WO2022070822A1

WO2022070822A1 - 状態監視システム及びデータ分析装置

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Publication number: WO2022070822A1
Application number: PCT/JP2021/033124
Authority: WO
Inventors: 博之岩永; 隆長谷場
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2022-04-07
Also published as: EP4224262A1; US20230359192A1; JP2022056121A; CN116324655A; KR20230078703A; JP7481220B2

Abstract

状態監視システム（１００）は、データ計測装置（２０）と、データ分析装置（３０）と、診断装置（４０）とを備える。データ計測装置（２０）は、与えられる計測条件に従ってセンサの検出信号から計測データを取得する。データ分析装置（３０）は、データ計測装置（２０）により取得された計測データに対して分析処理を実行する。診断装置（４０）は、分析処理により得られる分析結果に基づいて、設備の状態を診断する診断処理を実行する。データ分析装置（３０）は、分析処理及び診断処理に要した時間に基づいて、計測条件、及び分析処理の分析条件を設定する。

Description

状態監視システム及びデータ分析装置

　本発明は、状態監視システム及びデータ分析装置に関する。

　設備に設置されるセンサを用いて収集される計測データに対して、実効値の算出や周波数解析等の分析処理を実行し、分析処理の結果に基づいて設備の状態を監視する状態監視システムが知られている。

　例えば、特開２０１９－１７３７０６号公報（特許文献１）には、風力発電所の監視システムが記載されている。この監視システムでは、複数の風力発電装置の各々は、自号機において収集される計測データ（第１のデータ）、及び通信装置を通じて他号機から取得される計測データ（第２のデータ）を用いて、自号機の状態を監視する状態監視装置を備えている。状態監視装置は、他号機の運転条件が自号機の運転条件と一致する場合に、他号機から第１のデータと同期する第２のデータを取得し、第１のデータ及び第２のデータを含む集合データのばらつき度合いに基づいて、自号機の状態を監視する（特許文献１参照）。

特開２０１９－１７３７０６号公報

　設備の状態を監視する状態監視システムに対して、状態監視のリアルタイム性が求められる場合がある。例えば、生産現場等において、設備の計測データ（振動データ等）に対して周波数解析等の分析処理を行ない、分析処理の結果に基づいて設備の診断を行なう場合に、診断結果に即応性がないと、設備の異常検知及び異常に対する対応が遅れてしまう。このような場合に、計測データの分析処理、及び分析結果に基づく診断処理のリアルタイム性が求められる。特許文献１では、処理のリアルタイム性については、特に検討されていない。

　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、設備の状態を監視する状態監視システムにおいて、処理のリアルタイム性を確保することである。

　本発明に従う状態監視システムは、設備の状態を監視する状態監視システムであって、設備に取り付けられるセンサと、データ計測装置と、データ分析装置と、診断装置とを備える。データ計測装置は、センサの検出信号を受け、与えられる計測条件に従ってセンサの検出信号から計測データを取得する。データ分析装置は、データ計測装置から計測データを受け、計測データに対して分析処理を実行する。診断装置は、分析処理により得られる分析結果に基づいて、設備の状態を診断する診断処理を実行する。データ分析装置は、分析処理及び診断処理に要した時間に基づいて、計測条件、及び分析処理の分析条件を設定する。

　また、本発明に従うデータ分析装置は、データ計測装置から受ける計測データに対して分析処理を実行するデータ分析装置である。データ計測装置は、与えられる計測条件に従って、設備に取り付けられるセンサの検出信号から計測データを取得するように構成される。データ分析装置は、計算部と、計算制御部とを備える。計算部は、計測データに対して分析処理を実行する。計算制御部は、分析処理、及び分析処理により得られる分析結果に基づいて設備の状態を診断する診断処理に要した時間に基づいて、計測条件、及び分析処理の分析条件を設定する。

　上記の状態監視システム及びデータ分析装置では、計測データに対する分析処理、及び分析処理の結果に基づく診断処理に要した時間に基づいて、データ計測装置の計測条件及び分析処理の分析条件が設定される。これにより、分析処理及び診断処理に要する時間が計測データの計測間隔を超えないように、上記計測条件及び分析条件を設定し得る。したがって、この状態監視システム及びデータ分析装置によれば、処理のリアルタイム性を確保することが可能となる。

　好ましくは、データ分析装置（計算制御部）は、データ計測装置における計測データの計測間隔と、分析処理及び診断処理に要した時間との関係を示す計測効率に基づいて、計測条件を設定する。

　さらに好ましくは、データ分析装置（計算制御部）は、データ計測装置における計測データの計測間隔と、分析処理及び診断処理に要した時間並びに通信時間との関係を示す計測効率に基づいて、計測条件を設定する。

　さらに好ましくは、データ分析装置（計算制御部）は、計測効率に基づいて分析条件を設定する。

　さらに好ましくは、データ分析装置（計算制御部）は、計測効率及び診断処理の結果に基づいて分析条件を設定する。

　好ましくは、データ分析装置（計算制御部）は、計測効率に基づいて設定される計測条件が所定の調整範囲内に含まれない場合に、分析条件を設定する。

　好ましくは、センサは、振動センサ、温度センサ、圧力センサ、ひずみセンサ、荷重センサの少なくとも一つを含む。

　本発明によれば、設備の状態を監視する状態監視システムにおいて、処理のリアルタイム性を確保することができる。

本発明の実施の形態に従う状態監視システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。図１に示す状態監視システムの構成をより詳細に示した図である。計算条件ファイルに含まれる計測条件設定表の一例を示す図である。計算条件ファイルに含まれる分析レベル設定表の一例を示す図である。計算条件ファイルに含まれる分析処理設定表の一例を示す図である。状態監視システムにおいて実行される処理の手順の一例を示す第１のフローチャートである。状態監視システムにおいて実行される処理の手順の一例を示す第２のフローチャートである。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

　図１は、本発明の実施の形態に従う状態監視システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、この状態監視システム１００は、センサ部１０と、データ計測装置２０と、データ分析装置３０と、診断装置４０と、表示装置５０とを備える。

　センサ部１０は、設備に取り付けられる各種センサを含む。例えば、状態監視システム１００によって風力発電設備の状態を監視する場合に、センサ部１０は、主軸受の振動を検出する振動センサを含む。なお、センサ部１０に含まれるセンサは、振動センサに限定されず、温度センサや圧力センサ、ひずみセンサ、荷重センサ等であってもよい。以下では、センサ部１０は、振動センサを含むものとして説明する。

　データ計測装置２０は、センサ部１０からセンサの検出信号（アナログ信号）を受ける。データ計測装置２０は、例えば、データロガーやＰＬＣ（Programmable　Logic　Controller）等である。データ計測装置２０は、データ分析装置３０により設定される計測条件に従って、センサの検出信号から計測データを取得する。計測条件とは、例えば、計測データの計測間隔、計測時間、及びサンプリング周波数である。

　より詳しくは、計測間隔は、データ計測装置２０からデータ分析装置３０への計測データの送信間隔に相当し、データ分析装置３０では、計測間隔毎の一纏まりの計測データに対して分析処理が実行され、診断装置４０では、その分析処理の結果を用いて診断処理が実行される。計測時間は、データ計測装置２０において計測間隔内で実際に計測が行なわれた時間であり、計測間隔＝計測時間の場合もある。サンプリング周波数は、センサ部１０からの検出信号（アナログ信号）をサンプリングする周波数である。

　データ分析装置３０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）等を含んで構成される（いずれも図示せず）。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、データ分析装置３０の処理手順が記されたプログラムである。データ分析装置３０は、例えば、オンプレミス又はクラウド上に構成される。

　データ分析装置３０は、データ計測装置２０において計測条件に従って取得された計測データをデータ計測装置２０から受ける。そして、データ分析装置３０は、計測データに対して分析処理を実行する。分析処理とは、例えば、計測データの実効値（ＲＭＳ（Root　Mean　Square））を計算する処理、計測データに対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ（Fast　Fourier　Transform））を実行することにより周波数分析を行なう処理、計測データの波高率（ＣＦ（Crest　Factor））を計算する処理等を含む。そして、データ分析装置３０は、分析処理の結果（以下「分析結果」と称する場合がある。）を診断装置４０へ送信する。

　診断装置４０も、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成される（いずれも図示せず）。ＲＯＭに格納されるプログラムは、診断装置４０の処理手順が記されたプログラムである。診断装置４０も、例えば、オンプレミス又はクラウド上に構成され、ＬＡＮ（Local　Area　Network）やインターネット等の通信システム、或いは外部システムを通じて、データ分析装置３０と通信可能に構成される。

　診断装置４０は、データ分析装置３０から計測データの分析結果を受ける。そして、診断装置４０は、その分析結果に基づいて、センサ部１０によりデータを収集した設備の状態を診断する診断処理を実行する。例えば、振動センサにより軸受の振動データが収集される場合に、診断処理は、分析結果（振動データのＲＭＳやＦＦＴスペクトル、ＣＦ等）を所定のしきい値と比較することによって軸受の損傷レベルを診断する処理を含む。そして、診断装置４０は、診断処理の結果（以下「診断結果」と称する場合がある。）をデータ分析装置３０へ送信する。また、診断装置４０は、診断処理に要した時間（診断処理時間）を併せてデータ分析装置３０へ送信する。

　この状態監視システム１００は、例えば風力発電設備の状態を監視するものであるところ、このような状態監視システム１００に対しては、状態監視のリアルタイム性が求められる。すなわち、計測間隔毎の計測データに対して、上記の分析処理及び診断処理が計測間隔内に完了することが求められる。分析処理及び診断処理が計測間隔内に完了しない場合、処理待ちのデータが溜まり、その結果、データの欠落や診断の中断等の対応が必要となり得る。このような対応が行なわれている間は、処理のリアルタイム性が損なわれ、リアルタイムな診断を行なうことができない。そのため、設備の異常検知及び異常に対する対応が遅れてしまう。

　近年、より幅広く設備の状態を監視して信頼性の高い診断を行なうために、分析処理及び診断処理の演算負荷が増加してきており、処理のリアルタイム性の確保が課題となってきている。この課題に対して、高性能なハードウェアを導入することは一案であるけれども、高性能なハードウェアの導入には多大なコストがかかり得るため、低コストでのリアルタイム性の確保が望まれている。

　そこで、本実施の形態に従う状態監視システム１００では、データ分析装置３０は、分析処理に要した時間（以下「分析処理時間」と称する場合もある。）、及び診断装置４０において診断処理に要した時間（以下「診断処理時間」と称する場合もある。）に基づいて、データ計測装置２０の計測条件、及び分析処理の分析条件を設定する。分析処理の分析条件とは、分析処理の内容を規定する条件であり、本実施の形態では、ＲＭＳ、ＦＦＴスペクトル、ＣＦのいずれの分析計算を行なうか、また、計測データに対するフィルタ処理の通過帯域等が規定される。なお、分析処理は、ＲＭＳ、ＦＦＴスペクトル、ＣＦに限定されるものではない。

　分析処理時間及び診断処理時間に基づいて、データ計測装置２０の計測条件、及び分析処理の分析条件を設定することにより、分析処理及び診断処理に要する時間が計測データの計測間隔を超えないように計測条件及び分析条件を設定し得る。したがって、この状態監視システム１００によれば、処理のリアルタイム性を確保することができる。

　表示装置５０は、データ分析装置３０から各種の表示用データを受け、その受けた表示用データを画面に表示する。表示装置５０は、例えば、データ計測装置２０により取得された計測データ、データ分析装置３０の分析処理の結果（分析結果）、診断装置４０の診断処理の結果（診断結果）、データ分析装置３０により設定された計測条件及び分析処理の分析条件を含む各種設定情報等を、表示用データとして受けて画面に表示する。

　図２は、図１に示した状態監視システム１００の構成をより詳細に示した図である。図２を参照して、データ分析装置３０は、計算条件ファイル３２と、計算部３４と、計算制御部３６とを含む。

　計算部３４は、データ計測装置２０において計測条件に従って収集された計測データをデータ計測装置２０から受ける。また、計算部３４は、計算制御部３６により設定される分析処理の分析条件を計算制御部３６から受ける。そして、計算部３４は、その分析条件に従って、データ計測装置２０から受ける計測データに対して分析処理を実行する。分析条件及び分析処理の詳細については、後ほど説明する。

　計算部３４は、分析処理の結果を診断装置４０へ送信する。この例では、データ分析装置３０と診断装置４０とは、インターネットやＬＡＮ（Local　Area　Network）等の通信システム６０を通じて接続されており、通信システム６０を通じて診断装置４０へ分析結果が送信される。

　さらに、計算部３４は、分析処理に要した時間（分析処理時間）を計時する。そして、計算部３４は、計時された分析処理時間を計算制御部３６へ出力する。

　計算制御部３６は、計測条件及び分析条件を設定するための計算条件ファイル３２を取得する。計算条件ファイル３２については、後ほど詳しく説明する。また、計算制御部３６は、計算部３４において計時された分析処理時間を計算部３４から受ける。さらに、計算制御部３６は、計算部３４による分析処理の結果（分析結果）に基づく診断装置４０での診断処理の結果（診断結果）、及びその診断処理に要した時間（診断処理時間）を、通信システム６０を通じて診断装置４０から受ける。

　そして、計算制御部３６は、計算条件ファイル３２を参照して、計算部３４から受ける分析処理時間、及び診断装置４０から受ける診断処理時間に基づいて、データ計測装置２０の計測条件、及び計算部３４において実行される分析処理の分析条件を設定する。以下、計測条件及び分析条件の設定方法について詳しく説明する。

　計算制御部３６は、計測条件及び分析条件の設定を行なうにあたり、分析処理及び診断処理を含む処理全体のターンアラウンドタイムを算出する。例えば、計算制御部３６は、計算部３４から受ける分析処理時間と、診断装置４０から受ける診断処理時間との合計時間をターンアラウンドタイムとして算出する。

　なお、ターンアラウンドタイムの算出方法は、これに限定されるものではない。例えば、ターンアラウンドタイムは、データ分析装置３０において、データ計測装置２０からの計測データを取得した時刻と、診断装置４０からの診断結果を取得した時刻との差であってもよい。なお、この場合も、ターンアラウンドタイムは、分析処理時間と診断処理時間とを含むものである。

　そして、計算制御部３６は、計測データの計測間隔と、分析処理及び診断処理を含む処理全体のターンアラウンドタイムとの関係を示す「計測効率」を算出する。本実施の形態では、計測効率は、次式に示すように、計測間隔とターンアラウンドタイムとの比によって示される。

　計測効率＝ターンアラウンドタイム／計測間隔　…（１）
　好ましくは、通信システム６０が、データ分析装置３０と診断装置４０との間の通信時間を計時する。或いは、計算部３４が、分析処理終了時刻を計算制御部３６へ出力し、診断装置４０が、診断処理開始時刻及び診断処理終了時刻を、通信システム６０を通じて計算制御部３６へ出力し、計算制御部３６が、分析処理終了時刻と診断処理開始時刻との差と、診断処理終了時刻と診断結果を受け取った時刻との差を合計して、通信システム６０の通信（双方向）に要した時間（通信時間）を計時する。そして、計算制御部３６は、分析処理及び診断処理並びに通信システム６０の通信時間を含む処理全体のターンアラウンドタイムを算出し、その算出されたターンアラウンドタイムと計測データの計測間隔とから計測効率を算出する。

　なお、計測効率の表し方はこれに限定されるものではなく、例えば、計測間隔とターンアラウンドタイムとの差によって計測効率を表してもよい。

　式（１）で示される計測効率が０に近いほど、計測間隔に対して分析処理及び診断処理に要した処理時間が短い。他方、計測効率が１に近いほど、分析処理及び診断処理に要した処理時間が計測間隔に近くなり、次の計測開始までの待ち時間が少なくなる。そして、計測効率が１を超えると、分析処理及び診断処理が計測間隔内で終了せず、処理のリアルタイム性が損なわれる。

　計算制御部３６は、計測間隔毎にこの計測効率を算出する。そして、計算制御部３６は、算出された計測効率に基づいてデータ計測装置２０の計測条件を設定し、その設定内容をデータ計測装置２０へ出力する。例えば、計算制御部３６は、計測効率が１よりも低いときは、計測間隔を短くするとともにサンプリング周波数を高めるように各計測項目を調整し、計測効率が１以上であるときは、計測間隔を長くするとともにサンプリング周波数を低下させるように各計測項目を調整する。

　また、計算制御部３６は、算出された計測効率に基づいて分析処理の分析条件を設定し、その設定内容を計算部３４へ出力する。例えば、計算制御部３６は、計測効率が低いときは、処理に余裕があるため、分析処理において、ＲＭＳの計算に加えて、周波数分析を行なうためのＦＦＴ計算やＣＦの計算等をさらに行なうように、分析条件を設定する。他方、計算制御部３６は、計測効率が高いときは、処理に余裕がないため、分析処理において実行する計算を一部に限定するように（例えば、ＲＭＳ及びＦＦＴ計算のみ、或いはＲＭＳのみ等）、分析条件を設定する。

　なお、計測条件の設定（調整）と分析条件の設定とは、互いに独立して行なってもよいが、本実施の形態では、計測条件の調整が所定の調整範囲（後述）に含まれない場合に、分析条件の設定が行なわれる。上記のように、分析条件の変更により分析項目が限定され得るところ、幅広い状態監視をできるだけ維持するために、分析条件の変更よりも計測条件の調整を優先的に行ない、計測条件の調整によっては処理のリアルタイム性が確保できないような場合に、分析条件の設定（変更）が行なわれる。

　図３は、計算条件ファイル３２に含まれる計測条件設定表の一例を示す図である。図３を参照して、計測項目は、計測条件の設定項目であり、計測間隔、計測時間、サンプリング周波数等を含む。初期設定値は、計算制御部３６により各計測項目が調整される前の各計測項目の初期値である。

　設定値（最悪条件）、設定値（希望条件）、及び設定値（最良条件）は、各計測項目の調整範囲を規定するものである。設定値（最悪条件）は、各計測項目の最悪値を示し、計測間隔及び計測時間の各設定値は、相対的に大きく、サンプリング周波数の設定値は、相対的に低い。設定値（希望条件）は、各計測項目の希望値を示す。設定値（最良条件）は、各計測項目の最良値を示し、計測間隔及び計測時間の各設定値は、相対的に小さく、サンプリング周波数の設定値は、相対的に高い。

　上述のように、計算制御部３６は、計測効率に基づいて計測条件を設定する。具体的には、計算制御部３６は、計測効率が１よりも低いときは、各計測項目の設定値を「設定値（最良条件）」の方向に調整する。他方、計測効率が１以上であるときは、計算制御部３６は、各計測項目の設定値を「設定値（最悪条件）」の方向に調整する。具体的な調整方法については、一例として、各計測項目に優先順位を付与し、優先順位の高い計測項目から計測効率に基づいて設定値が調整される。

　そして、計測効率が１よりも低い場合に、各計測項目の設定値が「設定値（希望条件）」と「設定値（最良条件）」との間に調整されると、計算制御部３６は、設定処理を終了する。なお、計測効率が１以上である場合は、各計測項目の設定値が「設定値（最悪条件）」と「設定値（最良条件）」との間に調整されると、計算制御部３６は、設定処理を終了し、分析レベル及び分析条件の設定を行なう。

　なお、表中のＩＤは、各計測項目に対して付与される番号である。後述の図４，図５に示される表においても、項目毎にＩＤが付与されているが、ＩＤは、各表中において項目を区別するための番号であって、表の間でＩＤによる項目の関連付けはない。

　図４は、計算条件ファイル３２に含まれる分析レベル設定表の一例を示す図である。図４を参照して、この分析レベル設定表を用いて設定される分析レベルに応じて、計算部３４において実行される分析処理の内容が規定される。後ほど図５で詳しく説明するが、本実施の形態では、分析レベルが低いほど、分析処理における分析計算の種別が限定され（例えばＲＭＳの計算のみ）、分析レベルが高いほど、分析計算の種別が多くなる（例えば、ＲＭＳに加えてＦＦＴやＣＦの計算等）。

　分析レベルは、計測効率に基づいて決定される。本実施の形態では、計測効率Ｒが０以上０．５未満であるときは、処理に余裕があるため、分析レベルは３に設定される。計測効率Ｒが０．５以上０．８未満であるときは、分析レベルは２に設定される。そして、計測効率Ｒが０．８以上であるときは、処理に余裕がないため、分析レベルは１に設定される。

　図５は、計算条件ファイル３２に含まれる分析処理設定表の一例を示す図である。図５を参照して、計算種別は、分析処理において実行可能な分析計算の種別を示し、この例では、ＲＭＳの計算、周波数分析を行なうためのＦＦＴ計算、ＣＦの計算を含む。計算パラメータは、データ計測装置２０から受ける計測データに対する前処理としてのバンドバスフィルタ（ＢＰＦ（Band　Pass　Filter））の通過帯域を示す。

　診断レベルは、分析処理の結果に基づく診断装置４０での診断結果のレベルを示す。例えば、振動センサを含むセンサ部１０により軸受の振動データが収集される場合に、分析結果（振動データのＲＭＳやＦＦＴスペクトル、ＣＦ等）を所定のしきい値と比較することによって軸受の損傷レベルが診断され、診断レベルとして示される。分析レベルは、図４に示した分析レベル設定表を用いて、計測効率に基づいて決定される。

　図示のように、本実施の形態では、計測効率に基づき決定される分析レベルに応じて、分析処理の計算種別が設定される。この例では、分析レベルが１のときは（計測効率Ｒ≧０．８）、分析処理においてＲＭＳの計算のみが実行される。分析レベルが２のときは（０．５≦計測効率Ｒ＜０．８）、分析処理において、ＲＭＳに加えて、周波数分析を行なうためのＦＦＴ計算が実行される。分析レベルが３のときは（０≦計測効率Ｒ＜０．５）、分析処理において、ＲＭＳ及びＦＦＴの計算に加えて、さらにＣＦの計算が実行される。

　また、本実施の形態では、診断装置４０による診断の診断レベルに応じて、計算パラメータが設定される。この例では、診断装置４０による診断レベルが０である場合、計算種別がＲＭＳであるときは、計算パラメータ（計測データに対するＢＰＦの通過帯域）がｆ０１～ｆ０２ｋＨｚに設定され、計算種別がＦＦＴであるときは、計算パラメータがｆ１１～ｆ１２ｋＨｚに設定され、計算種別がＣＦであるときは、計算パラメータがｆ２１～ｆ２２ｋＨｚに設定される。

　また、診断装置４０による診断レベルが１である場合、計算種別がＲＭＳであるときは、計算パラメータがｆ３１～ｆ３２ｋＨｚに設定され、計算種別がＦＦＴであるときは、計算パラメータがｆ４１～ｆ４２ｋＨｚに設定され、計算種別がＣＦであるときは、計算パラメータがｆ５１～ｆ５２ｋＨｚに設定される。さらに、診断装置４０による診断レベルが２である場合、計算種別がＲＭＳであるときは、計算パラメータがｆ６１～ｆ６２ｋＨｚに設定され、計算種別がＦＦＴであるときは、計算パラメータがｆ７１～ｆ７２ｋＨｚに設定され、計算種別がＣＦであるときは、計算パラメータがｆ８１～ｆ８２ｋＨｚに設定される。

　このように、本実施の形態では、分析処理及び診断処理に要した時間に基づいて計測効率が算出され、計測効率に基づいて設定される分析レベルに応じて、分析処理の内容（計算種別）が設定される。また、診断装置４０による診断処理の結果（診断レベル）に基づいて、分析処理の内容（計算パラメータ）が設定される。

　なお、図３から図５の各設定表を含む計算条件ファイル３２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive））やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ（Solid　State　Drive））等の記憶装置（図示せず）に格納されている。

　再び図２を参照して、計算制御部３６は、計測効率に基づいて設定（調整）された計測条件をデータ計測装置２０へ出力する。そして、データ計測装置２０は、データ分析装置３０（計算制御部３６）から受ける計測条件に従ってデータの計測を行なう。

　また、計算制御部３６は、設定された分析条件（分析処理の計算種別や計算パラメータ等）を計算部３４へ出力する。そして、計算部３４は、計算制御部３６から受ける分析条件に従って、データ計測装置２０から受ける計測データに対して分析処理を実行する。

　診断装置４０は、診断条件ファイル４２と、診断部４４とを含む。診断条件ファイル４２は、診断部４４において実行される診断処理の診断条件を含む。例えば、診断条件ファイル４２は、診断部４４において、データ分析装置３０による分析結果に対する診断結果のレベル（診断レベル）を判定するための判定しきい値を含む。

　診断部４４は、データ分析装置３０の計算部３４から、計算制御部３６により設定される分析条件に従って計算部３４により実行される分析処理の結果を受ける。そして、診断部４４は、診断条件ファイル４２を参照して、データ分析装置３０から受ける分析結果に基づいて診断処理を実行する。診断部４４は、診断処理による診断結果をデータ分析装置３０（計算制御部３６）へ送信する。

　さらに、診断部４４は、診断処理に要した時間（診断処理時間）を計時する。そして、診断部４４は、診断結果とともに、計時された診断処理時間をデータ分析装置３０（計算制御部３６）へ出力する。

　図６及び図７は、本実施の形態に従う状態監視システム１００において実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、所定の条件が成立する毎に実行される。例えば、このフローチャートの処理は、定期的に実行されるものとしてもよいし、診断装置４０による診断結果に変化が生じた場合に実行されるものとしてもよい。

　図６を参照して、まず、データ分析装置３０において、計算条件ファイル３２を参照して、計測条件及び分析条件の初期設定が行なわれる（ステップＳ１０）。具体的には、計測条件については、計測間隔、計測時間、及びサンプリング周波数の各々が、図３に示した計測条件設定表の初期設定値に設定される。データ分析装置３０は、これらの初期設定値を計測条件としてデータ計測装置２０へ送信する。データ計測装置２０は、データ分析装置３０から受ける計測条件の初期設定に従って、データの計測を開始する。

　分析条件については、分析レベルが最も高いレベル（この例では分析レベル３）に初期設定され、診断レベルが最も低いレベル（この例では診断レベル０）に初期設定される。そして、図５に示した分析処理設定表を参照して、分析レベル及び診断レベルの上記初期設定値に基づいて、分析処理における計算種別の初期設定として、ＲＭＳ、ＦＦＴ、及びＣＦの各計算が設定される。

　計測条件及び分析条件の初期設定が行なわれると、データ分析装置３０は、データ計測装置２０からの計測データの読込を開始する（ステップＳ２０）。そして、データ分析装置３０は、設定された分析条件に従って、データ計測装置２０から受ける計測データに対して分析処理を実行する（ステップＳ３０）。上記のように、初期設定では、ＲＭＳ、ＦＦＴ、及びＣＦの各計算が、読み込まれた計測データに対して実行される。なお、データ分析装置３０は、分析処理の実行に要した時間（分析処理時間）を算出する。そして、データ分析装置３０は、分析処理の実行結果（分析結果）を診断装置４０へ送信する。

　データ分析装置３０において分析処理が実行されると、診断装置４０は、その分析結果に対して診断処理を実行する（ステップＳ４０）。この実施の形態では、診断装置４０は、診断条件ファイル４２を参照して、データ分析装置３０から受ける分析結果に対する診断レベルを判定する。また、診断装置４０は、診断処理の実行に要した時間（診断処理時間）を算出する。そして、診断装置４０は、診断処理の結果（診断レベル）及び診断処理時間をデータ分析装置３０へ送信する。

　データ分析装置３０は、診断装置４０から診断結果及び診断処理時間を受けると、分析処理及び診断処理を含む処理全体のターンアラウンドタイムを算出する（ステップＳ５０）。この例では、分析処理の実行時に算出された分析処理時間と、診断装置４０から受ける診断処理時間との合計時間がターンアラウンドタイムとして算出される。

　そして、データ分析装置３０は、計測条件として設定されている計測間隔と、算出されたターンアラウンドタイムとから、上記の式（１）によって計測効率を算出する（ステップＳ６０）。

　図７を参照して、データ分析装置３０は、算出された計測効率及び計測条件が指定条件内であるか否かを判定する（ステップＳ７０）。具体的には、計測効率が１よりも低い場合は、計測条件の各計測項目（図３）の設定値が「設定値（希望条件）」と「設定値（最良条件）」との間にあるときに、計測効率及び計測条件は指定条件内であると判定される。但し、分析レベルが１である場合は、各計測項目の設定値が「設定値（最悪条件）」と「設定値（最良条件）」との間にあるときに、計測効率及び計測条件は指定条件内であると判定される。

　ステップＳ７０において計測効率及び計測条件が指定条件内であると判定されると（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、リアルタイムの診断処理が実行されたと判断され、処理はエンドへ移行される。

　ステップＳ７０において計測効率及び計測条件は指定条件内にないと判定されると（ステップＳ７０においてＮＯ）、データ分析装置３０は、計測条件の調整回数が上限値を超えているか否かを判定する（ステップＳ８０）。計測条件の調整については、ステップＳ９０において説明する。なお、上限値は、通常であれば計測効率及び計測条件が指定条件内に調整されるのに十分な回数に適宜設定される。

　計測条件の調整回数が上限値を超えていると判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、この場合はリアルタイム処理を実現できないと判断され、処理がエンドへ移行される。なお、特に図示しないが、この場合については、計測条件の調整回数が上限値を超えたことを表示装置５０に表示するようにしてもよい。

　他方、ステップＳ８０において計測条件の調整回数はまだ上限値以下であると判定されると（ステップＳ８０においてＮＯ）、データ分析装置３０は、計測条件の調整を行なう（ステップＳ９０）。具体的には、データ分析装置３０は、計測効率が１よりも低いときは、各計測項目の設定値を「設定値（最良条件）」（図３）の方向に調整し、計測効率が１以上であるときは、各計測項目の設定値を「設定値（最悪条件）」の方向に調整する。その際、各計測項目に優先順位を付与し、優先順位の高い計測項目から計測効率に基づいて設定値を調整することができる。

　なお、計測条件の調整方法は、このような方法に限定されるものではなく、種々の方法を採用可能である。例えば、各計測項目の設定値を設計変数とし、正規化された最良条件又は希望条件の設定値とその時点の各計測項目の設定値との差を目的変数として、最急降下法等の最適化手法を用いて、目的変数が０に近づくように設計変数を調整してもよい。

　次いで、データ分析装置３０は、調整された計測条件の設定値が所定の調整範囲内に含まれているか否かを判定する（ステップＳ１００）。所定の調整範囲は、例えば、図３に示した「設定値（最悪条件）」から「設定値（最良条件）」の範囲である。計測条件の設定値が所定の調整範囲内に含まれていると判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、データ分析装置３０は、ステップＳ９０において調整された計測条件をデータ計測装置２０に設定する（ステップＳ１４０）。なお、計測条件が設定されると、図６のステップＳ３０へ処理が戻され、調整された計測データに基づく分析処理が実行される。

　ステップＳ１００において計測条件の設定値が所定の調整範囲内に含まれていないと判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、データ分析装置３０は、分析条件の設定を行なう。すなわち、データ分析装置３０は、計算条件ファイル３２に含まれる分析レベル設定表（図４）を参照して、ステップＳ６０（図６）において算出された計測効率に基づいて分析レベルを設定する（ステップＳ１１０）。

　次いで、データ分析装置３０は、診断装置４０の診断結果（診断レベル）を取得する（ステップＳ１２０）。そして、データ分析装置３０は、計算条件ファイル３２に含まれる分析処理設定表（図５）を参照して、ステップＳ１１０において設定された分析レベル、及びステップＳ１２０において取得された診断レベルに基づいて、分析処理の分析条件を設定する（ステップＳ１３０）。具体的には、分析処理設定表（図５）を参照して、分析レベル及び診断レベルに従って、分析処理の計算種別（ＲＭＳ、ＦＦＴ計算、ＣＦ計算等）、及び計算パラメータ（計測データに対するＢＰＦの通過帯域）が設定される。その後、ステップＳ１４０へ処理が移行され、ステップＳ９０において調整された計測条件が設定される。

　以上のように、この実施の形態では、分析処理及び診断処理に要した時間に応じて定まる計測効率に基づいて、計測条件（各計測項目）が設定される。また、計測効率に基づいて設定される分析レベルに従って、分析条件（分析計算の種別）が設定される。これにより、分析処理及び診断処理に要する時間が計測データの計測間隔を超えないように、計測条件及び分析条件を設定し得る。したがって、この実施の形態によれば、処理のリアルタイム性を確保することが可能となる。

　また、この実施の形態においては、計測条件が所定の調整範囲内（例えば、設定値（最悪条件）から設定値（最良条件）の範囲（図３））に含まれない場合に、計測効率に応じた分析レベルに従って分析条件（計算種別）が設定される。したがって、この実施の形態によれば、計測条件が調整範囲内に含まれている限りは、分析条件（計算種別）が不必要に変更されることはない。

　今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

　１０　センサ群、２０　データ計測装置、３０　データ分析装置、３２　計算条件ファイル、３４　計算部、３６　計算制御部、４０　診断装置、４２　診断条件ファイル、４４　診断部、５０　表示装置、６０　通信システム。

Claims

　設備の状態を監視する状態監視システムであって、
　前記設備に取り付けられるセンサと、
　前記センサの検出信号を受け、与えられる計測条件に従って前記検出信号から計測データを取得するデータ計測装置と、
　前記データ計測装置から前記計測データを受け、前記計測データに対して分析処理を実行するデータ分析装置と、
　前記分析処理により得られる分析結果に基づいて、前記設備の状態を診断する診断処理を実行する診断装置とを備え、
　前記データ分析装置は、前記分析処理及び前記診断処理に要した時間に基づいて、前記計測条件、及び前記分析処理の分析条件を設定する、状態監視システム。
　前記データ分析装置は、前記データ計測装置における前記計測データの計測間隔と、前記分析処理及び前記診断処理に要した時間との関係を示す計測効率に基づいて、前記計測条件を設定する、請求項１に記載の状態監視システム。
　前記データ分析装置は、前記計測効率に基づいて前記分析条件を設定する、請求項２に記載の状態監視システム。
　前記データ分析装置は、前記計測効率及び前記診断処理の結果に基づいて前記分析条件を設定する、請求項３に記載の状態監視システム。
　前記データ分析装置は、前記計測効率に基づいて設定される前記計測条件が所定の調整範囲内に含まれない場合に、前記分析条件を設定する、請求項３又は請求項４に記載の状態監視システム。
　前記センサは、振動センサ、温度センサ、圧力センサ、ひずみセンサ、荷重センサの少なくとも一つを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の状態監視システム。
　データ計測装置から受ける計測データに対して分析処理を実行するデータ分析装置であって、前記データ計測装置は、与えられる計測条件に従って、設備に取り付けられるセンサの検出信号から前記計測データを取得するように構成され、
　前記計測データに対して分析処理を実行する計算部と、
　前記分析処理、及び前記分析処理により得られる分析結果に基づいて前記設備の状態を診断する診断処理に要した時間に基づいて、前記計測条件、及び前記分析処理の分析条件を設定する計算制御部とを備える、データ分析装置。
　前記計算制御部は、前記データ計測装置における前記計測データの計測間隔と、前記分析処理及び前記診断処理に要した時間との関係を示す計測効率に基づいて、前記計測条件を設定する、請求項７に記載のデータ分析装置。
　前記計算制御部は、前記計測効率に基づいて前記分析条件を設定する、請求項８に記載のデータ分析装置。
　前記計算制御部は、前記計測効率及び前記診断処理の結果に基づいて前記分析条件を設定する、請求項９に記載のデータ分析装置。
　前記計算制御部は、前記計測効率に基づいて設定される前記計測条件が所定の調整範囲内に含まれない場合に、前記分析条件を設定する、請求項９又は請求項１０に記載のデータ分析装置。
　前記センサは、振動センサ、温度センサ、圧力センサ、ひずみセンサ、荷重センサの少なくとも一つを含む、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載のデータ分析装置。