data analysis device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るデータ分析装置におけるセンサ値の異常検知処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows abnormality detection processing of a sensor value in a data analysis device concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態のセンサ値の時系列変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing time-series changes in sensor values in the first embodiment. 第1の実施形態のデータの有効判定処理を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating data validity determination processing according to the first embodiment. 第2の実施形態に係るデータ分析装置の内部構成を示す内部構成図である。FIG. 2 is an internal configuration diagram showing the internal configuration of a data analysis device according to a second embodiment. 第2の実施形態に係るデータ分析装置におけるセンサ値の異常検知処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows abnormality detection processing of a sensor value in a data analysis device concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態のセンサ値の時系列変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing time-series changes in sensor values according to the second embodiment.

(A)第1の実施形態
以下では、本発明に係るデータ分析装置、プログラム及び方法の第1の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) First Embodiment Below, a first embodiment of a data analysis device, program, and method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(A-1)第1の実施形態の構成
[データ分析装置]
図1は、第1の実施形態に係るデータ分析装置の内部構成を示す内部構成図である。
(A-1) Configuration of first embodiment [Data analysis device]
FIG. 1 is an internal configuration diagram showing the internal configuration of a data analysis device according to the first embodiment.

図1において、第1の実施形態に係るデータ分析装置1は、データ取得部11、データ一時記憶部12、利用可否判定部13、データ分析部14、センサデータ格納部15、関連情報格納部16、学習部17を有する。 In FIG. 1, the data analysis device 1 according to the first embodiment includes a data acquisition section 11, a data temporary storage section 12, an availability determination section 13, a data analysis section 14, a sensor data storage section 15, and a related information storage section 16. , has a learning section 17.

データ分析装置1は、例えば、CPU、ROM、RAM、EEPROM、入出力インタフェース部等を有する装置で実現できる。CPUは、ROMに格納されている処理プログラム(例えば、データ分析プログラム等)を実行することで実現できる。また、処理プログラム(例えば、データ分析プログラム等)がインストールされることによりシステムが構築されるようにしてもよい。その場合、データ分析プログラムは、図1に例示する機能ブロックで表すことができる。 The data analysis device 1 can be realized by, for example, a device having a CPU, ROM, RAM, EEPROM, input/output interface section, and the like. The CPU can be implemented by executing a processing program (for example, a data analysis program, etc.) stored in the ROM. Further, the system may be constructed by installing a processing program (for example, a data analysis program, etc.). In that case, the data analysis program can be represented by functional blocks illustrated in FIG.

データ取得部11は、分析に用いるセンサデータを取得する。データ取得部11がセンサデータを収集する対象とするセンサは、1個のセンサであっても良いし、複数個のセンサであってもよい。また、センサは、1種類のセンサであっても良いし、複数種類のセンサであってもよい。図1では、それぞれ複数種類のセンサのそれぞれからセンサデータを収集する場合を例示している。 The data acquisition unit 11 acquires sensor data used for analysis. The sensor from which the data acquisition unit 11 collects sensor data may be one sensor or a plurality of sensors. Further, the sensor may be one type of sensor or multiple types of sensors. FIG. 1 illustrates a case where sensor data is collected from each of a plurality of types of sensors.

データ一時記憶部12は、データ取得部11により取得されたセンサデータを一時的に記憶する。つまり、データ一時記憶部12は、分析に使用するデータを一時的に記憶する。例えば、直近1時間の変化を見て分析する場合、データ一時記憶部12は、データ分析に使用する1時間分のデータを記憶する。 The data temporary storage unit 12 temporarily stores sensor data acquired by the data acquisition unit 11. That is, the data temporary storage unit 12 temporarily stores data used for analysis. For example, when analyzing changes over the past hour, the data temporary storage unit 12 stores one hour's worth of data used for data analysis.

利用可否判定部13は、関連情報格納部16に記述されているフィルタルールに従い、センサ値がデータ分析に使用可能であるか否かを判定するものである。利用可否判定部13は、分析に使用可能であると判定したデータを、データ分析部14に与える。第1の実施形態では、利用可否判定部13が、フィルタルールに基づき、有効データのみをデータ分析部14に入力し、無効データについてはデータ分析部14に入力しないようにする。このように、有効データと無効データとを区分するため、利用可否判定部13をデータフィルタ部とも呼ぶ。 The usability determining unit 13 determines whether the sensor value can be used for data analysis, according to the filter rules described in the related information storage unit 16. The usability determination section 13 provides the data that has been determined to be usable for analysis to the data analysis section 14 . In the first embodiment, the availability determination unit 13 inputs only valid data to the data analysis unit 14 based on the filter rule, and does not input invalid data to the data analysis unit 14. In order to distinguish between valid data and invalid data in this way, the availability determining unit 13 is also called a data filter unit.

ここで、「有効データ」とは、データ分析に使用することが可能であると判定されたデータ(センサ値)である。「無効データ」とは、データ分析に使用することができないと判定されたデータ(センサ値)である。 Here, "valid data" is data (sensor values) determined to be usable for data analysis. “Invalid data” is data (sensor values) that has been determined to be unusable for data analysis.

例えば、センサが設置されている周辺の温度や湿度の変化や、センサの誤作動、センサ付近に障害物が接近すること等により、センサ値(データ値)に誤差が生じ得る。センサ値の誤差は微小であるが、そのようなセンサ値を使用して、データ分析を行うと、分析結果にも影響が生じてしまう。第1の実施形態では、利用可否判定部13が、フィルタルールに基づいて、データ分析に使用できるデータであるか否かを判定し、データ分析に使用することが可能なデータを「有効データ」とする。換言すると、センサ値を用いて学習を行い、閾値を用いてセンサ値に誤差(閾値を超える値)が生じたときでも、予測される範囲内の誤差であり、データ分析に使用されても影響を及ぼさないであろうとみなすことができるセンサ値を「有効データ」とする。 For example, errors may occur in sensor values (data values) due to changes in the temperature or humidity around the sensor, malfunction of the sensor, or obstacles approaching the sensor. Although errors in sensor values are minute, if such sensor values are used to perform data analysis, the analysis results will be affected. In the first embodiment, the availability determining unit 13 determines whether or not data can be used for data analysis based on filter rules, and identifies data that can be used for data analysis as "valid data". shall be. In other words, even if learning is performed using sensor values and an error (a value exceeding the threshold) occurs in the sensor value using a threshold, the error is within the expected range and there will be no impact even if it is used for data analysis. Sensor values that can be considered to have no effect on the environment are defined as "valid data."

「フィルタルール」は、センサ値が有効データであるか否かを判定するための手順や設定値等が定義されている。フィルタルールを「利用可否判定アルゴリズム」とも呼ぶ。例えば、フィルタルールは、センサ値の時系列変化の学習の手順や、センサ値の時系列変化の相関を判定する際の単位時間、センサ値が異常であるか否かを判定するための閾値、センサ値の予測値などが含まれる。フィルタルールは、センサの種類などに応じて決定されるようにしてもよい。 The "filter rule" defines a procedure, setting values, etc. for determining whether a sensor value is valid data. Filter rules are also called "usability determination algorithms." For example, the filter rules include a learning procedure for time-series changes in sensor values, a unit time for determining the correlation of time-series changes in sensor values, a threshold for determining whether a sensor value is abnormal, This includes predicted values of sensor values, etc. The filter rule may be determined depending on the type of sensor or the like.

なお、利用可否判定部13によるセンサ値の有効判定方法(「利用可否判定」とも呼ぶ。)については動作の項で詳細に説明する。 Note that the method of determining the validity of the sensor value by the availability determining unit 13 (also referred to as "availability determination") will be described in detail in the operation section.

データ分析部14は、利用可否判定部13から入力された、分析対象のデータを用いてデータ分析を行い、分析結果を外部装置(例えば、図2の監視装置4)に提供する。データ分析方法は、特に限定されず、様々な方法を適用できる。 The data analysis unit 14 performs data analysis using the data to be analyzed that is input from the availability determination unit 13, and provides the analysis result to an external device (for example, the monitoring device 4 in FIG. 2). The data analysis method is not particularly limited, and various methods can be applied.

センサデータ格納部15は、データ分析に用いる可能性のあるセンサデータを格納する。センサデータ格納部15は、センサデータだけでなく、データ分析部14によりデータ分析されたデータ分析結果も格納する。 The sensor data storage unit 15 stores sensor data that may be used for data analysis. The sensor data storage unit 15 stores not only sensor data but also data analysis results obtained by data analysis by the data analysis unit 14.

ここで、データ分析装置1によるデータ分析で使用するデータは、データ取得部11を経由してデータ一時記憶部12に入力した新規データに限定されない。過去に取得したデータ、データ分析部14による分析結果をセンサデータ格納部15に格納しておき、センサデータ格納部15に格納されている各種データを読み出してデータ分析に使用するようにしてもよい。また、データ取得部11に入力されたが、データ分析に使用しなかったデータであっても、そのデータを消去するのではなく、このようなデータについては、例えば「分析未使用」であることを示す識別子を付与してセンサデータ格納部15に格納するようにしてもよい。 Here, the data used in data analysis by the data analysis device 1 is not limited to new data input into the data temporary storage section 12 via the data acquisition section 11. Data acquired in the past and analysis results by the data analysis unit 14 may be stored in the sensor data storage unit 15, and various data stored in the sensor data storage unit 15 may be read out and used for data analysis. . In addition, even if the data is input to the data acquisition unit 11 but not used for data analysis, the data is not deleted, but such data is marked as "not used for analysis", for example. The sensor data may be stored in the sensor data storage unit 15 with an identifier indicating the .

関連情報格納部16は、例えば、センサのアドレス情報(識別情報)、設置位置、データ分析プログラム、データ分析への提供時のフィルタルール等の関連情報を格納する。なお、関連情報は、上述した種類の情報に限定されない。 The related information storage unit 16 stores related information such as sensor address information (identification information), installation location, data analysis program, and filter rules when providing data for analysis. Note that the related information is not limited to the above-mentioned types of information.

また、関連情報格納部16は、データ分析に用いるセンサと、当該センサに関連するセンサに関する情報を格納しておく。例えば、データ分析対象センサに近い設置位置のセンサとする。センサの種類は問わない。 Further, the related information storage unit 16 stores information regarding sensors used for data analysis and sensors related to the sensors. For example, it is assumed that the sensor is installed near the sensor to be analyzed. The type of sensor does not matter.

より具体的に、例えば、監視対象(監視対象物)には複数のセンサが設置されているとする。監視対象に設置されている各センサの設置位置に関する情報は、関連情報格納部16に格納される。複数のセンサのうち、あるセンサがデータ分析対象として使用されるとすると、当該センサの近くに設置されている1又は複数の他のセンサを認識できるようにするため、当該センサに関連付けた他のセンサの情報を格納する。 More specifically, for example, it is assumed that a plurality of sensors are installed on a monitoring target (monitored object). Information regarding the installation position of each sensor installed in the monitoring target is stored in the related information storage section 16. If a certain sensor is used as a data analysis target among multiple sensors, other sensors associated with the sensor may be used to recognize one or more other sensors installed near the sensor. Stores sensor information.

そして、関連情報格納部16に格納されている関連情報を基に、データ取得部11で取得するデータ(例えば、どのセンサからセンサデータを取得するかなど)が指定され、データ一時記憶部12での保存期間が決められる。また、関連情報格納部16に格納されている関連情報に基づいて、利用可否判定部13でのフィルタルールが指定され、さらにデータ分析部14での分析方法や、学習部17での学習方法が指定される。 Then, based on the related information stored in the related information storage section 16, data to be acquired by the data acquisition section 11 (for example, which sensor to acquire sensor data from) is specified, and the data is stored in the data temporary storage section 12. The retention period of the data can be determined. Furthermore, based on the related information stored in the related information storage section 16, filter rules are specified in the availability determination section 13, and furthermore, the analysis method in the data analysis section 14 and the learning method in the learning section 17 are specified. It is specified.

学習部17は、データ一時記憶部12に記憶されているセンサ値を用いて、データ分析対象のセンサのセンサ値の時系列変化と、関連するセンサのセンサ値の時系列変化とを用いて、時系列変化の相関を学習する。学習部17は、データ分析の一種で、データの時系列変化や、分析用データと関連センサとの相関等を学習する機能を持つ。学習方法については特に限定しない。 The learning unit 17 uses the sensor values stored in the data temporary storage unit 12, the time-series changes in the sensor values of the sensor to be analyzed, and the time-series changes in the sensor values of the related sensors. Learning the correlation of time series changes. The learning unit 17 is a type of data analysis, and has a function of learning time-series changes in data, correlations between analysis data and related sensors, and the like. There are no particular limitations on the learning method.

[全体構成例]
図2は、第1の実施形態のデータ分析装置1を備える監視システムの全体構成を示す全体構成図である。図2に例示する監視システム5の全体構成は一例である。
[Example of overall configuration]
FIG. 2 is an overall configuration diagram showing the overall configuration of a monitoring system including the data analysis device 1 of the first embodiment. The overall configuration of the monitoring system 5 illustrated in FIG. 2 is an example.

図2において、監視システム5は、複数のセンサ装置2(2-1~2-n)、中継装置3、データ分析装置1、監視装置4を備える。 In FIG. 2, the monitoring system 5 includes a plurality of sensor devices 2 (2-1 to 2-n), a relay device 3, a data analysis device 1, and a monitoring device 4.

監視システム5は、データ分析装置1がセンサデータを収集してデータ分析を行い、監視装置4が、データ分析装置1の分析結果に基づいて、監視対象物の異常を判定する。 In the monitoring system 5, the data analysis device 1 collects sensor data and performs data analysis, and the monitoring device 4 determines abnormalities in the monitored object based on the analysis results of the data analysis device 1.

ここで、監視対象物の異常とは、監視対象物の特性や状態などを検知するセンサ装置2の計測値(センサ値)を用いてセンサ値の時系列変化を学習していき、その学習して得た結果とあるセンサ値とを比較し、その比較結果を、閾値を用いて評価し、閾値を越えた結果が得られているときに異常が発生したといえる。監視対象物は、特に限定されない。 Here, an abnormality in the monitored object is a learning process that uses the measured values (sensor values) of the sensor device 2 that detects the characteristics and status of the monitored object to learn the time-series changes in sensor values. The result obtained by the sensor is compared with a certain sensor value, and the comparison result is evaluated using a threshold value. When a result exceeding the threshold value is obtained, it can be said that an abnormality has occurred. The object to be monitored is not particularly limited.

センサ装置2-1~2-nは、監視対象物に設置されて、監視対象物の特性や状態などを検知する。センサ装置2-1~2-nは、例えば、センサ、通信装置、制御部などを有しており、センサがセンサ値を計測し、通信装置がセンサ値を含む信号を、中継装置3を介してデータ分析装置1に送信する。センサ装置2-1~2-nのセンサの種類は、特に限定されず、例えば、加速度センサ、温度センサ、湿度センサ等を適用できる。センサ装置2-1~2-nはそれぞれ異なる種類のセンサを有するようにしてもよいし、同じ種類のセンサを備えるようにしてもよい。また、センサ装置2-1~2-nの通信装置の通信方式は特に限定されず、通信装置は、無線回線又は有線回線を介して通信信号を授受する。 The sensor devices 2-1 to 2-n are installed on the object to be monitored, and detect the characteristics, state, etc. of the object to be monitored. The sensor devices 2-1 to 2-n each include, for example, a sensor, a communication device, a control unit, etc., and the sensor measures a sensor value, and the communication device transmits a signal including the sensor value via the relay device 3. and transmits it to the data analysis device 1. The types of sensors of the sensor devices 2-1 to 2-n are not particularly limited, and for example, acceleration sensors, temperature sensors, humidity sensors, etc. can be applied. The sensor devices 2-1 to 2-n may each have different types of sensors, or may have the same type of sensors. Further, the communication method of the communication devices of the sensor devices 2-1 to 2-n is not particularly limited, and the communication devices send and receive communication signals via a wireless line or a wired line.

中継装置3は、センサ装置2-1~2-nからセンサ値を収集して、データ分析装置1に転送する。中継装置3は、例えばゲートウェイなどを適用できる。 The relay device 3 collects sensor values from the sensor devices 2-1 to 2-n and transfers them to the data analysis device 1. For example, a gateway can be used as the relay device 3.

データ分析装置1は、中継装置3を介して受信したセンサ値を用いて、データ分析を行い、その分析結果を監視装置4に提供する。 The data analysis device 1 performs data analysis using the sensor values received via the relay device 3 and provides the analysis results to the monitoring device 4 .

監視装置4は、データ分析装置1による分析結果を表示したり、データ分析結果の設定をしたりする。監視装置4は、コンピュータ、ディスプレイ等の表示部、キーボードやマウスなどの入力部のユーザインターフェースを有する。例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォンやタブレット端末等の携帯端末等を適用できる。 The monitoring device 4 displays the analysis results by the data analysis device 1 and sets the data analysis results. The monitoring device 4 has a user interface such as a computer, a display unit such as a display, and an input unit such as a keyboard and a mouse. For example, a personal computer, a mobile terminal such as a smartphone or a tablet terminal, etc. can be applied.

(A-2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態に係るデータ分析装置1における処理を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A-2) Operation of First Embodiment Next, processing in the data analysis device 1 according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

[初期段階:センサデータの学習]
図3は、第1の実施形態に係るデータ分析装置1におけるセンサデータ(センサ値)の学習を示すフローチャートである。
[Initial stage: Learning sensor data]
FIG. 3 is a flowchart showing learning of sensor data (sensor values) in the data analysis device 1 according to the first embodiment.

利用可否判定部13がデータ分析対象とするセンサ値の有効判定を行うためには、有効データと判定するための値の変化範囲を知る必要がある。 In order for the usability determining unit 13 to determine the validity of sensor values that are subject to data analysis, it is necessary to know the range of change in values for determining that the sensor values are valid data.

第1の実施形態では、データ分析対象のセンサ値(センサデータ)を蓄積していき、センサデータの時系列変化から、センサ値の変化範囲を求める場合を例示する。 In the first embodiment, a case will be exemplified in which sensor values (sensor data) to be analyzed are accumulated and a change range of the sensor values is determined from time-series changes in the sensor data.

例えば、センサ装置2-1~2-nはそれぞれ、監視対象物の特性や状態などを示すセンサ値を計測し、そのセンサ値を含む信号が中継装置3に収集される。中継装置3は、収集したセンサ値をデータ分析装置1に転送する。 For example, each of the sensor devices 2-1 to 2-n measures a sensor value indicating the characteristics or state of the object to be monitored, and a signal including the sensor value is collected by the relay device 3. The relay device 3 transfers the collected sensor values to the data analysis device 1.

[S101]データ入力
データ分析装置1では、センサ値(センサデータ)がデータ取得部11に入力される(S101)。関連情報格納部16には、データ分析対象のセンサのセンサ値に関する情報が格納されている。データ取得部11は、関連情報格納部16の関連情報に基づく、データ分析対象のセンサのセンサ値が入力される。
[S101] Data Input In the data analysis device 1, sensor values (sensor data) are input to the data acquisition unit 11 (S101). The related information storage unit 16 stores information regarding sensor values of sensors targeted for data analysis. The data acquisition unit 11 receives sensor values of sensors to be analyzed based on the related information in the related information storage unit 16 .

[S102]一時格納
データ取得部11に入力されたセンサ値(センサデータ)が、データ一時記憶部12において一時的に保持される(S102)。関連情報格納部16には、データ分析対象のセンサ値を一時保持時間が格納されている。データ一時記憶部12は、関連情報格納部16の一時保持時間に基づいて、センサ値を一時的保持する。
[S102] Temporary storage The sensor value (sensor data) input to the data acquisition unit 11 is temporarily stored in the data temporary storage unit 12 (S102). The related information storage unit 16 stores the temporary holding time of the sensor values to be analyzed. The data temporary storage unit 12 temporarily holds the sensor value based on the temporary holding time of the related information storage unit 16.

当該一時保持時間経過後、データ一時記憶部12から、一時的に保持されたセンサ値を消去するようにしてもよい。なお、データ一時記憶部12に記憶されていたセンサ値は、センサデータ格納部15に格納されるようにしてもよい。 After the temporary holding time has elapsed, the temporarily held sensor value may be deleted from the temporary data storage unit 12. Note that the sensor values stored in the data temporary storage section 12 may be stored in the sensor data storage section 15.

[S103]関連データ取得及び格納
データ分析対象のセンサ値(センサデータ)に関連するデータがデータ取得部11に入力され、当該関連するデータがデータ一時記憶部12に一時的に保持される(S103)。
[S103] Acquisition and storage of related data Data related to the sensor value (sensor data) to be analyzed is input to the data acquisition unit 11, and the related data is temporarily held in the data temporary storage unit 12 (S103 ).

ここで、関連情報格納部16には、例えば、データ分析対象のセンサと、これに関連するセンサに関する情報が格納されている。したがって、データ取得部11は、データ分析対象のセンサに関連するセンサが検知したセンサ値も取得してデータ一時記憶部12に記憶させる。 Here, the related information storage unit 16 stores, for example, a sensor targeted for data analysis and information regarding the sensor related thereto. Therefore, the data acquisition unit 11 also acquires sensor values detected by sensors related to the sensor targeted for data analysis, and stores them in the data temporary storage unit 12 .

[S104]センサ値の変化範囲の導出
学習部17は、データ一時記憶部12に保持されているセンサ値を用いて、当該センサ値の時系列変化を求め、センサ値の時系列変化から、所定時間内におけるセンサ値の変化範囲を導出する(S104)。つまり、データ分析対象のセンサのセンサ値の時系列変化と、関連するセンサのセンサ値の時系列変化とを用いて、データ分析対象のセンサのセンサ値の変化範囲を求める。このセンサ値の変化範囲の導出処理の詳細な説明については、図5を用いて後述する。
[S104] Derivation of change range of sensor value The learning unit 17 uses the sensor values held in the data temporary storage unit 12 to determine the time-series change in the sensor value, and calculates a predetermined range of change from the time-series change in the sensor value. A range of changes in sensor values within time is derived (S104). That is, the change range of the sensor value of the sensor to be data analyzed is determined using the time-series change in the sensor value of the sensor to be data analyzed and the time-series change in the sensor value of the related sensor. A detailed explanation of the process for deriving the change range of the sensor value will be described later using FIG. 5.

例えば、データ一時記憶部12に1時間分のセンサ値が保持されているときには、1時間分のセンサ値の時系列変化が分かる。その場合、所定時間内の最も大きいセンサ値と最も小さいセンサ値との差分値に基づいて、センサ値の変化範囲を導出できる。また、その後の時間経過に伴い、新たなセンサ値がデータ一時記憶部12に保持され、時系列変化も変動する。したがって、過去の変化範囲(最も大きい値と最も小さい値の範囲)を用いて、例えば平均化した変化範囲を導出してもよい。 For example, when one hour's worth of sensor values is held in the data temporary storage section 12, time-series changes in the one hour's worth of sensor values can be seen. In that case, the change range of the sensor value can be derived based on the difference value between the largest sensor value and the smallest sensor value within a predetermined period of time. Furthermore, as time passes thereafter, new sensor values are held in the data temporary storage section 12, and the time-series changes also vary. Therefore, for example, an averaged change range may be derived using the past change range (the range between the largest value and the smallest value).

または、例えば、学習部17は、対象センサデータと関連するセンサ間のセンサ値の相関を求め、これを所定時間内のセンサ値の時系列変化の相関を求めるようにしてもよい。 Alternatively, for example, the learning unit 17 may calculate a correlation between sensor values between sensors related to the target sensor data, and may calculate a correlation between time-series changes in sensor values within a predetermined period of time.

ここで、時系列変化の相関とは、例えばある時間の開始時刻と終了時刻でのそれぞれのセンサの差の変化の相関である。より具体的には、あるセンサについて、所定時間の開始時刻でのセンサ値と終了時刻でのセンサ値の差分の変化値(ここでは、第1変化値と呼ぶ。)を求める。さらに関連する他のセンサについて、開始時刻でのセンサ値と終了時刻でのセンサ値との差分の変化値(第2変化値)を求める。そして、第1変化値と第2変化値との相関を求めるようにしてもよい。これは、センサの個別性能はセンサ毎に異なることもあり、微妙に計測した値が違うときもあるが、その場合でも計測した値の変化の差には信頼性が保たれるので、上述したように、センサが計測した値を用いて時系列変化の相関としてもよい。また例えば、ある時間内のそれぞれのセンサの値の途中の変化を含めた相関を学習するようにしてもよい。 Here, the correlation of time-series changes is, for example, the correlation of changes in the differences between the respective sensors at the start time and end time of a certain period of time. More specifically, for a certain sensor, a change value of the difference between the sensor value at the start time and the sensor value at the end time of a predetermined period of time (herein referred to as a first change value) is determined. Furthermore, for other related sensors, a change value (second change value) of the difference between the sensor value at the start time and the sensor value at the end time is determined. Then, a correlation between the first change value and the second change value may be determined. This is because the individual performance of the sensor may differ from sensor to sensor, and the measured values may differ slightly, but even in that case, the reliability is maintained in the difference in the change in the measured value, so the above-mentioned It is also possible to use the values measured by the sensor as a correlation of time-series changes. Furthermore, for example, correlations including intermediate changes in the values of each sensor within a certain period of time may be learned.

[S105]関連情報の保存
その後、学習部17は、逐次、データ一時記憶部12に記憶されるセンサ値を用いて、S104の処理を繰り返し実施する。そして、センサ間の相関情報が更新されると、センサデータ格納部15に保存される。
[S105] Storing Related Information Thereafter, the learning unit 17 repeatedly performs the process of S104 using the sensor values stored in the temporary data storage unit 12 one after another. Then, when the correlation information between sensors is updated, it is stored in the sensor data storage section 15.

[センサ値の異常検知処理]
次に、第1の実施形態に係るデータ分析装置1におけるセンサ値の異常検知処理を、図面を参照しながら説明する。
[Sensor value abnormality detection processing]
Next, the sensor value abnormality detection process in the data analysis device 1 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.

図4は、第1の実施形態に係るデータ分析装置1におけるセンサ値の異常検知処理を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing sensor value abnormality detection processing in the data analysis device 1 according to the first embodiment.

[S201]データ入力
データ分析対象のセンサのセンサ値(センサデータ)がデータ取得部11に入力される(S201)。基本的には、図3のS101と同じ処理とすることができる。
[S201] Data Input Sensor values (sensor data) of the sensor to be analyzed are input to the data acquisition unit 11 (S201). Basically, the same process as S101 in FIG. 3 can be performed.

[S202]一時格納
データ取得部11に入力されたセンサ値(センサデータ)が、データ一時記憶部12において一時的に保持される(S202)。基本的には、図3のS102と同じ処理とすることができる。なお、データ一時記憶部12にセンサ値を一時的に保持する時間は、図3のS102の時間と同一であっても良いし、違っていてもよい。
[S202] Temporary storage The sensor value (sensor data) input to the data acquisition unit 11 is temporarily stored in the data temporary storage unit 12 (S202). Basically, the same process as S102 in FIG. 3 can be performed. Note that the time for temporarily retaining the sensor value in the data temporary storage unit 12 may be the same as the time in S102 of FIG. 3, or may be different.

[S203]データの有効判定処理
利用可否判定部13は、入力されたセンサ値が予測値の範囲内であるかを見る。そして、予測値の範囲内であれば有効データとする。予測値の範囲外であれば無効データとする。
[S203] Data Validity Determination Process The availability determination unit 13 checks whether the input sensor value is within the range of predicted values. If the data is within the predicted value range, it is considered valid data. If the predicted value is outside the range, the data is considered invalid.

[S204~S206]
利用可否判定部13により無効データと判定されると(S204/No)、センサ値は削除される(S205)。無効データと判定したならば、該当データを削除する。または、無効データ時もデータ分析部14にデータ入力するがデータ分析部14での該当データの利用の重みを下げ、分析に影響しにくくするようにしてもよい。
[S204-S206]
If the usability determining unit 13 determines that the data is invalid (S204/No), the sensor value is deleted (S205). If the data is determined to be invalid, the corresponding data is deleted. Alternatively, data may be input to the data analysis unit 14 even when the data is invalid, but the weight of the use of the data in the data analysis unit 14 may be lowered to make it less likely to affect the analysis.

一方、利用可否判定部13により有効データと判定されると(S204/Yes)、当該センサ値は、データ分析に使用するため、データ分析部14に与えられてデータ分析処理が行なわれる(S206)。分析結果は、監視装置4に与えられて表示される。 On the other hand, if the usability determination unit 13 determines that the data is valid (S204/Yes), the sensor value is given to the data analysis unit 14 for data analysis processing (S206). . The analysis results are given to the monitoring device 4 and displayed.

次に、データ分析として、異常検知を行う場合の例を説明する。 Next, an example of abnormality detection as data analysis will be described.

図5は、第1の実施形態のセンサ値の時系列変化を示す図である。図5では、データ分析対象のセンサ装置2-1(以下、単に「センサ2-1」と呼ぶ。)のセンサ値の時系列変化と、センサ2-1に関連するセンサ装置2-2(以下、単に「センサ2-2」と呼ぶ。)のセンサ値の時系列変化を例示する。センサ2-1のセンサ値の時系列変化と、センサ2-2のセンサ値の時系列変化とは相関がみられるものとする。 FIG. 5 is a diagram showing time-series changes in sensor values according to the first embodiment. In FIG. 5, time-series changes in sensor values of sensor device 2-1 (hereinafter simply referred to as “sensor 2-1”) that is subject to data analysis and sensor device 2-2 (hereinafter simply referred to as “sensor 2-1”) related to sensor 2-1 are shown. , simply referred to as "sensor 2-2"). It is assumed that there is a correlation between the time-series change in the sensor value of the sensor 2-1 and the time-series change in the sensor value of the sensor 2-2.

図5において、センサ2-1及びセンサ2-2のセンサ値の時系列変化に対して、学習部17が、所定時間毎にセンサ値の差分の変化値を求め、時系列変化の相関を学習する。例えば、センサ値の変化範囲を捉える所定時間を、T1(開始時刻tL1~終了時刻tL3)、T2(開始時刻tL2~終了時刻tL4)、T3(開始時刻tL3~終了時刻tL5)、T4(開始時刻tL4~終了時刻tL6)、T5(開始時刻tL5~終了時刻tL7)、…、とする。例えば、センサ2-1について、所定時間T1の開始時刻tL1でのセンサ値と終了時刻tL2でのセンサ値との差分の変化値(第1変化値)を求める。同様に、センサ2-2について、所定時間T1の開始時刻tL1でのセンサ値と終了時刻tL2でのセンサ値との差分の変化値(第2変化値)を求める。他の所定時間についても同様に行ない、所定期間ごとのセンサ2-1とセンサ2-2の変化値の相関を学習する。 In FIG. 5, the learning unit 17 calculates the change value of the difference between the sensor values at predetermined time intervals with respect to the time-series changes in the sensor values of the sensor 2-1 and the sensor 2-2, and learns the correlation of the time-series changes. do. For example, the predetermined times for capturing the change range of sensor values are T1 (start time tL1 to end time tL3), T2 (start time tL2 to end time tL4), T3 (start time tL3 to end time tL5), T4 (start time tL3), and T4 (start time tL3 to end time tL5). tL4 to end time tL6), T5 (start time tL5 to end time tL7), and so on. For example, for the sensor 2-1, a change value (first change value) of the difference between the sensor value at the start time tL1 and the sensor value at the end time tL2 of the predetermined time T1 is determined. Similarly, for the sensor 2-2, a change value (second change value) of the difference between the sensor value at the start time tL1 and the sensor value at the end time tL2 of the predetermined time T1 is determined. The same process is performed for other predetermined times to learn the correlation between the change values of sensor 2-1 and sensor 2-2 for each predetermined period.

学習により、センサ2-1の単位時間当たりのセンサ値の変化範囲を決める。そして、利用可否判定部13は、この変化範囲外のセンサ値であれば、無効データと判定する。他方、変化範囲内のセンサ値であれば、有効データと判定する。 Through learning, the range of change in sensor value per unit time of sensor 2-1 is determined. Then, the usability determining unit 13 determines that the sensor value is invalid data if it is outside this change range. On the other hand, if the sensor value is within the change range, it is determined to be valid data.

図6は、第1の実施形態のデータの有効判定処理を説明する図である。図6では、入力されたセンサ値が、データ分析に使用可能なデータであるか否かを判定する有効判定方法を説明している。 FIG. 6 is a diagram illustrating the data validity determination process of the first embodiment. FIG. 6 illustrates a validity determination method for determining whether input sensor values are data that can be used for data analysis.

閾値Vthは、監視対象物に異常が生じているか否かを判定するための閾値である。センサ値が閾値Vth以上であれば、監視対象物に異常が生じているものとする。時刻t11のセンサ値をVt11、時刻t12のセンサ値をVt12、時刻t13のセンサ値をVt13、時刻t14のセンサ値をVt14とする。 The threshold value Vth is a threshold value for determining whether or not an abnormality has occurred in the monitored object. If the sensor value is equal to or greater than the threshold value Vth, it is assumed that an abnormality has occurred in the object to be monitored. The sensor value at time t11 is Vt11, the sensor value at time t12 is Vt12, the sensor value at time t13 is Vt13, and the sensor value at time t14 is Vt14.

例えば、時刻t11からt12までの間、センサ値がVt11からV12に変化し、閾値Vthを上回っている。学習による、時刻t12のセンサ値の予測値はVt12_minからVt12_maxとする。そうすると、センサ値Vt11から見て、センサ値Vt12がこの範囲(Vt12_minからVt12_max)外であるので、センサ値Vt12は無効データとし、異常と判定しない。 For example, from time t11 to t12, the sensor value changes from Vt11 to V12 and exceeds the threshold value Vth. The predicted value of the sensor value at time t12 by learning is set from Vt12_min to Vt12_max. Then, since the sensor value Vt12 is outside this range (from Vt12_min to Vt12_max) when viewed from the sensor value Vt11, the sensor value Vt12 is treated as invalid data and is not determined to be abnormal.

また例えば、時刻t13からt14までの間、センサ値がVt13からVt14に変化し、閾値Vthを上回っている。学習による、時刻t14のセンサ値の予測値はVt14_minからVt14_maxとする。センサ値Vt14はこの範囲(Vt14_minからVt14_max)内であるので、センサ値Vt14は有効データとしてデータ分析に使用し、異常と判定される。そして、監視装置4には、監視対象物に異常が生じている旨が通知されて表示する。 Further, for example, from time t13 to t14, the sensor value changes from Vt13 to Vt14 and exceeds the threshold value Vth. The predicted value of the sensor value at time t14 through learning is set from Vt14_min to Vt14_max. Since the sensor value Vt14 is within this range (Vt14_min to Vt14_max), the sensor value Vt14 is used as valid data for data analysis and determined to be abnormal. Then, the monitoring device 4 is notified and displayed that an abnormality has occurred in the object to be monitored.

このようにして、時刻t12での値Vt12は、例えばセンサの故障等で一時的にセンサ値が大きく変化したものと判断することができる。 In this way, the value Vt12 at time t12 can be determined to be a sensor value that has temporarily changed significantly due to, for example, a sensor failure.

他方、時刻t14でのセンサ値Vt14は、センサ自体に異常はなく、正しい値が入力されたものと判断できる。したがって、監視対象物の異常判定の閾値Vthを超えたので、監視対象物が異常と判定する。 On the other hand, it can be determined that the sensor value Vt14 at time t14 indicates that there is no abnormality in the sensor itself and that a correct value has been input. Therefore, since the threshold value Vth for determining the abnormality of the monitored object has been exceeded, the monitored object is determined to be abnormal.

(A-3)第1の実施形態の効果
以上のように、第1の実施形態では、対象センサと、関連センサのセンサデータを所定の時間保持し、各センサ間のセンサ値の時系列変化の相関を学習し、相関関係から次に入力されたセンサデータが有効か無効かを判定するようにした。これにより、有効なデータのみを分析に用いることができ分析結果の精度を高めることができるようになる。
(A-3) Effects of the first embodiment As described above, in the first embodiment, the sensor data of the target sensor and related sensors are held for a predetermined period of time, and the sensor values between each sensor change over time. The system learns the correlation between the two and uses the correlation to determine whether the next input sensor data is valid or invalid. This allows only valid data to be used for analysis and improves the accuracy of analysis results.

また、センサや測定環境の影響でセンサ値が異常な値を示し、監視対象物に異常はないが、異常と誤判定する確率が減り、誤通知も減るという効果が得られる。 Moreover, the probability that a sensor value shows an abnormal value due to the influence of the sensor or the measurement environment and that the monitored object is erroneously determined to be abnormal even though there is no abnormality is reduced, and false notifications are also reduced.

(B)第2の実施形態
次に、本発明に係るデータ分析装置、プログラム及び方法の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of the data analysis device, program, and method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(B-1)第2の実施形態の構成
図7は、第2の実施形態に係るデータ分析装置の内部構成を示す内部構成図である。
(B-1) Configuration of Second Embodiment FIG. 7 is an internal configuration diagram showing the internal configuration of a data analysis device according to the second embodiment.

図7において、第2の実施形態に係るデータ分析装置1Aは、データ取得部11、データ一時記憶部12、利用可否判定部13、データ分析部14、センサデータ格納部15、関連情報格納部16、学習部17、センサ値予測部21、補正情報入力部22を有する。 In FIG. 7, a data analysis device 1A according to the second embodiment includes a data acquisition section 11, a data temporary storage section 12, an availability determination section 13, a data analysis section 14, a sensor data storage section 15, and a related information storage section 16. , a learning section 17, a sensor value prediction section 21, and a correction information input section 22.

データ分析装置1Aは、第1の実施形態の図1の構成要素に、センサ値予測部21と、補正情報入力部22を追加した構成である。センサ値予測部21及び補正情報入力部22以外の構成要素については第1の実施形態で説明したので、ここでの詳細な説明を省略する。 The data analysis device 1A has a configuration in which a sensor value prediction unit 21 and a correction information input unit 22 are added to the components shown in FIG. 1 of the first embodiment. Components other than the sensor value prediction unit 21 and the correction information input unit 22 have been described in the first embodiment, so detailed description thereof will be omitted here.

センサ値予測部21は、データ分析対象のセンサのセンサ値の時系列変化に関する情報と、関連するセンサのセンサ値の時系列変化に関する情報とを用いて、所定時間後のセンサ値(データ分析対象のセンサのセンサ値)を予測する。 The sensor value prediction unit 21 uses information regarding time-series changes in sensor values of sensors targeted for data analysis and information regarding time-series changes in sensor values of related sensors. (sensor value of the sensor) is predicted.

補正情報入力部22は、例えば監視装置4などの外部から、データ分析対象のセンサとこれに関連するセンサとの相関度などの補正情報(補正式)を入力し、その補正情報を関連情報格納部16に格納する。 The correction information input unit 22 inputs correction information (correction formula) such as the degree of correlation between a sensor subject to data analysis and related sensors from an external source such as the monitoring device 4, and stores the correction information in related information. It is stored in section 16.

利用可否判定部13は、補正された有効データをデータ分析部14に入力する。補正しなくても有効なデータは、補正前のデータをデータ分析部14に入力するようにしてもよい。 The availability determination unit 13 inputs the corrected valid data to the data analysis unit 14. For data that is valid even without correction, the data before correction may be input to the data analysis section 14.

(B-2)第2の実施形態の動作
図8は、第2の実施形態に係るデータ分析装置1Aにおけるセンサ値の異常検知処理を示すフローチャートである。図8において、第1の実施形態の図4と同じ処理については同一符号を付している。
(B-2) Operation of Second Embodiment FIG. 8 is a flowchart showing sensor value abnormality detection processing in the data analysis device 1A according to the second embodiment. In FIG. 8, the same processes as in FIG. 4 of the first embodiment are given the same reference numerals.

[S201]データ入力
センサ値(センサデータ)がデータ取得部11に入力される(S201)。
[S201] Data input Sensor values (sensor data) are input to the data acquisition unit 11 (S201).

[S202]一時格納
データ取得部11に入力されたセンサ値(センサデータ)が、データ一時記憶部12において一時的に保持される(S202)。なお、データ一時記憶部12にセンサ値を一時的に保持する時間は、図3のS102の時間と同一であっても良いし、違っていてもよい。
[S202] Temporary storage The sensor value (sensor data) input to the data acquisition unit 11 is temporarily stored in the data temporary storage unit 12 (S202). Note that the time for temporarily retaining the sensor value in the data temporary storage unit 12 may be the same as the time in S102 of FIG. 3, or may be different.

[S203]データの有効判定処理
利用可否判定部13は、入力されたセンサ値が予測値の範囲内であるかを見る。そして、予測値の範囲内であれば有効データとする。予測値の範囲外であれば無効データとする。
[S203] Data Validity Determination Process The availability determination unit 13 checks whether the input sensor value is within the range of predicted values. If the data is within the predicted value range, it is considered valid data. If the predicted value is outside the range, the data is considered invalid.

[S204]
利用可否判定部13により有効データと判定されると、データ分析に使用するため、処理はS303に移行する。他方、無効データと判定されると、処理はS301に移行する。
[S204]
If the usability determination unit 13 determines that the data is valid data, the process moves to S303 in order to use it for data analysis. On the other hand, if it is determined that the data is invalid, the process moves to S301.

[S301]推定値予測
利用可否判定部13により無効データと判定されると、無効と判定された時刻のセンサ値について、センサ値予測部21が正常とみなせる値を推定値(予測値)として予測する。
[S301] Estimated value prediction When the data is determined to be invalid by the availability determining unit 13, the sensor value predicting unit 21 predicts a value that can be considered normal as an estimated value (predicted value) for the sensor value at the time determined to be invalid. do.

センサ値予測部21による推定値(予測値)の推定は、様々な方法を適用することができる。例えば、データ分析対象のセンサ値の時系列変化において、無効と判定された時刻で、当該センサ値の変化範囲内の値を推定値としてもよい。より具体的には、例えば、センサ値の変化範囲を特定する最大値又は最小値を推定値としてもよいし、又例えば、変化範囲の中央値を推定値としてもよい。 Various methods can be applied to estimate the estimated value (predicted value) by the sensor value prediction unit 21. For example, in a time-series change in a sensor value to be analyzed, a value within the change range of the sensor value at a time determined to be invalid may be used as the estimated value. More specifically, for example, the maximum value or minimum value that specifies the change range of the sensor value may be used as the estimated value, or, for example, the median value of the change range may be used as the estimated value.

[S302]データ補正
センサ値予測部21により予測された推定値は、データ一時記憶部12に入力される。また、推定値は、センサデータ格納部15にも入力される。なお、センサデータ格納部15では、推定値のみ保存しても良いし、またはデータ取得部11から入力されたセンサ値と推定値の両方のデータを保存するようにしてもよい。
[S302] Data Correction The estimated value predicted by the sensor value prediction unit 21 is input to the data temporary storage unit 12. The estimated value is also input to the sensor data storage section 15 . Note that the sensor data storage section 15 may store only the estimated value, or may store both the sensor value and the estimated value input from the data acquisition section 11.

そして、学習部17は、データ一時記憶部12に記憶されているセンサ値を用いて、センサ値の時系列変化を補正する。このとき、データ分析対象のセンサ値関連するセンサ値との相関度(相関を示す値)を用いて、データ分析対象のセンサ値の時系列変化を補正する。 Then, the learning unit 17 uses the sensor values stored in the data temporary storage unit 12 to correct the time-series changes in the sensor values. At this time, time-series changes in the sensor values to be data analyzed are corrected using the degree of correlation (value indicating correlation) between the sensor values to be analyzed and related sensor values.

学習は、この推定値またはデータ分析対象のセンサから入力されたセンサ値のどちらか、または両データを用いて学習するようにしてよい。推定値を使用する場合は、センサ値予測部21からデータ一時記憶部12に推定値が入力後、学習処理を行う。 Learning may be performed using either the estimated value or the sensor value input from the sensor subject to data analysis, or both data. When using estimated values, learning processing is performed after the estimated values are input from the sensor value prediction unit 21 to the data temporary storage unit 12.

[S303]データ分析処理
正常データまたは補正データがデータ分析部14に入力されて、データ分析部14がデータ分析を行う。データ分析の方法は、第1実施形態と同じであってもよい。または、データに重み付けし、補正データより正常データの方がデータの重みを高くし分析の影響が出やすくなるようにしてもよい。
[S303] Data analysis processing Normal data or corrected data is input to the data analysis section 14, and the data analysis section 14 performs data analysis. The data analysis method may be the same as in the first embodiment. Alternatively, data may be weighted so that normal data is weighted higher than corrected data so that it is more likely to be influenced by analysis.

次に、データ分析として、異常検知を行う場合の例で説明する。 Next, an example of abnormality detection will be explained as data analysis.

図9は、第2の実施形態のセンサ値の時系列変化を示す図である。図9(A)は、データ分析対象のセンサから入力されたセンサ値の時系列変化を示し、図9(B)は、補正情報としての関連センサのセンサ値の時系列変化を示し、図9(C)は関連監視対象データとの相関関係を用いてセンサ値を補正したときの時系列変化を示す。 FIG. 9 is a diagram showing time-series changes in sensor values according to the second embodiment. 9(A) shows a time-series change in the sensor value input from the sensor targeted for data analysis, and FIG. 9(B) shows a time-series change in the sensor value of the related sensor as correction information. (C) shows time-series changes when sensor values are corrected using correlation with related monitoring target data.

図9(A)、図9(C)において、Vthは閾値であり、閾値Vth以上ならば監視対象物は異常であるとする。 In FIG. 9(A) and FIG. 9(C), Vth is a threshold value, and if it is equal to or greater than the threshold value Vth, it is assumed that the monitored object is abnormal.

データ分析は補正後データを用いる。図9(A)に示すように、時刻t21では、センサ値Vt21は閾値Vthを超えているが、図9(C)に示すように、補正センサ値Vt21’は閾値Vthを超えていないので、監視対象物は異常と判定しない。 Data analysis uses corrected data. As shown in FIG. 9(A), at time t21, the sensor value Vt21 exceeds the threshold value Vth, but as shown in FIG. 9(C), the corrected sensor value Vt21' does not exceed the threshold value Vth. The monitored object is not determined to be abnormal.

他方、図9(C)において、時刻t22では、補正センサ値Vt22’は閾値Vthを超えている。この場合、監視対象物は異常と判定し、監視装置4に監視対象物は異常であると通知して表示する。 On the other hand, in FIG. 9C, at time t22, the corrected sensor value Vt22' exceeds the threshold value Vth. In this case, the object to be monitored is determined to be abnormal, and the monitoring device 4 is notified and displayed that the object to be monitored is abnormal.

このようにして、時刻t21でのセンサ値Vt21は、例えばセンサの故障等で一時的にセンサ値が大きく変化したものとする。他方、時刻t22ではセンサ自体に異常はなく正しい値が入力されたものとし、監視対象物の異常判定の閾値Vthを超えたので、監視対象物が異常と判定する。 In this way, it is assumed that the sensor value Vt21 at time t21 has temporarily changed significantly due to, for example, a sensor failure. On the other hand, at time t22, it is assumed that there is no abnormality in the sensor itself and a correct value has been input, and since the threshold value Vth for abnormality determination of the monitored object has been exceeded, the monitored object is determined to be abnormal.

(B-3)第2の実施形態の効果
以上のように、第2の実施形態では、該当センサ以外の情報を参照して該当時刻でのセンサ値の推定値を求め、この推定値を用いて分析するようにした。これにより、第1実施形態に比べ、データ分析に用いるデータ量を増やせ、分析結果の信頼性をさらに向上させることができるという効果が得られる。
(B-3) Effects of the second embodiment As described above, in the second embodiment, the estimated value of the sensor value at the relevant time is obtained by referring to information other than the relevant sensor, and this estimated value is used to obtain the estimated value of the sensor value at the relevant time. I decided to analyze it. As a result, compared to the first embodiment, it is possible to increase the amount of data used for data analysis and further improve the reliability of the analysis results.

(C)他の実施形態
(C-1)上述した実施形態では、データ分析装置におけるデータの利用可否判定を行い、データ分析に利用可能なデータをデータ分析部に提供する場合を例示した。上述した実施形態では、データ分析装置において学習部がセンサ値の時系列変化を学習する方法の一例を示したが、その学習方法は限定されない。また、データ分析部が、時系列のセンサ値を用いて監視対象物の異常検知を分析する場合を例示したが、データ分析方法の対象は異常検知に限定されない。
(C) Other Embodiments (C-1) In the embodiments described above, the data analysis device determines whether or not data can be used, and the data that can be used for data analysis is provided to the data analysis unit. In the embodiment described above, an example of a method in which the learning unit learns time-series changes in sensor values in the data analysis device is shown, but the learning method is not limited. Further, although the data analysis unit analyzes abnormality detection of the monitored object using time-series sensor values, the data analysis method is not limited to abnormality detection.

(C-2)上述した実施形態において、監視システムについて、中継装置(例えばゲートウェイ)とデータ分析装置とに分けて説明した。しかし、同一ハードウェア上に設けるようにしてもよい。換言すると、中継装置が、データ分析装置を備えるようにしてもよい。また、データ分析装置の各機能を、別々のハードウェアに実装して分散処理を行なうようにしてもよい。 (C-2) In the embodiments described above, the monitoring system has been explained separately as a relay device (for example, a gateway) and a data analysis device. However, they may be provided on the same hardware. In other words, the relay device may include a data analysis device. Further, each function of the data analysis device may be implemented in separate hardware to perform distributed processing.

(C-3)データ分析装置に入力されるデータが、センサデータである場合を例示したが、センサ以外のデータがデータ分析装置に入力されるようにしてもよい。 (C-3) Although the case in which the data input to the data analysis device is sensor data has been exemplified, data other than sensor data may be input to the data analysis device.

(C-4)上述した実施形態では、分析対象のセンサに関連するセンサが1つである場合を例示したが、複数の関連センサのセンサ値の時系列変化のそれぞれと、分析対象のセンサのセンサ値の時系列変化との相関を導出するようにしてもよい。 (C-4) In the embodiment described above, the case where there is one sensor related to the sensor to be analyzed is illustrated, but each of the time-series changes in the sensor values of a plurality of related sensors and the sensor to be analyzed are A correlation with time-series changes in sensor values may be derived.

1及び1A…データ分析装置、11…データ取得部、12…データ一時記憶部、13…利用可否判定部、14…データ分析部、15…センサデータ格納部、16…関連情報格納部、17…学習部、21…センサ値予測部、22…補正情報入力部。
1 and 1A...Data analysis device, 11...Data acquisition section, 12...Data temporary storage section, 13...Usability determination section, 14...Data analysis section, 15...Sensor data storage section, 16...Related information storage section, 17... Learning section, 21...Sensor value prediction section, 22...Correction information input section.

Claims (6)

データ分析に用いるセンサデータを格納するデータ格納手段と、
前記データ分析に用いるセンサに関連する関連センサに関する情報を格納する関連情報格納手段と、
前記データ分析に用いるセンサデータの時系列変化と、前記関連センサのセンサデータの時系列変化とを用いて時系列変化の相関を学習する学習手段と、
前記学習手段による学習結果を用いて、前記センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定する利用可否判定手段と、
前記利用可否判定手段による利用可能と判定された前記センサデータを用いて所定の分析処理を行なうデータ分析手段と
を備えることを特徴とするデータ分析装置。
a data storage means for storing sensor data used for data analysis;
Related information storage means for storing information regarding related sensors related to the sensors used for the data analysis;
learning means for learning correlations between time-series changes using time-series changes in sensor data used for the data analysis and time-series changes in sensor data of the related sensors;
Usability determination means for determining whether or not the sensor data can be used for data analysis using the learning result by the learning means;
A data analysis device comprising: a data analysis device that performs a predetermined analysis process using the sensor data determined to be usable by the availability determination device.
前記学習手段が、前記時系列変化の相関を用いて、前記データ分析に用いるセンサデータの変化範囲を導出し、
前記利用可否判定手段が、前記変化範囲を参照して、前記センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載のデータ分析装置。
The learning means uses the correlation of the time-series changes to derive a change range of the sensor data used for the data analysis,
The data analysis device according to claim 1, wherein the availability determining means refers to the change range and determines whether or not the sensor data can be used for data analysis.
前記利用可否判定手段は、前記センサデータの値が前記変化範囲内にあるとき、利用可能と判定し、前記センサデータの値が前記変化範囲外にあるとき、利用不可と判定する
ことを特徴とする請求項2に記載のデータ分析装置。
The availability determination means determines that the device can be used when the value of the sensor data is within the change range, and determines that the device is not available when the value of the sensor data is outside the change range. The data analysis device according to claim 2.
前記利用可否判定手段により利用不可と判定された前記センサデータの値に対して推定値を予測する予測手段を備え、
前記学習手段が、前記関連センサのセンサデータの時系列変化を用いて、前記データ分析のセンサデータの時系列変化を補正する
ことを特徴とする請求項3に記載のデータ分析装置。
comprising a prediction means for predicting an estimated value for the value of the sensor data determined to be unavailable by the availability determination means,
The data analysis device according to claim 3, wherein the learning means corrects the time-series change in the sensor data of the data analysis using the time-series change in the sensor data of the related sensor.
コンピュータを、
データ分析に用いるセンサデータを格納するデータ格納手段と、
前記データ分析に用いるセンサに関連する関連センサに関する情報を格納する関連情報格納手段と、
前記データ分析に用いるセンサデータの時系列変化と、前記関連センサのセンサデータの時系列変化とを用いて時系列変化の相関を学習する学習手段と、
前記学習手段による学習結果を用いて、前記センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定する利用可否判定手段と、
前記利用可否判定手段による利用可能と判定された前記センサデータを用いて所定の分析処理を行なうデータ分析手段と
して機能することを特徴とするデータ分析プログラム。
computer,
a data storage means for storing sensor data used for data analysis;
Related information storage means for storing information regarding related sensors related to the sensors used for the data analysis;
learning means for learning correlations between time-series changes using time-series changes in sensor data used for the data analysis and time-series changes in sensor data of the related sensors;
Usability determination means for determining whether or not the sensor data can be used for data analysis using the learning result by the learning means;
A data analysis program that functions as a data analysis unit that performs a predetermined analysis process using the sensor data determined to be usable by the availability determination unit.
データ格納手段が、データ分析に用いるセンサデータを格納し、
関連情報格納手段が、前記データ分析に用いるセンサに関連する関連センサに関する情報を格納し、
学習手段が、前記データ分析に用いるセンサデータの時系列変化と、前記関連センサのセンサデータの時系列変化とを用いて時系列変化の相関を学習し、
利用可否判定手段が、前記学習手段による学習結果を用いて、前記センサデータがデータ分析に利用可能か否かを判定し、
データ分析手段が、前記利用可否判定手段による利用可能と判定された前記センサデータを用いて所定の分析処理を行なう
ことを特徴とするデータ分析方法。
The data storage means stores sensor data used for data analysis,
the related information storage means stores information regarding related sensors related to the sensor used for the data analysis;
a learning means learns a correlation between time-series changes using a time-series change in sensor data used for the data analysis and a time-series change in sensor data of the related sensor;
Usability determination means determines whether the sensor data can be used for data analysis using the learning result by the learning means,
A data analysis method characterized in that a data analysis means performs a predetermined analysis process using the sensor data determined to be usable by the availability determination means.
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