JPH1195833A - プラント監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラント監視装置の機能・監視対象の拡張・
追加を容易にする。 【解決手段】 プラントから得られる信号は入力装置１
によって時系列データに変換され、データ保存装置２に
伝送される。データ保存装置２は入力装置１によって入
力されたプラントデータの一定期間分を常時連続して保
存する。監視処理装置３は、データ保存装置２に格納さ
れているプラントデータを指定監視周期ごとに入力し、
予め定めた監視基準に従って正常／異常の判定を行う。
異常が検出された場合にはその結果の保存と出力表示を
行うとともに、監視処理に用いたデータの異常検出前後
一定期間分を異常データとして保存する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
ト、火力発電プラント、化学プラント等の大規模プラン
トのプロセス信号を基に運転状態を監視して異常の発生
を早期に検出し診断するプラント監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラント、火力発電プラン
ト、化学プラント等の大規模プラントには、プラントの
性能およびプラントを構成する様々な系統、機器の健全
性を確認する目的で多数のプロセス信号が測定されてい
る。多量の信号の全てをプラントの運転員が常時監視す
ることは困難なことから、多くのプラントには計算機を
用いてプラント信号を入力し、予め与えた異常検出しき
い値と比較することにより自動的にプラント状態の変化
を検出する監視装置が設けられている。これら従来の装
置は、信号の入力、データの保存、監視処理といった監
視装置の諸機能を通常は１つの処理装置（多くの場合は
ミニコンピュータクラスの汎用計算機）で高速に実行す
るように設計製作されている。複数の処理装置を設ける
場合にも、その目的は装置全体の信頼性確保にあり、同
一機能のバックアップ用装置として作られていた。

【０００３】また、原子力発電プラントを例に採ると、
１運転サイクルが終了して燃料交換、機器の定期検査や
補修を行って、再度運転を開始した場合に、プラント信
号の特性に微妙な変化が観測される場合がある。このた
め、プラント監視装置の稼動に必要な異常検出しきい値
等の様々なパラメータの初期設定を行って装置の運用が
開始された後においても、各運転サイクルの開始時に前
サイクル運転時のデータを基にしきい値を再設定する必
要があり、従来はこれを人間が手作業で行っている。一
方、プラント監視装置では監視・診断結果を出力表示す
るとともに、監視に用いたプラントデータを整理した形
で利用者であるプラント運転員等に提供表示することが
要求される。プラントデータの監視は、プロセス量の瞬
時値である入力データの値ｙそのもの、あるいは自身を
含む他のプロセス量のデータｘから既知のプラント特性
関数ｙ＝ｆ（ｘ）を用いて予測される値からの偏差δｙ
＝ｙ−ｆ（ｘ）を監視指標として、これらを異常検出し
きい値と比較することにより行われる。従って、プラン
トデータの情報表示においては時間を横軸にとった入力
値ｙのトレンド図の他、横軸にｘの１信号の値、縦軸に
ｙの値をとったｘ−ｙ相関図を表示することが行われ
る。これらのプロットには異常検出しきい値を併せて表
示することも行われ、相関図の場合には通常時の特性か
らのズレを確認し易いように特性関数に基づく予測値ｆ
（ｘ）を同時に表示することも行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術のプ
ラント監視装置には以下のような３つの課題が指摘され
る。すなわち、 （１）既設のプラント監視装置に対して、監視機能の追
加修正ばかりでなく、監視対象となる信号を追加するよ
うな場合、その規模によっては処理装置のハードウェア
の交換やソフトウェアの既存部の大幅な修正が必要とな
り、改造に要するコストが多大となる問題があった。

【０００５】（２）また、プラント監視装置の運用が開
始された後においても、各運転サイクルの開始時に異常
検出しきい値を再設定する必要があるが、従来はこの作
業を人間が行っていたため、多大な時間を要するばかり
でなく、設定基準が作業者に依存して微妙に異なるとい
った問題があった。

【０００６】（３）装置の提供する情報の利用者にとっ
ては、時間を横軸にとったトレンド図は信号の挙動を把
握し易いが、相関図の表示には時間のスケールが含まれ
ないため、予測値からずれたデータが表示された場合
に、それが何時の時点で生じたズレであるかを把握する
ことが困難であるという問題があった。

【０００７】本発明は、上記課題に対処してなさたもの
で、直接の変更対象である機能とは関係のない既存部の
交換・修正をほとんど行うことなく、機能・監視対象の
拡張・追加を容易に行うことができるプラント監視装置
を提供することを目的とする。

【０００８】また本発明は、異常検出しきい値の設定を
一定の基準に従って自動的に行うことができるプラント
監視装置を提供することを目的とする。

【０００９】また本発明は、プラントデータの相関情報
を時間変化を把握し易い形式で表示するプラント監視装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１の発
明のプラント監視装置は、プラントからの各種プラント
データを入力する入力装置と、この入力装置から送信さ
れるプラントデータを保存するデータ保存装置と、この
データ保存装置に保存されたプラントデータを読み込み
監視基準に従って正常／異常の判定を行う監視処理装置
とを備え、入力装置とデータ保存装置およびデータ保存
装置と監視処理装置はそれぞれ通信手段を介して取り外
し可能に接続されることを特徴とする。

【００１１】請求項１の発明においては、プラント監視
に必要な諸機能の処理をそれぞれ異なるハードウェアで
実行するモジュール型装置として構成しており、このよ
うに機能単位に分割したことによりハードウェアとして
はパソコンクラスの汎用計算機の使用が可能となり、機
能単位での拡張・追加を容易かつ安価に行うことができ
る。なお、機能単位にソフトウェアをモジュール化する
だけでなくハードウェアをも分割することにより、同一
ハードウェア内で処理するのに比べて各機能の間で必要
な情報の授受に、従来にない伝送時間が余分に必要とな
るが、近年のネットワーク通信速度の向上と監視周期の
調整によりこのようなモジュール化は可能である。

【００１２】請求項２の発明のプラント監視装置は、プ
ラントからの各種プラントデータを入力する入力装置
と、この入力装置から送信されるプラントデータについ
て監視基準に従って正常／異常の判定を行い、判定結果
に従って入力データを保存するデータ監視保存装置とを
備え、入力装置とデータ監視保存装置は通信手段を介し
て取り外し可能に接続されることを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明のプラント監視装置は、プ
ラントからの各種プラントデータを入力し保存するデー
タ入力保存装置と、このデータ入力保存装置に保存され
たプラントデータを読み込み監視基準に従って正常／異
常の判定を行う監視処理装置とを備え、データ入力保存
装置と監視処理装置は通信手段を介して取り外し可能に
接続されることを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明においては、プラントデー
タの入力機能と入力したデータの保存機能を分割せずに
一つの処理装置としたが、これにより、観測信号の数が
限られているプラントや監視対象信号の拡張の可能性が
ないプラントに対して、高速のデータ保存が可能な監視
装置を提供することができる。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１または２記載
のプラント監視装置において、入力装置は同じ入力周期
のプラントデータを入力するものであって、入力周期に
よって分けられたプラントデータのグループごとに複数
設置されることを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明においては、高速入力の必
要な監視信号と低速入力でも充分な監視信号等の多様な
信号を対象とする場合にも、容易に対応することができ
る。また、例えば従来にない時間間隔で新たな監視信号
の入力を追加するような場合にも、これを別グループと
して専用入力装置を追加することで既存入力装置の大幅
な改造等を避けることができる。

【００１７】請求項５の発明は、請求項４記載のプラン
ト監視装置において、複数の入力装置がともに、同一の
信号を少なくとも１つ入力し、入力装置に接続されるデ
ータ保存装置と監視処理装置、またはデータ監視保存装
置は、前記同一信号のデータ用いて複数のグループ間の
入力時間差を評価し入力時間差によるデータ値のずれを
補正して監視処理することを特徴とする。

【００１８】請求項５の発明においては、同一時間間隔
で入力すべき監視対象信号数が多い場合にも、限られた
入力チャンネル数の入力装置を複数台用いることによっ
て容易かつ安価に対応することができる。また、同一入
力間隔の監視対象信号を追加する場合にも、既存入力装
置の大幅な改造等を避けることができる。

【００１９】請求項６の発明は、請求項５記載のプラン
ト監視装置において、入力時間差は、相互相関関数ある
いはレホケンスが最大となる時間、あるいは位相差と周
波数の関数の傾きにより評価することを特徴とする。

【００２０】請求項６の発明においては、複数の入力装
置間でハードウェアによって同期をとる必要がなくなる
ため、前述したように入力装置の増設を容易に行うこと
ができる。

【００２１】請求項７の発明は、請求項１ないし６のい
ずれか１項に記載のプラント監視装置において、監視処
理装置またはデータ監視保存装置からの監視処理結果に
基づいて診断基準に従って異常原因を判定する診断処理
装置を備え、監視処理装置またはデータ監視保存装置と
診断処理装置とは通信手段を介して取り外し可能に接続
されることを特徴とする。

【００２２】請求項７の発明においては、監視機能、診
断機能のいずれを修正・追加する場合にも、それぞれの
既存部の大幅な改造を避けることができる。

【００２３】請求項８の発明は、プラントからの各種プ
ラントデータを入力し、入力したプラントデータについ
て監視基準に従って正常／異常の判定を行うプラント監
視処理装置と、プラント監視処理装置からの監視処理結
果に基づいて診断基準に従って異常原因を判定する診断
処理装置を備え、プラント監視処理装置と診断処理装置
は通信手段を介して取り外し可能に接続されることを特
徴とする。

【００２４】請求項８の発明においては、プラントデー
タを入力する機能、入力したデータを保存する機能、お
よび入力データに対して予め定めた監視基準に従って正
常／異常の判定を行う監視機能を同一の処理装置に持た
せており、観測信号の数が限られているプラントや監視
対象信号の拡張の可能性がないプラントに対して、高速
の監視処理とデータ保存が可能でかつ監視処理装置を改
造することなく診断機能の改良等を行うことができる。

【００２５】請求項９の発明は、請求項１ないし８のい
ずれか１項に記載のプラント監視装置において、入力装
置を介して入力したプラントデータについてそれぞれ異
なる監視診断基準に従って異常事象の検出を行う複数の
個別監視診断処理装置を取り外し可能に備えることを特
徴とする。

【００２６】請求項９に発明においては、装置の既存部
を改造することなく例えば従来にない診断機能を追加す
るといった作業を容易に行うことができ、装置の拡張性
が高まる。

【００２７】請求項１０の発明は、請求項１ないし９の
いずれか１項に記載のプラント監視装置において、保存
された過去のプラントデータを用いて前記監視基準を設
定する監視基準設定手段を有することを特徴とする。

【００２８】請求項１０の発明においては、異常検出し
きい値等の監視基準の設定に要していた時間を大幅に短
縮できるとともに、設定者に依存しない一定の基準に従
ったしきい値の設定が可能となる。

【００２９】請求項１１の発明は、請求項１０記載のプ
ラント監視装置において、監視基準設定手段は、保存さ
れた過去のプラントデータから通常の運転操作の影響を
受けた部分を除外して用いることを特徴とする。

【００３０】請求項１１の発明においては、頻度の少な
い運転操作によって生じる変化を異常と見なさないよう
に異常検出しきい値を定めた場合、操作の行われない運
転時に異常による小さな変化が生じても検出できない場
合があるが、このように機器のテスト運転操作等の通常
行われる運転操作の期間を除いてしきい値を設定し、か
つ監視実行時に運転操作が行われたことを識別すること
で高感度の異常検出が可能となる。

【００３１】請求項１２の発明は、請求項１０記載のプ
ラント監視装置において、監視基準設定手段は、保存さ
れた過去のプラントデータから異常の影響を受けている
ことが明らかな部分を除外して用いることを特徴とす
る。

【００３２】請求項１２の発明においては、異常の影響
を受けて変化した部分を正常データに含めて異常検出し
きい値を定めた場合、実際に異常が生じても検出できな
い場合があるが、このように異常の影響を受けているこ
とが明らかな部分を除外してしきい値を設定すること
で、再度同じ異常が発生したときに検出可能となる。

【００３３】請求項１３の発明は、請求項１０記載のプ
ラント監視装置において、監視基準設定手段は、保存さ
れた過去のプラントデータから任意に指定した部分を除
外して用いることを特徴とする。

【００３４】請求項１３の発明においては、既知の人為
操作の影響であるか異常の影響であるか判然としないよ
うな変化を示す部分を除外してしきい値を設定すること
で、再度同じような変化が発生したときに検出可能とな
る。

【００３５】請求項１４の発明は、請求項１０ないし１
３のいずれか１項に記載のプラント監視装置において、
監視基準設定手段は、定常なプラントデータに対しては
該当する過去のプラントデータの算術平均値に一定値を
加えた値を上限しきい値、一定値を減じた値を下限しき
い値とする監視基準を設定することを特徴とする。

【００３６】請求項１４の発明においては、通常運転中
はほとんど変化することのないプラント信号に対して、
観測データそのものを固定しきい値と比較するという最
も単純で高速処理の可能な監視方法としきい値を設定す
ることができる。

【００３７】請求項１５の発明は、請求項１０ないし１
４のいずれか１項に記載のプラント監視装置において、
監視基準設定手段は、非定常なプラントデータに対して
は該当する過去のプラントデータの移動平均値に一定値
を加えた値を上限しきい値、一定値を減じた値を下限し
きい値として監視する監視基準を設定することを特徴と
する。

【００３８】請求項１５の発明においては、通常運転中
においても変化するプラント信号に対して、通常とは異
なる急激な変化を感度良く検出する監視方法としきい値
を設定することができる。

【００３９】請求項１６の発明は、請求項１４または１
５記載のプラント監視装置において、監視基準設定手段
は、前記各一定値を該当する過去のプラントデータの算
術平均値あるいは移動平均値からの偏差の最大値の定数
倍として設定することを特徴とする。

【００４０】請求項１６の発明においては、通常観測さ
れる監視指標の変動を正常とし、かつ異常による変化を
感度良く検出することが可能となる。

【００４１】請求項１７の発明は、請求項１４ないし１
６のいずれか１項に記載のプラント監視装置において、
監視基準設定手段は、過去のプラントデータの最大値と
最小値の差が当該プラントデータの算術平均値にある定
数を乗じたものよりも小さければ当該プラントデータを
定常と判定し、大きければ非定常と判定することを特徴
とする。

【００４２】請求項１７の発明においては、通常時の変
動特性をプラントデータの最大値と最小値の差、すなわ
ち最大の振れ幅という簡単なパラメータによって評価す
ることで、専門家に近い定常性判定を自動化することが
できる。

【００４３】請求項１８の発明は、請求項１４ないし１
６のいずれか１項に記載のプラント監視装置において、
監視基準設定手段は、過去のプラントデータの最大値と
最小値の差が当該プラントデータの算術平均値にある定
数を乗じたものよりも小さく、かつ算術平均値廻りの標
準偏差が前記算術平均値に対応する定数を乗じたものよ
りも小さければ当該プラントデータを定常と判定し、い
ずれか一方が大きければ非定常と判定することを特徴と
する。

【００４４】請求項１８の発明においては、通常時の変
動特性をプラントデータの最大値と最小値の差（最大振
れ幅）および算術平均値廻りの標準偏差という簡単なパ
ラメータによって評価することで、専門家に近い定常性
判定を自動化することができる。

【００４５】請求項１９の発明は、請求項１４ないし１
６のいずれか１項に記載のプラント監視装置において、
監視基準設定手段は、過去のプラントデータの最大値と
最小値の差が当該プラントデータの算術平均値に第１の
定数を乗じたものより大きくかつ前記第１の定数よりオ
ーダーの大きい第２の定数を乗じたものより小さければ
当該プラントデータを非定常と判定し、その範囲になけ
れば定常と判定することを特徴とする。

【００４６】請求項１９の発明においては、請求項１７
の発明と同様に、通常時の変動特性をプラントデータの
最大値と最小値の差（最大振れ幅）という簡単なパラメ
ータによって評価することで、専門家に近い定常性判定
を自動化することができる。

【００４７】請求項２０発明は、請求項１４ないし１６
のいずれか１項に記載のプラント監視装置において、監
視基準設定手段は、過去のプラントデータの最大値と最
小値の差が当該プラントデータの算術平均値廻りの標準
偏差にある定数を乗じたものよりも小さければ当該プラ
ントデータを定常と判定し、大きければ非定常と判定す
ることを特徴とする。

【００４８】請求項２０の発明においては、請求項１８
の発明と同様に、通常時の変動特性をプラントデータの
最大値と最小値の差（最大振れ幅）および算術平均値廻
りの標準偏差という簡単なパラメータによって評価する
ことで、専門家に近い定常性判定を自動化することがで
きる。

【００４９】請求項２１の発明は、請求項１ないし３の
いずれか１項に記載のプラント監視装置において、保存
されたプラントデータに基づいて指定された２種類のプ
ラントデータの相関図を表示する際に、前記２種類のプ
ラントデータの内一方のプラントデータの入力値から所
定のモデルにより他方のプラントデータの予測値を演算
し、前記他方のプラントデータの入力値と予測値との差
の時間変化を示す残差列時間トレンド図を同時に表示す
る手段を備えたことを特徴とする。

【００５０】請求項２２の発明は、プラントからの各種
プラントデータを入力し、監視基準に従って正常／異常
の判定を行うプラント監視装置において、入力したプラ
ントデータに基づいて指定された２種類のプラントデー
タの相関図を表示する際に、前記２種類のプラントデー
タの内一方のプラントデータの入力値から基準のモデル
により他方のプラントデータの予測値を演算し、前記他
方のプラントデータの入力値と予測値との差との差の時
間変化を示す残差列時間トレンド図を同時に表示する手
段を備えたことを特徴とする。

【００５１】請求項２１および２２の発明においては、
時間スケールを含まない相関図の欠点を補うことができ
る。

【００５２】請求項２３の発明は、請求項２１または２
２記載のプラント監視装置において、前記相関図に表示
されるデータと前記残差列時間トレンド図に表示される
データのそれぞれの表示色を連動して変化させる手段を
備えることを特徴とする。

【００５３】請求項２３の発明においては、相関図上の
表示データを残差列時間トレンド図上のデータと対応付
けて把握することができる。

【００５４】請求項２４の発明は、請求項２１または２
２記載のプラント監視装置において、前記相関図または
前記残差列時間トレンド図のいずれか一方で指定された
データと対応する他方の図のデータを識別可能にそれぞ
れの表示色または表示マークを同様に変化させる手段を
備えることを特徴とする。

【００５５】請求項２４の発明においては、例えば相関
図において基準値ｆ（ｘ）からずれた点が複数あるよう
な場合にも、選択したデータが何時生じたものであるか
を把握することが可能となる。逆に、基準値からのずれ
が大きくなった時間を選択してその時の入力値の大きさ
を知ることも可能となる。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。

【００５７】図１は、本発明のプラント監視装置の第１
の実施の形態の全体構成を示すもので、プラントデータ
を入力する入力装置１と、入力されたプラントデータを
保存するデータ保存装置２と、保存されたプラントデー
タを指定周期で入力し正常／異常の判定を行う監視処理
装置３とで構成される。

【００５８】上記構成において、プラントから得られる
信号は入力装置１によって時系列データに変換され、デ
ータ保存装置２に伝送される。データ保存装置２は入力
装置１によって入力されたプラントデータの一定期間分
を常時連続して保存する。監視処理装置３は、データ保
存装置２に格納されているプラントデータを指定監視周
期ごとに入力し、予め定めた監視基準に従って正常／異
常の判定を行う。異常が検出された場合にはその結果の
保存と出力表示を行うとともに、監視処理に用いたデー
タの異常検出前後一定期間分を異常データとして保存す
る。

【００５９】また図２〜図４は、上記各装置の詳細な構
成例を示すものである。入力装置１は、装置内の機能を
制御する制御部１ａと、プラント信号を量子化する量子
化部１ｂと、量子化されたデータを一定量記憶する２つ
の一時記憶部１ｃと、記憶および取り出し時の一時記憶
部１ｃの切り替えを行うゲート部１ｄ、１ｅと、データ
送信を行う通信部１ｆとで構成される。

【００６０】データ保存装置２は、各機能を制御する制
御部２ａと、データの受信または送信を行う通信部２
ｂ、２ｃと、データを記憶する記憶部２ｄとで構成され
る。

【００６１】監視処理装置３は、各機能を制御する制御
部３ａと、データの受信を行う通信部３ｂと、監視基準
に従ってデータの異常を検出する監視処理部３ｃと、監
視基準を格納する監視基準格納部３ｄと、監視結果を格
納する監視結果格納部３ｅと、監視結果を出力表示する
出力表示部３ｆと、異常を検出されたデータについて一
定期間のデータを記憶する長期記憶部３ｇとで構成され
る。

【００６２】次に、本実施の形態の作用を図２〜図４に
基づいて説明する。図２に示す入力装置１において、予
め設定された入力時間間隔Δｔごとに制御部１ａから出
される指令に従い、プラント信号は量子化部１ｂにより
量子化され、ゲート部１ｄを経由して予め設定された容
量を持つ一時記憶部１ｃのいずれか一方に格納される。
入力データを格納中の一時記憶部１ｃに空き容量がなく
なった場合、制御部１ａはゲート部１ｄに指令を出して
格納先の一時記憶部１ｃを切り替えるとともに、格納を
終えた一時記憶部１ｃの時系列データをゲート部１ｅを
経由して通信部１ｆよりデータ保存装置２へ送信する。

【００６３】入力装置１からデータ保存装置２へ送信さ
れたデータは、制御部２ａにより、通信部２ｂを経由し
て一定期間分の容量を持つリングバッファ状の記憶部２
ｄに保存される。すなわち、記憶部２ｄにおいて一定期
間を経過したデータは新たなデータによって上書きされ
る。記憶部２ｄのプラントデータは、指定監視周期ごと
に図４に示す監視処理装置３の制御部３ａの指令によっ
て、通信部３ｂ、２ｃを経由して読み出され、監視処理
部３ｃにおいて監視基準格納部３ｄに設定された監視方
法、異常検出しきい値等の条件に従ってその正常／異常
が判定される。異常が検出された場合、制御部３ａはそ
の結果を監視結果格納部３ｅに保存し、出力表示部３ｆ
に表示する。また、異常検出の前後の予め定めた期間分
のプラントデータを長期記憶部３ｇに格納する。

【００６４】以上の説明からも明らかなように、本実施
の形態によれば、各機能処理間のデータの流れは一方向
のみであるため、各機能単位にソフトウェアおよびハー
ドウェアの独立性を高めたモジュール型プラント監視装
置を実現することができる。このように機能単位に分割
したことにより、ハードウェアとしてはパソコンクラス
の汎用計算機の使用が可能であり、これにより機能単位
での拡張・追加を容易かつ安価に行うことができる。

【００６５】なお、長期記憶部３ｇをデータ保存装置２
に含め、監視処理装置３において異常が検出された場合
にデータ保存装置２に長期保存の指令を出すように構成
することも可能である。さらに、監視処理装置３の出力
表示部３ｆを別置の出力表示／対話処理装置として構成
することも可能である。

【００６６】図５は、本発明のプラント監視装置の第２
の実施の形態の全体構成を示すもので、プラントからの
信号を入力する入力装置１と、入力されたプラントデー
タに対してあらかじめ定めた監視基準に従って正常／異
常の判定を行い、判定結果に従って入力データを保存す
るデータ監視保存装置４とで構成される。この構成で
は、プラントから得られる信号は入力装置１によって時
系列データに変換されデータ監視保存装置４に伝送され
る。

【００６７】図６は、データ監視保存装置４の詳細な構
成例を示すもので、各機能を制御する制御部４ａと、デ
ータを受信する通信部４ｂと、監視基準に従ってデータ
の異常を検出する監視処理部４ｃと、監視基準を格納す
る監視基準格納部４ｄと、監視結果を格納する監視結果
格納部４ｅと、監視結果を出力表示する出力表示部４ｆ
と、異常データを格納する長期記憶部４ｇと、正常デー
タを格納する記憶部４ｈとで構成される。

【００６８】次に、本実施の形態におけるデータ監視保
存装置４の動作を図６に基づいて説明する。通信部４ｂ
より入力されたプラントデータは、監視処理部４ｃにお
いて、監視基準格納部４ｄに格納されている監視周期、
監視方法、異常検出しきい値等の条件に従って処理さ
れ、正常／異常が判定される。

【００６９】監視結果が正常な場合、制御部４ａは一定
期間分の入力データを記憶部４ｈに格納する。異常が検
出された場合、制御部４ａはその結果を監視結果格納部
４ｅに保存し、出力表示部４ｆに出力するとともに、異
常検出前後一定期間分のデータを異常データとして長期
記憶部４ｇに保存する。

【００７０】以上の説明からも明らかなように、本実施
の形態によれば、入力データの監視と保存の２つの処理
を同一装置内で行うため、前記第１の実施の形態におけ
るデータ保存装置から監視処理装置へのデータ通信に要
する時間が不要となり、より短周期での監視が可能とな
る。

【００７１】図７は、本発明のプラント監視装置の第３
の実施の形態の全体構成を示すもので、プラントデータ
を入力し保存するデータ入力保存装置５と、データ入力
保存装置５からプラントデータを指定周期で入力し正常
／異常の判定を行う監視処理装置３とで構成される。こ
の構成では、プラントから得られる信号はデータ入力保
存装置５に入力されて時系列データに変換され、常時一
定期間分のデータが連続的に保存される。監視処理装置
３は第１の実施の形態におけるものと同様であり、図４
に示すような構成を有する。

【００７２】図８は、データ入力保存装置５の詳細な構
成例を示すもので、制御部５ａと、量子化部５ｂと、２
つの一時記憶部５ｃと、これらの一時記憶部５ｃへの読
み込みおよび読み出しを行うゲート部５ｄ、５ｅと、一
時記憶部５ｃへ一時記憶されたプラントデータを格納す
る記憶部５ｆと、データ送信を行う通信部５ｇとで構成
される。

【００７３】次に、本実施の形態の作用を説明する。図
８に示すように構成されたデータ入力保存装置５におい
ては、プラント信号は量子化部５ｂにより量子化され、
ゲート部５ｄを経由して予め設定された容量を持つ一時
記憶部５ｃのいずれか一方に格納される。入力データを
格納中の一時記憶部５ｃに空き容量がなくなった場合、
制御部５ａはゲート部５ｄに指令を出して格納先の一時
記憶部５ｃを切り替えるとともに、格納を終えた一時記
憶部５ｃの時系列データをゲート部５ｅを経由して記憶
部５ｆに直接に保存する。記憶部５ｆに格納されたプラ
ントデータは通信部５ｇを経由して、監視処理装置３に
より指定監視周期ごとに読みだされ、第１の実施の形態
で説明したように処理される。

【００７４】本実施の形態によれば、監視対象信号の拡
張といった要求には対応し難いものの、観測信号の数が
限られているプラントや監視対象信号の拡張の可能性が
ないプラントに対しては、高速のデータ保存が可能なプ
ラント監視装置を実現することができる。

【００７５】図９は、本発明のプラント監視装置の第４
の実施の形態の全体構成を示すもので、入力時間間隔の
同じグループのプラント信号をそれぞれ入力するグルー
プ単位の複数台の入力装置１と、これらの入力装置１に
よって入力されたプラントデータを保存するデータ保存
装置２′と、保存されたプラントデータを指定周期で入
力し正常／異常の判定を行う監視処理装置３とで構成さ
れる。

【００７６】この構成において、入力装置１は、図２に
示す構成を有し、第１の実施の形態とは入力周期のみが
Δｔ₁ 、…、Δｔ_n と異なる。監視処理装置３は、第１
の実施の形態と同じく図４に示すような構成を有する。

【００７７】データ保存装置２′は図１０に構成例を示
すように、図３に示すデータ保存装置２とほぼ同じであ
るが、制御部２′ａと、データの受信または送信を行う
通信部２′ｂ、２′ｃと、データを記憶する記憶部２′
ｄに加えて、入力された信号グループ別にプラントデー
タを分けて保存するための前処理部２′ｅが設けられて
いる。

【００７８】次に、本実施の形態の作用を説明する。こ
の実施の形態では、監視対象のプラント信号は入力時間
間隔の同じ信号ごとにグループ化され、各グループに対
して独立に設けられた複数台の入力装置１にそれぞれ入
力される。

【００７９】各入力装置１から送出されたプラントデー
タは、データ保存装置２′において常時一定期間分が信
号グループ別に分けて連続的に保存される。このデータ
は予め設定された監視周期ごと監視処理装置３に入力さ
れて監視処理が実行される。

【００８０】従来のプラント監視装置のように１台の入
力装置しかない場合には、新たに異なる入力周期の信号
を追加するには入力部のソフトウェアの大幅な改造が必
要となったが、これに対して本実施の形態によれば、同
一構成の入力装置を追加することで既存入力装置の大幅
な改造を避けることができる。

【００８１】なお、第１の実施の形態と同様に、入力装
置が分離された構成の第２の実施の形態のプラント監視
装置に対しても、図１１に例示するように入力装置１を
信号グループごとに独立して設けた構成とすることが可
能である。この場合、データ監視保存装置４′は図６と
類似の構成となるが、監視処理部４ｃの前に図１０と同
様の前処理部が付加される。

【００８２】図１２は、本発明のプラント監視装置の第
５の実施の形態の全体構成を示すもので、入力時間間隔
の同じグループのプラント信号をそれぞれ入力し、かつ
ともに共通信号を入力する複数台の入力装置１と、これ
らの入力装置１によって入力された各グループのプラン
トデータおよびグループ間の入力時間差を評価した共通
データを保存するデータ保存装置２″と、保存されたプ
ラントデータをグループ間の入力時間差を補正して正常
／異常の判定を行う監視処理装置３′とで構成される。

【００８３】本実施の形態は、同一周期で入力すべき信
号数が非常に大きい場合に対応したものであり、第４の
実施の形態と同様にこれらの信号を複数のグループに分
割し、グループごとに異なる入力装置１に入力する。こ
のとき、各入力装置１に共通の信号を含めて入力する。
共通信号としては、プラント信号の中で低周波から高周
波までのできるだけ広い周波数成分を持った信号を選択
して用いるか、あるいは同様の特性を持つ疑似信号、例
えば良く知られるＭ系列信号のような信号、を用いる。
各入力装置１は、第１の実施の形態と同様に図２に示す
ような構成を有する。

【００８４】各入力装置１から送出されたプラントデー
タは、データ保存装置２″に入力されて常時一定期間分
が連続的に保存される。データ保存装置２″は、図１３
に示すように、第４の実施の形態における図１０に示す
データ保存装置２′と比較して、制御部２″ａ、通信部
２″ｂ、２″ｃ、記憶部２″ｄおよび前処理部２″ｅ
に、各グループに含まれる共通信号の時系列データに基
づいてグループ間の入力時間差を評価し記憶部２″ｄに
保存する時間差評価部２″ｆが付加された構成を有す
る。

【００８５】また、監視処理装置３′も、図１４に示す
ように、第１の実施の形態における図４に示す監視処理
装置３と比較して、制御部３′ａ、通信部３′ｂ、監視
処理部３′ｃ、監視基準格納部３′ｄ、監視結果格納部
３′ｅ、出力表示部３′ｆおよび長期記憶部３′ｇに、
プラントデータを入力時間差によって補正する時間差評
価部３′ｉが付加された構成を有する。

【００８６】次に、図１３および図１４に基づいて、本
実施の形態におけるデータ保存装置２″および監視処理
装置３′の動作を説明する。

【００８７】データ保存装置２″では、通信部２″ｂを
介して各入力装置１からのプラントデータの入力が開始
され、予め設定された評価期間分のデータが前処理部
２″ｅを経由して記憶部２″ｄに保存されたとき、制御
部２″ａの指令によって時間差評価部２″ｆは各グルー
プに含まれる共通信号の時系列データを入力し、グルー
プ間の入力時間差を評価して記憶部２″ｄに保存する。

【００８８】２つの異なる信号グループ間の入力時間差
評価は次のように行う。すなわち、２つのグループに含
まれる共通信号データをそれぞれｘ、ｙとする。予め設
定した評価期間をｍΔｔとすると、ｍ点の時系列データ
ｘ、ｙの相互相関関数φ_xy（τ）を求め、図１５に示す
ようにその最大値を与えるτを入力時間差δとする（τ
＝δ）。あるいは、データ保存装置２″の記憶部２″ｄ
に保存されるデータ数が多くてｍも大きい場合には、
ｘ、ｙの複素コヒーレンス関数のフーリエ逆変換として
定義されるレホケンス（H.Nishihara & H.Konishi: A N
ew CorrelationMethod for Transit-time Estimation,
Progress in Nuclear Energy, Vol.1,p.219, Pergamon
Press 1977) を求め、相互相関関数の場合と同様にその
最大値を与える遅れ時間を入力時間差とする。あるいは
この解析において得られる図１６に例示するようなｘ、
ｙの位相差θ−周波数ｆ特性に対して、ｘを基準として
見たｙの位相遅れをθ＝−３６０δｆなる直線で近似し
て得られる値δを入力時間差とする。

【００８９】データ保存装置２″の記憶部２″ｄに保存
されたデータは、予め設定された監視周期ごとに監視処
理装置３′に入力され、時間差を考慮した監視処理が行
われる。すなわち、通信部３′ｆから入力されたプラン
トデータは、時間差評価結果とともにまず時間差補正部
３′ｉに与えられる。ここでは、例えば、監視処理にお
いて異なるグループに含まれるデータから算出する監視
指標を用いる場合、時間の最も遅れたグループを基準に
他のグループのデータを内挿することによって、グルー
プ間の時間差を補正したデータを作成する。

【００９０】いま時間差評価部２″ｆで得られた２つの
グループ間の入力時間差がδ（＜Δｔ）であったとする
と、入力の早いグループのデータｘ_i （ｉ＝ｔ／Δｔ）
は、次式 ｘ_i ′＝ｘ_i ＋（ｘ_i+1 −ｘ_i ）＊（δ／Δｔ） に従ってｘ_i ′に補正される。もちろん、（δ／Δｔ）
の大きさによって補正を行わない、あるいは単に１点分
ずらす、といった処理を行うことも可能である。

【００９１】監視処理部３′ｃでは、補正後のデータに
対して、監視基準格納部３′ｄに設定された監視方法、
異常検出しきい値等の条件に従って正常／異常判定を行
う。異常が検出された場合の動作は、時間差評価結果を
含めて長期記憶部３′ｇに保存する他は、第１の実施の
形態と同様である。

【００９２】以上のように構成することにより、同一時
間間隔で入力すべき監視対象信号を、既存の入力装置で
対応できない数だけ追加するような場合にも、限られた
入力チャンネル数の入力装置を複数台追加するだけで容
易かつ安価に対応することができる。

【００９３】なお、以上で説明した実施の形態は、図９
に示すプラント監視装置において、同一入力間隔の信号
が多数ある場合への対応を可能とするものである。同様
に、図１１に示すプラント監視装置の場合にも本実施の
形態の適用は可能である。この場合のデータ監視保存装
置は、図６に示す構成の監視処理部４ｃの前段に図１３
における時間差評価部２″ｆと図１４における時間差補
正部３′ｉが付加されたものとなる。

【００９４】図１７は、本発明のプラント監視装置の第
６の実施の形態を示すもので、図１に示す第１の実施の
形態と比較して、図１に示す監視処理装置３にデータを
送信するための通信部を付加し、この監視処理装置３か
らの監視処理結果を基に予め与えた診断基準に従って異
常原因を判定する診断処理装置６が設けられてる。この
診断処理装置６は、図１８に示すように、制御部６ａ
と、監視処理装置３から監視処理結果を受信する通信部
６ｂと、監視処理結果から診断基準に従って異常診断を
行う診断処理部６ｃと、診断処理部６ｃで用いる診断基
準を格納する診断基準格納部６ｄと、診断処理部６ｃの
診断結果を格納する診断結果格納部６ｅと、診断結果を
出力表示する出力表示部６ｆとで構成される。

【００９５】次に、診断処理装置６の動作を図１８に基
づいて説明する。診断処理の実行は出力表示部６ｆを介
した対話入力による使用者の要求により、あるいは予め
設定された時間において自動的に出される制御部６ａか
らの指令により開始される。実行開始により、まず監視
処理装置３の監視結果格納部に保存されている監視処理
結果が、監視処理装置３の通信部を経由して診断処理装
置６に送信され、通信部６ｂを経由して診断処理部６ｃ
に入力される。

【００９６】監視処理結果は、監視指標ごとにそれぞれ
が異常検出しきい値を越えて増加したか減少したかある
いは正常値のままであったかについての情報であり、あ
るいは単に正常または異常といった情報である。ここで
はこれらを監視指標の変化パターンと呼ぶことにする
と、診断基準格納部６ｄには既知の異常事象に対して想
定される監視指標の変化パターンが基準パターンとして
与えられている。

【００９７】診断処理部６ｃでは、監視処理装置３から
入力された現状の監視指標の変化パターンを基準パター
ンと比較照合し、現状に最も類似した基準パターンを示
す既知事象を異常の原因事象と診断する。制御部６ａ
は、この診断結果を出力表示部６ｆに出力するとともに
診断結果格納部６ｅに保存する。

【００９８】なお、本実施の形態は第１の実施の形態に
診断処理装置６を付加したものであるが、当然第２ない
し第５の実施の形態にも診断処理装置６を付加すること
ができる。

【００９９】このように、診断のための専用処理装置を
設けることにより、監視機能、診断機能のいずれを修正
・追加する場合にも、それぞれの既存部の大幅な改造を
避けることができる。

【０１００】図１９は、本発明のプラント監視装置の第
７の実施の形態の全体構成を示すもので、プラント監視
装置の従来型である入力手段、保存手段および監視処理
手段を備えたプラント監視処理装置７に、その監視処理
結果を入力し予め与えた診断基準に従って異常原因を判
定する専用の診断処理装置６を付加している。

【０１０１】プラント監視処理装置７には、図２０に示
すように、制御部７ａと、図１に示す入力装置１相当の
量子化部７ｂ、ゲート部７ｄ、７ｅ、および一時記憶部
７ｃよりなるプラントデータ入力機能と、図６に示すデ
ータ監視保存装置４相当の監視処理部７ｆ、監視基準格
納部７ｇ、監視結果格納部７ｈ、出力表示部７ｉ、プラ
ントデータを常時保存する記憶部７ｊおよび異常検出時
のプラントデータを保存する長期記憶部７ｋよりなる監
視処理保存機能が備えられている。

【０１０２】診断処理装置６は、第６の実施の形態で説
明した図１８と同様に構成され、出力表示部６ｆを介し
た対話入力による使用者の要求により、あるいは予め設
定された時間において自動的に出される制御部６ａから
の指令により診断処理が開始される。すなわち、まず監
視結果格納部７ｈに保存されている監視処理結果が、図
示されていない通信部を経て診断処理装置６に入力さ
れ、以下第６の実施の形態で説明したのと同様の動作で
診断処理を実行する。

【０１０３】このような構成とすることにより、第３の
実施の形態で示した装置と同様に観測信号の数が限られ
ているプラントや監視対象信号の拡張の可能性がないプ
ラントに対して、高速の監視処理とデータ保存が可能で
かつ監視処理装置を改造することなく診断機能の改良等
を行うことができる。

【０１０４】図２１は、本発明のプラント監視装置の第
８の実施の形態の全体構成を示すもので、第４の実施の
形態の変形例として図１１に示した構成に、診断処理装
置６と、プラントデータに対してそれぞれの目的により
個別の監視診断処理を行う複数の専用装置（個別監視診
断処理装置）８が付加されている。この図において、入
力装置１は図２と同様に構成され、データ監視保存装置
４′は、第４の実施の形態で説明したように図６に示す
構成に前処理部を設けたものに、データを送信するため
の通信部を付加したものである。また、診断処理装置６
は図１８と同様に構成される。

【０１０５】個別監視診断処理装置８は、図２２に示す
ように、制御部８ａと、データを受信する通信部８ｂ
と、個別監視診断基準に従って個別の異常を監視する個
別処理部８ｃと、個別監視診断基準格納部８ｄと、監視
診断結果格納部８ｅと、出力表示部８ｆと、異常を検出
されたプラントデータを保存する長期記憶部４ｇとで構
成されている。

【０１０６】次に、本実施の形態における個別監視診断
処理装置８の動作を図２２に基いて説明する。個別監視
診断処理装置８の制御部８ａは、予め設定された監視診
断周期ごとにデータ監視保存装置４′の記憶部４ｈ（図
６参照）より図示しない通信部および図２２に示す通信
部８ｂを経由してプラントデータを入力し、個別処理部
８ｃに与える。

【０１０７】個別処理部８ｃは、監視診断基準格納部８
ｄに与えられた処理方法、異常検出しきい値等に従って
プラントデータを処理し、正常／異常の判定を行う。異
常が検出された場合にはその結果を出力表示部８ｆに出
力し、監視診断結果格納部８ｅに保存するとともに、異
常検出前後一定時間分の入力データを長期記憶部８ｇに
保存する。

【０１０８】診断処理装置６は、第６の実施の形態で説
明したように、監視処理装置３やデータ監視保存装置４
より得られる各監視指標の変化パターンを基に診断する
のに対し、ここで述べた個別監視診断処理装置８は、例
えば特定の異常事象のみに注目した処理を行い、当該事
象が発生しているか否かを監視する、といった目的で設
置するものを含んでいる。

【０１０９】なお、本実施の形態で用いた個別監視診断
処理装置は、第１〜第７の実施の形態にも付加すること
ができる。

【０１１０】上記したように、本実施の形態のように構
成することにより、装置の既存部を改造することなく例
えば従来にない診断機能を追加するといった作業を容易
に行うことができ、装置に機能拡張性を持たせることが
可能となる。

【０１１１】図２３は、本発明のプラント監視装置の第
９の実施の形態の全体構成を示すもので、入力装置１と
データ監視保存装置４″とで構成される。この実施の形
態の全体構成は、図５に示す第２の実施の形態と類似し
ているが、入力装置１に接続されるデータ監視保存装置
４″が、図２４に示すように、図６に示すデータ監視保
存装置４と比較して、異常検出のための監視方法と異常
検出しきい値を、過去に保存されたプラントデータの時
系列から予め与えた条件に従って自動的に設定する機能
を備えている。

【０１１２】図２４において、データ監視保存装置４″
は、制御部４″ａと、データを受信する通信部４″ｂ
と、監視基準に従ってデータの異常を検出する監視処理
部４″ｃと、監視基準を格納する監視基準格納部４″ｄ
と、監視結果を格納する監視結果格納部４″ｅと、監視
結果を出力表示する出力表示部４″ｆと、異常データお
よび正常データを長期間格納する長期記憶部４″ｇと、
通信部４″ｂで受信したプラントデータを保存する記憶
部４″ｈと、記憶部４″ｈ内のプラントデータを長期記
憶部４″ｇに保存処理する保存処理部４″ｉと、長期記
憶部４″ｇ内のデータを用いて監視基準を作成し監視基
準格納部４″ｄに設定する監視基準設定部４″ｊとで構
成される。

【０１１３】次に、図２４に基づいて本実施の形態にお
けるデータ監視保存装置４″の動作を説明する。通信部
４″ｂより入力されたプラントデータは、一定期間分の
時系列データを保存する記憶部４″ｈに逐次格納され
る。制御部４″ａは、監視基準格納部４″ｄに与えられ
た監視周期で監視処理部４″ｃを起動する。監視処理部
４″ｃは、記憶部４″ｈよりプラントデータを入力し、
監視基準格納部４″ｄに設定された監視方法、異常検出
しきい値に従って異常の有無を判定する。異常が検出さ
れた場合、制御部４″ａはその結果を監視結果格納部
４″ｅに保存し、出力表示部４″ｆに出力するととも
に、異常検出前後一定期間分のデータを異常データとし
て長期記憶部４″ｇに保存する。ここまでの動作は記憶
部４″ｈへの保存と監視処理の実行との前後関係を除い
て第２の実施の形態の場合と同様である。

【０１１４】本実施の形態の特徴は、監視処理の結果が
正常という状態が続いた場合にも、保存処理部４″ｉに
よってプラントデータが長期記憶部４″ｇに保存される
こと、出力表示部４″ｆあるいは図示しない別置の出力
表示／対話装置を介した利用者の要求により起動される
監視基準設定部４″ｊを備え、長期記憶部４″ｇに保存
されたプラントデータを基に監視方法と異常検出しきい
値を自動設定するようにしたことにある。

【０１１５】図２５は、監視基準設定部４″ｊの処理の
流れを示したもので、６つのステップ１０１〜１０６で
処理が行われる。すなわち、ステップ１０１では、長期
記憶部４″ｇに保存されたプラントデータの中から、設
定条件Ｏの１つとして利用者の指定した期間のデータを
入力する。今、入力された中の１信号の時系列データが
図２６（ａ）のようであったとする。

【０１１６】ステップ１０２では、入力データについ
て、機器のテスト運転等の既知の運転操作の影響が現れ
ている期間を、予め与えられた判定条件Ｐに従って判定
し、異常検出しきい値の設定用データからその期間内の
データを除外する。ここで、運転操作の判定条件は、例
えば判定用信号の一定時間内の変化量や変化率がある範
囲を越えたか否か、あるいは特定の機器の運転状態を示
す信号の値から操作の有無を直接判断する、といった論
理データとして与えておく。今、図２６（ａ）のデータ
の急激な変化を示している期間が運転操作によるものと
判定された場合、同図（ｂ）に示すように操作期間内の
データが除外される。

【０１１７】またステップ１０２では、使用データの設
定条件Ｏの１つとして指定された、異常の影響を受けて
いることが明らかなデータ、および／あるいは単に除外
指定されたデータを、異常検出しきい値の設定用データ
から除外する処理を行う。図２６（ａ）で点線で示した
円内のデータが、異常の影響によって変化したデータ、
あるいは除外指定されたデータであった場合、同図
（ｂ）に示すようにこの点が除外される。

【０１１８】ステップ１０３では、予め与えた定常性判
定条件Ｑに従い、運転操作が行われていない期間の、か
つ除外指定データを含まないデータに対して定常性の判
定を行う。この判定処理は、例えば、データの最大値と
最小値の差（以下、最大振れ幅という。）および算術平
均値を求め、前記最大振れ幅が前記算術平均値の定数倍
（例えば 3％）よりも小さければ定常、大きければ非定
常、といった判定条件に基づいて行う。さらにこのステ
ップでは、プラントデータごとに定常／非定常に応じて
監視方法の選定を行う。すなわち、定常性を示すデータ
に対してはその算術平均値の上下に固定したしきい値を
設けて監視する方法を適用し、非定常なデータに対して
はその移動平均値の上下に固定幅のしきい値を設けて監
視する方法を適用する、といった選定を行う。

【０１１９】ステップ１０４では、選定された監視方法
をステップ１０２で得られたデータに適用し、算術平均
値あるいは移動平均値からの偏差を監視指標として、監
視指標の変動量を評価する。図２６（ｃ）は、図２６
（ｂ）のデータを非定常と判定し、滑らかな細線で示す
移動平均値を求めて表示したものである。同図（ｅ）に
は移動平均値からの偏差を監視指標として示している。

【０１２０】ステップ１０５では、監視指標の変動量を
基に、予め与えたしきい値設定条件Ｒに従い異常検出し
きい値を設定する。しきい値設定条件Ｒとしては、例え
ば最大偏差の定数倍、あるいは標準偏差の定数倍、とい
った条件が与えられる。図２６（ｄ）に示した振幅Α、
Ｂは最大偏差の定数倍として定めた場合のしきい値を示
したものである。

【０１２１】以上のようにして設定した監視方法と異常
検出しきい値をステップ１０６で監視基準格納部４″ｄ
に保存する。図２６（ｅ）は、同図（ａ）のデータに対
して監視を行った場合に適用される上・下限しきい値を
データとともに表示したものである。

【０１２２】なお、ステップ１０３の処理における定常
性判定条件Ｑは、前記の最大振れ幅が算術平均値の定数
倍（例えば 3％）より小さければ定常、大きければ非定
常という基準に替えて、あるいは併用して、次のような
基準を用いることができる。すなわち、最大振れ幅が算
術平均値の定数倍よりも小さく、かつ算術平均値廻りの
標準偏差が算術平均値の別途設定された定数倍よりも小
さければ定常、いずれか一方が大きければ非定常とす
る。これにより、図２７の（ａ）に示すような時系列デ
ータを非定常と判定することができる。あるいは、最大
振れ幅が算術平均値のある定数倍（例えば 3％）より大
きくても、さらに別の定数倍（例えば1000％）より大き
ければ定常とする。これにより、図２７の（ｂ）に示す
ような算術平均値がゼロに近い時系列データを定常と判
定することができる。あるいは、最大振れ幅が算術平均
値廻りの標準偏差の定数倍よりも小さければ定常、大き
ければ非定常とする。これにより、図２７の（ｃ）に示
すような正常時の振れ幅が大きなデータは非定常と判定
され、移動平均値からの偏差を監視指標とすることによ
って、正常時の振れ幅を異常とすることなく異常値を高
感度に検出することが可能となる。

【０１２３】本実施の形態のように監視基準の自動設定
機能を備えることにより、異常検出しきい値の設定に要
していた時間を大幅に短縮することができるとともに、
設定者に依存しない一定の基準に従ったしきい値の設定
が可能となる。また、運転操作の行われたことを識別し
てしきい値設定および監視実行対象から除外することに
より、高感度の異常検出が可能となる。さらに、プラン
ト信号が正常時において定常性を示すか否かを判定する
ことにより、処理速度と検出感度の観点から好適な監視
方法を設定することができる。

【０１２４】なお、上記監視基準の自動設定機能は、第
２の実施の形態に限らず、第１の実施の形態から第８の
実施の形態のプラント監視装置に持たせることができ
る。また、従来のプラント監視装置に対して上記監視基
準の自動設定機能を持たせたものも、本発明の範囲に含
まれる。

【０１２５】本発明のプラント監視装置の第１０の実施
の形態は、プラント監視装置の出力表示部あるいは別置
の出力表示／対話装置において、プラント信号Χの入力
値を横軸、プラント信号Ｙの入力値を縦軸とするＸ−Ｙ
相関図を表示するにあたり、Ｙの入力値と与えられた既
知の基準モデル（予測モデル）により算出したＹの予測
値との差（予測残差）の時間トレンドを同時に表示する
機能を備えたものである。

【０１２６】例えば、図４に示す第９の実施の形態のデ
ータ監視保存装置４″の出力表示部４″ｆにおいて、本
機能を実施する部分の構成を図２８に示す。同図におい
て、出力表示部４″ｆは、長期記憶部４″ｇから２つの
信号Ｘ、Ｙの所定期間のデータを取り出すデータ取り出
し部１１と、２信号のデータからグラフデータを作成す
る相関図作成部１２と、信号Ｙの入力値と、予測モデル
Ｙ＝ｆ（Ｘ）により信号Ｘから求まる信号Ｙの期待値ｆ
（Ｘ）との差を求める残差列計算部１３と、相関図作成
部１２と残差列計算部１３で作成された各々のデータを
同一画面上に表示するデータ表示部１４とを有する。

【０１２７】次に、出力表示部４″ｆの図２８に示す機
能の動作を説明して上記本実施の形態の作用を説明す
る。データ取り出し部１１は、相関表示する横軸の信号
Ｘと縦軸の信号Ｙの２つの信号の時系列データを、指定
された期間について長期記憶部４″ｇから取り出す。相
関図作成部１２は、データ取り出し部１１により取り出
された２信号Ｘ、Ｙのデータを用いて相関図データを作
成する。また、残差列計算部１３ではデータ取り出し部
１１により取り出された２信号Ｘ、Ｙのデータを用い
て、信号Ｙの観測値と、予め設定されている基準相関式
である予測モデルＹ＝ｆ（Ｘ）により信号Ｘから求まる
信号Ｙの期待値ｆ（Ｘ）との差を求め残差列データを作
成する。

【０１２８】データ表示部１４は、相関図作成部１２と
残差列計算部１３で作成された各々のデータを図２９に
示すように同一画面上に表示する。このとき、相関図に
は時間に関する情報が明示されないため、相関図と時間
トレンドの対応する表示色をともに連続的に変化させる
ことで時間の経過を示す。

【０１２９】また、データ表示部１４は、利用者によっ
て指定された時刻のデータを、色またはマークにより他
のデータと区別して表示する。図３０は、利用者により
指定されたデータをマークを変えることで区別して表示
した画面例であり、同図に三角形で示した時刻操作スイ
ッチＳを操作することでデータの指定時刻を変えること
ができる。利用者からの指定が、図３０に示した開始時
刻と終了時刻で与えられる任意の時間幅であった場合に
は、データ表示部１４はデータの色またはマークによる
区別表示を一定時間間隔で、指定された時間幅について
繰り返し行うことにより、時間の経過に伴うデータの変
化を動的に表示する。

【０１３０】本実施の形態によれば、相関図と残差列時
間トレンド図を同時に表示し、且つ色またはマークによ
る識別により、相関関係の時間変化を容易に把握するこ
とが可能となる。

【０１３１】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、プラ
ント監視に必要な諸機能の処理を機能単位に分割してそ
れぞれ異なるハードウェアで実行するモジュール型装置
として構成したことにより、ハードウェアとしてはパソ
コンクラスの汎用計算機の使用が可能となり、機能単位
での拡張・追加を容易かつ安価に行うことができる。特
に、複数台の入力装置から並列に入力されたデータ間の
時間補正機能を備えたことにより監視対象信号を追加す
る場合にも、既存入力装置の大幅な改造等を避けること
ができる。

【０１３２】また、プラントデータの監視基準を、過去
に保存されたプラントデータから自動的に設定する機能
を備えたことにより、異常検出しきい値の設定に要して
いた時間を大幅に短縮できるとともに、設定者に依存し
ない監視基準の設定が可能となる。

【０１３３】さらに、プラントデータの相関特性の表示
に、基準相関特性からの偏差のトレンド図を同時に表示
することにより、従来判り難かった相関特性の時間変化
が把握し易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施の形態のプラント監
視装置を示すブロック図である。

【図２】図１における入力装置の構成例を示すブロック
図である。

【図３】図１におけるデータ保存装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【図４】図１における監視処理装置の構成例を示すブロ
ック図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態のプラント監視装置
を示すブロック図である。

【図６】図５におけるデータ監視保存装置の構成例を示
すブロック図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態のプラント監視装置
を示すブロック図である。

【図８】図７におけるデータ入力保存装置の構成例を示
すブロック図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態のプラント監視装置
を示すブロック図である。

【図１０】図９におけるデータ保存装置の構成例を示す
ブロック図である。

【図１１】図９に示すプラント監視装置の変形例を示す
ブロック図である。

【図１２】本発明の第５の実施の形態のプラント監視装
置を示すブロックズである。

【図１３】図１２におけるデータ保存装置の構成例を示
すブロック図である。

【図１４】第１２における監視処理装置の構成例を示す
ブロック図である。

【図１５】相互相関関数により入力信号間の時間差を評
価する例を示す図である。

【図１６】位相差−周波数特性により入力信号間の時間
差を評価する例を示す図である。

【図１７】本発明の第６の実施の形態のプラント監視装
置を示すブロック図である。

【図１８】図１７における診断処理装置の構成例を示す
ブロック図である。

【図１９】本発明の第７の実施の形態のプラント監視装
置を示すブロック図である。

【図２０】図１９におけるプラント監視処理装置の構成
例を示すブロック図である。

【図２１】本発明の第８の実施の形態のプラント監視装
置を示すブロック図である。

【図２２】図２１における個別監視診断処理装置の構成
例を示すブロック図である。

【図２３】本発明の第９の実施の形態のプラント監視装
置を示すブロック図である。

【図２４】図２３におけるデータ監視保存装置の構成例
を示すブロック図である。

【図２５】図２４における監視基準設定部の処理の流れ
を示すフローチャートである。

【図２６】監視基準設定方法を説明する図である。

【図２７】監視基準設定方法における定常性判定方法を
説明する図である。

【図２８】本発明にかかる出力表示部の相関図表示に関
する構成を示すブロック図である。

【図２９】相関図の表示画面例を示す図である。

【図３０】相関図の表示画面例を示す図である。

【符号の説明】

１………入力装置 ２、２′、２″………データ保存装置 ３、３′………監視処理装置 ４、４′、４″………データ監視保存装置 ５………データ入力保存装置 ６………診断処理装置 ７………プラント監視処理装置 ８………個別監視診断処理装置 １１………データ取り出し部 １２………相関図作成部 １３………残差列計算部 １４………データ表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舘林 雄一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 大川 雅弘 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントからの各種プラントデータを入
   力する入力装置と、前記入力装置から送信されるプラン
   トデータを保存するデータ保存装置と、前記データ保存
   装置に保存されたプラントデータを読み込み監視基準に
   従って正常／異常の判定を行う監視処理装置とを備え、
   前記入力装置と前記データ保存装置および前記データ保
   存装置と前記監視処理装置はそれぞれ通信手段を介して
   取り外し可能に接続されることを特徴とするプラント監
   視装置。
2. 【請求項２】 プラントからの各種プラントデータを入
   力する入力装置と、前記入力装置から送信されるプラン
   トデータについて監視基準に従って正常／異常の判定を
   行い、判定結果に従って入力データを保存するデータ監
   視保存装置とを備え、前記入力装置と前記データ監視保
   存装置は通信手段を介して取り外し可能に接続されるこ
   とを特徴とするプラント監視装置。
3. 【請求項３】 プラントからの各種プラントデータを入
   力し保存するデータ入力保存装置と、前記データ入力保
   存装置に保存されたプラントデータを読み込み監視基準
   に従って正常／異常の判定を行う監視処理装置とを備
   え、前記データ入力保存装置と前記監視処理装置は通信
   手段を介して取り外し可能に接続されることを特徴とす
   るプラント監視装置。
4. 【請求項４】 前記入力装置は同じ入力周期のプラント
   データを入力するものであって、入力周期によって分け
   られたプラントデータのグループごとに複数設置される
   ことを特徴とする請求項１または２記載のプラント監視
   装置。
5. 【請求項５】 前記複数の入力装置がともに、同一の信
   号を少なくとも１つ入力し、前記入力装置に接続される
   前記データ保存装置と前記監視処理装置、または前記デ
   ータ監視保存装置は、前記同一信号のデータ用いて複数
   の前記グループ間の入力時間差を評価し入力時間差によ
   るデータ値のずれを補正して監視処理することを特徴と
   する請求項４記載のプラント監視装置。
6. 【請求項６】 前記入力時間差は、相互相関関数あるい
   はレホケンスが最大となる時間、あるいは位相差と周波
   数の関数の傾きにより評価することを特徴とする請求項
   ５記載のプラント監視装置。
7. 【請求項７】 前記監視処理装置または前記データ監視
   保存装置からの監視処理結果に基づいて診断基準に従っ
   て異常原因を判定する診断処理装置を備え、前記監視処
   理装置または前記データ監視保存装置と前記診断処理装
   置とは通信手段を介して取り外し可能に接続されること
   を特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の
   プラント監視装置。
8. 【請求項８】 プラントからの各種プラントデータを入
   力し、入力したプラントデータについて監視基準に従っ
   て正常／異常の判定を行うプラント監視処理装置と、前
   記プラント監視処理装置からの監視処理結果に基づいて
   診断基準に従って異常原因を判定する診断処理装置を備
   え、前記プラント監視処理装置と前記診断処理装置は通
   信手段を介して取り外し可能に接続されることを特徴と
   するプラント監視装置。
9. 【請求項９】 前記入力装置を介して入力したプラント
   データについてそれぞれ異なる監視診断基準に従って異
   常事象の検出を行う複数の個別監視診断処理装置を取り
   外し可能に備えることを特徴とする請求項１ないし８の
   いずれか１項に記載のプラント監視装置。
10. 【請求項１０】 保存された過去のプラントデータを用
    いて前記監視基準を設定する監視基準設定手段を有する
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記
    載のプラント監視装置。
11. 【請求項１１】 前記監視基準設定手段は、前記保存さ
    れた過去のプラントデータから通常の運転操作の影響を
    受けた部分を除外して用いることを特徴とする請求項１
    ０記載のプラント監視装置。
12. 【請求項１２】 前記監視基準設定手段は、前記保存さ
    れた過去のプラントデータから異常の影響を受けている
    ことが明らかな部分を除外して用いることを特徴とする
    請求項１０記載のプラント監視装置。
13. 【請求項１３】 前記監視基準設定手段は、前記保存さ
    れた過去のプラントデータから任意に指定した部分を除
    外して用いることを特徴とする請求項１０記載のプラン
    ト監視装置。
14. 【請求項１４】 前記監視基準設定手段は、定常なプラ
    ントデータに対しては該当する過去のプラントデータの
    算術平均値に一定値を加えた値を上限しきい値、一定値
    を減じた値を下限しきい値とする監視基準を設定するこ
    とを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか１項に
    記載のプラント監視装置。
15. 【請求項１５】 前記監視基準設定手段は、非定常なプ
    ラントデータに対しては該当する過去のプラントデータ
    の移動平均値に一定値を加えた値を上限しきい値、一定
    値を減じた値を下限しきい値として監視する監視基準を
    設定することを特徴とする請求項１０ないし１４のいず
    れか１項に記載のプラント監視装置。
16. 【請求項１６】 前記監視基準設定手段は、前記各一定
    値を該当する過去のプラントデータの算術平均値あるい
    は移動平均値からの偏差の最大値の定数倍として設定す
    ることを特徴とする請求項１４または１５記載のプラン
    ト監視装置。
17. 【請求項１７】 前記監視基準設定手段は、過去のプラ
    ントデータの最大値と最小値の差が当該プラントデータ
    の算術平均値にある定数を乗じたものよりも小さければ
    当該プラントデータを定常と判定し、大きければ非定常
    と判定することを特徴とする請求項１４ないし１６のい
    ずれか１項に記載のプラント監視装置。
18. 【請求項１８】 前記監視基準設定手段は、過去のプラ
    ントデータの最大値と最小値の差が当該プラントデータ
    の算術平均値にある定数を乗じたものよりも小さく、か
    つ算術平均値廻りの標準偏差が前記算術平均値に対応す
    る定数を乗じたものよりも小さければ当該プラントデー
    タを定常と判定し、いずれか一方が大きければ非定常と
    判定することを特徴とする請求項１４ないし１６のいず
    れか１項に記載のプラント監視装置。
19. 【請求項１９】 前記監視基準設定手段は、過去のプラ
    ントデータの最大値と最小値の差が当該プラントデータ
    の算術平均値に第１の定数を乗じたものより大きくかつ
    前記第１の定数よりオーダーの大きい第２の定数を乗じ
    たものより小さければ当該プラントデータを非定常と判
    定し、その範囲になければ定常と判定することを特徴と
    する請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載のプラ
    ント監視装置。
20. 【請求項２０】 前記監視基準設定手段は、過去のプラ
    ントデータの最大値と最小値の差が当該プラントデータ
    の算術平均値廻りの標準偏差にある定数を乗じたものよ
    りも小さければ当該プラントデータを定常と判定し、大
    きければ非定常と判定することを特徴とする請求項１４
    ないし１６のいずれか１項に記載のプラント監視装置。
21. 【請求項２１】 前記保存されたプラントデータに基づ
    いて指定された２種類のプラントデータの相関図を表示
    する際に、前記２種類のプラントデータの内一方のプラ
    ントデータの入力値から所定のモデルにより他方のプラ
    ントデータの予測値を演算し、前記他方のプラントデー
    タの入力値と予測値との差の時間変化を示す残差列時間
    トレンド図を同時に表示する手段を備えたことを特徴と
    する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプラント
    監視装置。
22. 【請求項２２】 プラントからの各種プラントデータを
    入力し、監視基準に従って正常／異常の判定を行うプラ
    ント監視装置において、 前記プラントデータに基づいて指定された２種類のプラ
    ントデータの相関図を表示する際に、前記２種類のプラ
    ントデータの内一方のプラントデータの入力値から基準
    モデルにより他方のプラントデータの予測値を演算し、
    前記他方のプラントデータの入力値と予測値との差の時
    間変化を示す残差列時間トレンド図を同時に表示する手
    段を備えることを特徴とするプラント監視装置。
23. 【請求項２３】 前記相関図に表示されるデータと前記
    残差列時間トレンド図に表示されるデータのそれぞれの
    表示色を連動して変化させる手段を備えることを特徴と
    する請求項２１または２２記載のプラント監視装置。
24. 【請求項２４】 前記相関図または前記残差列時間トレ
    ンド図のいずれか一方で指定されたデータと対応する他
    方の図のデータを識別可能にそれぞれの表示色または表
    示マークを同様に変化させる手段を備えることを特徴と
    する請求項２１または２２記載のプラント監視装置。