JPS62216008A - プラント情報処理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、火力発電プラント、原子力発電プラント等の
プラントにおいて異常が発生した場合に。

プラント運転員（以下単に運転員という）の判断操作を
支援するプラント情報処理方式に関する。

（従来の技術） 例えば、原子力発電プラントの運転中において、何らか
の異常が発生すると多数の警報が同時に点滅する。この
様な状況下で運転員は主要な情報を抽出しプラント状態
を正しく判断しかつプラント状態に対応した的確な操作
を構する事が要求される。しかしながら、これらの判断
および操作はプラントの異常事態という緊張下で成され
る為に。

運転員の情報収集能力２判断能力等の一時的低下が想定
されるので１Ｍ転只の支援を図るシステムの必要性が要
請されている。

一方、近年原子力発電プラントでは、計算機。

カラーＣＲＴディスプレイ装置等を用いてプラント情報
の集約表示、プラント監視機能の強化等を図っているが
、異常発生時の診断機能、プラント正常状態への回復操
作のための運転ガイド機能に関しては研究開発の段階に
あり実用化には至っていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記事情に基きなされたものであり、その目的
は、プラントの異常発生時における診断機能並びに対応
した運転ガイド機能を有するプラント情報処理方式を提
供するにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は」−記目的を達成するために、知識ベース計利
用したプラント情報処理方式において、プラン１−プロ
セス信号をオンラインで入力処理しデータベースに格納
する入力信号処理部と、前記データベース及びプラント
の診断、操作ガイド選択に必要な知識を格納した知識ベ
ースとの内容を照合する状態推論部と、前記状態推論部
において計算される確信度が事前に想定した値以下の時
に知識間の類似度を計算する類似推論部と、複数の推論
部を有し前記状態推論部及び類似推論部の処理情報を提
供するユーザインターフェース部とからなるプラント情
報処理方式に関するものである。

まず、本発明に係る状態診断及び運転操作判断を実現す
るために用いる知識ベースに関して説明する。

知識ベースとは、与えられた問題を解決するために必要
な、主として各々の分野における専門家の知識の集合体
であり推論機構と共に知識ベースシステムの基本的構成
要因である。

即ち知識ベースシステムは人工知能、知識工学の概念に
基き、専門分野における知識あるいは専門家の経験則等
を知識ベースとして用意しておき、これとは独立した推
論機構により知識の利用を図り、専門的な問題を解決し
ようとするものである。

この場合知識ベースの構築の仕方、即ち知識表現の形態
が問題であり、これ迄にルール表現、フレーム表現、論
理表現、ブラックボード、意味ネットワーク等多くの表
現が提案されておりいずれも一長一短を有する。これら
は問題解決の対象に応じ適切な選択が必要である。

次に、知識ベースシステムの中で基本的なルール表現に
基くプロダクションシステムを例にとり動作を説明する
。プロダクションシステムでは、知識を゛条件→行動”
、あるいはパ前提→結論″の形式（プロダクションルー
ルと呼ぶ）で記述したルールベース、事実の集合で構成
されるデータベース、これらの知識を利用して推論を実
行するインタープリタの３要素を含むインタープリタが
推論機構に相当する。ルールベースの前提部（ＩＦ部）
は、そのルールを適用するために成立させるべき前提条
件が記述され、結論部（ＴＨＥＮ部）には、そのルール
の実行内容が記述される。

ルールベース全体としては論理積、論理和等の集合とし
て構成されインタープリタでは前述のデータベース内の
事実情報に基きルールベース前提部のパターンマツチン
グを行ない条件を満足するルールを見い出し結論部に記
述されている動作を実行する。

以上の動作が推論と呼ばれており前記の様にまずＩＦ部
を評価し、条件を満たしたらＴＨＥＮ部を実行するとい
う前向き推論の他にＴＨＥＮ部からＩＦ部を辿る後向き
推論もある。

ところでルールベースに格納される知識は必ずしも確実
な知識だけではなく一般に不確実性を伴なう。

たとえば「もしポンプ軸受温度が異常に高い場合必ずし
も潤滑油が不十分とは限らないが０．８だけ潤滑油不十
分と考える」と言った様な表現である。この様な不確実
な知識を含む場合には推論にも工夫を要し１ＭＹＣＩＮ
　（バクテリアによる感染症の診断・治療支援システム
）のＣＦ　（ｃｅｒｔａｉｎｔｙｆａｃｔｏｒ　：確信
度）による方法、主観的ベイズの方法、　　Ｄａｍｐｓ
ｔｅｒ　＆　５ｈａｆｏｒ理論による方法、ファジー論
理による方法等が提案されている。たとえばＭＹＣＩＮ
ではＣＦは（−１，１）（１：完全な肯定、−１：完全
な否定）間の値をとり前提部が満たされた時結論部のＣ
Ｆはベイズの事前確率、事後確率を用いて計算される。

前提部の満たされた程度に応じ、結論部に付与される確
信度が変化する事になる。

なお、このような知識ベースを基本とした情報処理シス
テムにおいては、ルールの結論部は機器の諸症状から導
出される故障原因であったり、ブランドの状態から導出
される運転操作ガイダンス等がある。従って確（８度の
低い結論は直接的な運転操作情報として利用する事はで
きず、この場合はむしろ類似している他の結論もあわせ
て導出しより広範囲な可能性を提供する方が合理的であ
る。

（作用） 以上説明したように、本発明によれば不確実な知識を含
む知識ベースシステムを基本的構成とし、特に結論部の
確信度が低い場合に、知識ベース内ルール間の類似度に
基く推論を行ないより広い可能性を有する結論を導出す
るようにしたものである。

（実施例） 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例のブロック構成図を示すも
ので、同図においてプラント１におけるプラントプロセ
スの状態信号Ｓ１は入力信号処理部２に入力され信号の
健全性、有効性がチェックされる。信号チェックの方法
としては、センサーの有効範囲（オーバースケール、ア
ンダースケール）チェック、変化率チェック、ドリフト
チェック。

類似センサー間の一貫性チェック、物理モデルに基づく
解析的冗長性から得られる計算値とセンサー値との比鮫
によるチェック等があり、これらを対象信号に応じて行
なう、チェック結果は、センサー異常／正常というフラ
グで表わし、センサー値と共に、データベース３内にプ
ロセスデータとして格納される。

知識ベース４にはプラントプロセスの状態診断に必要な
因果関係の知識及びプラント状態に対応した運転操作ガ
イドの知識が確信度と共にたとえば次の様なルール形式
で格納されている。

（ｉｆ　（前提部）　ｔｈａｎ　（結論部））（ＣＦ　
（確信度）因果関係の知識の例としては下記がある。

ｉｆ「逃し安全弁出口温度高かつサプレッションプール
温度上昇かつ逃し安全弁設定圧力以下」ｔｈｅｎ　　ｒ
逃し安全弁開固着」 （確信度＝Ｏ，ａ） 運転操作ガイドの知識例としては下記がある。

ｉｆ　　　ｒ原子炉出力運転中かつ逃し安全弁が開固着
」ｔｈｅｎ　　ｒ原子炉停止の必要あり」（確信度＝１
．０） 状態推論部５ではデータベース３内のプラントプロセス
の状態と知識ベース４内の因果関係の知識を照合（推論
）し確信度と共にある結論を得る。

この結論は運転操作ガイドの知識照合時には、前提部と
して使われる事になる。

更に運転操作ガイドの知識との照合を行ない確信度と共
にある結論を得る。

得られた結論の確信度がある値（たとえば０．５）以上
の時は結論の信頼性は高いと考えて良いので。

たとえばＣＲＴディスプレイ装置等から構成されるユー
ザインタフェイス部７を介して運転員に該操作を実施す
る必要がある旨通知される。

一方結論に対する確信度が小さい場合は、該操作ガイド
を直接運転に反映する事はできない。

この場合は、用意されている知識ベース４の中に確定的
な結論を出せる知識が欠如している事を意味し無理に結
論を導出せずより広範な結論の候補（可能性）を導出し
運転員に提供した方が現実的である。このため、類似推
論部６ではルール（知識）間の類似度を尺度とした類似
推論を行なう。以下ルールを例にとりその方法を述べる
。

まず一般的に知識ベース４内の任意のルールをＲＫとす
る。

ＲＫ　；　ｉｆ　（ＰＫ、　ａｎｄ　ＰＫ２ａｎｄ　−
ＰＫｎ）　　ｔｈｅｎＱ　（ＣＱ）ここでＰにｉ（１＝
　１　＋　２　＋・・・ｒ　ｎ）は前提部の事実であり
、それぞれ確信度（ＣＦｐｌ：ｉ＝１゜２、・・・＋　
ｎ）を持っているＡＮＤ結合とする。　　ＯＲ結合が含
まれる場合は別ルールに分解する事によりＡＮＤ結合あ
るいは単一の前提部に変換ができる。

Ｑは結論であり、Ｃｏはその確信度である。

今、状態推論の結果ルールＲ０が特定されたとする。

すなわち、 Ｒ６；　ｊｆ　（Ｓｌ　ａｎｄ　Ｓ２　ａｎｄ　・・・
ＳＪ　　ｔｈｅｎＴ　（ＣＰ）Ｓｔ　（ｘ　＝　１　ｔ
　２　＋　・・・＋　ｍ）は前提部のＩＩＧ実であり、
それぞれ確信Ｊ！１（ＣＦｓｉ　；　ｌ　＝　１　＋　
２　＋　・・・ｒｍ）を持つとする。

ここで必要な事は結論部Ｔの確信度ＣＲがある値以下の
時に知識ベース４内の他のルールＲＫ（Ｋ≠０）の中か
らＲｏに類似したものを探索する事であり、この手段と
して類似度を用いる。

知識ベース４内の全ルールの集合を★と表わすと、　Ｒ
Ｋ、　Ｒｏは★の要素である。ＲＫの８０に対する類似
度へに。を下記の様に定義する。

即ち、任意のルールＲにをＲｏと比較し、ＲＫ内の前提
部の要素ＰＫＬがＲＩ、内の要素Ｓ、＋（ｊ　＝　１１
２１−ｔｍ）と同じ場合には、Ｌｉ＝１とし１個々の要
素の確信度を加算し、ルールＲにの前提部の確信度加算
値を使って規格化する。ｎはＲＫを構成する前提部の要
素数であり一般的にルールによって異なる。

上記定義から明らがな様に０≦Ａに。≦１でありＡ、０
＝１の場合は、ＲＫ＝　Ｒ，の時である。類似推論部６
は集合★内の全ルールに対してＡに。を計算し、類似度
の大きい順に任意個数Ｑ個のルールを選択しユーザーイ
ンターフェイス部７を介して運転員８に提供する。

これらは、所期のプラント状態に対し必ずしも確定的結
論を与えるものではないが、ある類似性を有する知識の
集合であり、たとえば、これらがプラントの診断知識の
場合、プラント保守作業への情報として有効である。

次に、本実施例による情報処理手順を第２図のフローチ
ャートにより説明する。

先ず、開始信号１０により第１ステツプ１１ではプラン
トプロセスの状態信号が入力処理される（入力信号処理
部）、次の第２ステツプ１２では処理された結果はデー
タベースに格納され状態推論部においては知識ベースを
用いプラント状態の因果関係推論を行ない次の第３ステ
ツプ１３では運転操作ガイドを得るための推論を行なう
。

次に、第４ステツプ１４では推論結果である結論に対す
る確信度を調べある値（たとえば０．５）以上か否かを
判断する。

確信度が大きい場合には、第５ステツプ１５では推論結
果である診断ガイド情報をユーザーインタフェイス部の
ＣＲＴディスプレイ装置等を介して運転員に表示提供す
る。

また確信度が小さい場合は、第６ステツプ１６として類
似推論部において０式に従って類似度の計算を行ない第
７ステツプ１７において類似度の大きいルールをＣＲＴ
ディスプレイ装置等を介して運転員に提供する。

そして第８ステツプ１８では推論終了か否かを判断し、
推論が終了していなければ最初の第１ステツプに戻り、
推論終了まで繰り返えされ、推論が終了したと判定する
と第９ステツプ１９で情報処理手順は終了する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば従来のプラント監
視機能に加えプラン１−異常時の診断ガイド情報が提供
でき、特に確定情報を見い出せないような状態において
も類似の関連情報を提供する事が可能となりプラントの
安全運転、信頼性の向上に寄与するのみならず広くプラ
ント保守へも貢献することができるというすぐれた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック構成図、第２図は
第１図のプラント情報処理手順を説明するための図であ
る。 １・・・プラント、　　２・・・入力信号処理部３・・
・データベース、４・・・知識ベース５・・・状態推論
部、　６・・・類似推論部７・・・ユーザインターフェ
イス部 （８７３３）代理人　弁理士　猪股祥晃（ほか１名）第
１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 知識ベースを利用したプラント情報処理方式において、
   プラントプロセス信号をオンラインで入力処理しデータ
   ベースに格納する入力信号処理部と、前記データベース
   及びプラントの診断、操作ガイド選択に必要な知識を格
   納した知識ベースとの内容を照合する状態推論部と、前
   記状態推論部において計算される確信度が事前に想定し
   た値以下の時に知識間の類似度を計算する類似推論部と
   、複数の推論部を有し前記状態推論部及び類似推論部の
   処理情報を提供するユーザインターフェイス部とから構
   成されたことを特徴とするプラント情報処理方式。