WO2016125256A1 - Abnormal sound diagnosis device, abnormal sound diagnosis system, abnormal sound diagnosis method, and abnormal sound diagnosis program - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1に開示された異常音検出装置は、エレベータが正常に運転されているときに集音される音の周波数帯域を検出して記憶しておき、診断運転の際に集音した音から記憶されている周波数帯域の音を除外して異常音の有無を診断している。
また、特許文献2に開示された異常音診断装置は、診断時に基準となる正常時時間周波数分布を取得しておき、当該正常時時間周波数分布と、診断モードにおいて取得した診断時時間周波数部分布とを比較して異常度を算出し、算出した異常度と閾値を比較することにより異常が発生しているかを判定している。 Conventionally, as an abnormal sound diagnosis device, the analysis result of the sound data collected while the device to be diagnosed is operating normally is stored as a reference value, and the analysis result of the sound data collected at the time of diagnosis is stored. A device that diagnoses that an abnormality has occurred in a device when it deviates from the reference value is known.
For example, the abnormal sound detection device disclosed in
Further, the abnormal sound diagnosis apparatus disclosed in
そのため、機器を診断する前に正常動作時の音を集音することができない場合、例えば途中契約した既設のエレベータなどの場合には、診断のための基準を作成することができず、異常音診断装置を適用することができないという課題があった。 However, in the techniques of
Therefore, if the sound during normal operation cannot be collected before diagnosing the equipment, for example, in the case of an existing elevator contracted in the middle, a reference for diagnosis cannot be created and abnormal sound There was a problem that the diagnostic device could not be applied.
実施の形態1.
この実施の形態1の異常音診断装置は、診断対象とする機器(例えば、エレベーターなど)から発生する音を診断して、当該発生音が正常な音であるか異常な音であるか、さらに異常な音である場合に異常の種類を判定するものである。診断対象となる機器は、例えばエレベータのように複数の稼働部品で構成される機器であり、発生する音を集音する集音手段をエレベータの乗車かごの中、またはかごの外に取り付けることにより乗車かごが往復運動した際に発生する音を集音し、集音した音が正常か異常かを判定することにより稼働部品の稼働音を診断する。なお、本願発明の異常音診断装置は、エレベータ以外にも適用可能である。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The abnormal sound diagnosis apparatus according to the first embodiment diagnoses sound generated from a device to be diagnosed (for example, an elevator), and whether the generated sound is normal sound or abnormal sound. When the sound is abnormal, the type of abnormality is determined. The device to be diagnosed is a device composed of a plurality of operating parts such as an elevator, for example, and by attaching sound collecting means for collecting the generated sound in the elevator car or outside the car. The sound generated when the car is reciprocated is collected, and the working sound of the working parts is diagnosed by determining whether the collected sound is normal or abnormal. Note that the abnormal sound diagnosis apparatus of the present invention can be applied to devices other than elevators.
図1(a)は、実施の形態1の異常音診断装置100の機能ブロックを示す図であり、集音部1、波形取得部2、時間周波数分析部3、強度時系列取得部4、軌跡特徴抽出部5、識別パラメータ記憶部6、識別部7および判定部8で構成されている。
集音部1は、例えばマイクなどの集音器で構成され、診断対象となる機器の動作に同期し、当該診断対象となる機器から発生する音を集音し、音データ11を出力する。診断対象となる機器がエレベータの場合、集音部1は乗車かごの中または乗車かごの外などに配置される。波形取得部2は、例えば増幅器およびA/D変換器などで構成され、集音部1が集音した音データ11の波形をサンプリングし、デジタル信号に変換した波形データ12を出力する。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an abnormal
FIG. 1A is a diagram illustrating functional blocks of the abnormal
The
次に、識別部7の詳細な構成について説明する。
図2は、実施の形態1に係る異常音診断装置100の識別部7の構成を示す説明図であり、識別部7内のニューラルネットの構成を示している。
図2の例で示したニューラルネットは、階層型で構成され、1つの入力層71と2つの隠れ層である第1の隠れ層72および第2の隠れ層73で構成されている。入力層71、第1の隠れ層72および第2の隠れ層73は脳神経回路のシナプスの機能を模擬するためのユニットを備えている。各層内のユニット間の結合はなく、各層間のユニット間の結合のみを持つ。このため、この実施の形態1のニューラルネットは機械学習の分野で、Deep Learningとして知られる学習方法によって、良好な性能が安定して得られることが知られている。
Next, a detailed configuration of the
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the
The neural network shown in the example of FIG. 2 includes a hierarchical type, and includes a first hidden layer 72 and a second hidden
入力層71は、軌跡特徴抽出部5から入力される軌跡ベクトル15の次元数(例えば、L×B個)と同じ数のユニットを持つ。また、第2の隠れ層73すなわち出力層は、異常種類の数Kと同一のK個の非線形ユニットを有する。出力層を除く隠れ層のユニット数はニューラルネットの識別性能を鑑みて所定の数に設定する。0番目を入力層としてm番目の層のユニット数をU(m)(m=0,1,2,...,M)とすると、ユニット数には以下の式(1)に基づく制約がある。
U(0)=L×B
U(m)=任意の自然数(m=1,2,・・・M-1) (1)
U(M)=K
式(1)において、U(m)はm番目の層のユニット数を示す。 The last hidden layer also serves as the output layer. In the example of FIG. 2, the second hidden
The input layer 71 has the same number of units as the number of dimensions (for example, L × B) of the
U (0) = L × B
U (m) = any natural number (m = 1, 2,... M−1) (1)
U (M) = K
In the formula (1), U (m) represents the number of units in the mth layer.
図3(a)は、実施の形態1の識別パラメータ学習装置200の機能ブロックを示す図であり、音データ生成部21、音データベース22、波形取得部23、時間周波数分析部24、強度時系列取得部25、軌跡特徴抽出部26、教師ベクトル作成部27および識別学習部28で構成されている。 Next, learning of the
FIG. 3A is a diagram illustrating functional blocks of the identification
図4に示すように、音データ22aは、「通し番号」、「固体名」および「音データファイル名」で構成され、異常種類データ22bは上述した「通し番号」に対応した「異常種類C(v):例」で構成されている。
異常種類C(v)の例として、”正常”や”頂部異常”、”中間階異常”などの種類が対応付けられており、”正常”を含めて全部でK種類の異常種類が設定されている。 An example of the
As shown in FIG. 4, the
As an example of the abnormality type C (v), types such as “normal”, “top abnormality”, and “middle floor abnormality” are associated, and K abnormality types are set in total including “normal”. ing.
ニューラルネットの学習に用いる音データの総数をVとすると、入力データはV個の軌跡ベクトル34であり、出力データはV個の教師ベクトル35となる。 The
When the total number of sound data used for learning of the neural network is V, the input data is V trajectory vectors 34 and the output data is V teacher vectors 35.
x(k,v)=ρ(k,v) (2)
すなわち、入力データx(k,v)は、軌跡ベクトル34と同一であることを示している。 If the trajectory vector 34 extracted from the v-th sound data in the
x (k, v) = ρ (k, v) (2)
That is, the input data x (k, v) is the same as the trajectory vector 34.
The V teacher vectors 35 created by the teacher
図5および図6は実施の形態1に係る異常音診断装置100の動作を示すフローチャートであり、図5は集音部1および波形取得部2の動作について示し、図6は時間周波数分析部3以降の各構成の動作について示している。なお、以下では、異常音診断装置100の診断対象となる機器を、単に機器と称して説明を行う。
異常音診断装置100が機器の運転開始を検知すると(ステップST1)、集音部1は機器から発生する音を集音する(ステップST2)。波形取得部2は、ステップST2で集音された音データ11を取得して増幅し、A/D変換することにより、音の波形をサンプリングし(ステップST3)、例えばサンプリング周波数48kHzの16ビットリニアPCM(pulse code modulation)のデジタル信号の波形データに変換する(ステップST4)。 Next, the operation of the abnormal
5 and 6 are flowcharts showing the operation of the abnormal
When the abnormal
ここで、tは時間窓をずらすシフト間隔に対応する時刻のインデックス、fはFFT演算の結果の周波数を示すインデックスである。なお、時間tおよび周波数fは、それぞれ、0≦t≦T,0≦f≦Fを満たす整数である。また、Tは時間周波数分布13の時間方向のフレーム数、Fは波形データ12のサンプリング周波数fsの1/2であるナイキスト周波数に対応するインデックスである(F=fs/2)。 The time-
Here, t is a time index corresponding to the shift interval for shifting the time window, and f is an index indicating the frequency of the result of the FFT operation. The time t and the frequency f are integers that satisfy 0 ≦ t ≦ T and 0 ≦ f ≦ F, respectively. T is the number of frames in the time direction of the time frequency distribution 13, and F is an index corresponding to a Nyquist frequency that is ½ of the sampling frequency fs of the waveform data 12 (F = fs / 2).
式(4)において、bは帯域のインデックスで0≦b<Bを満たす整数である(Bは帯域数で、本例ではB=5)。また、Ω(b)は、帯域bに関して、時間周波数分布g(t,f)において、総和を求める対象となる周波数fの集合を表す。 Next, the intensity time
In Equation (4), b is an integer satisfying 0 ≦ b <B as a band index (B is the number of bands, and B = 5 in this example). Further, Ω (b) represents a set of frequencies f for which the sum is obtained in the time frequency distribution g (t, f) with respect to the band b.
式(5)においてsmooth_t(x(t))はtに関する系列x(t)を添え字t方向に平滑化した新たな時系列を出力する関数である。 The intensity time series G to (t, b) (t = 0, 1,..., T−1, b = 0, 1,..., B−1) after the smoothing in step ST13 are as follows. Calculated based on equation (5).
In Expression (5), smooth_t (x (t)) is a function that outputs a new time series obtained by smoothing the series x (t) relating to t in the subscript t direction.
Further, the smoothing strength H (l, b) of the L equally divided point obtained in step ST14 (l = 0, 1,..., L−1, b = 0, 1,..., B−1). Is calculated based on the following equation (6).
式(8)におけるint(x)は引数xの整数部分を求める関数である。 In Equation (6), τ (l) is a real function representing the interpolation position with respect to the subscript t in G to (t, b), and w (l) is a function that gives a weighting coefficient for interpolation. It is given by equations (7) and (8).
Int (x) in Expression (8) is a function for obtaining the integer part of the argument x.
In the generation of the
ステップST17の処理について、図2の識別部7の具体的な構成例を参照しながら説明する。まず、軌跡ベクトル15内のi番目の要素が入力層のi番目のユニットにコピーされる。入力層のi番目のユニットの値をx(i,0)とすると、x(i,0)は以下の式(10)で与えられる。
x(i,0)=ρ(i) (10)
式(10)において、ρ(i)は、軌跡ベクトル15のi番目の要素の値を示す。 Next, the
The processing in step ST17 will be described with reference to a specific configuration example of the
x (i, 0) = ρ (i) (10)
In equation (10), ρ (i) represents the value of the i-th element of the
式(11)において、σ(x)はソフトな閾値特性を示す非線形な入出力特性を持つ、シグモイド関数であり、以下の式(12)で与えられる。
なお、上述した式(11)において、m=1のとき、x(i,0)が必要となるが、これは上述した式(10)に示すように軌跡ベクトル15のi番目の要素ρ(i)に等しい。 Next, the output of each unit is calculated in order from the first hidden layer 72 to the second hidden
In Expression (11), σ (x) is a sigmoid function having a nonlinear input / output characteristic indicating a soft threshold characteristic, and is given by the following Expression (12).
In the above equation (11), when m = 1, x (i, 0) is required. This is because the i-th element ρ () of the
o(k)=x(k,M) (13)
最後に、出力層のK個の出力を正規化する。正規化することにより、K個の出力の総和が1となる。正規化の結果をスコアベクトルの値s(k)とすると、スコアベクトルの値s(k)はsoftmax演算として知られる以下の式(14)で与えられる。
上述の処理により得られたK次元スコアベクトル17は、判定部8に出力される。 The calculation based on equation (11) is m = 1,. . . , M, the output x (k, M) of the last hidden layer is obtained. In the example of FIG. 2, the output x (k, 2) of the second hidden
o (k) = x (k, M) (13)
Finally, normalize the K outputs of the output layer. By normalizing, the sum of K outputs becomes 1. If the result of normalization is a score vector value s (k), the score vector value s (k) is given by the following equation (14) known as a softmax operation.
The K-
判定部8は、ステップST17で生成されたK次元スコアベクトル17の要素を比較し最大の要素のインデックスに基づいて可能性のある異常種類を判定し(ステップST18)、判定結果を出力して(ステップST19)、処理を終了する。可能性のある異常種類をk*とするとk*は以下の式(15)で与えられる。
なお、K次元スコアベクトル17のスコアが最大の要素を一つ出力する構成を示したが、複数の要素をそれらのスコアと共に出力するように構成してもよい。 Returning to the flowchart of FIG.
The
In addition, although the structure which outputs one element with the largest score of the K-
図7に示すように、K個の「異常種類」に、それぞれ「K次元スコアベクトル」が対応付けられている。K次元スコアベクトルは、構成しているK個のスコアベクトルの値を全て加算すると「1」となる。図7の例では、異常種類「頂部異常」のスコアベクトルが「0.64」で最大値を取ることから、判定部8は可能性のある異常種類が「頂部異常」であると判定する。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an abnormality type and a K-dimensional score vector referred to by the
As shown in FIG. 7, “K-dimensional score vectors” are associated with K “abnormality types”, respectively. The K-dimensional score vector becomes “1” when all the values of the K score vectors constituting the K-dimensional score vector are added. In the example of FIG. 7, since the score vector of the abnormality type “top abnormality” is “0.64” and takes the maximum value, the
図8は、実施の形態1の異常音診断装置100による異常音診断の効果を示す説明図である。また、比較として図9には従来の異常音診断装置による異常音診断の結果を示している。
まず、従来の異常音診断装置による異常音診断の方法および得られる結果について図9を参照して説明する。従来の異常音診断装置では、かご300の走行区間301を分割し、分割した区間ごとに正常時に発生する音の信号強度を基準値として記憶する。図9(a)の例では、走行区間を6分割し、第1の基準値、第2の基準値、・・・、第6の基準値を取得して記憶する。 Next, the effect when the abnormal
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the effect of abnormal sound diagnosis performed by the abnormal
First, an abnormal sound diagnosis method using a conventional abnormal sound diagnosis apparatus and results obtained will be described with reference to FIG. In the conventional abnormal sound diagnosis apparatus, the traveling
実施の形態1の異常音診断装置100では、図8(a)に示すようにかご300が最下階と最上階を往復走行する間に発生する音を集音し、得られた音データに対して時間周波数の分析を行い、強度時系列を得て、強度時系列の時間方向の全長に渡る軌跡を一体のものとしてベクトル変換して軌跡ベクトルを抽出する。図8(a)の例では説明の簡単化のため、異常種類を「正常」と「異常」の2種類(K=0~1)とし、帯域数も1帯域(B=1)とし、L×1次元の軌跡ベクトル306,307を抽出した場合を示している。軌跡ベクトル306は異常種類が「1:異常」の際のベクトルを示し、軌跡ベクトル307は異常種類が「0:正常」の際のベクトルを示している。軌跡ベクトル306および軌跡ベクトル307を識別部7に入力した場合に、識別部7が当該軌跡ベクトル306および軌跡ベクトル307の空間上の位置をプロットした結果を図8(b)に示している。 Next, the effect of the abnormal sound diagnosis performed by the abnormal
In the abnormal
なお、主成分分析はベクトルの多次元空間上の相互の位置関係を表示するための処理であり、本願発明を構成する処理ではない。また、第1特徴軸および第2特徴軸は本願発明の構成により算出されるものではなく、軌跡ベクトルが空間上で分類されることを示すために記載したものである。 FIG. 8B shows a first feature axis (main axis) and a second feature axis (axis orthogonal to the main axis) by performing, for example, principal component analysis using a vector of normal individuals and a vector of abnormal individuals as a set. It is a diagram showing the arrangement of each vector in the L × 1D space where these feature axes are stretched.
The principal component analysis is a process for displaying the mutual positional relationship of vectors in a multidimensional space, and is not a process constituting the present invention. The first feature axis and the second feature axis are not calculated by the configuration of the present invention, but are described to show that the trajectory vectors are classified in space.
なお、図8(b)では、境界310として直線が得られる例を示したが、実際の診断処理では複雑な形状を有する超曲線(曲線)が得られるものとする。
このように、エレベータの仕様や動作環境によらない、強度時系列に現れる一般的な特徴を捉えることができ、予め固体ごとの基準値を学習する必要がなく、エレベータの仕様や動作環境の違いに対しても頑健な診断を行うことができる。 As shown in the plot result of FIG. 8B, based on the abnormality type of the trajectory vector and the position in the space, the
Although FIG. 8B shows an example in which a straight line is obtained as the
In this way, it is possible to capture general characteristics that appear in the intensity time series regardless of the elevator specifications and operating environment, and there is no need to learn reference values for each individual in advance, and there are differences in elevator specifications and operating environments. Can also make a robust diagnosis.
図10では、3つのチャンネルの強度ベクトルを連結する場合を示し、第1チャンネルのベクトル15a、第2チャンネルのベクトル15bおよび第3チャンネルのベクトル15cをベクトルの時間軸方向に連結してL×B×3次元(「×3」は3つのチャンネルの強度ベクトルを連結したことによる)の軌跡ベクトル15を生成する。チャンネル間にまたがるコネクションが、ニューラルネットの中間層に存在するため、チャンネル間の共時性を学習することができる。なお、前段落までの説明では、軌跡ベクトルの次元数をL×Bとしたが、ここでは、軌跡ベクトルの次元数をL×B×3に、読み替えて実施する。
このように、複数の集音器で集音された音データを用いることにより、異常種類の異なるベクトル間の識別空間内での分離度が改善され、診断精度を向上させることができる。 FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating connection of multi-channel intensity vectors in the trajectory
FIG. 10 shows a case where the intensity vectors of the three channels are connected, and the
Thus, by using sound data collected by a plurality of sound collectors, the degree of separation in the identification space between vectors of different types of abnormalities can be improved, and diagnostic accuracy can be improved.
図11(a)において、強度時系列311,312,313は、それぞれ第1の周波数帯域、第2の周波数帯域、第3の周波数帯域で得られた強度時系列を示し、当該強度時系列311,312,313から得られたベクトルを時間軸方向に連結したL×1×3次元の軌跡ベクトル314および軌跡ベクトル315として示している。軌跡ベクトル314は異常種類が「1:異常」の際のベクトルを示し、軌跡ベクトル315は異常種類が「0:正常」の際のベクトルを示している。軌跡ベクトル314および軌跡ベクトル315を識別部7に入力した場合、識別部7において当該軌跡ベクトル314および軌跡ベクトル315の空間上の位置をプロットした結果を図11(b)に示している。図11(b)では図8(b)で示した結果と同等の結果を得ることができる。 FIG. 11 is an explanatory diagram showing an effect when an abnormal sound diagnosis is performed based on a trajectory vector obtained by connecting multi-channel intensity vectors.
In FIG. 11A,
上述した実施の形態1では識別部7がニューラルネットの構成である場合について説明を行ったが、この実施の形態2では識別部としてサポートベクターマシン(以下、SVMと称する)を適用した場合について説明を行う。
実施の形態2の異常音診断装置100の全体の構成は実施の形態1と同一であるため、ブロック図の記載を省略し、構成が異なる識別部について以下詳細に説明を行う。
In the first embodiment, the case where the
Since the entire configuration of the abnormal
識別部7aは、異常種類の数をKとするとき、全体として(K-1)K/2個のSVMを有する。ここで、各SVMは、正常を含むK個の異常種類のうち任意の2つの異常種類のベクトルを分類して識別するように学習して構成されている。各SVMは、パラメータとして、サポートベクトルの個数n、n個のサポートベクトルxi(i=0,1,2,...,n-1)、n個の係数αi(i=0,1,2,...,n-1)、バイアスb、後述するカーネル関数の定義k(x1,x2)を有している。以下、正常または異常種類iと異常種類j(ただし、i<jとする)を識別するSVMを、SVM[i,j](0≦i<j<K)と記載する。 FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the
The
図13は、実施の形態2に係る異常音診断装置の動作を示すフローチャートである。なお、以下では実施の形態1に係る異常音診断装置と同一のステップには図6で使用した符号と同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。また、集音部1および波形取得部2の動作は実施の形態1の図5で示したフローチャートと同一であるため、説明を省略する。
識別部7aは、ステップST16において軌跡特徴抽出部5が作成した軌跡ベクトル15が入力されると、当該軌跡ベクトル15を各SVMに入力し、識別パラメータ記憶部6に記憶された識別パラメータを用いて、各SVMの識別関数の出力値y(ρ)を以下の式(16)に基づいて計算する(ステップST21)。
Next, the operation of the
FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the abnormal sound diagnosis apparatus according to the second embodiment. In the following, the same steps as those in the abnormal sound diagnosis apparatus according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 6, and the description thereof is omitted or simplified. The operations of the
When the
Here, k (x 1, x 2 ) is the inner product between the mapping to a multi-dimensional space of vectors x1 φ (x 1) and mapping φ (x 2) to a multi-dimensional space vector x 2 <φ (x 1 ), φ (x 2 )> (note that φ (x) is a nonlinear function of the vector x that cannot be expressed by an explicit expression). As the kernel function, for example, a Gauss kernel represented by the following equation (17) can be used. Note that σ is a Gaussian kernel parameter.
これにより、エレベータの場合、上昇時に異常はなく、下降時に異常があった場合でも、区間ごとの診断が可能になる。
なお、分割する区間は上昇区間と下降区間のみではなく、例えば上昇区間をさらに下層区間、中層区間、および高層区間のようにより細かい区間で分割してもよい。 In
Thereby, in the case of an elevator, there is no abnormality when ascending, and even if there is an abnormality when descending, diagnosis for each section is possible.
The sections to be divided are not limited to the ascending section and the descending section. For example, the ascending section may be further divided into smaller sections such as a lower section, a middle section, and a higher section.
Claims (10)
- 診断対象機器において発生した音が異常であるか診断を行う異常音診断装置において、
前記診断対象機器で発生した音を集音し、音データを取得する集音部と、
前記集音部が取得した音データの波形データを分析して得られる時間周波数分布から強度時系列を取得する強度時系列取得部と、
前記強度時系列取得部が取得した強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡をベクトルに変換して軌跡ベクトルを抽出する軌跡特徴抽出部と、
参照機器から発生する音データの波形データを分析して得られた時間周波数分布から取得される強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡であるベクトルを入力とし、前記診断対象機器の状態種別を示す情報を出力として学習された識別パラメータを記憶する識別パラメータ記憶部と、
前記軌跡特徴抽出部が抽出した軌跡ベクトルと、前記識別パラメータ記憶部に記憶された識別パラメータとから、前記診断対象機器の各状態種別に対するスコアを取得する識別部と、
前記識別部が取得したスコアを参照し、前記診断対象機器において発生した音が正常であるか異常であるか、および異常の種類を判定する判定部とを備えたことを特徴とする異常音診断装置。 In the abnormal sound diagnosis device that diagnoses whether the sound generated in the diagnosis target device is abnormal,
A sound collecting unit that collects sound generated by the diagnosis target device and obtains sound data;
An intensity time series acquisition unit for acquiring an intensity time series from a time frequency distribution obtained by analyzing waveform data of sound data acquired by the sound collection unit;
A trajectory feature extracting unit that extracts a trajectory vector by converting a trajectory indicating intensity characteristics in all time directions of the intensity time series acquired by the intensity time series acquiring unit;
An input is a vector that is a trajectory showing intensity characteristics in all time directions of intensity time series obtained from a time-frequency distribution obtained by analyzing waveform data of sound data generated from a reference device, and the state of the diagnosis target device An identification parameter storage unit for storing an identification parameter learned by using information indicating the type as an output;
An identification unit that acquires a score for each state type of the diagnosis target device from the locus vector extracted by the locus feature extraction unit and the identification parameter stored in the identification parameter storage unit;
An abnormal sound diagnosis, comprising: a determination unit that refers to the score acquired by the identification unit and determines whether the sound generated in the diagnosis target device is normal or abnormal and the type of abnormality apparatus. - 前記強度時系列取得部は、前記強度時系列として、前記時間周波数分布から時間と周波数に対する強度を取得し、
前記軌跡特徴抽出部は、時間と周波数に対する強度との2次元空間において、前記強度時系列取得部が取得した強度時系列が示す軌跡をベクトルに変換し、変換したベクトルを連結して前記軌跡ベクトルを抽出することを特徴とする請求項1記載の異常音診断装置。 The intensity time series acquisition unit acquires the intensity with respect to time and frequency from the time frequency distribution as the intensity time series,
The trajectory feature extraction unit converts the trajectory indicated by the intensity time series acquired by the intensity time series acquisition unit into a vector in a two-dimensional space of time and intensity with respect to frequency, and connects the converted vectors to generate the trajectory vector. The abnormal sound diagnosis apparatus according to claim 1, wherein: - 前記軌跡特徴抽出部は、前記強度時系列取得部が取得した強度時系列に対して損失なしのベクトル変換を行う、または損失ありのベクトル変換を行うことを特徴とする請求項1記載の異常音診断装置。 2. The abnormal sound according to claim 1, wherein the trajectory feature extraction unit performs lossless vector conversion or lossy vector conversion on the intensity time series acquired by the intensity time series acquisition unit. Diagnostic device.
- 前記識別部は、ニューラルネットワークの手法を用いて前記スコアを取得することを特徴とする請求項1記載の異常音診断装置。 The abnormal sound diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the identification unit acquires the score using a neural network technique.
- 前記識別部は、サポートベクターマシンの手法を用いて前記スコアを取得することを特徴とする請求項1記載の異常音診断装置。 The abnormal sound diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the identification unit acquires the score using a support vector machine technique.
- 前記集音部は、前記診断対象機器に複数配置され、前記診断対象機器において発生した音を集音して複数チャンネルの音データを収集し、
前記強度時系列取得部は、前記集音部が収集した複数チャンネルの各音データの波形データを分析して得られる時間周波数分布から、前記複数チャンネルの強度時系列を取得し、
前記軌跡特徴抽出部は、前記強度時系列取得部が取得した複数チャンネルの強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡をベクトルに変換し、前記複数のチャンネルの変換したベクトルを時間方向に連結し、前記軌跡ベクトルを抽出することを特徴とする請求項1記載の異常音診断装置。 A plurality of the sound collection units are arranged in the diagnosis target device, collect sound generated in the diagnosis target device and collect sound data of a plurality of channels,
The intensity time series acquisition unit acquires the intensity time series of the plurality of channels from the time frequency distribution obtained by analyzing the waveform data of each sound data of the plurality of channels collected by the sound collection unit,
The trajectory feature extraction unit converts a trajectory indicating intensity characteristics in all time directions of the intensity time series of a plurality of channels acquired by the intensity time series acquisition unit into a vector, and converts the converted vectors of the plurality of channels in the time direction. The abnormal sound diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the abnormal sound diagnosis apparatus is connected to extract the trajectory vector. - 前記強度時系列取得部は、前記診断対象機器の稼働区間に対応させて分割された前記時間周波数分布から、前記各稼働区間における前記強度時系列を取得し、
前記軌跡特徴抽出部は、前記強度時系列取得部が取得した強度時系列を前記診断対象機器の稼働区間に対応させて分割し、分割した各強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡をベクトルに変換して前記軌跡ベクトルを抽出し、
前記識別部は、前記軌跡特徴抽出部が抽出した各稼働区間に対応した軌跡ベクトルと、前記識別パラメータ記憶部に記憶された識別パラメータとから、前記診断対象機器の各稼働区間について各状態種別に対するスコアを取得することを特徴とする請求項1記載の異常音診断装置。 The intensity time series acquisition unit acquires the intensity time series in each operating section from the time frequency distribution divided corresponding to the operating section of the diagnosis target device,
The trajectory feature extraction unit divides the intensity time series acquired by the intensity time series acquisition unit so as to correspond to the operation section of the diagnosis target device, and shows the trajectory indicating the intensity characteristics in all time directions of the divided intensity time series. To the vector to extract the trajectory vector,
The identification unit, for each state type for each operation section of the diagnosis target device, from the trajectory vector corresponding to each operation section extracted by the trajectory feature extraction unit and the identification parameter stored in the identification parameter storage unit. The abnormal sound diagnosis apparatus according to claim 1, wherein a score is acquired. - 前記参照機器から発生する音データと、前記音データに異音を重畳させた異音重畳データと、前記音データおよび前記異音重畳データに関連付けられた機器の異常種類情報とを蓄積した音データベースと、
前記音データベースに蓄積された前記音データおよび前記異音重畳信号の波形データを分析して得られる時間周波数分布から強度時系列を取得するパラメータ強度時系列取得部と、
前記パラメータ強度時系列取得部が取得した強度時系列から、前記強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡をベクトルに変換するパラメータ軌跡特徴抽出部と、
前記音データベースに蓄積された異常種類情報から教師ベクトルを作成する教師ベクトル作成部と、
前記パラメータ軌跡特徴抽出部が変換した軌跡ベクトルを入力とし、前記教師ベクトル作成部が作成した教師ベクトルが出力となるように学習を行い、当該学習の結果を前記識別パラメータとして前記識別パラメータ記憶部に記憶させる識別学習部と
を有する識別パラメータ学習装置と、
請求項1記載の異常音診断装置とを備えたことを特徴とする異常音診断システム。 A sound database that stores sound data generated from the reference device, abnormal sound superimposition data obtained by superimposing abnormal sound on the sound data, and abnormal type information of the device associated with the sound data and the abnormal sound superimposition data When,
A parameter intensity time series acquisition unit for acquiring an intensity time series from a time frequency distribution obtained by analyzing the waveform data of the sound data and the abnormal sound superimposed signal accumulated in the sound database;
A parameter trajectory feature extraction unit that converts a trajectory indicating intensity features in all time directions of the intensity time series into vectors from the intensity time series acquired by the parameter intensity time series acquisition unit;
A teacher vector creation unit that creates a teacher vector from the abnormality type information accumulated in the sound database;
The trajectory vector converted by the parameter trajectory feature extraction unit is input, learning is performed so that the teacher vector generated by the teacher vector generation unit is output, and the learning result is stored in the identification parameter storage unit as the identification parameter. An identification parameter learning device comprising: an identification learning unit for storing;
An abnormal sound diagnosis system comprising the abnormal sound diagnosis apparatus according to claim 1. - 診断対象機器において発生した音が異常であるか診断を行う異常音診断方法において、
集音部が、前記診断対象機器で発生した音を集音し、音データを取得するステップと、
強度時系列取得部が、前記音データの波形データを分析して得られる時間周波数分布から強度時系列を取得するステップと、
軌跡特徴抽出部が、当該強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡をベクトルに変換して軌跡ベクトルを抽出するステップと、
識別部が、参照機器から発生する音データの波形データを分析して得られた時間周波数分布から取得される強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡であるベクトルを入力とし、前記診断対象機器の状態種別を示す情報を出力として学習された識別パラメータと、前記軌跡ベクトルとから、前記診断対象機器の各状態種別に対するスコアを取得するステップと、
判定部が、前記スコアを参照し、前記診断対象機器において発生した音が正常であるか異常であるか、および異常の種類を判定するステップとを備えたことを特徴とする異常音診断方法。 In the abnormal sound diagnosis method for diagnosing whether the sound generated in the diagnosis target device is abnormal,
A sound collection unit that collects sound generated by the diagnosis target device and obtains sound data; and
An intensity time series obtaining unit obtaining an intensity time series from a time-frequency distribution obtained by analyzing the waveform data of the sound data;
A trajectory feature extraction unit converts a trajectory indicating intensity features in all time directions of the intensity time series into a vector and extracts a trajectory vector;
The identification unit receives as input a vector that is a trajectory showing intensity characteristics in all time directions of intensity time series obtained from a time-frequency distribution obtained by analyzing waveform data of sound data generated from a reference device, and Obtaining a score for each state type of the diagnosis target device from the identification parameter learned as an output indicating information indicating the state type of the target device, and the trajectory vector;
An abnormal sound diagnosis method comprising: a step of determining whether a sound generated in the diagnosis target device is normal or abnormal and a type of abnormality with reference to the score. - 診断対象機器で発生した音を集音し、音データを取得する集音処理手順と、前記音データの波形データを分析して得られる時間周波数分布から強度時系列を取得する強度時系列取得処理手順と、前記強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡をベクトルに変換して軌跡ベクトルを抽出する軌跡特徴抽出処理手順と、参照機器から発生する音データの波形データを分析して得られた時間周波数分布から取得される強度時系列の全時間方向の強度特徴を示す軌跡であるベクトルを入力とし、前記診断対象機器の状態種別を示す情報を出力として学習された識別パラメータと、前記軌跡ベクトルとから、前記診断対象機器の各状態種別に対するスコアを取得する識別処理手順と、前記スコアを参照し、前記診断対象機器において発生した音が正常であるか異常であるか、異常である場合に異常の種類を判定する判定処理手順とをコンピュータに実行させるための異常音診断プログラム。 Sound collection processing procedure for collecting sound generated by a diagnosis target device and acquiring sound data, and intensity time series acquisition processing for acquiring an intensity time series from a time-frequency distribution obtained by analyzing waveform data of the sound data Obtained by analyzing the procedure, the trajectory feature extraction processing procedure for extracting the trajectory vector by converting the trajectory showing the intensity features in the whole time direction of the intensity time series, and the waveform data of the sound data generated from the reference device. An identification parameter learned by using as input a vector that is a trajectory indicating intensity characteristics in all time directions of intensity time series acquired from the obtained time-frequency distribution, and outputting information indicating a state type of the diagnosis target device, and An identification processing procedure for obtaining a score for each state type of the diagnosis target device from a trajectory vector, and a sound generated in the diagnosis target device with reference to the score Whether it is a is or abnormal normal, determining the type of abnormality when an abnormality processing procedure and the abnormal sound diagnostic program for causing a computer to execute.
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