JPH06282475A - 時系列データのファイリング方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、時系列データの保存および読み出
し時間を大幅に短縮し、ひいてはディスク装置の占有時
間を大幅に削減することにある。 【構成】 保存用ファイル１５に対し、ｍ（ｍは整数）
個のサンプリングポイントのデータをｎ（ｎは整数）個
のサンプリング周期にわたって時系列的に保存し、か
つ、その保存された時系列データを読み出す場合、複数
のサンプリングポイントおよび複数のサンプリング周期
分単位のデータを１データレコードとし、（ｍ／ｘ）・
（ｎ／ｙ）よりなる数のデータレコードに分割して保存
するようにした時系列データのファイリング方式であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロセス計装監視制御
システムその他各種の制御システム等に利用される時系
列データのファイリング方式に係わり、特にディスク装
置を用いて時系列データの保存およびその保存データの
読み出しを行う技術を改良した時系列データのファイリ
ング方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセス計装監視制御システムなどで
は、システム本体である計算機が多数のサンプリングポ
イントから任意または所定の周期で時々刻々変化するプ
ロセスデータを取り込んで時系列データとして保存し、
かつ、その保存されたデータを読み出して記録すること
により、プロセス状態の時間的な推移を観察することが
行われている。ところで、従来、以上のような時系列的
なデータの保存およびその保存データの読み出しに際
し、次のような２通りのファイリング方式が考えられて
いる。

【０００３】その１つは、図４に示すごとく予め保存用
ファイルにサンプリングポイントごとに対応するデータ
レコード１，…を用意し、これらサンプリングポイント
ごとに収集した時系列データを対応するデータレコード
１，…に順次格納していき、かつ、これら格納された時
系列データをサンプリングポイント単位ごとに一度に読
み出して出力するファイリング方式である。これは、サ
ンプリングポイントごとの時系列データの読み出しを優
先したデータレコード構成を用いたファイリング方式で
ある。

【０００４】他の１つは、図５に示すように保存用ファ
イルにサンプリング期間分のデータレコード２，…を用
意し、同じサンプリング時間のサンプリングポイントの
データを同一のデータレコード２に順次格納していき、
これら格納されたデータを時系列的なデータとして読み
出す場合には各データレコード２，…から一定の順序で
順次各サンプリングポイントデータを読み出して出力す
るファイリング方式である。従って、このファイリング
方式は、サンプリングデータの保存を優先したデータレ
コード構成を用いたファイリング方式である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、以上のような
２通りの時系列データのファイリング方式が考えられて
いるが、それぞれのファイリング方式には時系列データ
の保存およびその保存されたデータの読み出しに関して
一長一短があり、ディスク装置の利用上から種々の問題
がある。

【０００６】すなわち、図４に示すファイリング方式
は、各サンプリング周期ごとに多数のサンプリングポイ
ントのデータに対応するすべてのデータレコードを参照
しながらデータを保存する必要があることから、サンプ
リングポイントの数が多くなると参照すべきデータレコ
ードの数が多くなり、これによりデータの保存時にディ
スク装置をアクセスする回数が多くなり、時系列データ
の保存のためにディスク装置が完全に占有され、システ
ム全体のスループットに大きな影響を及ぼす問題があ
る。

【０００７】次に、図５に示すファイリング方式は、同
じサンプリング時間のすべてのサンプリングポイントの
データを１つのデータレコード２に格納するので、デー
タの保存時にはディスク装置をアクセスする回数を抑え
ることができるが、サンプリングデータごとに時系列デ
ータを取り出すとき、サンプリング時間分のデータレコ
ード２をアクセスする必要があり、時系列データの読み
出しに多くの時間を必要とする問題がある。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、時系列データの保存時のディスクアクセス回数を削
減し、さらにサンプリングポイント単位の時系列データ
の読み出しによるディスクアクセス回数を削減し、よっ
てデータの保存および読み出し時間を大幅に短くし、デ
ィスク装置の占有時間を大幅に削減する時系列データの
ファイリング方式を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、保存用ファイルに対
し、ｍ（ｍは整数）個のサンプリングポイントのデータ
をｎ（ｎは整数）個のサンプリング周期にわたって時系
列的に保存し、かつ、その保存された時系列データを読
み出す時系列データのファイリング方式において、

【００１０】前記保存用ファイルを、ｘ（ｘはｍよりも
小さい整数）サンプリングポイントおよびｙ（ｙはｎよ
りも小さい整数）サンプリング周期分のデータを１デー
タレコード単位とし、（ｍ／ｘ）・（ｎ／ｙ）よりなる
数のデータレコードに分割し、前記１データレコード単
位ごとにデータの保存および読み出しを行う時系列デー
タのファイリング方式である。

【００１１】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、ｘサンプリングポイントお
よびｙサンプリング周期分のデータを１データレコード
単位で保存し、また保存されたデータを読み出すので、
ディスクアクセスの回数，ひいては保存に要する時間を
大幅に削減でき、また１データレコード単位で所要とす
るサンプリングポイントデータを読み出すので、同様に
ディスクアクセスの回数，ひいては保存に要する時間を
削減することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明方式を例えば下水処理施設な
どのプロセス計装監視制御システムに適用したときの構
成図である。

【００１３】同図において１１は所定のプログラムデー
タに基づいて所要のデータ処理，例えばプロセスデータ
の収集，保存および保存データの読み出しを行う計算機
などで構成されるシステム本体であって、このシステム
本体１１は、データ入出力装置１２を介して例えば貯水
池１３の貯水量データや各ポンプ１４の回転数データ、
電力使用量データを取り込んで保存用ファイル１５に格
納するようになっている。

【００１４】このデータ入出力装置１２は、各種のアナ
ログプロセスデータをディジタルデータに変換する信号
変換手段およびこれら変換データをサンプリングポイン
トごとに記憶する記憶手段等が設けられている。

【００１５】そして、このシステム本体１１による時系
列データ（プロセスデータ）のファイリングは、図２に
示すようにあるデータ名称のものが何れのデータブロッ
クＮＯのデータレコードに格納されているかを表す索引
ファイル２１を用いるとともに、図３に示すようなデー
タレコード構成の保存用ファイル１５を用いるものとす
る。すなわち、このデータレコードの構成は、複数のサ
ンプリングポイントおよび複数のサンプリング周期のデ
ータをひとまとめにして保存し、かつ、その保存データ
を読み出すことにある。

【００１６】具体的には、時系列データの保存時、シス
テム本体１１は、複数のサンプリングポイントのデータ
を複数のサンプリング周期にわたってまとめてサンプリ
ングし、１つのデータレコーダ（１），（２），…にま
とめて格納する。その結果、図３の縦軸のｍサンプリン
グポイントデータをｘサンプリングごとにまとめた単位
を１つのデータブロックし、これによって図３に示すご
とくデータブロック１〜データブロックｍ／ｘに分割
し、複数のサンプリングポイント数ｘの逆数に比例する
数のディスクアクセス回数とすることができる。

【００１７】一方、時系列データを参照，つまり読み出
す場合、図３の横軸のｎサンプリング周期にわたる周期
数をｙサンプリング周期ごとにまとめた単位をサンプリ
ングとし、これによって図３に示すごとくサンプリング
１〜サンプリングｎ／ｙに分割する。従って、これらサ
ンプリング単位ごとにアクセスを行ってデータレコード
からデータを読み出すことになり、必要なサンプリング
期間に比例したディスクアクセス回数で必要なデータを
アクセスすることができる。

【００１８】従って、実際にサンプリングポイントデー
タを参照する場合、システム本体１１は、保存用ファイ
ル１５または図示しない別の記憶手段の索引ファイル２
１のデータ名称から当該データの含まれる縦軸のデータ
ブロック番号Ｂを求め、また必要なサンプリング時間を
ｓとすると、横軸のサンプリング番号Ｓは、 Ｓ＝｛ｓ／（ｎ／ｙ）｝＋１ …… （１） から求めることができる。この（１）式の「＋１」はデ
ータブロック番号が整数として取り扱っているので、そ
れに合わせるための定数である。そして、以上のように
縦軸のデータブロック番号Ｂと横軸のサンプリング番号
Ｓとを求めたならば、アクセス対象となるデータレコー
ド番号Ｒは、 Ｒ＝｛Ｓ−（ｍ／ｘ）｝＋ｂ …… （２） なる式から求めることができる。次に、本発明方式と２
つの従来方式（図４，図５）とを用いたときのファイリ
ング時間およびサンプリング周期の読み出し時間につい
て比較検討する。

【００１９】図４に示す従来のファイリング方式は、前
述したように保存用ファイル１５にサンプリングポイン
ト単位ごとのデータレコード１，…を用意し、各サンプ
リングポイントデータごとに時系列データを保存し、か
つ、その時系列データを利用する場合にはサンプリング
ポイント単位の時系列データを一度に読み出す方式とな
っている。この場合、例えば本発明のデータレコード構
成との関連で考えれば、ｘ＝１，ｙ＝ｍの場合と同等に
考えに立っている。

【００２０】次に、図５に示す従来のファイリング方式
は、すべてのサンプリング周期に相当する数のデータレ
コードを用意し、同じサンプリング時間のすべてのサン
プリングポイントのデータを１つのデータレコードに保
存することにより、高速にデータ収集および保存を行う
ファイリング方式である。従って、このファイリング方
式の場合には、時系列データの保存時、ディスク装置の
アクセスする回数を抑えることが可能であるが、サンプ
リングポイント単位で時系列データを取り出すときに、
多くのデータレコードのアクセスが必要である。この場
合、例えば本発明のデータレコード構成との関連で考え
れば、ｘ＝ｎ，ｙ＝１の場合と同等に考えに立ちもので
ある。そこで、これらファイリング方式のディスクアク
セスの性能について検討してみる。

【００２１】今、ディスク装置の特性の１つである平均
アクセスタイムをｔａsec 、データ転送能力をｐＭbyte
／sec とし、かつ、実施例の対象とすべき時系列データ
としては例えばデータ点数ｍ＝１０００点、１サンプリ
ング周期を１秒としたとき、すべてのサンプリング周期
ｎ＝１２０秒間とする。この場合には、図４に示すファ
イリング方式の場合、保存用ファイル１５にすべてのデ
ータをファイリングするのに要する時間ｔ_w1は、 ｔ_w1＝ｍ・｛ｔａ＋（ｎ・ｑ）／ｐ｝ …… （３） で表される。

【００２２】ところで、ディスク装置の場合、データ転
送時間に比べてアクセスタイムの方が大きいのが一般的
である。そこで、アクセスタイムを１０ｍsec 、データ
転送時間を４Ｍbyte／sec 、１データ当たりのデータ量
を４byteとすると、ファイリングするためのディスクア
クセス時間ｔ_w1は、 ｔ_w1＝１０．１１４秒

【００２３】となる。一方、１サンプリングポイントデ
ータの１２０サンプリング周期分のデータをアクセスす
る場合，つまり１２０サンプリング周期の読み出し時間
ｔ_r1は、 ｔ_r1＝ｔａ＋｛（ｎ＋ｑ）／ｐ｝＝０．０１０１１秒 …… （４） となる。

【００２４】従って、図４に示すサンプリング方式の場
合には、すべてのサンプリング周期分のデータをアクセ
スして読み出す時間ｔ_r1は非常に短いが、ファイリング
するときのディスクアクセスだけ時間ｔ_w1は非常に遅く
なる。次に、図５に示すファイリング方式の場合は、保
存用ファイル１５にすべてのデータをファイリングする
のに要する時間ｔ_w2は、 ｔ_w2＝ｔａ＋（ｍ・ｑ）／ｐ …… （５） で表される。そして、上記の図４の場合と同じ条件でフ
ァイリングするときのディスクアクセスだけの時間ｔ_w2
は、 ｔ_w2＝０．０１０９５秒 となる。一方、１２０サンプリング周期の読み出し時間
ｔ_r2は、 ｔ_r2＝ｎ・｛ｔａ＋（ｍ・ｑ）／ｐ｝＝１．３１４秒 …… （６） となる。一方、本発明におけるファイリング方式を用い
たときのファイリングに要する時間とサンプリング周期
の読み出し時間とを求める。

【００２５】今、データレコードの構成は、ｘサンプリ
ングポイントデータをｙサンプリング周期分まとめてデ
ータレコードするものとする。このとき、１サンプリン
グ周期において必要とするディスクアクセス回数Ｔ
_w は、 Ｔ_w ＝ｍ／ｘ …… （７）

【００２６】となる。また、ディスクアクセス１回あた
りのデータ転送量は（ｘ・ｙ）・ｑとなり、また１つの
データをｎサンプリング周期分読み出す場合のディスク
アクセス回数Ｔ_r は、 Ｔ_r ＝ｎ／ｙ …… （８） となる。従って、保存用ファイル１５にすべてのデータ
をファイリングするのに要する時間ｔ_w3は、 ｔ_w3＝Ｔ_w ・｛ｔａ＋（ｘ・ｙ・ｑ）／ｐ｝ …… （９） で表される。このとき、ｘ＝５０、ｙ＝５とすれば、 ｔ_w3＝０．２０４７秒 かかることになる。一方、１２０サンプリング周期の読
み出し時間ｔ_r3は、 ｔ_r3＝Ｔ_r ・｛ｔａ＋（ｘ・ｙ・ｑ）／ｐ｝＝０．２４５７秒…（１０） となる。

【００２７】従って、図４に示すごとくサンプリングポ
イント単位に各サンプリング周期のデータをまとめてフ
ァイリングする場合には、サンプリングポイント単位の
時系列データの読み出しには十分な性能を発揮するが、
多数のサンプリングポイントデータの保存に関しては、
各ポイントごとにデータを保存する必要があるのでデー
タの保存に困難であり、ディスクアクセスによりファイ
リングする時間が長いので、ディスク装置を長時間占有
し、システム全体の性能を劣化させる問題がある。

【００２８】また、図５に示すごとく同じサンプリング
時間のデータをまとめてファイリングする場合には、デ
ータの保存には十分な性能を発揮するが、サンプリング
ポイント単位の時系列データを全サンプリング期間にわ
たって読み出すときには十分な性能を発揮できない。

【００２９】これに対し、本発明に係わる実施例のファ
イリング方式では、複数のサンプリングポイントおよび
複数のサンプリング周期のデータをひとまとめにして保
存し、かつ、その保存データを読み出すので、時系列デ
ータの保存および読み出しの何れにも十分な性能を確保
し、特に毎サンプリング周期ごとに発生する時系列デー
タの保存時のディスクアクセスを大幅に削減できる。こ
のことは、ファイルからデータブロック単位で読み出し
た後に通常のメモリに格納し、所要のデータ処理を行う
ようにすれば、ディスク装置の負荷を大幅に軽減しつつ
ディスク装置の特性を有効に利用することができる。

【００３０】なお、上記実施例では、複数のサンプリン
グポイントおよび複数のサンプリング周期のデータをひ
とまとめにしてデータレコードに保存するようにした
が、各データレコードにはそれぞれ等しい数のサンプリ
ングポイントおよびサンプリング周期のデータを保存す
る必要はない。つまり、サンプリングポイント数および
サンプリング周期は各データレコードごとに異なっても
よい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
数のサンプリングポイントのデータの保存時および読み
出し時のディスクアクセス回数を削減でき、よって時系
列データの保存および読み出し時間を大幅に短縮でき、
ディスク装置の占有時間を大幅に削減できる時系列デー
タのファイリング方式を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる時系列データのファイリング方
式を適用したプロセス計装監視制御システムの概略構成
図。

【図２】本発明に係わる時系列データのファイリング方
式のデータ読み出し時の索引ファイルの一例図。

【図３】本発明に係わる時系列データのファイリング方
式のファイルのデータレコード構成を示す図。

【図４】従来の時系列データのファイリング方式を説明
するデータレコード構成を示す図。

【図５】従来の他の時系列データのファイリング方式を
説明するデータレコード構成を示す図。

【符号の説明】

１１…システム本体、１２…データ入出力装置、１５…
保存用ファイル、２１…索引ファイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保存用ファイルに対し、ｍ（ｍは整数）
   個のサンプリングポイントのデータをｎ（ｎは整数）個
   のサンプリング周期にわたって時系列的に保存し、か
   つ、その保存された時系列データを読み出す時系列デー
   タのファイリング方式において、 前記保存用ファイルを、ｘ（ｘはｍよりも小さい整数）
   サンプリングポイントおよびｙ（ｙはｎよりも小さい整
   数）サンプリング周期分のデータを１データレコード単
   位とし、（ｍ／ｘ）・（ｎ／ｙ）よりなる数のデータレ
   コードに分割し、前記１データレコード単位ごとにデー
   タの保存および読み出し行うことを特徴とする時系列デ
   ータのファイリング方式。