WO2015125268A1 - 計測データ提供サービスシステム - Google Patents

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WO2015125268A1
WO2015125268A1 PCT/JP2014/054130 JP2014054130W WO2015125268A1 WO 2015125268 A1 WO2015125268 A1 WO 2015125268A1 JP 2014054130 W JP2014054130 W JP 2014054130W WO 2015125268 A1 WO2015125268 A1 WO 2015125268A1
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measurement data
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sensor
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尚巳 東
史郎 近藤
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富士電機株式会社
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    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Definitions

  • the present invention can be provided to an external user by correcting the physical quantity sensed by the sensor with the central measurement data providing service device and correcting the sensed physical quantity into industrially meaningful measurement data. About.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a general sensor data acquisition system.
  • various sensors 800 are installed at the site, and a processing apparatus (for example, a microcomputer (Micro-Computer)) incorporating a signal processing program for measurement data sensed by the various sensors 800.
  • a processing apparatus for example, a microcomputer (Micro-Computer)
  • Etc. and the processing device processes the measurement data by the processing device, and converts the measurement data into a standard signal and outputs the signal.
  • Examples of various sensors shown in FIG. 1 include a pressure sensor, a differential pressure sensor, a thermal sensor, a current sensor, and a contact-signal sensor. Etc. are illustrated, but are not limited thereto.
  • the measurement data converted into the unified signal as described above is aggregated into a remote terminal unit (RTU) or a programmable logic controller (PLC) 700.
  • the RTU / PLC 700 is connected to a network (including a mobile network) 500 via a modem 600, and is connected to a server 400 on the data collection side via the network 500.
  • the server 400 plays the role of central device for collecting data of various sensors 800 placed in the field, and in the server 400, software for customers 410 and general-purpose supervisory control and data acquisition (SCADA) software 420 are prepared. Being made available to customers and customers.
  • SCADA supervisory control and data acquisition
  • Patent Document 1 the data collection apparatus which can collect data reliably and at high speed from the CPU unit of PLC is disclosed by patent document 1 shown below.
  • the data collection device shown in Patent Document 1 is a data collection device that performs real time processing for collecting IO data of the CPU unit and time share processing for storing collected data in the storage unit with a large capacity storage unit. Therefore, there is no mention of providing measurement data to an external user after performing data processing or data correction suitable for the external user.
  • Patent Document 2 shown below is a system for providing service information for maintenance and maintenance of a site system provided with devices installed in the site and a control terminal device for controlling or monitoring the devices.
  • a computer system is disclosed.
  • the computer system shown in Patent Document 2 relates to maintenance inspection and maintenance for equipment installed in the field and a control terminal device that controls or monitors the equipment, and data of measurement data suitable for an external user There is no mention of providing processing or data correction to external users.
  • Patent Document 3 a sensor block for on-site measurement which converts a physical quantity to be measured into digital measurement data and outputs the same, and stores digital measurement data outputted from the sensor block according to a preset program.
  • An on-site measurement data collection device which comprises a processing block to be processed.
  • the on-site measurement data collection device shown in Patent Document 3 collects measurement data in the processing block after simplifying the on-site measurement sensor block, and processes the collected measurement data in the processing block and then detaches it.
  • About providing data processing and data correction suitable for the external user and providing it to the external user by storing it in a free external memory or transferring data to the external personal computer via the communication unit and processing the measurement data Is not mentioned.
  • the object of the present invention is that the sensor installed in the field is given an ID according to the type of company, and the sensor senses the physical quantity and converts the analog value to the conversion communication unit in the next stage And convert the analog value to a digital value in the conversion communication unit and transmit the measured raw data to the collection destination via the network, and perform signal processing on the raw data at the collection destination to make meaningful measurement data
  • An object of the present invention is to provide a measurement data providing service system which converts and provides it to an external user.
  • the first invention is a set of sensors that can be indexed by company type ID or serial number ID and by another table according to company type It has a relay unit that is installed in the field, senses the physical quantity to be measured by the sensor and then converts it to a digital value, and relays the converted digital value to the network as raw data, via the network via the relay unit
  • a measurement data provision service system which sends to a central measurement data provision service device and processes the signal so as to obtain meaningful measurement data values in the measurement data provision service device, and provides the user with the measurement data provision service system,
  • the measurement data providing service device An ID data table storing a company name and a model name corresponding to the ID given to the sensor;
  • An ID search unit which reads a predetermined ID from the ID data table and accesses a sensor linked to the ID through the network to collect measurement data; The ID is read from the measurement data sent from the sensor, and the ID data table is searched via the ID search unit using the read ID as a key, and the parameter and calculation formula associated with the ID
  • the relay unit receives a plurality of wireless reception units that wirelessly receive the sensed raw data converted into digital values, and data of the plurality of wireless reception units. And a portable communication module for receiving the output data of the concentrator and transmitting it to the network.
  • the signal processing unit performs at least one of processing of at least one of industrial value conversion, range change, linearization, and compensation so as to meet external user's specifications.
  • the measurement data providing service system according to claim 1, wherein the measurement data provision service system is executed based on contents stored in the parameter file and the calculation expression file.
  • the fourth invention is characterized in that, in the third invention, the signal processing unit is provided for each company.
  • the fifth invention is characterized in that, in the fourth invention, the signal processing unit performs signal processing on raw measurement data from sensors of the same company having different IDs.
  • the parameter linked to the ID is a company-specific or serial number ID in the parameter file and another table according to another table. It is characterized in that it is provided separately.
  • the seventh invention is characterized in that, in any one of the first to sixth inventions, the ID given to the sensor is constituted by a serial number.
  • the eighth invention is characterized in that, in the third invention, the compensation processing in the signal processing unit performs correction processing to meaningful measurement value data that conforms to the specifications of the user company by performing compensation for temperature change. I assume.
  • the ninth invention is characterized in that, in the third invention, the range change processing in the signal processing unit corrects the data so as to be in a range conforming to the specification of the user company by changing the weighting of the range. .
  • the linearization process in the signal processing unit corrects the measurement data exhibiting a linear characteristic by linearizing the measurement data exhibiting a non-linear characteristic and performs specification of the user company. It is characterized in that it makes meaningful measurement value data that conforms to
  • the eleventh invention is characterized in that, in the first invention, the measurement data provision service device comprises an analysis unit which receives the data processed by the signal processing unit, analyzes the data, and makes a diagnosis. .
  • the providing service unit includes an authentication mechanism for confirming the authenticity of the external user, and it is industrially meaningful to the external user who can confirm the authenticity. It is characterized by providing certain measurement data and / or analysis data.
  • the present invention with regard to the sensor installation in the field, it is possible to significantly reduce the number of engineering steps since the complexity of work such as installation, addition and movement of measurement points and the need for simultaneous changes such as software changes are eliminated. That is, according to the present invention, the data editing function such as general-purpose SCADA or PLC which is indispensable to the conventional configuration is not required.
  • the present invention it is possible to access a plurality of sensors to which IDs are assigned according to company type by using only the sensor ID from the measurement data provision service device on the central apparatus side, and an external user is a sensor according to company specifications in advance. It is possible to obtain measurement data that conforms to company specifications simply by registering the profile and calculation formula concerning the above in the measurement data providing service device.
  • the signal processing in the measurement data providing service device corrects the measurement data to a meaningful value
  • an inexpensive sensor that does not require soft matter can be installed on the site, and the measurement system is constructed. Can significantly reduce the amount of work required to
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a measurement data providing service system according to an embodiment of the present invention.
  • a measurement data providing service system according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit 10, a conversion communication unit (conversion communication unit 1 and conversion communication unit 2) 20, a relay unit 30, a communication operator (network) 40, The function blocks of the LAN 50, the signal processing unit 60, the analysis unit 70, and the provision service unit 80 are divided.
  • the signal processing unit 60, the analysis unit 70, and the provision service unit 80 constitute a measurement data provision service apparatus 100 which is the core of the present invention.
  • the measurement data providing service device 100 will be described in detail later.
  • the sensor unit 10 prepares, for example, a plurality of sensors 11 to individually measure pressure, temperature, flow rate and the like.
  • the sensor ID is assigned to the sensors 11 to 16 according to company type, and the value measured by the sensors 11 to 16 is not corrected, and the conversion communication unit (conversion communication unit 1 and conversion communication Part 2) Pass the sensed raw value (raw data) to 20, that is, an analog signal.
  • the physical quantity (Physical Quantity) is sensed by the pick-up (pickup) of the sensors 11 to 16 and the sensed data value (raw data) is not corrected, and the conversion communication unit 1 (22) and the conversion communication unit 2 (24 Only by passing the analog signal as it is to the sense), so it is possible to minimize the sensor equipment, and it is not necessary to provide a function such as correction processing in the field as in the past, so downsizing, weight reduction, economy Can be implemented.
  • the conversion communication unit (conversion communication unit 1 and conversion communication unit 2) 20 includes a memory unit for storing separately the sensor ID by company and model assigned to the sensors 11 to 16 and the sensors 11 to 16 And an A / D converter (Analog-Digital Convert) unit for converting an analog signal into a digital signal, and a time data adding unit (not shown).
  • the time data stamps the time when an analog signal is converted to a digital signal.
  • the radio communication module 20 has a wireless module for passing digital signals of the sensors 11 to 16 from the conversion communication unit 20 to the relay unit 30 by wireless.
  • wireless module of the conversion communication part 20 you may mount the portable communication module directly connected with a communication enterprise.
  • the digitized measurement data can be wirelessly transmitted to the network 40 provided by the telecommunications carrier without passing through the relay unit 30 in the latter stage (not shown).
  • the relay unit 30 receives the wirelessly transmitted data from the conversion communication unit 1 (22) and the conversion communication unit 2 (24) by the wireless module 31, and receives the data received by the wireless module 31 into the portable communication module 33, the wireless base
  • the data is sent to the carrier's network 40 via a station (not shown).
  • the concentrator (concentrator) 32 of the relay unit 30 that aggregates data from a plurality of conversion communication units (conversion communication unit 1 and conversion communication unit 2) 20 is provided, so that individual conversion communication units 22 are provided. , 24 because the number of portable communication modules can be reduced compared to the case where portable communication modules (not shown) are provided, the cost for communication can be kept low.
  • the signal processing unit 60 uses the measurement data (raw data) transmitted through the network 40 and the LAN (Local Area Network) 50 provided by the telecommunications carrier as an ID attached to this data as a key, and uses the measurement data and time data as a key. It accumulates in the memory not shown. Based on the ID data, the signal processing unit 60 prepares various tables (described later) that store customer-specific specifications such as company name (customer name), sensor model, correction data, and calculation formula.
  • customer-specific specifications such as company name (customer name), sensor model, correction data, and calculation formula.
  • calculation processing according to the customer's specifications is performed using correction data and a calculation formula prepared in the signal processing unit 60 for each ID, correction processing is made into industrially meaningful data, and the data is stored for the customer.
  • the signal processing unit 60 transmits measurement data / calculation processing data from a sensor to which an ID related to only a company (customer) authenticated by a known authentication mechanism (not shown) in the provided service unit 80 is attached. Save data so that it can be provided according to your request. This secures confidentiality with the measurement data provision service device 100 in order to ensure that the measured data is not leaked to a third party who is already perpetuated, thereby reducing the genuineness of the measurement data provided to the external user 90 In order to be able to offer it with heart.
  • the analysis unit 70 is an index that can reveal what kind of correlation exists among those data. Provide the results of analysis of the life of the plant or equipment based on calculated data, or data analysis 72 using, for example, the method of Multivariate Statistical Process Control (MSPC) Can be provided to the external user 90 who is offering.
  • MSPC Multivariate Statistical Process Control
  • the provision service unit 80 identifies a request for provision of measurement data from the external user 90 through a known authentication mechanism (not shown), and thereafter performs processing in the signal processing unit 60 based on a contract with the external user 90. Data and / or analysis data by the analysis unit 70 are provided to the external user 90.
  • FIG. 3 is a flow diagram for explaining the operation of the functional blocks constituting the measurement data providing service system according to the embodiment of the present invention. The operation of each functional block will be described in order according to FIG. First, in step S11, as described above with reference to FIG. 2, the sensor unit 10 includes, as an example, a sensor that measures pressure, temperature, flow rate, etc., and does not perform correction processing on the value measured by the sensor at the site. It is output to the conversion communication unit 20 as an analog signal.
  • step S12 the conversion communication unit 20 individually stores the sensor ID attached to each company and model in the memory unit, and converts and senses an analog signal of the sensor to a digital signal by the A / D converter. Add time to data. Then, the wireless module of the conversion communication unit 20 outputs the digital signal of the sensor to the relay unit 30 by wireless.
  • step S13 the relay unit 30 receives data from the plurality of conversion communication units 22 and 24 by the wireless module 31, and receives the data received by the wireless module 31 via the portable communication module 33 and the wireless base station (not shown). Transmit data to the network 40 of the telecommunications carrier.
  • step S14 the signal processing unit 60 uses the measurement data (raw data) transmitted through the network 40 and the LAN 50 provided by the telecommunications carrier as the key attached to this data, and uses the measurement data and time data as a signal processing unit Store in 60 memories (not shown).
  • calculation processing according to the customer's specifications is performed using correction data and a calculation formula (described later) prepared in the signal processing unit 60 for each ID, correction processing to industrially meaningful data is performed for the customer.
  • the signal processing unit 60 transmits measurement data / calculation processing data from a sensor to which an ID related to only a company (customer) authenticated by a known authentication mechanism (not shown) in the provided service unit 80 is attached. Make it available according to your request.
  • the analysis unit 70 based on the calculation processing data stored in the memory (not shown) in the signal processing unit 60 as described above, the analysis unit 70 reveals what kind of correlation exists between those data.
  • Data analysis 72 using the method of multivariate statistical process control (MSPC), for example, by calculating the indicators that can be converted, or based on the calculation processing data, using the method of multivariate statistical process control (MSPC) Can be provided to the external user 90 who is offering to provide the result.
  • MSPC multivariate statistical process control
  • step S16 the provision service unit 80 identifies a request for provision of measurement data from the external user 90 via a known authentication mechanism (not shown), and thereafter the signal processing unit 60 based on a contract with the external user 90. And / or analysis data by the analysis unit 70 are provided to the external user 90.
  • FIG. 4 is a diagram showing the contents of each component in the measurement data providing service apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the measurement data providing service device 100 receives the measurement data (raw data) 18 transmitted through the network 40 of the communication carrier and the LAN 50 by the sensor data acquisition unit 61 as shown in FIG. 2.
  • the sensor ID associated with the received sensor output data is extracted, and the extracted sensor ID is supplied to the ID data detection unit 63.
  • the ID data detection unit 63 supplies the detected ID data to the ID search unit 110, and the ID search unit 110 searches the ID table 120 and extracts the company name and the sensor type using the sensor ID as a key.
  • the ID assigned to the sensor is configured by a serial number.
  • the data processing unit 62 and / or the data correction unit 64 in the signal processing unit 60 are based on the data of the equation file 130 and the parameter file 140 obtained by referring to the raw data received by the sensor data acquisition unit 61. Perform data processing and / or data correction that meets the specifications. The result of data processing and / or data correction is output from the signal processing unit 60 to the measurement value file 150.
  • the data processing unit 62 conversion processing such as industrial value conversion (Range conversion) and range changing (range weighting) is performed.
  • conversion processing such as industrial value conversion (Range conversion) and range changing (range weighting) is performed.
  • correction processing such as linearization and compensation is performed.
  • the result of data processing and / or data correction is provided from the signal processing unit 60 to the analysis unit 70, data analysis 72 is performed in the analysis unit 70, and the analyzed result is stored in the analysis unit 70 (not shown) ).
  • the data processing and / or the data correction result stored in the measurement value file 150 and the data analysis result 72 if there is a request from the external user 90 are output to the provided service unit 80 and the provided service unit 80 It is provided to the external user 90.
  • parameter files for company A to company N are prepared in the parameter file 140, and as an example, various parameter information 142 for company A includes sensor individual discrimination information, sensor physical characteristics, range data, etc. An example of storing is shown.
  • calculation formulas for each company and model are registered in the calculation formula file 130, and an example of calling a calculation formula for a sensor of type YY of company A is shown as an example.
  • the information examples registered in the calculation formula file 130 and the parameter file 140 are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
  • the sensor ID to be accessed is extracted by referring to the ID table 120 at the necessary timing of the ID search unit 110, and the network 40 of the communication carrier
  • the relay unit 30 accesses the sensors 11 to 16 of the sensor ID extracted via the conversion communication unit 20.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the respective components in the measurement data provision service device according to the embodiment of the present invention.
  • the components in FIG. 5 are basically the same as those shown in FIG. 4, but the difference between FIG. 5 and FIG. 4 is that information is displayed by showing “input” and “output” between the components by arrows. It makes it easy to understand the flow and flow of control.
  • the individual contents of the components in FIG. 5 have been described in FIG. 4 and will not be described again here.
  • FIG. 6 is an example for explaining data processing in the data correction unit of the signal processing unit of the present invention.
  • the relationship between the temperature and the capacitance (capacitance) in the field-mounted sensor may have characteristics as shown by a broken line due to the influence of manufacturing variations and the like.
  • the data correction unit 64 in the signal processing unit 60 performs linearization processing so that the data before correction on the broken line becomes the data after correction indicated by the solid line so that it can be provided to the external user 90 as desired data.
  • the data correction unit 64 in the signal processing unit 60 performs linearization processing so that the data before correction on the broken line becomes the data after correction indicated by the solid line so that it can be provided to the external user 90 as desired data. Become.
  • the present invention describes an example in which the installation of sensors in a sensor network is minimized and only raw data is transmitted from the sensors and signal processing is performed by the central measurement data provision service device to provide measurement data to an external user.
  • the measurement data provision service device is built on the cloud, it is possible to provide a global sensor network service.

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Abstract

　ネットワークを通じて送信された計測データ(生データ)をセンサデータ取得部で受信し、受信データからセンサＩＤを抽出してＩＤデータ検出部に与え、ＩＤデータ検出部は検出したＩＤデータをＩＤ検索部に与えてＩＤテーブルを検索してセンサＩＤをキーにして会社名，センサ型式を抽出する。抽出した会社名，センサ型式を基に計算式ファイル、パラメータファイルを参照し、参照して得たデータをデータ処理部およびまたはデータ補正部に与えて、受信した計測データを意味のある計測データに補正処理する。処理した結果は、信号処理部から測定値ファイルを経て外部ユーザに提供される。

Description

計測データ提供サービスシステム
　本発明は、センサでセンスした物理量を中央の計測データ提供サービス装置で信号処理してセンスされた物理量を工業的に意味のある計測データに補正処理することで外部のユーザに提供可能とする技術に関する。
　図１は、一般的なセンサデータ収集システムの構成を示す図である。図１に示されるセンサデータ収集システムにおいては、現場に各種センサ800が設置され、各種センサ800でセンスされた計測データについて、信号処理プログラムを内蔵する処理装置（例．マイコン（Micro-Computer））等が設けられ、当該処理装置で計測データを信号処理し、外部へは統一信号(standard signal)に変換して出力している。図１に示される各種センサ例には、圧力センサ(pressure sensor)、差圧センサ(differential pressure sensor)、温度センサ(thermal sensor)、電流センサ(current sensor)、および、接点信号(contact-signal sensor)等が図示されているが、これらに限定されるものではない。
　上記のようにして統一信号に変換された計測データは、RTU(Remote Terminal Unit）またはPLC(Programmable Logic Controller)700に集約される。そしてRTU／PLC700は、モデム(modem)600を介してネットワーク（携帯網を含む）500に接続され、ネットワーク500を介してデータ収集側のサーバ(server)400に接続される。サーバ400は、現場に置かれた各種センサ800のデータを収集する中央装置の役割を担っており、サーバ400内には、顧客向けソフト410や汎用SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）ソフト420が用意されて、対顧客および対センサに対応可能にされている。
　上記した従来のセンサデータ収集システムでは、現場に設置する各種のセンサ800に電源や通信配線などが必要であり、現地での設置作業に多大な手間がかかるという課題がある。
　また上記したセンサ800内や上記したPLC700で信号処理を行っているため、CPU(Central Processing Unit)などに負荷がかかり、消費電力も大きいという課題がある。
　さらに、上記したセンサ800内にすべての信号処理プログラムがインストールされているため、プログラムの更新の際は、現地に作業員が出向いて、プログラムの交換を行う必要がある。
　このように従来のセンサデータ収集システムは、センサの追加や移設を行うと、センサだけでなく上位のPLCやSCADAのソフト変更を現地で行う必要があり、エンジニアリング工数がかかるという課題がある。
　ところで下記に示す特許文献１には、PLCのCPUユニットから確実かつ高速でデータ収集ができるデータ収集装置が開示されている。しかし特許文献１に示すデータ収集装置は、CPUユニットのＩＯデータを収集するリアルタイム処理と大容量のストレージ部を設けて当該ストレージ部に収集データを格納するタイムシェア処理とを行うデータ収集装置であるため、計測データを外部ユーザに適したデータ処理やデータ補正を施して外部ユーザに提供することについては言及していない。
　また下記に示す特許文献２には、現場に設置される機器類と該機器類の制御或いは監視を行う制御端末装置を備える現場システムの維持保守用サービス情報を提供するシステムにおいて、前記現場システムの設計情報提供先に設置された端末装置と、前記現場システムの前記機器類または前記制御端末装置の保守点検を行う保守点検情報提供先に設置された端末装置とにネットワークを介して接続され、前記現場システムに関連する情報が前記端末装置から蓄積されるデータベース及び該データベースへのアクセス許可／不許可の認証を行うとともにアクセス許可を与えた端末装置のユーザに課金処理を行う維持保守サーバとを備えるコンピュータシステムが開示されている。しかし特許文献２に示すコンピュータシステムは、現場に設置される機器類、該機器類の制御或いは監視を行う制御端末装置に対する保守点検及び維持に関するものであって、計測データを外部ユーザに適したデータ処理やデータ補正を施して外部ユーザに提供することについては言及していない。
　また下記に示す特許文献３には、測定対象の物理量をデジタル測定データに変換して出力する現場測定用センサーブロックと、該センサーブロックから出力されるデジタル測定データを予め設定されたプログラムにしたがって記憶処理する処理ブロックとからなる現場用測定データ収集装置が開示されている。しかし特許文献３に示される現場用測定データ収集装置は、現場測定用センサーブロックを簡略化したうえで計測データを処理ブロック内に収集し、収集した計測データを処理ブロック内で処理したうえで着脱自在の外部メモリに格納するか、通信部を介して外部のパソコンにデータ転送して計測データを処理するだけで、外部ユーザに適したデータ処理やデータ補正を施して外部ユーザに提供することについては言及していない。
特開２００４－１９９６７０号公報 特開２００２－３３４１６７号公報 特開平０５－１７４１５９号公報
　上記のような課題を解決するために本発明の目的は、現場に設置されるセンサには会社別型式別にＩＤが付与され、当該センサでは物理量をセンスして次段の変換通信部にアナログ値を出力し、変換通信部でアナログ値をデジタル値に変換するとともに計測した生データをネットワークを介して収集先に送信し、収集先で前記生データに信号処理を施して意味のある計測データに変換して外部ユーザに提供する計測データ提供サービスシステムを提供することである。
　上記の目的を達成するために、第１の発明は、会社別型式別のＩＤ、または、連番のＩＤで且つ別のテーブルにより会社別型式別に割り出すことができるテーブルとセットになったセンサを現場に設置し、該センサで測定対象の物理量をセンスした後にデジタル値に変換し、変換された前記デジタル値を生データとしてネットワークに中継する中継部を有し、該中継部を介してネットワーク経由で中央の計測データ提供サービス装置に送り、該計測データ提供サービス装置で意味のある計測データ値になるよう信号処理してユーザに提供する計測データ提供サービスシステムであって、
　前記計測データ提供サービス装置は、
　前記センサに付されたＩＤに対応する会社名、型式名を記憶するＩＤデータテーブルと、
　該ＩＤデータテーブルから所定のＩＤを読み出し、前記ネットワークを介して前記ＩＤに紐付くセンサをアクセスして計測データを収集するようにするＩＤ検索部と、
　前記センサから送られた計測データからＩＤを読み取り、読取ったＩＤをキーに前記ＩＤ検索部を介して前記ＩＤデータテーブルをサーチして、該ＩＤに紐付くパラメータおよび計算式をパラメータファイルおよび計算式ファイルから読み出して信号処理する信号処理部と、
　信号処理して得た工業的に意味のある計測データを格納する測定値ファイルと、
　該測定値ファイルに格納された工業的に意味のある計測データを外部ユーザに提供する提供サービス部と、
　を備えていることを特徴とする。
　また第２の発明は、第１の発明において、前記中継部は、デジタル値に変換された前記センスされた生データを無線で受信する複数の無線受信部と、該複数の無線受信部のデータを集約し出力するコンセントレータと、該コンセントレータの出力データを受信し前記ネットワークに送信する携帯通信モジュールと、を備えていることを特徴とする。
　また第３の発明は、第１の発明において、前記信号処理部は、外部ユーザの仕様に合うように、少なくとも、工業値変換、レンジ変更、リニアライズ、および、補償のいずれか１以上の処理を、前記パラメータファイルと前記計算式ファイルに格納された内容に基づいて実行することを特徴とする請求項１に記載の計測データ提供サービスシステム。
　また第４の発明は、第３の発明において、前記信号処理部は、会社別対応に設けられていることを特徴とする。
　また第５の発明は、第４の発明において、前記信号処理部は、異なるＩＤを有する同一会社のセンサからの計測生データをまとめて信号処理することを特徴とする。
　また第６の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明において、前記ＩＤに紐付くパラメータは、前記パラメータファイル内に会社別型式別または連番のＩＤで且つ別のテーブルにより会社別型式別に設けられていることを特徴とする。
　また第７の発明は、第１ないし第６の発明のいずれかにおいて、前記センサに付されたＩＤは、シリアル番号で構成されていることを特徴とする。
　また第８の発明は、第３の発明において、前記信号処理部内の補償処理は、温度変化に対する補償を施すことでユーザ会社の仕様に合致した意味のある計測値データに補正処理することを特徴とする。
　また第９の発明は、第３の発明において、前記信号処理部内のレンジ変更処理は、レンジの重み付けを変更することによりユーザ会社の仕様に合致したレンジとなるようデータ補正することを特徴とする。
　また第１０の発明は、第３の発明において、前記信号処理部内のリニアライズ処理は、非線形特性を呈する計測データをリニアライズすることで線形特性を呈する計測データに補正処理してユーザ会社の仕様に合致した意味のある計測値データにすることを特徴とする。
　また第１１の発明は、第１の発明において、前記計測データ提供サービス装置は、前記信号処理部で処理されたデータを受け取り、データ解析を行って診断を行う解析部を備えることを特徴とする。
　また第１２の発明は、第１の発明又は第１１の発明において、前記提供サービス部は、外部ユーザの真性を確認する認証機構を備え、真性が確認できた外部ユーザに、工業的に意味のある計測データおよびまたは解析データを提供することを特徴とする。
　本発明によれば、現場におけるセンサ設置に関して、測定点の設置、追加、移動などの作業の複雑さとソフト変更等の同時性の必要がなくなるためエンジニアリング工数を大幅に減らすことができる。つまり本発明によれば、従来の構成に不可欠な汎用SCADAやPLCといったデータ編集機能が不要となるものである。
　また本発明によれば、会社別型式別にＩＤが付与された複数のセンサを中央装置側の計測データ提供サービス装置からセンサＩＤだけでアクセスすることができ、外部ユーザは予め会社仕様に即したセンサに関するプロファイル及び計算式を計測データ提供サービス装置に登録しておくだけで会社仕様に合致した計測データを得ることができる。
　また本発明によれば、計測データ提供サービス装置内で信号処理して計測データを意味のある値に補正処理するので、ソフトマターを必要としない安価なセンサを現場に設置可能となり計測システムの構築に掛かる作業量を大幅に削減することができる。
一般的なセンサデータ収集システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る計測データ提供サービスシステムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る計測データ提供サービスシステムの機能ブロック毎の処理フローを示す図である。 本発明の実施形態に係る計測データ提供サービス装置内の各構成要素の内容を示す図である。 本発明の実施形態に係る計測データ提供サービス装置内の各構成相互間の関係を示す図である。 本発明の信号処理部のデータ補正部におけるリニアライズ処理を説明する図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
　図２は、本発明の実施形態に係る計測データ提供サービスシステムの構成を示す図である。図２において、本発明の実施形態に係る計測データ提供サービスシステムは、センサ部10、変換通信部（変換通信部１及び変換通信部２）20、中継部30、通信事業者（ネットワーク）40、ＬＡＮ50、信号処理部60、解析部70、および、提供サービス部80の各機能ブロックに分けられて構成されている。なお、信号処理部60、解析部70、提供サービス部80は、本発明の中枢をなす計測データ提供サービス装置100を構成する。計測データ提供サービス装置100については後ほど詳しく説明する。
　図２においてセンサ部10は、たとえば、圧力、温度、流量などを個別に計測する複数のセンサ11～16を用意している。そして本計測データ提供サービスシステムでは、センサ11～16に会社別型式別にセンサＩＤが付与され且つセンサ11～16が測定した値を補正処理は行わず、変換通信部（変換通信部１及び変換通信部２）20にセンスした生の値(生データ：Raw data)、すなわちアナログ信号を渡す。つまり物理量(Physical Quantity)をセンサ11～16のピックアップ(pick up)でセンスし、センスしたデータ値(生データ)を補正処理は行わず、変換通信部１(22)及び変換通信部２(24)へセンスしたままのアナログ信号を渡すだけなので、センサ装備を最小限にすることができ、従来のように現場で補正処理する等の機能を備えなくて済むので、小型化、軽量化、経済化を図ることができる。
　次に変換通信部（変換通信部１及び変換通信部２）20は、センサ11～16に付与されている会社別、型式別のセンサＩＤを個別に記憶するメモリ部と、センサ11～16からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換(Analog-Digital Convert)部と、図示されていな時刻データ付加部を備えている。なお時刻データは、アナログ信号をデジタル信号に変換した時点の時刻をスタンプするようにしている。そして無線により変換通信部20から中継部30にセンサ11～16のデジタル信号を渡す無線モジュールを有している。なお、変換通信部20の無線モジュールの形態としては、通信事業者と直接接続される携帯通信モジュールを搭載するものであっても良い。この場合には、後段の中継部30を経由せずにデジタル化された計測データを通信事業者が提供するネットワーク40に無線送信することができる(図示せず)。
　中継部30は、変換通信部１(22)及び変換通信部２(24)からの無線で送信されたデータを無線モジュール31で受け取り、無線モジュール31で受け取ったデータを携帯通信モジュール33、無線基地局(図示せず)を介して通信事業者のネットワーク40にデータを送信する。本システムでは、複数存在する変換通信部（変換通信部１及び変換通信部２）20からのデータを集約する中継部30のコンセントレータ(concentrator)32を備えていることにより、個々の変換通信部22,24に対して携帯通信モジュール(図示せず)を設ける場合に比べて、携帯通信モジュールの数を減らすことができるので通信に係る費用を低く抑えることができる。
　信号処理部60は、通信事業者が提供するネットワーク40およびＬＡＮ(Local Area Network)50を通じて送信された計測データ（生データ）をこのデータに付属するＩＤをキーにして、計測データおよび時刻データを不図示のメモリに蓄積する。信号処理部60には、ＩＤデータをもとに、会社名（顧客名）、センサ型式、補正データ、計算式など顧客固有の仕様を格納する各種テーブル(後述する)が用意されている。
　またＩＤ毎に信号処理部60に用意された補正データと計算式を用いて、顧客の仕様に則した計算処理を行い、工業的に意味のあるデータに補正処理して顧客向けに保存する。そして信号処理部60は、提供サービス部80における既知の認証機構(図示せず)で認証された会社（顧客）のみに関係するＩＤが付されたセンサからの計測データ・計算処理データを顧客の要望に則して提供できるようにデータ保存する。これは成り済ましの第三者に計測したデータが漏れないことを担保するために計測データ提供サービス装置100で秘匿性を確保することで、外部ユーザ90に提供する計測データの真性(genuine)を安心して提供できるようにするためである。
　解析部70は、上記のようにして信号処理部60内のメモリ（図示せず）に蓄積された計算処理データを元に、それらのデータにどのような相関性があるかを顕在化できる指標を計算し、あるいは、計算処理データを元にプラントや装置の寿命を、例えば多変量統計的プロセス管理（MSPC：Multivariate Statistical Process Control）の手法を用いてデータ解析72を施し、解析した結果の提供を申し出ている外部ユーザ90に提供できるようにする。
　提供サービス部80は、外部ユーザ90からの計測データの提供依頼を既知の認証機構(図示せず)を介して識別し、そのあとで外部ユーザ90との契約に基づき信号処理部60内における処理データ、及び又は、解析部70による解析データを外部ユーザ90に提供する。
　図３は、本発明の実施形態に係る計測データ提供サービスシステムを構成する機能ブロックの動作を説明するフロー図である。図３にしたがって、それぞれの機能ブロックの動作を順に説明する。まず、ステップS11においてセンサ部10は、上記図２でも説明したように、一例として、圧力、温度、流量などを計測するセンサを有し、現場におけるセンサで測定した値を補正処理は行わず、変換通信部20へアナログ信号として出力する。
　ステップS12において変換通信部20は、メモリ部に会社別、型式別に付されたセンサＩＤを個別に記憶しておき、またＡ／Ｄ変換器でセンサのアナログ信号をデジタル信号に変換するとともにセンスした時刻をデータに付加する。そして変換通信部20の無線モジュールが無線により中継部30にセンサのデジタル信号を出力する。
　ステップS13において中継部30は、複数存在する変換通信部22,24からのデータを無線モジュール31で受け取り、無線モジュール31で受け取ったデータを携帯通信モジュール33、無線基地局(図示せず)を介して通信事業者のネットワーク40にデータを送信する。
　ステップS14において信号処理部60は、通信事業者が提供するネットワーク40およびＬＡＮ50を通じて送信された計測データ（生データ）をこのデータに付属するＩＤをキーにして、計測データおよび時刻データを信号処理部60のメモリ(図示せず)に保存する。またＩＤ毎に信号処理部60に用意された補正データと計算式(後述する)を用いて、顧客の仕様に則した計算処理を行い、工業的に意味のあるデータに補正処理して顧客向けに保存する。そして信号処理部60は、提供サービス部80における既知の認証機構(図示せず)で認証された会社（顧客）のみに関係するＩＤが付されたセンサからの計測データ・計算処理データを顧客の要望に則して提供できるようにする。
　ステップS15において解析部70は、上記のようにして信号処理部60内のメモリ（図示せず）に蓄積された計算処理データを元に、それらのデータにどのような相関性があるかを顕在化できる指標を計算し、あるいは、計算処理データを元に、プラントや装置の寿命を、例えば多変量統計的プロセス管理（Multivariate Statistical Process Control:MSPC）の手法を用いてデータ解析72を施し、解析した結果の提供を申し出ている外部ユーザ90に提供できるようにする。
　ステップS16において提供サービス部80は、外部ユーザ90からの計測データの提供依頼を既知の認証機構(図示せず)を介して識別し、そのあとで外部ユーザ90との契約に基づき信号処理部60内における処理データ、及び又は、解析部70による解析データを外部ユーザ90に提供する。
　図４は、本発明の実施形態に係る計測データ提供サービス装置内の各構成要素の内容を示す図である。図４において、計測データ提供サービス装置100は、上記図２に示されているように、通信事業者のネットワーク40およびＬＡＮ50を通じて送信された計測データ（生データ）18をセンサデータ取得部61で受信し、受信したセンサ出力データに紐付いているセンサＩＤを抽出し、抽出したセンサＩＤをＩＤデータ検出部63に与える。
　ＩＤデータ検出部63は検出したＩＤデータをＩＤ検索部110に与え、ＩＤ検索部110はＩＤテーブル120を検索してセンサＩＤをキーにして会社名，センサの型式を抽出する。図示するようにセンサに付されたＩＤは、シリアル番号で構成されている。抽出した会社名，センサ型式をもとに計算式ファイル130、パラメータファイル140を参照し、参照して得た計算式ファイル130及びパラメータファイル140のデータを信号処理部60内のデータ処理部62およびまたはデータ補正部64に与える。
　信号処理部60内のデータ処理部62およびまたはデータ補正部64は、センサデータ取得部61で受信した生データに対して参照して得た計算式ファイル130及びパラメータファイル140のデータを基に会社仕様に合致したデータ処理およびまたはデータ補正を行う。データ処理およびまたはデータ補正した結果は、信号処理部60から測定値ファイル150に出力される。
　ここで上記したデータ処理部62およびデータ補正部64における処理内容について簡単に示しておく。
　データ処理部62においては、工業値変換(Range conversion)、および、レンジの変更（重み付け）(range weighting)等の変換処理が実行される。またデータ補正部64においては、リニアライズ(linearization)、および、補償(compensation)等の補正処理が実行される。
　またデータ処理およびまたはデータ補正した結果は、信号処理部60から解析部70に提供され、解析部70内でデータ解析72が行われ、解析された結果は解析部70内に格納(図示せず)される。
　そして測定値ファイル150に格納されたデータ処理およびまたはデータ補正した結果、並びに、外部ユーザ90からの要望があればデータ解析72された結果が、提供サービス部80に出力され、提供サービス部80から外部ユーザ90に提供される。
　なおパラメータファイル140には図示のようにＡ社～Ｎ社の会社別のパラメータファイルが用意されており、一例としてＡ社の各種パラメータ情報142として、センサ個体判別情報、センサ物理特性、レンジデータなどを格納する例が示されている。
　また計算式ファイル130には、会社別、型式別の計算式が登録されており、一例として、Ａ社の型式ＹＹのセンサについての計算式をコールする例が示されている。
　なお、計算式ファイル130およびパラメータファイル140に登録されている情報例は単なる例示にすぎず、これのみに限定されないことは云うまでもない。
　また図２にはセンサアクセスについて説明されていないが、図４では、ＩＤ検索部110が必要なタイミングでＩＤテーブル120を参照してアクセスすべきセンサＩＤを抽出し、通信事業者のネットワーク40、中継部30、変換通信部20を介して抽出したセンサＩＤのセンサ11～16をアクセスする。
　なお、図４では、信号処理部60の構成を共用する例を示しているが、会社数がそれほど多くなければ会社別に信号処理部を用意してもよい。会社別に用意すればパラメータファイル140および計算式ファイル130の参照時間を減らせるので処理時間を効率化できるが、会社数がかなり多くなる場合には信号処理部の数がそれに伴い多くなるとともに信号処理部の増設がボトルネックとなるおそれがある。
　図５は、本発明の実施形態に係る計測データ提供サービス装置内の各構成相互間の関係を示す図である。図５の構成要素は基本的に図４に示すのと同じであるが、図５において図４と異なるところは、構成要素間における“入力”、“出力”を矢印で示すことにより、情報の流れ、制御の流れを理解しやすくしている。図５の構成要素における個々の内容は、図４で説明したのでここでは再説しない。
　図６は、本発明の信号処理部のデータ補正部におけるデータ処理を説明する一例である。図６において、現場取付けセンサにおける温度と容量（キャパシタンス）の関係は、製造バラツキ等の影響から破線に示すような特性になる場合がある。現場取付けセンサで図６の破線に示すような特性の計測データが得られた場合、図４に示した信号処理部60でそのまま忠実に再現すると破線上の値しか得られない。この破線上の値を外部ユーザ90にそのまま提供できないので補正する必要がある。そこで、破線上の補正前のデータを実線で示す補正後のデータになるように信号処理部60内のデータ補正部64でリニアライズ処理することで所望のデータとして外部ユーザ90に提供できるようになる。
　本発明は、センサネットワークにおけるセンサの装備を最小化してセンサからは生データのみを伝送させて中央の計測データ提供サービス装置で信号処理して外部ユーザに計測データを提供する例について説明しているが、計測データ提供サービス装置をクラウド上に構築すればグローバルなセンサネットワークサービスを提供することが可能となる。

Claims (12)

  1. 　会社別型式別のＩＤ、または、連番のＩＤで且つ別のテーブルにより会社別型式別に割り出すことができるテーブルとセットになったセンサを現場に設置し、該センサで測定対象の物理量をセンスした後にデジタル値に変換し、変換された前記デジタル値を生データとしてネットワークに中継する中継部を有し、該中継部を介してネットワーク経由で中央の計測データ提供サービス装置に送り、該計測データ提供サービス装置で意味のある計測データ値になるよう信号処理してユーザに提供する計測データ提供サービスシステムであって、
    　前記計測データ提供サービス装置は、
    　前記センサに付されたＩＤに対応する会社名、型式名を記憶するＩＤデータテーブルと、
    　該ＩＤデータテーブルから所定のＩＤを読み出し、前記ネットワークを介して前記ＩＤに紐付くセンサをアクセスして計測データを収集するようにするＩＤ検索部と、
    　前記センサから送られた計測データからＩＤを読み取り、読取ったＩＤをキーに前記ＩＤ検索部を介して前記ＩＤデータテーブルをサーチして、該ＩＤに紐付くパラメータおよび計算式をパラメータファイルおよび計算式ファイルから読み出して信号処理する信号処理部と、
    　信号処理して得た工業的に意味のある計測データを格納する測定値ファイルと、
    　該測定値ファイルに格納された工業的に意味のある計測データを外部ユーザに提供する提供サービス部と、
    　を備えていることを特徴とする計測データ提供サービスシステム。
  2. 　前記中継部は、デジタル値に変換された前記センスされた生データを無線で受信する複数の無線受信部と、該複数の無線受信部のデータを集約し出力するコンセントレータと、該コンセントレータの出力データを受信し前記ネットワークに送信する携帯通信モジュールと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の計測データ提供サービスシステム。
  3. 　前記信号処理部は、外部ユーザの仕様に合うように、少なくとも、工業値変換、レンジ変更、リニアライズ、および、補償のいずれか１以上の処理を、前記パラメータファイルと前記計算式ファイルに格納された内容に基づいて実行することを特徴とする請求項１に記載の計測データ提供サービスシステム。
  4. 　前記信号処理部は、会社別対応に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の計測データ提供サービスシステム。
  5. 　前記信号処理部は、異なるＩＤを有する同一会社のセンサからの計測生データをまとめて信号処理することを特徴とする請求項４に記載の計測データ提供サービスシステム。
  6. 　前記ＩＤに紐付くパラメータは、前記パラメータファイル内に会社別型式別または連番のＩＤで且つ別のテーブルにより会社別型式別に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の計測データ提供サービスシステム。
  7. 　前記センサに付されたＩＤは、シリアル番号で構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の計測データ提供サービスシステム。
  8. 　前記信号処理部内の補償処理は、温度変化に対する補償を施すことでユーザ会社の仕様に合致した意味のある計測値データに補正処理することを特徴とする請求項３に記載の計測データ提供サービスシステム。
  9. 　前記信号処理部内のレンジ変更処理は、レンジの重み付けを変更することによりユーザ会社の仕様に合致したレンジとなるようデータ補正することを特徴とする請求項３に記載の計測データ提供サービスシステム。
  10. 　前記信号処理部内のリニアライズ処理は、非線形特性を呈する計測データをリニアライズすることで線形特性を呈する計測データに補正処理してユーザ会社の仕様に合致した意味のある計測値データにすることを特徴とする請求項３に記載の計測データ提供サービスシステム。
  11. 　前記計測データ提供サービス装置は、前記信号処理部で処理されたデータを受け取り、データ解析を行って診断を行う解析部を備えることを特徴とする請求項１の計測データ提供サービスシステム。
  12. 　前記提供サービス部は、外部ユーザの真性を確認する認証機構を備え、真性が確認できた外部ユーザに、工業的に意味のある計測データおよびまたは解析データを提供することを特徴とする請求項１または請求項１１に記載の計測データ提供サービスシステム。
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