JPH11305829A - 監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、単位系データが正常範囲内にある
ときのセンサの不変化異常を検出でき、監視作業の負荷
を低減させ、プラントの正常な運転を図る。 【解決手段】 単位系データを所定周期毎に時系列的に
保持する入力データ時系列ファイル１１を設け、センサ
異常検出処理部１５が、この入力データ時系列ファイル
内の所定周期前の単位系データと現在の単位系データに
基づいて、所定周期前から現在に亘って入力信号の変化
の有／無を判定し、当該判定を所定周期毎に繰返すこと
により、所定期間に亘って入力信号の変化の有／無を判
定し、所定期間に亘って入力信号に変化が無いとき、不
変化異常通知をセンサ異常通知処理部６ａに出力する監
視装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラントの監視装
置を用い、プラントに設置された各種センサの異常を検
出する監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プラントでは、各対象に設置さ
れた各種のセンサの電気的な入力信号に基づいて、各対
象の状態を監視可能な監視装置が広く用いられている。
図５はこの種の監視装置の構成を示す機能ブロック図で
ある。この監視装置は、監視対象となるセンサ１から例
えば４〜２０ｍＡの範囲内の電気的信号が入力基板２に
送られると、入力基板２がこの電気的信号をディジタル
の数値（以下、カウント値という）に変換する。

【０００３】このカウント値は、入力カウント値逸脱判
定処理部３により、正常範囲の逸脱に関する異常の有無
が判定される。例えば正常範囲内と判定されたカウント
値は、リニアライズ変換処理部４により例えば工学単位
をもつ単位系データに変換され、ＣＲＴ等の表示装置５
に表示される。なお、単位系データとしては、工学単位
系（ＭＫＳ単位系又はＭＫＳＡ単位系）に限らず、ＣＧ
Ｓ単位系、ＣＧＳ静電単位系、電磁単位系、ガウス単位
系、国際単位系（ＳＩ）など、任意の単位系が使用可能
となっている。

【０００４】一方、このカウント値は、例えば２５ｍＡ
の指示値のように正常範囲を逸脱すると、入力カウント
値逸脱判定処理部３により、異常と判定される。その
後、センサ異常通知処理部６により、“センサ異常”が
表示装置５に表示されると共に、オペレータ７に通知さ
れる。

【０００５】ここで、検出されるセンサ異常には、次の
２つの原因が考えられる。第１の原因は、計測する対象
がセンサ１の計測範囲を越えたことであり、これによ
り、センサ１が正常範囲を逸脱した電気的な信号を出力
してしまう場合である。この場合は、センサ１自体は正
常であり、計測対象が異常状態である。

【０００６】第２の原因は、センサ１自体に故障が生じ
たことであり、これにより、異常な電気的信号が出力さ
れる場合である。このように電気的信号から異常を検出
する方法は、計測対象の異常とセンサ１自体の故障の検
出に有効である。オペレータ７は、この異常信号により
計測対象の異常の検知、およびセンサ１のメンテナンス
等を行なっている。

【０００７】しかしながらセンサ１自体の異常には、異
常な電気的信号が出力されずに、ある一定の電気的出力
でホールドされる故障がある。この故障では、電気的信
号が正常範囲内にあるので、センサ１のカウント値が正
常範囲内の一定値を示す。

【０００８】ここで、センサ１のカウント値は正常範囲
内であるので、正常値の単位系データに変換されて表示
装置５に表示される。このため、オペレータ７がセンサ
異常を検知できない問題がある。

【０００９】また、この一定値にホールドされる故障
（以下、不変化異常という）は、カウント値から変換さ
れた単位系データが一見、正常値として表示されるもの
の、実際には計測対象の計測が不可能という非常に危険
な状態を招いている。

【００１０】従って、このような危険な状態を未然に回
避するため、オペレータ７が定期的にセンサ１の設置場
所へ出向き、センサ１の点検により、常に正常に動作さ
せるためのメンテナンス作業が行なわれている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな監視装置では、メンテナンスにより、不変化異常の
発生が一応回避される。但し、メンテナンスの周期の間
に、不変化異常が発生した場合、不変化異常の有効な検
出方法が無いことから、不測の事態を招く可能性が残っ
ている。

【００１２】よって、オペレータ７は、センサ１から得
られる単位系データを監視し、異常な現象の発生を注意
深く検出する必要があることから、高い負荷の監視作業
を強いられている問題がある。

【００１３】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、単位系データが正常範囲内にあるときのセンサの不
変化異常を検出でき、監視作業の負荷を低減できると共
に、プラントの正常な運転を図り得る監視装置を提供す
ることを目的とする。

【００１４】また、本発明の他の目的は、本日の単位系
データの挙動が過去の類似日の挙動から外れるという類
似日異常を検出でき、より一層、監視作業の負荷を低減
し得る監視装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、センサから与えられる電気的な入力信号を単位系デ
ータに変換し、前記単位系データに基づいて前記センサ
自体を監視する監視装置において、前記単位系データを
所定周期毎に時系列的に保持するデータ保持手段と、こ
のデータ保持手段内の所定周期前の単位系データと現在
の単位系データに基づいて、前記所定周期前から現在に
亘って前記入力信号の変化の有／無を判定し、当該判定
を所定周期毎に繰返すことにより、所定期間に亘って前
記入力信号の変化の有／無を判定する不変化異常判定手
段と、この不変化異常判定手段による判定の結果、前記
所定期間に亘って入力信号に変化が無いとき、不変化異
常通知を出力する不変化異常出力手段とを備えた監視装
置である。

【００１６】また、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する監視装置において、前記データ保持手段内
の本日分の複数の単位系データと過去日における複数の
単位系データとを参照し、前記本日分の各単位系データ
に対して所望時間に亘って類似した挙動を示す各単位系
データの属する類似日を検索する類似日検索手段と、こ
の類似日検索手段により検索された類似日の属する各単
位系データに基づいて、現在の単位系データについて前
記類似日とは異なる挙動を示すか否かを判定する類似日
異常判定手段と、この類似日異常判定手段による判定の
結果、この現在の単位系データが前記異なる挙動を示す
とき、類似日異常通知を出力する類似日異常出力手段と
を備えた監視装置である。 （作用）従って、請求項１に対応する発明は、単位系デ
ータを所定周期毎に時系列的に保持するデータ保持手段
を設け、不変化異常判定手段が、このデータ保持手段内
の所定周期前の単位系データと現在の単位系データに基
づいて、所定周期前から現在に亘って入力信号の変化の
有／無を判定し、当該判定を所定周期毎に繰返すことに
より、所定期間に亘って入力信号の変化の有／無を判定
し、不変化異常出力手段が、この不変化異常判定手段に
よる判定の結果、所定期間に亘って入力信号に変化が無
いとき、不変化異常通知を出力するので、単位系データ
が正常範囲内にあるときのセンサの不変化異常を検出で
き、監視作業の負荷を低減できると共に、プラントの正
常な運転を図ることができる。

【００１７】また、請求項２に対応する発明は、類似日
検索手段が、データ保持手段内の本日分の複数の単位系
データと過去日における複数の単位系データとを参照
し、本日分の各単位系データに対して所望時間に亘って
類似した挙動を示す各単位系データの属する類似日を検
索し、類似日異常判定手段が、この類似日検索手段によ
り検索された類似日の属する各単位系データに基づい
て、現在の単位系データについて類似日とは異なる挙動
を示すか否かを判定し、類似日異常出力手段が、この類
似日異常判定手段による判定の結果、この現在の単位系
データが異なる挙動を示すとき、類似日異常通知を出力
するので、請求項１に対応する作用に加え、本日の単位
系データの挙動が過去の類似日の挙動から外れるという
類似日異常を検出でき、より一層、監視作業の負荷を低
減させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る監視装置の構成を示す機能ブロック図であり、図５と
同一部分には同一符号を付し、ほぼ同一部分にはアルフ
ァベットの添字を付してその詳しい説明を省略し、ここ
では異なる部分についてのみ述べる。なお、以下の各実
施形態も同様にして重複した説明を省略する。

【００１９】すなわち、本実施形態は、正常範囲を逸脱
する異常を検出するという従来の機能に加え、センサの
不変化異常の検出機能を付加した構成である。係る不変
化異常の検出機能は、具体的には入力データ時系列ファ
イル１１、センサ異常判定条件ファイル１２、入力デー
タ保存処理部１３、センサ異常判定条件作成処理部１４
及びセンサ異常検出処理部１５を備えて成る。

【００２０】ここで、入力データ時系列ファイル１１
は、入力データ保存処理部１３から書込可能であり、セ
ンサ異常検出処理部１５から読出可能であって、例えば
午後１時〜午後３時まで等の所定期間の単位系データが
時系列に沿って例えば１分等の所定周期毎に記憶される
ものであり、具体的には単位系データと時刻情報との組
合せが記憶されるファイルである。

【００２１】センサ異常判定条件ファイル１２は、セン
サ異常判定条件作成処理部１４から書込可能であり、セ
ンサ異常検出処理部１５から読出可能であって、異常判
定に使用される異常判定条件が記憶されるものである。
ここで、異常判定条件としては、例えば、判定結果が連
続的に変化無しを示す場合の判定回数の上限を示す異常
判定回数があり、また、所定周期前の単位系データと現
在の単位系データとの両者の変化率の基準となる変化率
基準値が使用可能となっている。

【００２２】入力データ保存処理部１３は、リニアライ
ズ変換処理部４により得られた単位系データを所定期間
中、所定周期毎に時系列に沿って入力データ時系列ファ
イル１１に保存する機能をもっている。なお、この所定
期間及び所定周期は、オペレータの操作により、プラン
トに応じて設定可能となっている。

【００２３】センサ異常判定条件作成処理部１４は、オ
ペレータの操作により、異常判定に使用される異常判定
条件をセンサ異常判定条件ファイル１２に設定する機能
をもっている。

【００２４】センサ異常検出処理部１５は、入力データ
時系列ファイル１１内の時系列に沿った過去の単位系デ
ータとリニアライズ変換処理部４から受ける現在の単位
系データとの差に基づいて算出した現在の変化率算出値
と、センサ異常判定条件ファイル２内の変化率基準値と
の大小関係を判定し、変化率算出値が変化率基準値より
大のときには変化有と判定し、変化率算出値が変化率基
準値以下のときには変化無しと判定する機能をもってい
る。

【００２５】また、センサ異常検出処理部１５は、変化
無しの判定結果のときにはこの判定を異常判定回数を上
限として繰返し、判定結果が異常判定回数に亘って連続
して変化無しを示すとき、不変化異常の発生した旨を判
定してセンサ異常通知処理部６ａに通知する機能をもっ
ている。

【００２６】センサ異常通知処理部６ａは、前述した正
常範囲の逸脱に係る異常通知機能に加え、センサ異常検
出処理部１５から不変化異常の発生が通知されると、セ
ンサ１の不変化異常を表示装置５に表示させてオペレー
タ７に通知する機能をもっている。

【００２７】図２はこのような不変化異常の検出機能を
実現するためのハードウェア構成を示す模式図である。
このハードウェア構成は、ＣＰＵ２１に対してメモリバ
ス２２を介してＲＡＭ２３及びＲＯＭ２４が接続され、
且つ入出力バス２５を介して複数のＰ Ｉ／Ｏ装置２６
が接続されている。さらに、ＣＰＵ２１には表示装置５
が接続されている。

【００２８】ここで、ＣＰＵ２１は、本実施形態に係る
不変化異常の検出機能を実現するものであり、ＲＡＭ２
３及びＲＯＭ２４のプログラムに従って動作可能となっ
ている。

【００２９】Ｐ Ｉ／Ｏ装置２１は、センサ１から与え
られる電気的信号を入力するための入力基板２に相当す
るものである。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１から読出／書
込可能であり、入力データ時系列ファイル１１及びセン
サ異常判定条件ファイル１２等が記憶されている。

【００３０】ＲＯＭ２４は、ＣＰＵ２１から読出可能で
あって、不変化異常を検出するためのプログラム等が記
憶されており、具体的には、入力データ保存処理部１
３、センサ異常判定条件作成処理部１４及びセンサ異常
検出処理部１５の夫々の処理手順を示すプログラムが記
憶されている。

【００３１】なお、図示はしないが、係るハードウェア
構成は、異常判定条件を異常判定条件作成処理部１４に
入力する等に用いるキーボード等の如き入力デバイスを
備えている。

【００３２】次に、このような監視装置における不変化
異常の検出動作を図３を用いて説明する。いま、オペレ
ータ７の操作により、センサ異常判定条件作成処理部１
４を介して異常判定条件がセンサ異常判定条件ファイル
１２に設定済であるとする。

【００３３】また、センサ１から入力基板２及び入力カ
ウント値逸脱判定処理部３を介して与えられるカウント
値がリニアライズ変換処理部４により単位系データに変
換され、この単位系データが入力データ保存処理部１３
によって所定周期毎に入力データ時系列ファイル１１に
書込まれているとする。

【００３４】ここで、センサ異常検出処理部１５は、異
常条件判定ファイル１２から変化率基準値及び異常判定
回数を読込む（ＳＴ１）。また、センサ異常検出処理部
１５は、この異常判定回数を判定ループの値としてセッ
トし（ＳＴ２）、ｉ周期前の単位系データを入力データ
時系列ファイル１１から読込む（ＳＴ３）。

【００３５】次に、センサ異常検出処理部１５は、この
ｉ周期前の単位系データと今回の単位系データとの差に
基づいて今回の変化率算出値を算出し、この変化率算出
値とステップＳＴ１で読込んだ変化率基準値との大小関
係の判定によって今回の変化率算出値の変化の有無を判
定し（ＳＴ４）、変化率算出値が変化率基準値以下のと
き、今回の単位系データを変化無しと判定し、次の周期
後の単位系データを検索するためのインデックス“ｉ”
を“ｉ＋１”に更新する（ＳＴ５）。

【００３６】また、センサ異常検出処理部１５は、変化
無しの判定結果のときにはこの判定を異常判定回数を上
限として繰返し（ＳＴ６）、判定結果が異常判定回数に
亘って連続して変化無しを示すとき、不変化異常の発生
したことを判定して検出し（ＳＴ７）、この不変化異常
の発生を示す不変化異常通知をセンサ異常通知処理部６
ａに出力する。

【００３７】センサ異常通知処理部６ａは、この不変化
異常通知を受けると、不変化異常の発生を表示装置５に
表示させる。これにより、不変化異常の発生がオペレー
タ７に通知される。従って、不変化異常を迅速に検出で
き、不測の事態の発生を阻止することができる。

【００３８】一方、ステップＳＴ４にて、変化率算出値
が変化率基準値よりも大のとき、今回の単位系データを
変化有と判定し、センサ１を正常と判定し（ＳＴ８）、
今回の単位系データに関する異常検出処理を終了する。

【００３９】上述したように第１の実施形態によれば、
単位系データを所定周期毎に時系列的に保持する入力デ
ータ時系列ファイル１１を設け、センサ異常検出処理部
１５が、この入力データ時系列ファイル１１内の所定周
期前の単位系データと現在の単位系データに基づいて、
所定周期前から現在に亘って入力信号の変化の有／無を
判定し、当該判定を所定周期毎に繰返すことにより、所
定期間に亘って入力信号の変化の有／無を判定し、所定
期間に亘って単位系データ（入力信号）に変化が無いと
き、不変化異常をセンサ異常通知処理部６ａから表示装
置５を介してオペレータ７に通知するので、単位系デー
タが正常範囲内にあるときのセンサの不変化異常を検出
でき、監視作業の負荷を低減できると共に、プラントの
正常な運転を図ることができる。 （第２の実施形態）図４は本発明の第２の実施形態に係
る監視装置の構成を示す機能ブロック図である。すなわ
ち、本実施形態は、第１の実施形態の変形形態であり、
具体的には図１に示した構成に加え、類似日異常の判定
機能が付加されている。なお、類似日異常とは、本日の
各単位系データの挙動が、本日に類似した過去の日（類
似日）の各単位系データの挙動から外れるという異常の
ことである。

【００４０】また、類似日異常の判定機能は、入力デー
タ時系列ファイル（過去の日の分）１１ｂ、類似日時系
列ファイル１１ｃ、類似日判定条件ファイル３１、類似
日検索部３２及び類似日異常検出部３３を備えて成る。
類似日判定条件ファイル３１は、類似日か否かの判定対
象となる時間帯を示す所定期間データと、類似判定用の
変化率基準値とが設定されている。

【００４１】類似日時系列ファイル１１ｃは、類似日検
索部３２により作成されるものであり、類似日での時系
列に沿った各単位系データが記憶されるものである。類
似日検索部３２は、入力データ時系列ファイル１１の本
日分の各単位系データと過去日の入力データ時系列ファ
イル１１ｂ内の各単位系データとを参照し、類似日判定
条件ファイル３１内の所定期間データの示す期間に亘っ
て本日分の各単位系データに類似した挙動を示す各単位
系データの属する類似日を検索する機能と、検索結果に
基づいて、類似日時系列ファイル１１ｃを作成する機能
とをもっている。

【００４２】類似日の判定方法は、過去日の入力データ
時系列ファイル１１ｂの各単位系データのうち、類似日
判定条件ファイル３１内の所定期間データ（例えば、午
前０時から午前３時まで）に対応する各単位系データ
と、本日の該当する時間における各単位系データとを比
較し、両者の差が類似日判定条件ファイル３１の変化率
基準値以下のときに類似日と判定する方式である。

【００４３】類似日異常検出部３３は、入力データ時系
列ファイル１１及び類似日時系列ファイル１１ｃに基づ
いて、類似日決定後の本日の各単位系データの挙動を監
視し、現在の単位系データが類似日の対応する時刻の単
位系データとは異なる値を示すか否かを判定する機能
と、現在の単位系データが類似日とは異なる挙動を示す
とき、類似日異常の発生したことを検出し、この類似日
異常をセンサ異常通知処理部６ｂに通知する機能とを備
えている。

【００４４】センサ異常通知処理部６ｂは、第１の実施
形態で述べた機能に加え、類似日異常検出部３３から類
似日異常の発生が通知されると、センサ１の類似日異常
を表示装置５に表示させてオペレータに通知する機能を
もっている。

【００４５】次に、このような監視装置における類似日
異常の検出動作について述べる。始めに、オペレータ７
の操作により、類似日判定条件ファイル３１内の判定条
件が設定済であるとする。また、類似日は、未判定であ
るとする。

【００４６】ここで、類似日検索部３２は、本日分の入
力データ時系列ファイル１１内の各単位系データと、過
去日の入力データ時系列ファイル１１ｂ内の各単位系デ
ータとを参照し、類似日判定条件ファイル３１内の所定
期間データの示す期間に亘って本日分の各単位系データ
に類似した挙動を示す各単位系データの属する類似日を
検索する。

【００４７】類似日の検索後、類似日検索部３２は、こ
の検索結果に基づいて、類似日入力データ時系列ファイ
ル１１ｃを作成する。次に、類似日異常検出部３３は、
入力データ時系列ファイル１１及び類似日時系列ファイ
ル１１ｃに基づいて、類似日決定後の本日の各単位系デ
ータの挙動を監視し、現在の単位系データが類似日の対
応する時刻の単位系データとは異なる値を示すか否かを
判定し、現在の単位系データが類似日とは異なる挙動を
示すとき、類似日異常の発生したことを検出し、この類
似日異常の発生を示す類似日異常通知をセンサ異常通知
処理部６ｂに出力する。

【００４８】センサ異常通知処理部６ｂは、この類似日
異常通知を受けると、類似日異常を表示装置５に表示さ
せる。これにより、類似日異常の発生がオペレータ７に
通知される。

【００４９】上述したように第２の実施形態によれば、
類似日検索部３２が、本日分の入力データ時系列ファイ
ル１１内の各単位系データと過去日の入力データ時系列
ファイル１１ｂ内の各単位系データとを参照し、本日分
の各単位系データに対して所望時間に亘って類似した挙
動を示す各単位系データの属する類似日を検索し、類似
日異常検出部３３が、この類似日検索部３２により検索
された類似日の属する各単位系データに基づいて、現在
の単位系データについて類似日とは異なる挙動を示すか
否かを判定し、この現在の単位系データが異なる挙動を
示すとき、類似日異常をセンサ異常通知処理部６ｂ及び
表示装置５を介してオペレータ７に通知するので、第１
の実施形態の効果に加え、本日の単位系データの挙動が
過去の類似日の挙動から外れるという類似日異常を検出
でき、より一層、監視作業の負荷を低減させることがで
きる。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。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
位系データが正常範囲内にあるときのセンサの不変化異
常を検出でき、監視作業の負荷を低減できると共に、プ
ラントの正常な運転を図ることができる監視装置を提供
できる。

【００５１】また、本発明によれば、本日の単位系デー
タの挙動が過去の類似日の挙動から外れるという類似日
異常を検出でき、より一層、監視作業の負荷を低減でき
る監視装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る監視装置の構成
を示す機能ブロック図

【図２】同実施形態におけるハードウェア構成を示す模
式図

【図３】同実施形態における不変化異常の検出動作を説
明するためのフローチャート

【図４】本発明の第２の実施形態に係る監視装置の構成
を示す機能ブロック図

【図５】従来の監視装置の構成を示す機能ブロック図

【符号の説明】

１１，１１ｂ…入力データ時系列ファイル １１ｃ…類似日時系列ファイル １２…センサ異常判定条件ファイル １３…入力データ保存処理部 １４…センサ異常判定条件作成処理部 １５…センサ異常検出処理部 ２１…ＣＰＵ ２２…メモリバス ２３…ＲＡＭ ２４…ＲＯＭ ２５…入出力バス ２６…Ｐ Ｉ／Ｏ装置 ３１…類似日判定条件ファイル ３２…類似日検索部 ３３…類似日異常検出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサから与えられる電気的な入力信号
   を単位系データに変換し、前記単位系データに基づいて
   前記センサ自体を監視する監視装置において、 前記単位系データを所定周期毎に時系列的に保持するデ
   ータ保持手段と、 このデータ保持手段内の所定周期前の単位系データと現
   在の単位系データに基づいて、前記所定周期前から現在
   に亘って前記入力信号の変化の有／無を判定し、当該判
   定を所定周期毎に繰返すことにより、所定期間に亘って
   前記入力信号の変化の有／無を判定する不変化異常判定
   手段と、 この不変化異常判定手段による判定の結果、前記所定期
   間に亘って入力信号に変化が無いとき、不変化異常通知
   を出力する不変化異常出力手段とを備えたことを特徴と
   する監視装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の監視装置において、 前記データ保持手段内の本日分の複数の単位系データと
   過去日における複数の単位系データとを参照し、前記本
   日分の各単位系データに対して所望時間に亘って類似し
   た挙動を示す各単位系データの属する類似日を検索する
   類似日検索手段と、 この類似日検索手段により検索された類似日の属する各
   単位系データに基づいて、現在の単位系データについて
   前記類似日とは異なる挙動を示すか否かを判定する類似
   日異常判定手段と、 この類似日異常判定手段による判定の結果、この現在の
   単位系データが前記異なる挙動を示すとき、類似日異常
   通知を出力する類似日異常出力手段とを備えたことを特
   徴とする監視装置。