TWI662476B - 時間序列資料記錄方法及裝置 - Google Patents

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平山文
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Abstract

本發明不對有用的資料從中進行刪除並在記錄容量有限的記憶體中高效率地記錄時間序列資料。在本發明中，設置將實際資料集合縮減成表示這些實際資料的特徵的特徵量資料的資料縮減部13，記錄控制部14根據時間序列資料儲存部12A的可用容量判定能否將實際資料記錄到時間序列資料儲存部12A，在能夠記錄的情況下，將實際資料直接記錄到時間序列資料儲存部12A，在無法記錄的情況下，藉由資料縮減部13對實際資料集合進行縮減，將得到的特徵量資料記錄到時間序列資料儲存部12A。

Description

時間序列資料記錄方法及裝置
本發明涉及一種用於將時間序列資料高效率地記錄到有限的記錄容量的記憶體的時間序列資料記錄技術。
近年來，關於在工廠、建築物等設施中使用的指示控制器等產業用的現場設備，按照IoT(Internet of Things)等見解，自動地收集表示控制對象的狀態、控制內容的資料的資料收集功能的重要性提高。再者，藉由分析這些資料，也發現了故障預測、改善成品率等各種有用性。
另一方面，如果進行單純的資料收集，則資料量變得龐大，所以還存在資料記錄、處理變難這方面的問題。因此，期待用現場設備獲取資料的特徵量，僅抽出所需的資料。為了抽出特徵量，需要暫時地記錄實際資料，但現場設備被要求低成本且小型化，所以，需要以有限的記錄容量高效率地進行記錄。
通常，針對指示控制器等現場設備，設置有將表示控制對象的狀態、控制內容的時間序列資料暫時記錄於記憶體的時間序列資料記錄功能。由此，管理者能夠讀出所記錄的時間序列資料進行解析，除了驗證控制對象的狀態、控制內容的演變之外，還能夠驗證對所發生的事件進行了何種控制。
在以使從控制對象檢測到的檢測溫度變成設定溫度的方式控制加熱器的指示控制器(溫度控制器)中，將檢測溫度(PV值)、設定溫度(SP值)、根 據檢測溫度與設定溫度求出的操作量(MV值)、根據操作量的來自加熱器控制用致動器的輸出電流值(CT值)等各種時間序列資料記錄到記憶體。再者，在除了檢測溫度之外還使用檢測壓力等複數個輸入變數來進行更高階的控制的情況或具有複數個系統的控制輸出的情況下，應該記錄的時間序列資料進一步增加。
例如，在每隔控制週期50ms地記錄32種資料的情況下，記錄資料數量在24小時內約為550萬個。此處，在按單精確度浮點記錄1個資料的情況下，資料長度為4位元組，所以，整體上需要約22百萬位元組的記錄容量。再者，現場設備有連續幾個月地持續運作之情形。因此，將所得到的實際資料全部記錄到記憶體是不現實的。
以往，作為將時間序列資料高效率地記錄到記憶體的技術，提出了如下技術：藉由在記憶體的可用容量變少的情況下使資料的記錄間隔較目前為止變長，或者，在超過所設定的基準值的情況下使記錄間隔適應地變化，從而削減記錄資料數量(例如，參照專利文獻1等)。由此，與以一定的記錄間隔記錄資料的情況相比，能夠不使記錄容量增大而延長能夠進行記錄的期間。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2002-112363號公報
專利文獻2：日本特開平05-040517號公報
然而，在如此習知技術中，在記憶體的可用容量變少的情況或超過所設定的基準值的情況下，記錄間隔變長，所以，與以一定的記錄間隔記 錄資料的情況相比，所要記錄的資料在時間方向上被略過。因此，在延長了記錄間隔的情況下，在記錄時刻的期間內發生異常等各種事件的可能性變高，所以變成依情況而沒能記錄發生事件時的資料。因此，即使在後面解析所記錄的時間序列資料，在有用的資料被略過的情況下，存在無法掌握在發生事件時存在何種變化的問題點。
再者，在使記錄間隔適應地變化的情況下，也需要將記錄間隔與各資料一起記錄。尤其，PV值的每單位時間的變化量在掌握控制對象的特性、控制結果方面變得極為重要。因此，在解析所記錄的時間序列資料的情況下，需要逐一比對各資料的記錄間隔，所以，存在作業變得極為繁瑣、處理負擔增大的問題點。
本發明用於解決如此課題，其目的在於，提供一種能夠不對有用的資料從中進行剔除，並在記錄容量有限的記憶體中高效率地記錄時間序列資料的時間序列資料記錄。
為了達到這樣的目的，本發明涉及一種時間序列資料記錄方法，其將按既定週期取得的時間序列的實際資料依序記錄到時間序列資料儲存部，其特徵在於，具備：資料縮減步驟，其將由按時間序列連續的一定量的上述實際資料構成的實際資料集合縮減成表示這些實際資料的特徵的特徵量資料；以及記錄控制步驟，其監視上述時間序列資料儲存部的可用容量，在取得新的實際資料時，判定能否將上述實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部，如果能夠記錄，則將上述實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部，另一方面，如果不能記錄，則從已經記錄於上述時間序列資料儲存部的複數個實際資料中，抽出按時間序列連續的一定量的實際資料來作為實際資料集合，並藉由上述資料縮減步驟進行縮減，將得到的特徵量資料代替上述實際資料集 合的實際資料而記錄到上述時間序列資料儲存部，並且將上述新的實際資料記錄到上述時間序列資料儲存部。
再者，在本發明的上述時間序列資料記錄方法的一個構成例中，在上述記錄控制步驟中，在無法將上述新的實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部的情況下，從已經記錄於上述時間序列資料儲存部的複數個實際資料中，抽出上述一定量的實際資料作為實際資料集合，並藉由上述資料縮減步驟進行縮減，將得到的特徵量資料代替上述實際資料集合的實際資料而記錄到上述時間序列資料儲存部，然後將上述新的實際資料記錄到上述時間序列資料儲存部。
再者，在本發明的上述時間序列資料記錄方法的一個構成例中，在上述記錄控制步驟中，在無法將上述新的實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部、且已經記錄於上述時間序列資料儲存部的資料已全部縮減成特徵量資料的情況下，在刪除這些特徵量資料的一部分之後，將上述新的實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部。
再者，在本發明的上述時間序列資料記錄方法的一個構成例中，在上述記錄控制步驟中，在刪除上述特徵量資料的一部分時，從已經記錄於上述時間序列資料儲存部的最舊的特徵量資料開始依序地刪除。
再者，在本發明的上述時間序列資料記錄方法的一個構成例中，進一步具備依序儲存所取得到的上述實際資料的緩衝區，在上述記錄控制步驟中，在抽出上述實際資料集合時，從上述緩衝區抽出按時間序列連續的上述一定量的實際資料作為實際資料集合。
再者，在本發明的上述時間序列資料記錄方法的一個構成例中，上述緩衝區由環形緩衝區構成，上述環形緩衝區具有能夠儲存上述一定量以上的實際資料的容量。
再者，在本發明的上述時間序列資料記錄方法的一個構成例中，進一步具備：事件發生檢測步驟，其驗證與記錄於上述時間序列資料儲存部的上述實際資料的值相關的演變，在檢測到發生預先指定的事件的情況下，將這些實際資料中的與上述事件相關的實際資料特定為事件資料；以及事件資料處理步驟，其與上述事件的發生檢測相應地，將上述事件資料從上述時間序列資料儲存部轉移到事件資料儲存部。
再者，在本發明的上述時間序列資料記錄方法的一個構成例中，進一步具備：事件發生檢測步驟，其驗證與記錄於上述時間序列資料儲存部的上述實際資料的值相關的演變，在檢測到發生預先指定的事件的情況下，將這些實際資料中的與上述事件相關的實際資料特定為事件資料；以及事件資料處理步驟，其與上述事件的發生檢測相應地，在上述時間序列資料儲存部內將上述事件資料作為上述實際資料集合的縮減以及刪除的對象以外的資料並進行保護。
再者，在本發明的上述時間序列資料記錄方法的一個構成例中，上述事件發生檢測步驟在取得上述事件資料時，取得位於上述事件的發生時刻前後的連續的一群的實際資料作為上述事件資料。
再者，本發明的時間序列資料記錄裝置中，將按既定週期取得的時間序列的實際資料依序記錄到時間序列資料儲存部，其特徵在於，具備：資料縮減部，其將由按時間序列連續的一定量的上述實際資料構成的實際資料集合縮減成表示這些實際資料的特徵的特徵量資料；以及記錄控制部，其監視上述時間序列資料儲存部的可用容量，在取得新的實際資料時，判定能否將上述實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部，如果能夠記錄，則將上述實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部，另一方面，如果不能記錄，則從已經記錄於上述時間序列資料儲存部的複數個實際資料中，抽出按時間序列連 續的一定量的實際資料來作為實際資料集合，並藉由上述資料縮減部進行縮減，將得到的特徵量資料代替上述實際資料集合的實際資料而記錄到上述時間序列資料儲存部，並且將上述新的實際資料記錄到上述時間序列資料儲存部。
根據本發明，特徵量資料的資料尺寸比實際資料集合小，所以能夠在少的記錄區域中記錄比實際資料集合多的特徵量資料，並且沒有必要藉由記錄間隔的延長而對記錄的資料間隔剔除。因此，能夠將時間序列資料高效地記錄到有限的記錄容量的記憶體中。
因此，能夠不需要成為成本上升、大型化的原因的大規模容量的記憶體，以有限量的資料詳細地掌握控制對象的狀態、控制內容，對查明所產生的障礙的原因、事件間的相互關係、故障預測、提高成品率大有說明。
10‧‧‧時間序列資料記錄裝置
11‧‧‧輸入輸出I/F部
12‧‧‧記憶體
12A‧‧‧時間序列資料儲存部
12B‧‧‧事件資料儲存部
13‧‧‧資料縮減部
14‧‧‧記錄控制部
15‧‧‧事件發生檢測部
16‧‧‧事件資料處理部
17‧‧‧緩衝區
Ma‧‧‧實際資料記錄區域
Mb‧‧‧特徵量資料記錄區域
Mc‧‧‧事件資料記錄區域
Mn‧‧‧實際資料記錄量
Ts‧‧‧集合期間
P‧‧‧事件
Tp‧‧‧事件發生時刻
Ta‧‧‧事件前期間
Tb‧‧‧事件後期間
Tc‧‧‧事件關聯期間
圖1是表示第一實施形態的時間序列資料記錄裝置的構成的方塊圖。
圖2是表示第一實施形態的資料記錄處理的流程圖。
圖3是表示特徵量資料記錄處理的流程圖。
圖4是表示特徵量資料記錄處理的說明圖。
圖5是表示特徵量資料的記錄例的說明圖。
圖6是表示事件資料記錄處理的流程圖。
圖7是表示事件資料記錄處理的說明圖。
圖8是表示事件資料的記錄例的說明圖。
圖9是表示第二實施形態的時間序列資料記錄裝置的構成的方塊圖。
圖10是表示第二實施形態的資料記錄處理的流程圖。
圖11是表示使用了緩衝區的特徵量資料記錄處理的說明圖。
圖12是表示使用了緩衝區的事件資料記錄處理的說明圖。
接下來，參照圖式，說明本發明的實施形態。
[第一實施形態]
首先，參照圖1，說明本發明的第一實施形態的時間序列資料記錄裝置10。圖1是表示第一實施形態的時間序列資料記錄裝置的構成的方塊圖。
此時間序列資料記錄裝置10在整體上由CPU、記憶體等電路部構成，是將按既定週期取得的時間序列的實際資料依序記錄到時間序列資料儲存部的裝置，搭載於在工廠、建築物等設施中使用的指示控制器等產業用的現場設備或者連接到現場設備來使用。
一般來說，由現場設備記錄到記憶體的時間序列資料在管理者在之後針對控制對象的狀態、控制內容的演變以及進一步對所發生的事件進行了何種控制進行解析並驗證時使用。因此，如果將這些時間序列資料以實際資料直接地記錄，亦即以所取得的資料(原始資料)直接地記錄，則管理者能夠最詳細地解析並驗證。
通常，這些時間序列資料例如每隔取得週期50ms地取得，相較於控制對象的狀態、控制內容的演變，是以極短的週期被記錄的。然而，管理者於之後解析並驗證時，很少按這些週期的各者來確認時間序列資料的變化，而是按每個比這些週期長的確認期間來掌握時間序列資料的變化。因此，實際上，如果能夠按每個確認期間來掌握時間序列資料的特徵、傾向，就能夠掌握控制對象的狀態、控制內容的演變。
本發明著眼於如此般的時間序列資料的取得週期和確認期間的 關係，設置將由按時間序列連續的一定量的實際資料構成的實際資料集合縮減成表示這些實際資料的特徵的特徵量資料的資料縮減部，根據記憶體的使用狀況判定能否將實際資料記錄到記憶體，在能夠記錄的情況下將實際資料集合直接記錄到記憶體，在不能記錄的情況下，將資料縮減步驟中縮減實際資料集合而得到的特徵量資料記錄到記憶體。
接下來，參照圖1，詳細說明本實施形態的時間序列資料記錄裝置10的構成。以下，以將時間序列資料記錄裝置10搭載於以使從控制對象檢測到的檢測溫度變成設定溫度的方式控制加熱器的指示控制器(溫度控制器)的情況為例來進行說明，但不限定於此，也可以應用於其他現場設備，能夠得到相同的作用效果。
在時間序列資料記錄裝置10中，作為主要的功能部，設置有輸入輸出I/F部11、記憶體12、資料縮減部13、記錄控制部14、事件發生檢測部15以及事件資料處理部16。
輸入輸出I/F部11具有取得從外部電路、外部裝置(均未圖示)輸出的實際資料的功能。
實際資料是例如每隔取得週期50ms取得的時間序列資料，既可以是一種時間序列資料，也可以是將複數種時間序列資料匯總成一組而得到的資料。在指示控制器的情況下，作為時間序列資料，存在檢測溫度(PV值)、設定溫度(SP值)、根據檢測溫度與設定溫度求出的操作量(MV值)、根據操作量的來自加熱器控制用致動器的輸出電流值(CT值)等資料。
此外，由控制模組運算出的操作量或接通斷開輸出、PID運算途中的結果(相當於內部操作量，根據操作量上下限的限制處理前的值)、根據用戶設定的警報(PV上限、下限、偏差)、異常(感測器斷線、感測器測定範圍上限異常、指示控制器本體故障)、數位輸入等的各種狀態、運作時間、不變性記 憶體的寫入次數、設定變更的歷程紀錄等各種資產資訊、現在時刻或者接入電源後的經過時間等時刻資訊等資料也可以記錄為時間序列資料。
記憶體12由半導體記憶體構成，具有儲存實際資料、特徵量資料、事件資料的功能。在記憶體12中，靜態或者動態地設置有儲存實際資料以及特徵量資料的區域，亦即時間序列資料儲存部12A以及儲存事件資料的區域，亦即事件資料儲存部12B。
作為記憶體12的具體例，既可以是被進行電池備份的DRAM、SRAM等揮發性記憶體，也可以使用快閃記憶體、FRAM(FerroelectricRAM：鐵電式隨機存取記憶體)等不變性記憶體。再者，記憶體12既可以是安裝於時間序列資料記錄裝置10內部的專用記憶體，也可以是能夠從外部插拔的SD卡、USB記憶體等外部記憶體。此時，也可以利用內部、外部記憶體這兩者，在內部記憶體沒有可用區域的時間點，藉由自動或者手動方式將資料轉送到外部記憶體，在內部記憶體中確保可用區域。
資料縮減部13具有將由按時間序列連續的一定量的實際資料構成的實際資料集合縮減成表示這些實際資料的特徵的特徵量資料的功能。作為特徵量資料的具體例，存在控制迴路的特性值、訂定時刻的PV的變化幅度、每個SP的訂定時刻的操作量的平均值等資料。
尤其，關於控制迴路的特性值，存在SP階躍變更後直至PV變化為止的空檔時間、從PV變化起直至到達SP附近(例如，SP-3%FS)為止的上升時間、從PV到達SP附近(例如，SP-3%FS)起直至成為穩定狀態(例如，在一定時間內停留於SP-1%FS的狀態)為止所需的時間、專利文獻2所記載的回應趨勢模型和診斷結果、AT實施結果中的PID值等。
記錄控制部14具有如下功能：監視時間序列資料儲存部12A的可用容量，並且在取得新的實際資料時判定能否將實際資料直接記錄到時間序 列資料儲存部12A的功能；如果能夠記錄則將實際資料直接記錄到時間序列資料儲存部12A的功能；如果不能記錄則從已經記錄於時間序列資料儲存部12A的複數個實際資料中抽出按時間序列連續的一定量的實際資料來作為實際資料集合，並藉由資料縮減部13進行縮減的功能；以及在將所得到的特徵量資料代替實際資料集合的實際資料而記錄到時間序列資料儲存部12A之後，將新的實際資料記錄到時間序列資料儲存部12A的功能。
事件發生檢測部15具有如下功能：驗證與記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料的值相關的演變、並且在檢測到發生預先指定的事件的情況下將這些實際資料中的與檢測到的事件相關的實際資料特定為事件資料的功能；以及在特定事件資料時將緊接著位於事件的發生時刻前後的連續的一群的實際資料特定為事件資料的功能。
事件資料處理部16具有如下功能：與由事件發生檢測部15進行的事件的發生檢測相應地，將由事件發生檢測部15特定出的事件資料從時間序列資料儲存部12A轉移到事件資料儲存部12B。
關於這裡所說的事件是指發生如下等事件：發生現場設備中的斷線、低於範圍(under range)、內部記憶體異常等計量儀器警報；發生時間序列資料的值大於在訂定時刻被判斷為正常的偏差的資料偏離；發生預先被設定為警報的例如PV的上限值異常、下限值異常、變化量異常等事件；發生針對每個現場設備設定的各種異常狀態。
關於如此般的事件，管理者在之後進行解析並驗證時，需要詳細的時間序列資料。因此，在發生這些事件的情況下，藉由事件發生檢測部15，從時間序列資料儲存部12A取得事件資料，使實際資料直接地轉移(移動)到事件資料儲存部12B，即，使所取得的資料(原始資料)直接地轉移(移動)到事件資料儲存部12B。尤其，事件資料不僅包含事件發生時刻之後的事件後期間內 的時間序列資料，還包含在此之前的事件前期間內的時間序列資料。由此，能夠詳細地解析並驗證事件發生的預兆現象，能夠有效幫助特定事件發生原因。
此外，關於事件資料，也可以不從時間序列資料儲存部12A轉移到事件資料儲存部12B，而是事件資料處理部16與由事件發生檢測部15進行的事件的發生檢測相應地，將由事件發生檢測部15取得的事件資料，例如藉由進行旗標管理，在時間序列資料儲存部12A內作為縮減以及刪除的對象以外的資料並進行保護。
再者，事件資料處理部16具有如下功能：與由事件發生檢測部15進行的事件的發生檢測相應地，根據事件資料儲存部12B的可用容量而判定能否將由事件發生檢測部15得到的事件資料記錄到事件資料儲存部12B，並且在能夠記錄的情況下將事件資料記錄到事件資料儲存部12B的功能；以及在無法將事件資料記錄到事件資料儲存部12B的情況下從記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料中的舊的資料起按時間序列的順序進行刪除，並將事件資料記錄到所得到的可用區域的功能。
再者，以上，以盡可能地將實際資料記錄於時間序列資料儲存部12A的情況為例進行了說明，但關於控制對象處於穩定狀態的正常期間，也存在藉由特徵量資料能夠充分地解析、驗證的控制對象。在如此情況下，也可以將記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料中的未檢測到事件發生的正常期間內的實際資料縮減成特徵量資料。由此，能夠將由實際資料導致的記錄區域的消耗抑制為最小限度。
此時，具體來說，針對記錄控制部14設定如下功能即可：與由事件發生檢測部15進行的事件的發生檢測相應地，藉由資料縮減部13將記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料縮減成特徵量資料而記錄到時間序列資料儲存部12A，並且刪除這些實際資料的功能；以及將由事件發生檢測部15得到 的事件資料記錄到事件資料儲存部12B的功能。此時，關於實際資料，藉由將記錄於時間序列資料儲存部12A的全部實際資料縮減成特徵量資料，能夠極為高效率地利用記憶體12。再者，這些實際資料既可以縮減成1個特徵量資料，也可以根據預先設定的期間、資料量而縮減成複數個特徵量資料。
再者，在將實際資料、特徵量資料、事件資料等不同類別的資料記錄到記憶體12的情況下，實際上，需要對將哪個類別的資料記錄到哪個位址進行管理。因此，既可以設置記憶體管理表格，針對每個位址而管理所記錄的資料的類別，也可以針對每個資料類別而設置記錄區域。由此，僅管理各記錄區域的開頭位址和末尾位址或者區域大小即可，能夠以比記憶體管理表格少的記憶體容量來實現。
此時，具體來說，在記錄控制部14中具有如下功能：在記憶體12中設置記錄實際資料集合的實際資料記錄區域、記錄特徵量資料的特徵量資料記錄區域、進而記錄事件資料的事件資料記錄區域的功能；在開始對記憶體12進行記錄時將整個記錄區域分配給實際資料記錄區域的功能；在記錄特徵量資料時將從實際資料記錄區域刪去實際資料而得到的可用區域依序分配為特徵量資料記錄區域的功能；以及在記錄事件資料時將從實際資料記錄區域刪去實際資料而得到的可用區域依序分配為事件資料記錄區域的功能。
[本實施形態的動作]
接下來，參照圖2，說明本實施形態的時間序列資料記錄裝置10的動作。圖2是表示第一實施形態的資料記錄處理的流程圖。
時間序列資料記錄裝置10與來自外部的記錄開始指示或者接入電源後的起動相應地，開始圖2的資料記錄處理。
首先，輸入輸出I/F部11在每個一定期間從外部取得1個或者複 數個時間序列資料來作為實際資料(步驟100)。
事件發生檢測部15驗證所取得的實際資料(步驟101)，在檢測到發生預先指定的事件的情況下(步驟101：是)，進行到後述的事件資料記錄處理(步驟105)。
另一方面，在未檢測到發生預先指定的事件的情況下(步驟101：否)，記錄控制部14根據時間序列資料儲存部12A的可用容量，判定能否將實際資料記錄到時間序列資料儲存部12A(步驟102)。
此處，當在時間序列資料儲存部12A中存在實際資料的資料大小以上的可用區域且能夠記錄的情況下(步驟102：是)，記錄控制部14不對實際資料進行縮減而直接記錄到時間序列資料儲存部12A的可用區域(步驟103)，返回到步驟100。
另一方面，當在時間序列資料儲存部12A中不存在實際資料的資料大小以上的可用區域且無法記錄的情況下(步驟102：否)，記錄控制部14進行到後述的特徵量資料記錄處理(步驟104)。
[特徵量資料記錄處理]
接下來，參照圖3以及圖4，說明本實施形態的時間序列資料記錄裝置10的特徵量資料記錄處理。圖3是表示特徵量資料記錄處理的流程圖。圖4是表示特徵量資料記錄處理的說明圖。
時間序列資料記錄裝置10在圖2的步驟104中，執行圖3的特徵量資料記錄處理。
首先，記錄控制部14從已經記錄於時間序列資料儲存部12A的複數個實際資料中，抽出按時間序列連續的一定量的實際資料，亦即在圖4中是集合期間Ts部分的實際資料作為實際資料集合(步驟110)，藉由資料縮減部13對該實際資料集合進行縮減處理，從而生成特徵量資料，該特徵量資料表示在 實際資料集合中包含的一定量的實際資料的特徵(步驟111)。
此時，關於作為實際資料集合而抽出的實際資料，可考慮幾種選擇方法。作為其中一種，存在如下方法：從已經記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料中，按取得的日期時間從早到晚的順序，取得按時間序列連續的一定量的實際資料。由此，能夠刪除管理者在之後進行解析並驗證的可能性低的實際資料而縮減成特徵量資料，能夠使縮減對解析、驗證的影響停留於最小限度。再者，關於實際資料集合，也可以以實際資料的值在規定範圍內恆定作為條件，僅取得一定量的按時間序列連續的一定量的實際資料。在該情況下，也能夠使縮減對解析、驗證的影響停留於最小限度。
接下來，記錄控制部14根據時間序列資料儲存部12A的可用容量，判定能否將由資料縮減部13生成的特徵量資料記錄到時間序列資料儲存部12A(步驟112)。
此處，當在時間序列資料儲存部12A中存在特徵量資料的資料大小以上的可用區域且能夠記錄的情況下(步驟112：是)，記錄控制部14將特徵量資料記錄到時間序列資料儲存部12A的可用區域(步驟113)，結束一群的特徵量資料記錄處理。
另一方面，當在時間序列資料儲存部12A中不存在特徵量資料的資料大小以上的可用區域且無法記錄的情況下(步驟112：否)，記錄控制部14從記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料刪除例如特徵量資料的資料大小的量，在時間序列資料儲存部12A中確保可用區域(步驟114)，將特徵量資料記錄到所確保的時間序列資料儲存部12A的可用區域(步驟115)，結束一群的特徵量資料記錄處理。
此時，關於要刪除的實際資料，可考慮幾種選擇方法。作為其中一種，存在如下方法：從已經記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料 中，按取得的日期時間從早到晚的順序選擇實際資料。由此，能夠刪除管理者在之後進行解析並驗證的可能性低的實際資料，能夠使縮減對解析、驗證的影響停留於最小限度。再者，也可以以實際資料的值在規定範圍內恆定作為條件，選擇要刪除的實際資料。在該情況下，也能夠使縮減對解析、驗證的影響停留於最小限度。
在圖4的例子中，從已經記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料中，抽出集合期間Ts的量的實際資料作為實際資料集合。藉由該抽出，將相當於實際資料集合的實際資料從時間序列資料儲存部12A刪除而確保可用區域。再者，特徵量資料的資料大小比實際資料集合小，所以，能夠在少的記錄區域中記錄比實際資料集合多的特徵量資料，並且，為了確保記錄區域而刪除的實際資料的量也可較少。由此，結果為能夠高效率地利用記憶體12來記錄時間序列資料。
圖5是表示特徵量資料的記錄例的說明圖。在圖5的例子中，表示作為記錄實際資料以及特徵量資料的區域而在時間序列資料儲存部12A中動態地設置實際資料記錄區域Ma以及特徵量資料記錄區域Mb的情況。
如圖5的(a)所示，在開始對時間序列資料儲存部12A進行記錄時，將實際資料記錄區域Ma設定於時間序列資料儲存部12A的整個記錄區域。在某個時間點，記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料的記錄量是Mn，餘留的區域為可用區域。
其後，將所取得的實際資料依序記錄到實際資料記錄區域Ma，如圖5的(b)所示在可用區域(可用容量)為零的情況下，在此之後，無法記錄新的實際資料。因此，將記錄於實際資料記錄區域Ma的實際資料的一部分作為實際資料集合而抽出，並縮減成特徵量資料。
由此，如圖5的(c)所示，藉由該抽出，從實際資料記錄區域Ma刪除實際資 料，在時間序列資料儲存部12A中確保可用區域，如圖5的(d)所示，將該可用區域的全部或者一部分分配給特徵量資料記錄區域Mb，於此處記錄特徵量資料。
一般來說，關於時間序列資料，從由管理者實施的解析、驗證的觀點看來，與過去的資料相比，新的資料的價值較高。這是由於，過去的資料與現在的狀況的關聯性低，新的資料與現在的狀況的關聯性高。因此，在確保記錄容量時，藉由從記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料中的舊的資料起依序刪除來確保記錄容量，能夠在記憶體12中保留價值更高的資料，能夠高效地記錄對解析、驗證有用的資料。
[事件資料記錄處理]
接下來，參照圖6以及圖7，說明本實施形態的時間序列資料記錄裝置10的事件資料記錄處理。圖6是表示事件資料記錄處理的流程圖。圖7是表示事件資料記錄處理的說明圖。
時間序列資料記錄裝置10在圖2的步驟105中，執行圖6的事件資料記錄處理。
首先，事件發生檢測部15在記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料中，將檢測到發生所指定的事件P的開頭的實際資料的時間位置設為事件發生時刻Tp，將由自該Tp預先對事件P設定的事件前期間Ta和事件後期間Tb構成的事件關聯期間Tc的量的實際資料特定為事件資料(步驟120)。
接下來，記錄控制部14根據事件資料儲存部12B的可用容量，判定能否將由事件發生檢測部15取得的事件資料記錄到事件資料儲存部12B(步驟121)。
此處，當在事件資料儲存部12B中存在事件資料的資料大小以上的可用區域且能夠記錄的情況下(步驟121：是)，記錄控制部14使事件資料從時間序列資 料儲存部12A轉移到事件資料儲存部12B的可用區域(步驟122)，結束一群的事件資料記錄處理。
另一方面，當在事件資料儲存部12B中不存在事件資料的資料大小以上的可用區域且無法記錄的情況下(步驟121：否)，記錄控制部14從記錄於記憶體12的實際資料中，刪除例如事件資料的資料大小的量，在事件資料儲存部12B中確保可用區域(步驟123)，將事件資料記錄到所確保的事件資料儲存部12B的可用區域(步驟124)，結束一群的事件資料記錄處理。
在圖7的例子中，在從已經記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料中檢測到所指定的事件P的情況下，將該開頭的實際資料的時間位置設為事件發生時刻Tp，將由自該Tp預先對事件P設定的事件前期間Ta和事件後期間Tb構成的事件關聯期間Tc的量的實際資料作為事件資料而從時間序列資料儲存部12A抽出，將該事件資料記錄到事件資料儲存部12B。
由此，將所指定的事件P的發生前後的時間序列資料以實際資料直接記錄到事件資料儲存部12B。因此，管理者能夠針對事件P正確地進行解析、驗證，記憶體12在整體上能夠高效率地記錄價值更高的資料。
圖8是表示事件資料的記錄例的說明圖。在圖8的例子中，表示作為記錄實際資料、特徵量資料以及事件資料的區域而在記憶體12中動態地設置實際資料記錄區域Ma、特徵量資料記錄區域Mb以及事件資料記錄區域Mc的情況。這些記錄區域中的實際資料記錄區域Ma以及特徵量資料記錄區域Mb相當於時間序列資料儲存部12A，事件資料記錄區域Mc相當於事件資料儲存部12B。
如圖8的(a)所示，設為在某個時間點下，將實際資料記錄區域Ma和特徵量資料記錄區域Mb設置於記憶體12，沒有可用區域。
其後，在檢測到所指定的事件P的發生的情況下，如圖8的(b)所示，刪除記 錄於實際資料記錄區域Ma的實際資料的一部分，如圖8的(c)所示，將由此確保的記錄區域分配給事件資料記錄區域Mc，於此處記錄事件資料。
一般來說，關於時間序列資料，從由管理者實施的解析、驗證的觀點看來，與過去的資料相比，新的資料的價值較高。這是由於，過去的資料與現在的狀況的關聯性低，新的資料與現在的狀況的關聯性高。因此，在確保記錄容量時，藉由從記錄於時間序列資料儲存部12A的實際資料中的舊的資料起依序刪除來確保記錄容量，能夠在記憶體12整體中保留價值更高的資料，能夠高效率地記錄對解析、驗證有用的資料。
[第一實施形態的效果]
如此，本實施形態中，設置將實際資料集合縮減成表示這些實際資料的特徵的特徵量資料的資料縮減部13，記錄控制部14在取得到新的實際資料時，根據時間序列資料儲存部12A的可用容量判定能否將實際資料記錄到時間序列資料儲存部12A，在能夠記錄的情況下直接將實際資料記錄到記憶體12，在不能記錄的情況下，藉由資料縮減部13對從時間序列資料儲存部12A抽出的實際資料集合進行縮減，將得到的特徵量資料記錄到時間序列資料儲存部12A，並且將新的實際資料記錄到時間序列資料儲存部12A。
由此，特徵量資料的資料大小比實際資料集合小，所以能夠在少的記錄區域中記錄比實際資料集合多的特徵量資料，並且沒有必要藉由延長記錄間隔而略過要記錄的資料。因此，能夠將時間序列資料高效率地記錄到有限的記錄容量的記憶體12中。
因此，不需要是造成成本上升、大型化的因素的大規模容量記憶體，能以有限量的資料詳細地掌握控制對象的狀態、控制內容，且能夠對查明發生的障礙的原因或事件間的相互關係、故障預測、提高成品良率大有幫助。
[第二實施形態]
接下來，參照圖9對本發明的第二實施形態的時間序列資料記錄裝置10進行說明。圖9是表示第二實施形態的時間序列資料記錄裝置的構成的方塊圖。
在本實施形態的時間序列資料記錄裝置10中追加有緩衝區17。緩衝區17具有暫時儲存由輸入輸出I/F部11取得的實際資料的功能。關於緩衝區17，是具有能夠儲存一定量以上的實際資料，亦即實際資料集合的量的實際資料的容量的緩衝區即可，作為緩衝區17的形態，可以是一般的緩衝區、環形緩衝區，還可以利用記憶體12來實現。
[本實施形態的動作]
接下來，參照圖10對本實施形態的時間序列資料記錄裝置10的動作進行說明。圖10是表示第二實施形態的資料記錄處理的流程圖。
時間序列資料記錄裝置10對應於來自外部的記錄開始指示或接入電源後的啟動來開始圖10的資料記錄處理。
首先，輸入輸出I/F部11在每個一定期間從外部取得1個或者複數個時間序列資料來作為實際資料，並儲存到緩衝區17(步驟200)。
事件發生檢測部15驗證儲存在緩衝區17的實際資料(步驟201)，在檢測到發生預先指定的事件的情況下(步驟201：是)，進行到上述圖6的事件資料記錄處理(步驟206)。另外，在事件資料記錄處理中，變成不是從時間序列資料儲存部12A而是從緩衝區17取得事件資料。
另一方面，在未檢測到發生預先指定的事件的情況下(步驟201：否)，記錄控制部14確認緩衝區17的未記錄的新的實際資料是否儲存有一定量，亦即實際資料集合的量(步驟202)，在沒有到達一定量的情況下(步驟 202：否)，返回到步驟200。
再者，在達到一定量的情況下(步驟202：是)，記錄控制部14根據時間序列資料儲存部12A的可用容量，判定能否將實際資料集合記錄到時間序列資料儲存部12A(步驟203)。
此處，當在時間序列資料儲存部12A中存在實際資料集合的資料大小以上的可用區域且能夠記錄的情況下(步驟203：是)，記錄控制部14不對實際資料進行縮減而直接記錄到時間序列資料儲存部12A的可用區域(步驟204)，返回到步驟200。
另一方面，當在時間序列資料儲存部12A中不存在實際資料集合的資料大小以上的可用區域且無法記錄的情況下(步驟203：否)，記錄控制部14進行到上述圖3的特徵量資料記錄處理(步驟205)。另外，在特徵量資料記錄處理中，變成不是從時間序列資料儲存部12A而是從緩衝區17取得實際資料集合。
圖11是表示使用了緩衝區的特徵量資料記錄處理的說明圖。在該例中，從記錄在緩衝區17但未記錄在時間序列資料儲存部12A的新儲存的量的實際資料中，讀出集合期間Ts的量的實際資料作為實際資料集合，藉由資料縮減部13縮減成特徵量資料之後記錄到時間序列資料儲存部12A。該特徵量資料的資料大小比實際資料集合小，所以能夠在少的記錄區域中記錄比實際資料集合多的特徵量資料，並且，為了確保記錄區域而刪除的實際資料的量也可較少。由此，結果為能夠高效率地利用記憶體12來記錄時間序列資料。
另外，實際資料集合並不是從緩衝區17抽出而僅是讀出，因此，相當於實際資料集合的實際資料沒有從緩衝區17刪除，而是在已讀出之後暫時保存，以用於事件發生的檢測。關於已讀出的實際資料，例如在緩衝區17的可用容量低於閾值的時間點按從舊到新的順序刪除即可。
圖12是表示使用了緩衝區的事件資料記錄處理的說明圖。在該例中，在從儲存於緩衝區17的實際資料中檢測到所指定的事件P時，將開頭的實際資料的時間位置設為事件發生時刻Tp，將由自該Tp預先對事件P設定的事件前期間Ta(已讀出)和事件後期間Tb(未讀出部分)構成的事件關聯期間Tc的實際資料作為事件資料，從緩衝區17抽出，該事件資料被記錄在事件資料儲存部12B。
由此，將所指定的事件P的發生前後的時間序列資料以實際資料直接記錄到事件資料儲存部12B。因此，管理者能夠針對事件P正確地進行解析、驗證，記憶體12在整體上能夠高效率地記錄價值較高的資料。
[實施形態的擴展]
以上，參照實施形態說明了本發明，但本發明不限定於上述實施形態。針對本發明的構成、詳細內容，能夠在本發明的範圍內進行本發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解的各種變更。再者，關於各實施形態，能夠在不矛盾的範圍內任意地組合來實施。
在上述圖5以及圖8中，說明了在將資料記錄到記憶體12時動態地確保各記錄區域的情況，但當在設計上難以實現如此般的動態的區域確保的情況下，也存在預先固定地確保各個記錄區域的方法。在該情況下，在未發生事件或者事件發生次數比設想的少的情況下，由於一直不使用事件資料記錄區域，有時無法完全用完記憶體12。再者，在事件發生次數比設想的多的情況下，儘管在整體上記憶體12有剩餘，也需要採取如捨棄舊的事件資料或者不記錄新的事件資料般的應對措施。
再者，一般來說，定期地維修時間序列資料記錄裝置10，廢棄記錄於記憶體12的實際資料、特徵量資料、事件資料或者轉送給上級裝置。因 此，作為記憶體12，應該準備具有足夠記錄在至此的動作期間內取得的這些資料的記錄容量的記憶體。然而，當在中途用完記錄區域的情況下，例如在實際資料記錄區域變得完全沒有可用空間而無法確保特徵量資料記錄區域的情況下，對應設定內容，既可以從記錄於記憶體12的資料例如特徵量資料的舊的資料起依序刪去並覆寫，也可以不記錄新的資料而廢棄。
再者，在上述各實施形態中，對無法將實際資料集合記錄到記憶體12的情況，以由1個實際資料集合生成1個特徵量資料的情況為例來進行了說明，但關於實際資料集合與特徵量資料的關係，不限定於此，既可以對1個實際資料集合生成複數個特徵量資料，也可以對複數個實際資料集合生成1個特徵量資料。進一步地，設為實際資料集合的實際資料的數量既可以是恆定的，也可以是可變的。

Claims (11)

  1. 一種時間序列資料記錄方法，其將按既定週期取得的時間序列的實際資料依序記錄到時間序列資料儲存部，其特徵在於，具備：資料縮減步驟，其將由按時間序列連續的一定量的上述實際資料構成的實際資料集合縮減成表示這些實際資料的特徵的特徵量資料；以及記錄控制步驟，其監視上述時間序列資料儲存部的可用容量，在取得新的實際資料時，判定能否將上述實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部，如果能夠記錄，則將上述實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部，另一方面，如果不能記錄，則從已經記錄於上述時間序列資料儲存部的複數個實際資料中，抽出按時間序列連續的一定量的實際資料來作為實際資料集合，並藉由上述資料縮減步驟進行縮減，將得到的特徵量資料代替上述實際資料集合的實際資料而記錄到上述時間序列資料儲存部，並且將上述新的實際資料記錄到上述時間序列資料儲存部。
  2. 如請求項1所述的時間序列資料記錄方法，其中，在上述記錄控制步驟中，在無法將上述新的實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部的情況下，從已經記錄於上述時間序列資料儲存部的複數個實際資料中，抽出上述一定量的實際資料作為實際資料集合，並藉由上述資料縮減步驟進行縮減，將得到的特徵量資料代替上述實際資料集合的實際資料而記錄到上述時間序列資料儲存部，然後將上述新的實際資料記錄到上述時間序列資料儲存部。
  3. 如請求項1所述的時間序列資料記錄方法，其中，在上述記錄控制步驟中，在無法將上述新的實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部、且已經記錄於上述時間序列資料儲存部的資料已全部縮減成特徵量資料的情況下，在刪除這些特徵量資料的一部分之後，將上述新的實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部。
  4. 如請求項3所述的時間序列資料記錄方法，其中，在上述記錄控制步驟中，在刪除上述特徵量資料的一部分時，從已經記錄於上述時間序列資料儲存部的最舊的特徵量資料開始依序地刪除。
  5. 如請求項1所述的時間序列資料記錄方法，其進一步具備依序儲存所取得到的上述實際資料的緩衝區，在上述記錄控制步驟中，在抽出上述實際資料集合時，從上述緩衝區抽出按時間序列連續的上述一定量的實際資料作為實際資料集合。
  6. 如請求項5所述的時間序列資料記錄方法，其中，上述緩衝區由環形緩衝區構成，上述環形緩衝區具有能夠儲存上述一定量以上的實際資料的容量。
  7. 如請求項1至6中任一項所述的時間序列資料記錄方法，其進一步具備：事件發生檢測步驟，其驗證與記錄於上述時間序列資料儲存部的上述實際資料的值相關的演變，在檢測到發生預先指定的事件的情況下，將這些實際資料中的與上述事件相關的實際資料特定為事件資料；以及事件資料處理步驟，其與上述事件的發生檢測相應地，將上述事件資料從上述時間序列資料儲存部轉移到事件資料儲存部。
  8. 如請求項1至6中任一項所述的時間序列資料記錄方法，其進一步具備：事件發生檢測步驟，其驗證與記錄於上述時間序列資料儲存部的上述實際資料的值相關的演變，在檢測到發生預先指定的事件的情況下，將這些實際資料中的與上述事件相關的實際資料特定為事件資料；以及事件資料處理步驟，其與上述事件的發生檢測相應地，在上述時間序列資料儲存部內將上述事件資料作為上述實際資料集合的縮減以及刪除的對象以外的資料並進行保護。
  9. 如請求項7所述的時間序列資料記錄方法，其中，上述事件發生檢測步驟在取得上述事件資料時，取得位於上述事件的發生時刻前後的連續的一群的實際資料作為上述事件資料。
  10. 如請求項8所述的時間序列資料記錄方法，其中，上述事件發生檢測步驟在取得上述事件資料時，取得位於上述事件的發生時刻前後的連續的一群的實際資料作為上述事件資料。
  11. 一種時間序列資料記錄裝置，其將按既定週期取得的時間序列的實際資料依序記錄到時間序列資料儲存部，其特徵在於，具備：資料縮減部，其將由按時間序列連續的一定量的上述實際資料構成的實際資料集合縮減成表示這些實際資料的特徵的特徵量資料；以及記錄控制部，其監視上述時間序列資料儲存部的可用容量，在取得新的實際資料時，判定能否將上述實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部，如果能夠記錄，則將上述實際資料直接記錄到上述時間序列資料儲存部，另一方面，如果不能記錄，則從已經記錄於上述時間序列資料儲存部的複數個實際資料中，抽出按時間序列連續的一定量的實際資料來作為實際資料集合，並藉由上述資料縮減部進行縮減，將得到的特徵量資料代替上述實際資料集合的實際資料而記錄到上述時間序列資料儲存部，並且將上述新的實際資料記錄到上述時間序列資料儲存部。
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