JPH07200702A - Abnormality diagnostic system for building facility - Google Patents

Abnormality diagnostic system for building facility

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JPH07200702A
JPH07200702A JP1138194A JP1138194A JPH07200702A JP H07200702 A JPH07200702 A JP H07200702A JP 1138194 A JP1138194 A JP 1138194A JP 1138194 A JP1138194 A JP 1138194A JP H07200702 A JPH07200702 A JP H07200702A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
equipment
state
abnormality
building
Prior art date
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Pending
Application number
JP1138194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ko
博 高
Tetsuo Soma
徹雄 相馬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAISUTAA ENG KK
Original Assignee
MAISUTAA ENG KK
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Filing date
Publication date
Application filed by MAISUTAA ENG KK filed Critical MAISUTAA ENG KK
Priority to JP1138194A priority Critical patent/JPH07200702A/en
Publication of JPH07200702A publication Critical patent/JPH07200702A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily perform state estimation such as the abnormality classification or abnormality diagnosis of installed equipment from the operation data of building installed equipment in a normal operating state without depending on any skilled person. CONSTITUTION:Any one of data at a certain time point in the normal state of equipment, all the data sampled for a fixed period and data to be time sequentially inputted are defined as the input data to a neural network concerning the building installed equipment in the normal operating state, and the abnormality classification or state estimation of installed equipment is enabled by outputs corresponding to the input data.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明はビル設備管理の現場作
業とマネジメントを有機的に結び、その機能を円滑に遂
行させるための業務を支援するビル設備の異常診断シス
テムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality diagnosis system for building equipment that organically connects on-site work and management of building equipment management and supports work for smoothly performing the function.

【0002】[0002]

【従来の技術】 ビルの設備管理としては、従来はオン
ラインで運転・監視、制御、計測等のオペレーションを
行うビルオートメーションシステムと、オフラインでオ
ペレーションとマネジメントを行うビルメンテナンスシ
ステムがあり、通常これらを一体化・集中化したクロー
ズシステムとして運用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, building facility management includes a building automation system that performs operations such as operation / monitoring, control, and measurement online, and a building maintenance system that performs operations and management offline, which are usually integrated. It is operated as a closed system that is centralized and centralized.

【0003】このビルの設備管理においては、設備診断
を的確に行うことによって、オーバーメンテナンスを避
け、合理的なメンテナンスを行うことが必須である。特
に、設備機器のオンラインデータや巡回監視データ等の
状況観測から異常徴候を検知し、因果関係を推測して故
障が発生する前に保全時期を予告する、いわゆる予知保
全は、熟練者のノウハウによって判定されているとい
う、現状ではまだ初期のレベルである。
In the facility management of this building, it is essential to carry out rational maintenance by avoiding over-maintenance by properly performing facility diagnosis. In particular, the so-called predictive maintenance, which detects abnormal signs from situation observations such as online data of facility equipment and patrol monitoring data, predicts the causal relationship and notifies the maintenance time before a failure occurs, so-called predictive maintenance Currently, it is still at an early stage, which means that it has been judged.

【0004】ところで、時代の状況の変遷によって、近
年ビルを取り巻く環境も大きく変化しており、情報化、
個性化等の時代の要求にあった高機能なビル設備が増加
する中にあって、専門家不足が顕在化しており、ブラッ
クボックス化への早急な対応と同時にメンテナンスコス
トの低減が強く望まれている。
By the way, the environment surrounding buildings has changed significantly in recent years due to the changes in the situation of the times.
As the number of highly functional building facilities that meet the needs of the times such as individualization is increasing, the shortage of specialists is becoming apparent, and it is strongly desired to reduce the maintenance cost at the same time as quickly responding to the black box. ing.

【0005】設備の異常診断とりわけプラント設備に関
しては、近年いくつかの異常診断エキスパートシステム
が発表されている。これらのエキスパートシステムは、
熟練者の異常に対する知見を”If…TheN…”の形
式で書き下すことを基本とした知識ベースシステムであ
る。これは、”もしAならばBである”的三段論法を手
繰ることで原因から結果を導くことを簡便にした知識ベ
ースシステムが、異常診断には格好なシステムであると
受け取られた結果である。確かにすべての状況を記号化
・言葉化することが可能であれば、好適な実施例となり
うる。しかし、数値データから状況を解釈し記号化する
ルールの作成は非常に困難であり、設備の異常診断を従
来のエキスパートシステム等で精度高く行うには限界が
あった。
[0005] In recent years, several abnormality diagnosis expert systems have been announced for abnormality diagnosis of equipment, especially for plant equipment. These expert systems
This is a knowledge-based system based on writing down knowledge of an expert's abnormality in the form of "If ... TheN ...". This is the result that the knowledge base system that simplifies to derive the result from the cause by handing the "if A, then B" three-stage logic is considered to be a good system for abnormality diagnosis. is there. Certainly, if all situations can be symbolized and verbalized, it can be a preferred embodiment. However, it is very difficult to create a rule that interprets the situation from the numerical data and symbolizes it, and there is a limit to accurately performing equipment abnormality diagnosis with a conventional expert system or the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】 以上述べたような設
備の異常診断システムでは次のような問題があった。 (1)異常に関する知識獲得 設備機器のほとんどが正常運転され、異常な運転状態に
陥ることがごくまれである設備において、異常を一般化
した知識として明文化しデータを数多く収集することは
非常に困難な作業である。さらに、異常へ至る経過を個
々のセンサより得られた数値情報から築き上げることも
困難である。 (2)非定常挙動の知識表現 設備機器の運転状況・挙動を正確に記号化・言葉化する
ことは困難である
[Problems to be Solved by the Invention] The above-described equipment abnormality diagnosis system has the following problems. (1) Acquiring knowledge about abnormalities In equipment where most of the equipment is in normal operation and rarely falls into an abnormal operating state, it is very common to document the abnormality as generalized knowledge and collect a large amount of data. This is a difficult task. Furthermore, it is difficult to build up the process leading to an abnormality from the numerical information obtained from each sensor. (2) Knowledge representation of unsteady behavior It is difficult to accurately symbolize and verbalize the operating status and behavior of equipment.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】 上記問題点を解決する
ためのビル設備の異常診断システムは、正常な運転状態
にあるビル設備機器において、該機器の特定の運転デー
タをニューラルネットワークへの入力データとし、該入
力データに対応する出力によって、前記設備機器の異常
分類もしくは状態推定を可能にしたものである。
Means for Solving the Problems A building equipment abnormality diagnosis system for solving the above-mentioned problem is a building equipment device in a normal operating state, in which a specific operation data of the device is input to a neural network. The output corresponding to the input data enables abnormality classification or state estimation of the equipment.

【0008】[0008]

【作用】 本発明によるビル設備の異常診断システム
は、正常な運転状態にある設備機器の運転データより、
パターンマッチング機能に優れたニューラルネットワー
クを利用することで、状況把握がマクロな視点から行う
ことができるので、設備機器の定常運転状態ばかりでな
く、非定常状態での異常認知が可能となる。またリアル
タイムな異常認知ができることから、故障の早期発見に
よる重大なダメージを回避し得る。
The abnormality diagnosis system for building equipment according to the present invention, based on the operation data of the equipment in a normal operation state,
By using a neural network with an excellent pattern matching function, the situation can be grasped from a macro point of view, so that it is possible to recognize abnormalities not only in the steady operation state of equipment but also in the non-steady state. In addition, since it is possible to recognize anomalies in real time, it is possible to avoid serious damage due to early detection of a failure.

【0009】[0009]

【実施例】 以下、本発明の一実施例を図1〜図3に基
づいて説明する。図1はこの発明の一つデータ予測型ニ
ューラルネットワーク(以下NNと記す)による実時間
非定常値推定システムである。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a real-time non-stationary value estimation system using one data prediction type neural network (hereinafter referred to as NN) of the present invention.

【0010】1はスーパーネットでサブネット2、6、
7によって構成されている。サブネット2は入力層3、
中間層4、出力層5よりなるNNであり、サブネット6
および7もサブネット2と同様な構成である。8および
9はそれぞれスーパーネット1の中間層および出力層で
ある。図1の対象システムとして、例えば空調機の振動
データの一例を図2に示す。この振動データは例えば加
速度の変化として加速度センサにより検出されるもの
で、このときのセンサ出力のスペクトル分布から、空調
機のような設備機器の異常状態を予測する。図2におい
てAは観測区間で、tは現在時刻、(t−1)〜(t−
3)は過去時刻、(t+1)は将来時刻を表す。
1 is a supernet, subnets 2, 6,
It is composed of 7. Subnet 2 is input layer 3,
It is an NN consisting of a middle layer 4 and an output layer 5, and a subnet 6
Also, 7 and 7 have the same configuration as the subnet 2. Reference numerals 8 and 9 are the intermediate layer and the output layer of the supernet 1, respectively. As an example of the target system of FIG. 1, an example of vibration data of an air conditioner is shown in FIG. This vibration data is detected by an acceleration sensor as a change in acceleration, for example, and an abnormal state of equipment such as an air conditioner is predicted from the spectral distribution of the sensor output at this time. In FIG. 2, A is an observation section, t is the current time, and (t-1) to (t-
3) indicates past time, and (t + 1) indicates future time.

【0011】ところで、図2のような設備機器の振動デ
ータは、通常は圧倒的に正常状態でのデータが多い。従
って、この正常状態での時系列データパターンを図1で
示したニューラルネットワークで学習・認識させ、正常
データパターンとは異なる事象の発生を異常としてリア
ルタイムに検知するが、次にこれを図1で説明する。
By the way, the vibration data of the equipment as shown in FIG. 2 is usually overwhelmingly normal. Therefore, the time-series data pattern in this normal state is learned and recognized by the neural network shown in FIG. 1, and the occurrence of an event different from the normal data pattern is detected as an abnormality in real time. explain.

【0012】時刻t、(t−1)〜(t−3)、(t+
1)は図2で示したものと同一である。現時点tの過去
3ステップ時点(t−3)の入力層3には図2の(t−
3)での振動データのスペクトルを入力するが、これは
例えば次のようにして行う。
Time t, (t-1) to (t-3), (t +
1) is the same as that shown in FIG. In the input layer 3 at the time of the last three steps (t-3) at the present time t, (t-
The spectrum of the vibration data in 3) is input, which is performed as follows, for example.

【0013】図2の(t−3)の区間をいま1秒間と仮
定し、電源の周波数が60HZの時1/60秒を1サイ
クルとして、センサ出力を1サイクルごとにFFT(高
速フーリエ変換)によりスペクトルに変換する。そして
雑音の影響を低減さすため、1秒間分、すなわち60個
分加算平均する。その後スペクトルの最大値が1となる
ような振幅の正規化を行い、これを図1の(t−3)時
点の入力層3に入力する。この入力層3の数は例えば3
2(または64)、中間層4の数は25(または5
0)、出力層5の数を1と定める。ここで、出力層5の
出力値を現時点tの過去2ステップ時点(t−2)にお
けるスペクトルのrms値(実効値)とすると、出力層
5の数を入力層3と同じ32(または64)とし、その
後スペクトルのrms値を算出して、出力層5の数を図
1のように一つにまとめればよい。サブネット6および
7についてもサブネット2と同様である。
Assuming that the interval (t-3) in FIG. 2 is 1 second, 1/60 second is 1 cycle when the frequency of the power source is 60 HZ, and the sensor output is FFT (Fast Fourier Transform) every cycle. To convert it to spectrum. Then, in order to reduce the influence of noise, one second, that is, 60 averages are added and averaged. Then, the amplitude is normalized so that the maximum value of the spectrum becomes 1, and this is input to the input layer 3 at the time (t-3) in FIG. The number of input layers 3 is, for example, 3
2 (or 64), the number of intermediate layers 4 is 25 (or 5)
0), and the number of output layers 5 is set to 1. Here, assuming that the output value of the output layer 5 is the rms value (effective value) of the spectrum at the past two step points (t-2) at the present time t, the number of output layers 5 is the same as that of the input layer 3 32 (or 64). Then, the rms value of the spectrum may be calculated, and the number of output layers 5 may be unified as shown in FIG. Subnets 6 and 7 are similar to subnet 2.

【0014】以上のようにして得られたサブネット2、
6、7の出力は、スーパーネット1の中間層8を経て出
力層9より現時点tより1ステップ先(t+1)の推定
値として10を出力する。ここで、NNのユニットのし
きい値関数はシグモイド関数(図示しない)とし学習則
としてはよく知られているデルタルールを用い、ユニッ
ト間の結合の重みを修正する再帰的学習によりネットワ
ークを構築する。従って、学習の際に発生した誤差、つ
まり実際のスペクトルのrms値に対する最大学習誤差
を求め、この値が例えば5%を越える場合には異常と判
定する。この方法によると、異常を最大学習誤差の大き
さによって、予報、警報、緊急、などといった区分が可
能となる。
Subnet 2, obtained as described above,
As outputs of 6 and 7, 10 is output from the output layer 9 via the intermediate layer 8 of the supernet 1 as an estimated value one step (t + 1) ahead of the present time t. Here, the threshold function of the NN unit is a sigmoid function (not shown), and the well-known delta rule is used as a learning rule, and a network is constructed by recursive learning that modifies the weight of connection between units. . Therefore, the error that occurs during learning, that is, the maximum learning error with respect to the actual rms value of the spectrum is obtained, and if this value exceeds 5%, for example, it is determined to be abnormal. According to this method, it is possible to classify anomalies such as forecast, warning, and emergency according to the size of the maximum learning error.

【0015】次に設備機器の特定の運転データとして、
定常状態のある時点におけるデータ(定常データ)をN
Nの入力とする例について図3をもとに説明する。図3
は空調設備の異常診断システムである。
Next, as specific operation data of the equipment,
The data (steady data) at a certain point in the steady state is N
An example of inputting N will be described with reference to FIG. Figure 3
Is an abnormality diagnosis system for air conditioning equipment.

【0016】入力層のユニット数は7で、入力要素とし
ては例えば電流、電圧電力、冷却水入口温度、冷却水出
口温度、室内温度、室内湿度をとる。中間層および出力
層のユニット数はそれぞれ4、1で出力層より振動(振
幅)の定常値が出力される。図3のNNの学習について
は図1の場合と同様に行うが、異なる点は図3が定常デ
ータを取扱うため、定常値推定システムとなることであ
る。この場合、適用は定常状態に限られるが、データ収
集が容易なこと、計算量が少なく複数の異常状態との対
応が容易であることなどが長所としてあげられる。
The number of units in the input layer is 7, and the input elements include, for example, current, voltage power, cooling water inlet temperature, cooling water outlet temperature, room temperature, and room humidity. The numbers of units in the middle layer and the output layer are 4 and 1, respectively, and a steady value of vibration (amplitude) is output from the output layer. The learning of the NN in FIG. 3 is performed in the same manner as in the case of FIG. 1, but the difference is that the steady value estimation system is used because FIG. 3 handles steady data. In this case, the application is limited to the steady state, but advantages such as easy data collection, small calculation amount, and easy correspondence to a plurality of abnormal states are given.

【0017】また、本発明の他の例として図4に非定常
値推定システムを示すこの場合のNNも入力層、中間
層、出力層が各一つの三層構造であり、入力データとし
ては一定期間にサンプリングされた全データ(時系列パ
ターン)を対象とする。図4では入力層のP1〜P6が
入力要素であって、出力層には入力時系列パターンP1
〜P6に対応したパターン(時系列パターン)P′1〜
P′6が出力される。この場合は、非定常状態でも適用
でき、また一定期間にサンプリングされたデータをもっ
て1ケースと見なすことで、複数の異常状態との対応も
容易である。
As another example of the present invention, an unsteady value estimation system is shown in FIG. 4. In this case, the NN also has a three-layer structure with one input layer, one intermediate layer, and one output layer, and the input data is constant. All data (time series pattern) sampled during the period is targeted. In FIG. 4, P1 to P6 in the input layer are the input elements, and the input time series pattern P1 is in the output layer.
~ P6 corresponding to P6 (time series pattern) P'1
P'6 is output. In this case, it can be applied even in a non-steady state, and by treating the data sampled in a certain period as one case, it is easy to deal with a plurality of abnormal states.

【0018】[0018]

【発明の効果】 以上述べたように、本発明によれば、
正常な運転状態にある設備機器の特定の運転データをニ
ューラルネットワークの入力とし学習・認識させている
ので、通常では入手が困難である異常な運転状態でのデ
ータが必要なく、設備機器の定常運転状態のみならず、
非定常状態での異常診断が、熟練者に頼ることなく容易
に行える。また、リアルタイムでの異常診断も可能なこ
とから、設備機器の予知保全ができ、ビル設備のメンテ
ナンスを信頼性高く、かつ低下価格で行うことができる
という効果を有する。
As described above, according to the present invention,
Since the specific operation data of the equipment in the normal operation state is learned and recognized as the input of the neural network, the data in the abnormal operation state, which is usually difficult to obtain, is not necessary and the steady operation of the equipment is possible. Not only the state,
Abnormality diagnosis in an unsteady state can be easily performed without relying on an expert. In addition, since it is possible to perform abnormality diagnosis in real time, there is an effect that predictive maintenance of equipment can be performed, and maintenance of building equipment can be performed with high reliability and at a low price.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例にかかる実時間非定常値推定シ
ステムを示すネットワークである。
FIG. 1 is a network showing a real-time non-stationary value estimation system according to an embodiment of the present invention.

【図2】空調機の振動データの一例である。FIG. 2 is an example of vibration data of an air conditioner.

【図3】空調設備の異常診断システムを示すネットワー
クである。
FIG. 3 is a network showing an abnormality diagnosis system for air conditioning equipment.

【図4】非定常値推定システムを示すネットワークであ
る。
FIG. 4 is a network showing an unsteady value estimation system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スーパーネット 2 サブネット 3 入力層 4 中間層 5 出力層 6 サブネット 7 サブネット 8 中間層 9 出力層 10 出力 A 観測区間 1 Supernet 2 Subnet 3 Input Layer 4 Middle Layer 5 Output Layer 6 Subnet 7 Subnet 8 Middle Layer 9 Output Layer 10 Output A Observation Section

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正常な運転状態にあるビル設備機器にお
いて、該機器の特定の運転データをニューラルネットワ
ークへの入力データとし、該入力データに対応する出力
によって、前記設備機器の異常分類もしくは状態推定を
可能にしたことを特徴とするビル設備の異常診断システ
ム。
1. In a building facility device in a normal operating state, specific operation data of the device is used as input data to a neural network, and an output corresponding to the input data is used to estimate an abnormality or state of the facility device. An abnormality diagnosis system for building equipment.
【請求項2】 特定の運転データが、定常状態のある時
点におけるデータ、もしくは一定期間にサンプリングさ
れた全データ、もしくは時系列に入ってくるデータ、の
いずれかであることを特徴とする請求項1のビル設備の
異常診断システム。
2. The specific operation data is either data at a certain point in a steady state, all data sampled in a certain period, or data entered in a time series. Abnormality diagnosis system for building equipment.
JP1138194A 1994-01-06 1994-01-06 Abnormality diagnostic system for building facility Pending JPH07200702A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1138194A JPH07200702A (en) 1994-01-06 1994-01-06 Abnormality diagnostic system for building facility

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JP1138194A JPH07200702A (en) 1994-01-06 1994-01-06 Abnormality diagnostic system for building facility

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JP (1) JPH07200702A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008083865A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Matsushita Electric Works Ltd Emergency monitoring device
JP2017507435A (en) * 2013-12-23 2017-03-16 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated Neural watchdog

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