JP7367623B2 - データ管理システム、データ管理方法、および、データ管理プログラム - Google Patents

データ管理システム、データ管理方法、および、データ管理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、データ管理システム、データ管理方法、および、データ管理プログラムに関する。
特許文献１には、「移動平均処理部１０４は、プラントデータ履歴ファイル部１０３に保存されたプラントデータを移動平均処理する。」と記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１１－２５３４９１
本発明の第１の態様においては、データ管理システムを提供する。データ管理システムは、測定対象を測定した測定データを取得するデータ取得部を備えてよい。データ管理システムは、測定データを記録するデータ記録部を備えてよい。データ管理システムは、測定データのデータ量を低減させた低減データを生成するデータ量低減部を備えてよい。データ管理システムは、測定データと低減データとの差分を示す差分データを生成する差分生成部を備えてよい。データ管理システムは、差分データを記録する差分記録部を備えてよい。データ管理システムは、低減データを、データを利用する他のデータ利用装置へ送信するデータ送信部を備えてよい。
データ量低減部は、測定データを処理するためのローパスフィルタを有してよい。
データ管理システムは、ローパスフィルタのフィルタ特性を変更可能な特性変更部を更に備えてよい。
データ管理システムは、記録する差分データのビット幅を低減させるビット幅低減部を更に備えてよい。
データ管理システムは、記録された測定データを消去するデータ消去部を更に備えてよい。
データ管理システムは、低減データを他のデータ利用装置から受信するデータ受信部を更に備えてよい。
データ管理システムは、差分データと低減データを用いて測定データを再生するデータ再生部を更に備えてよい。
データ送信部は、他のデータ利用装置からの要求に応じて、差分データを他のデータ利用装置へ送信してよい。
データ消去部は、予め定められた時間が経過したことに応じて、記録された測定データを消去してよい。
データ消去部は、測定データを記録可能な残り容量が予め定められたしきい値を下回ったことに応じて、記録された測定データを消去してよい。
本発明の第２の態様においては、データ管理方法を提供する。データ管理方法は、測定対象を測定した測定データを取得することを備えてよい。データ管理方法は、測定データを記録することを備えてよい。データ管理方法は、測定データのデータ量を低減させた低減データを生成することを備えてよい。データ管理方法は、測定データと低減データとの差分を示す差分データを生成することを備えてよい。データ管理方法は、差分データを記録することを備えてよい。データ管理方法は、低減データを、データを利用する他のデータ利用装置へ送信することを備えてよい。
本発明の第３の態様においては、データ管理プログラムを提供する。データ管理プログラムは、コンピュータにより実行されてよい。データ管理プログラムは、コンピュータを、測定対象を測定した測定データを取得するデータ取得部として機能させてよい。データ管理プログラムは、コンピュータを、測定データを記録するデータ記録部として機能させてよい。データ管理プログラムは、コンピュータを、測定データのデータ量を低減させた低減データを生成するデータ量低減部として機能させてよい。データ管理プログラムは、コンピュータを、測定データと低減データとの差分を示す差分データを生成する差分生成部として機能させてよい。データ管理プログラムは、コンピュータを、差分データを記録する差分記録部として機能させてよい。データ管理プログラムは、コンピュータを、低減データを、データを利用する他のデータ利用装置へ送信するデータ送信部として機能させてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係るデータ管理システム１００のブロック図の一例を、プラント１０と共に示す。 本実施形態に係るデータ管理システム１００が測定データを管理するフローの一例を示す。 本実施形態に係るデータ管理システム１００が管理する測定データの一例を示す。 本実施形態に係るデータ管理システム１００が生成する低減データの一例を示す。 本実施形態に係るデータ管理システム１００が生成する差分データの一例を示す。 本実施形態の変形例に係るデータ管理システム１００のブロック図の一例を示す。 本実施形態の別の変形例に係るデータ管理システム１００のブロック図の一例を示す。 本実施形態の別の変形例に係るデータ管理システム１００が測定データを再生するフローの一例を示す。 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本実施形態に係るデータ管理システム１００のブロック図の一例を、プラント１０と共に示す。本図においては、データ管理システム１００が、プラント１０に設けられた少なくとも１つのセンサ２０から取得した測定データを管理対象とする場合について一例として示す。しかしながら、これに限定されるものではない。データ管理システム１００は、プラント１０とは異なる如何なる場所に設けられた１または複数のセンサ２０からの測定データを管理対象としてもよい。
プラント１０は、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、および、上下水やダム等を管理制御するプラント等であってよい。このようなプラント１０には、１または複数のセンサ２０が設けられていてよい。
センサ２０は、測定対象を測定した測定データを取得可能であってよい。センサ２０は、例えば、ＯＴ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）領域に設置されているセンサ（例えば、プロセス制御（測定）用センサ）やＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）センサであってよく、一例として、プラントに設けられた１または複数のフィールド機器と接続、または、一体に構成された産業用（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ）センサであってよい。
また、このようなプラントに設けられたフィールド機器は、例えば、圧力計、流量計、温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発したりするマイクやスピーカ等の音響機器、および、各機器の位置情報を出力する位置検出機器等であってよい。
本実施形態に係るデータ管理システム１００は、例えば、温度、圧力、流量、加速度、磁界、位置、カメラ映像、スイッチのオン／オフデータ、音、および、これらの組み合わせ等、センサ２０自身によって測定された測定データやフィールド機器の内部で測定された測定データを、管理対象としてよい。
本実施形態に係るデータ管理システム１００は、１または複数のセンサ２０から測定データを取得して記録する。そして、データ管理システム１００は、測定データのデータ量を低減させた低減データを生成して他の装置へ送信するとともに、測定データと低減データとの差分を示す差分データを生成して自身で記録する。
データ管理システム１００は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。このようなコンピュータシステムもまた広義のコンピュータである。また、データ管理システム１００は、コンピュータ内で１または複数実行可能な仮想コンピュータ環境によって実装されてもよい。これに代えて、データ管理システム１００は、データの管理用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回路によって実現された専用ハードウェアであってもよい。また、データ管理システム１００がインターネットに接続可能な場合、データ管理システム１００は、クラウドコンピューティングにより実現されてもよい。
データ管理システム１００は、データ取得部１１０と、データ記録部１２０と、データ量低減部１３０と、差分生成部１４０と、差分記録部１５０と、データ送信部１６０とを備える。なお、これらブロックは、それぞれ機能的に分離された機能ブロックであって、実際のデバイス構成とは必ずしも一致していなくてもよい。すなわち、本図において、１つのブロックとして示されているからといって、それが必ずしも１つのデバイスにより構成されていなくてもよい。また、本図において、別々のブロックとして示されているからといって、それらが必ずしも別々のデバイスにより構成されていなくてもよい。
データ取得部１１０は、測定対象を測定した測定データを取得する。一例として、データ取得部１１０は、通信部であってよく、例えば、通信ネットワークを介して、測定対象を測定した測定データを１または複数のセンサ２０のそれぞれから時系列に取得する。
このような通信ネットワークは、複数のコンピュータを接続するネットワークであってよい。例えば、通信ネットワークは、複数のコンピュータネットワークを相互接続したグローバルなネットワークであってよく、一例として、通信ネットワークは、インターネット・プロトコルを使用したインターネット等であってよい。これに代えて、通信ネットワークは、専用回線により実現されていてもよい。すなわち、データ取得部１１０は、携帯電話、スマートフォン、第４世代（４Ｇ）端末、および、第５世代（５Ｇ）端末等との間で直接的に、または、間接的にやり取りし、測定データを取得することもできる。
なお、上述の説明では、データ取得部１１０が通信ネットワークを介して１または複数のセンサ２０から測定データを取得する場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。データ取得部１１０は、例えば、ユーザ入力や各種メモリデバイス等、通信ネットワークとは異なる他の手段を介して１または複数のセンサ２０のそれぞれから測定データを取得してもよい。
データ取得部１１０は、例えば、流量、圧力、温度、および、これらの組み合わせ等の測定データを、１または複数のセンサ２０のそれぞれから取得してよい。また、データ取得部１１０は、これらのデータを基に数式を用いて生成された値を測定データとして取得してもよい。データ取得部１１０は、１または複数のセンサ２０のそれぞれから取得した測定データを、データ記録部１２０へ供給する。なお、上述の説明では、データ取得部１１０がセンサ２０から取得した測定データをそのままデータ記録部１２０へ供給する場合を一例として示したが、センサ２０から取得した測定データを加工してデータ記録部１２０へ供給してもよい。例えば、データ取得部１１０は、センサ２０から取得した測定データを、離散フーリエ変換や離散コサイン変換等により、周波数領域へ変換してから、データ記録部１２０へ供給してもよい。
データ記録部１２０は、取得した測定データを記録する。一例として、データ記録部１２０は、データ取得部１１０から供給された１または複数のセンサ２０からの測定データを、センサ２０毎に時系列に記録してよい。
データ量低減部１３０は、データ記録部１２０にアクセス可能であってよく、データ記録部１２０に記録された１または複数のセンサ２０からの測定データを閲覧する。そして、データ量低減部１３０は、記録された測定データのデータ量を低減させた低減データを生成する。一例として、データ量低減部１３０は、測定データを処理するためのローパスフィルタを有していてよく、このようなローパスフィルタは、デジタルフィルタにより形成されていてもよいし、アナログフィルタにより形成されていてもよい。そして、データ量低減部１３０は、測定データにローパスフィルタをかけ、フィルタをかけたデータを、間隔を拡げてサンプリングすることによって、低減データを生成してよい。これについては後述する。データ量低減部１３０は、センサ２０毎に時系列に生成した低減データを、差分生成部１４０およびデータ送信部１６０へ供給する。
差分生成部１４０は、データ記録部１２０にアクセス可能であってよく、データ記録部１２０に記録された１または複数のセンサ２０からの測定データを閲覧する。そして、差分生成部１４０は、記録された測定データと、データ量低減部１３０から供給された低減データとの差分を示す差分データを生成する。差分生成部１４０は、センサ２０毎に時系列に生成した差分データを、差分記録部１５０へ供給する。
差分記録部１５０は、差分データを記録する。一例として、差分記録部１５０は、差分生成部１４０から供給された差分データを、センサ２０毎に時系列に記録してよい。
データ送信部１６０は、低減データを、データを利用する他のデータ利用装置へ送信する。一例として、データ送信部１６０は、データ量低減部１３０から供給された低減データを、データ管理システム１００とは異なる他のデータ利用装置へ送信してよい。また、データ送信部１６０は、差分記録部１５０にアクセス可能であってよく、他のデータ利用装置からの要求に応じて、差分記録部１５０から読み出した差分データを他のデータ利用装置へ送信してもよい。
図２は、本実施形態に係るデータ管理システム１００が測定データを管理するフローの一例を示す。
ステップ２１０において、データ管理システム１００は、測定データを取得する。一例として、データ取得部１１０は、通信ネットワークを介して、測定対象を測定した測定データを、１または複数のセンサ２０のそれぞれから時系列に取得する。データ取得部１１０は、１または複数のセンサ２０のそれぞれから取得した測定データを、データ記録部１２０へ供給する。
ステップ２２０において、データ管理システム１００は、測定データを記録する。一例として、データ記録部１２０は、ステップ２１０においてデータ取得部１１０から供給された測定データを、センサ２０毎に時系列に記録する。
ステップ２３０において、データ管理システム１００は、低減データを生成する。一例として、データ量低減部１３０は、ステップ２２０においてデータ記録部１２０が記録した測定データを閲覧する。そして、データ量低減部１３０は、記録された測定データのデータ量を低減させた低減データを生成する。
データ量低減部１３０は、例えば、測定データを処理するローパスフィルタを有してよい。一例として、データ量低減部１３０は、次式により、時刻Ｔ＝ｍにおける移動平均Ａｍを算出してよい。ここで、Ｘｍは時刻Ｔ＝ｍにおける測定データの値を示している。また、ｎは移動平均演算に用いる直近の測定データの個数を示している。データ管理システム１００は、例えば、このｎの値を変更することによって、フィルタ特性を調整することができる。
すなわち、例えば、ｎ＝１０とした場合、データ量低減部１３０は、時刻Ｔ＝１～１０における測定データＸ１～Ｘ１０の各値を加算して、１０で除算することによって、時刻Ｔ＝１０における移動平均Ａ１０を算出する。次に、データ量低減部１３０は、ｍをインクリメントして、時刻Ｔ＝２～１１における測定データＸ２～Ｘ１１の各値を加算して、１０で除算することによって、時刻Ｔ＝１１における移動平均Ａ１１を算出する。同様に、データ量低減部１３０は、時刻Ｔ＝３～１２における測定データＸ３～Ｘ１２の各値を加算して、１０で除算することによって、時刻Ｔ＝１２における移動平均Ａ１２を算出する。
データ量低減部１３０は、このように演算対象とする時刻をシフトさせながら、センサ２０から取得された測定データにローパスフィルタをかける。そして、データ量低減部１３０は、測定データにローパスフィルタをかけたデータを、間隔を拡げてサンプリングすることによって、低減データを生成する。このようにして、生の測定データに移動平均（ローパスフィルタの一種）をかけると（すなわち周波数帯域を低域に制限すると）、サンプリング定理に基づき時間軸上のサンプリング回数を低減（例えば、２分の１に低減）させることができる。よって、時間軸上のサンプリング間隔が拡がり、データ量が低減される。
なお、上述の説明においては、データ量低減部１３０が、測定データにローパスフィルタをかける例として、移動平均処理を施す場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。データ量低減部１３０は、例えば、波形品質をより重視する場合には、測定データのデータ量を低減させるにあたって、ベッセルトムソン型のローパスフィルタを用いてもよい。なお、この場合には、データ量低減部１３０は、移動平均処理を施す場合よりも、サンプリング間隔を狭く設定するとよい。データ量低減部１３０は、このようにセンサ２０毎に時系列に生成した低減データを、差分生成部１４０およびデータ送信部１６０へ供給する。
ステップ２４０において、データ管理システム１００は、差分データを生成する。一例として、差分生成部１４０は、ステップ２２０においてデータ記録部１２０が記録した測定データと、ステップ２３０においてデータ量低減部１３０から供給された低減データとの差分を時系列に算出し、当該差分を示す差分データを生成する。例えば、差分生成部１４０は、データ量低減部１３０から供給された低減データを補間処理することによって、各時刻における移動平均Ａｍを取得する。そして、差分生成部１４０は、例えば、時刻Ｔ＝１０における測定データＸ１０から時刻Ｔ＝１０における移動平均Ａ１０を減算することで、時刻Ｔ＝１０における差分データＤ１０を生成する。同様に、差分生成部１４０は、時刻Ｔ＝１１における測定データＸ１１から時刻Ｔ＝１１における移動平均Ａ１１を減算することで、時刻Ｔ＝１１における差分データＤ１１を生成する。なお、上述の説明では、差分生成部１４０が、サンプリング回数が低減された後の低減データを補間処理することによって、移動平均Ａｍを取得する場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。データ量低減部１３０は、サンプリング回数が低減される前のデータ、すなわち、各時刻における移動平均Ａｍを差分生成部１４０へ供給してもよい。そして、差分生成部１４０は、測定データから、データ量低減部１３０から供給された移動平均Ａｍを減算することで、差分データＤを生成してもよい。差分生成部１４０は、このようにセンサ毎に時系列に生成した差分データを、差分記録部１５０へ供給する。
ステップ２５０において、データ管理システム１００は、差分データを記録する。一例として、差分記録部１５０は、ステップ２４０において差分生成部１４０から供給された差分データを、センサ毎に時系列に記録する。
ステップ２６０において、データ管理システム１００は、低減データを送信する。一例として、データ送信部１６０は、ステップ２３０においてデータ量低減部１３０から供給された低減データを、データ管理システム１００とは異なる他のデータ利用装置へ送信する。
このようにして、データ管理システム１００は、フローを終了する。なお、上述の説明においては、データ管理システム１００が低減データのみを他のデータ利用装置へ送信する場合を一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。データ管理システム１００は、低減データに加えて、差分データを他のデータ利用装置へ送信してもよい。この場合、一例として、データ送信部１６０は、他のデータ利用装置からの要求に応じて、差分記録部１５０から読み出した差分データを他のデータ利用装置へ送信してもよい。
図３は、本実施形態に係るデータ管理システム１００が管理する測定データの一例を示す。本図において、横軸は時刻Ｔを示しており、縦軸は測定データの値を示している。また、本図において、ドットはサンプリング点を示している。本図は、一例として、１つのセンサ２０から時刻Ｔ＝１～１００［ｓ］において１秒間隔で取得した測定データＸ１～Ｘ１００を時系列に示している。本実施形態に係るデータ管理システム１００は、例えば、このような測定データを取得して記録する。
図４は、本実施形態に係るデータ管理システム１００が生成する低減データの一例を示す。本図において、横軸は時刻Ｔを示しており、縦軸は低減データの値を示している。また、本図において、ドットはサンプリング回数を低減（例えば、２分の１に低減）した後におけるサンプリング点を示している。本図は、一例として、図３に示す測定データを、（数１）式においてｎ＝１０として、時刻Ｔ＝１０～１００について算出した移動平均Ａ１０～Ａ１００を、２秒間隔でサンプリングした低減データを示している。本実施形態に係るデータ管理システム１００は、図３に示すような生の測定データではなく、例えば、本図に示すようなデータ量を低減させた低減データを、データを利用する他のデータ利用装置へ送信する。
図５は、本実施形態に係るデータ管理システム１００が生成する差分データの一例を示す。本図において、横軸は時刻Ｔを示しており、縦軸は差分データの値を示している。また、本図において、ドットはサンプリング点を示している。本図は、一例として、時刻Ｔ＝１０～１００について図３における測定データＸ１０～Ｘ１００と、図４における低減データを補間処理して取得した移動平均Ａ１０～Ａ１００との差分を算出した差分データＤ１０～Ｄ１００を示している。本実施形態に係るデータ管理システム１００は、図４に示すような低減データを他のデータ利用装置へ送信する一方で、本図に示すような差分データを自身で記録する。
例えば、ＯＴ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）領域にあるプロセス制御システムが、ＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）領域のシステムと結合される等、データ量が爆発的に増加することが予想される。このような場合に、ＯＴ領域において取得された全ての測定データをそのままの形でＩＴ領域にある他のデータ利用装置へ送信することは現実的ではなく、データ量の低減もしくは取捨選択が必要である。また、一般に、ＩＴ領域にある他のデータ利用装置においては、ＯＴ領域において取得された測定データの全てが必要な訳ではなく、俯瞰した情報（大きな傾向）のみが得られればよい場合が多い。このような場合、他のデータ利用装置にとっては、細かいデータの微増減等の情報は過剰であり得る。ここで、従来、プラントデータを移動平均処理する技術が知られている。しかしながら、従来の技術では、プラントの異常を検知するためのパラメータの一つとして移動平均処理を施すものであって、送信するデータ量を低減させるために移動平均処理を施すものではない。
これに対して、本実施形態に係るデータ管理システム１００は、測定データのデータ量を低減させた低減データを生成して他のデータ利用装置へ送信するとともに、測定データと低減データとの差分を示す差分データを生成して自身で記録する。これにより、本実施形態に係るデータ管理システム１００によれば、他のデータ利用装置の要求を満たしつつ、他のデータ利用装置へ送信するデータ量を低減することができる。一方で、本実施形態に係るデータ管理システム１００によれば、差分データを自身で記録するので、引き続き詳細なデータを用いた制御を行うことができるとともに、データを分散しておくことによって、生の測定データの流出等、セキュリティ上の問題に対しても対策を図ることができる。また、本実施形態に係るデータ管理システム１００は、測定データのデータ量を事後的に低減させるのみで、測定データの取得および記録は継続する。これにより、本実施形態に係るデータ管理システム１００によれば、例えば、プロセス側に急変があった場合等においても、当該測定データをリアルタイム制御に用いることができる。
また、本実施形態に係るデータ管理システム１００は、測定データにローパスフィルタをかけたデータを、サンプリング間隔を拡げて取得することにより、測定データのデータ量を低減させる。これにより、本実施形態に係るデータ管理システム１００によれば、複雑な演算を行うことなく、サンプリング間隔を拡げてデータ量を低減させることができる。
また、本実施形態に係るデータ管理システム１００は、他のデータ利用装置からの要求に応じて、低減データに加えて差分データをも他のデータ利用装置へ送信する。これにより、本実施形態に係るデータ管理システム１００によれば、原則、他のデータ利用装置への送信は低減データのみとする一方で、他のデータ利用装置からの要求に応じて追加的に差分データをも送信するので、他のデータ利用装置の要求に応じて、より柔軟にデータを送信することができる。
図６は、本実施形態の変形例に係るデータ管理システム１００のブロック図の一例を示す。図６においては、図１と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。本変形例に係るデータ管理システム１００は、特性変更部６１０と、ビット幅低減部６２０とを更に備える。
上述のとおり、データ量低減部１３０は、測定データを処理するためのローパスフィルタを有してよい。特性変更部６１０は、このようなローパスフィルタのフィルタ特性を変更可能である。一例として、特性変更部６１０は、（数１）式におけるｎの値を変更することによって、ローパスフィルタの通過帯域を調整可能であってよい。これに代えて、または、加えて、特性変更部６１０は、移動平均またはベッセルトムソン型等、ローパスフィルタの型自体を変更可能であってもよい。特性変更部６１０は、ユーザ入力に応じて、または、他の装置からの指示に応じて、受動的にフィルタ特性を変更してもよい。また、特性変更部６１０は、測定データの特性（例えば、データ間隔や変動特性等）に応じて、能動的にフィルタ特性を変更してもよい。そして、データ量低減部１３０は、ローパスフィルタのフィルタ特性に応じて、データを取得するサンプリング間隔を最適化する。
また、上述の説明においては、差分生成部１４０が、生成した差分データを差分記録部１５０へ供給する場合を一例として示したが、本変形例に係るデータ管理システム１００においては、差分生成部１４０は、生成した差分データを差分記録部１５０に代えて、ビット幅低減部６２０へ供給する。
ビット幅低減部６２０は、記録する差分データのビット幅を低減させる。例えば、図５に示される差分データは、図３に示される測定データに比べてレンジ（最大値と最小値との差）が小さい。このような場合、差分データの数値軸のビット幅を低減（例えば、１６ビットから８ビットへ低減）しても、数値軸の分解能としては十分であり得る。したがって、ビット幅低減部６２０は、測定データから移動平均が減算された差分データについて、ビット幅を低減することができる。これにより、ビット幅低減部６２０は、差分データを記録するために必要なデータ量を削減することができる。ビット幅低減部６２０は、ユーザ入力に応じて、または、他の装置からの指示に応じて、ビット幅をどの程度低減させるかを受動的に決定してもよい。また、ビット幅低減部６２０は、差分データの特性（例えば、最大値と最小値との差等）や、特性変更部６１０によって調整されたフィルタ特性に応じて、ビット幅をどの程度低減させるかを能動的に決定してもよい。ビット幅低減部６２０は、このようにビット幅を低減させた差分データを、差分記録部１５０へ供給する。
そして、本変形例においては、差分記録部１５０は、差分生成部１４０が生成した差分データをそのまま記録するのではなく、差分生成部１４０が生成し、ビット幅低減部６２０がビット幅を低減させた差分データを記録する。これにより、本変形例に係るデータ管理システム１００によれば、差分データを記録するために必要なデータ量を削減することができる。
また、本変形例に係るデータ管理システム１００は、上述のとおり、特性変更部６１０がローパスフィルタのフィルタ特性を変更可能である。また、本変形例に係るデータ管理システム１００は、上述のとおり、ビット幅低減部６２０が差分データのビット幅をどの程度低減させるかを変更可能である。本変形例に係るデータ管理システム１００は、このようなフィルタ特性に係る情報や、ビット幅の低減に係る情報を秘匿することによって、低減データおよび差分データを取得した者が生の測定データを推測することの困難性を高めることができる。これにより、本変形例に係るデータ管理システム１００によれば、生の測定データの流出等、セキュリティ上の問題に対して、より強固な対策を図ることができる。
図７は、本実施形態の別の変形例に係るデータ管理システム１００のブロック図の一例を示す。図７においては、図６と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。本別の変形例に係るデータ管理システム１００は、データ消去部７１０と、データ受信部７２０と、データ再生部７３０とを更に備える。
データ消去部７１０は、記録された測定データを消去する。一例として、データ消去部７１０は、データ記録部１２０に記録された測定データの中から、低減データおよび差分データが生成された測定データを消去する。
データ受信部７２０は、低減データを他のデータ利用装置から受信する。一例として、データ受信部７２０は、データ送信部１６０が他のデータ利用装置へ送信した低減データを、当該他のデータ利用装置へ要求して、受信する。データ受信部７２０は、受信した低減データを、データ再生部７３０へ供給する。
データ再生部７３０は、差分データと低減データを用いて測定データを再生する。一例として、データ再生部７３０は、差分記録部１５０にアクセス可能であってよい。そして、データ再生部７３０は、差分記録部１５０から読み出した差分データと、データ受信部７２０から供給された低減データを用いて（例えば、差分データと、低減データを補間処理して取得した移動平均とを加算して）、元データである測定データを再生する。
図８は、本実施形態の別の変形例に係るデータ管理システム１００が測定データを再生するフローの一例を示す。
ステップ８１０において、本別の変形例に係るデータ管理システム１００は、測定データを記録可能な残り容量が予め定められたしきい値を下回るか否か判定する。一例として、データ管理システム１００は、測定データを記録可能な全容量から、図２のステップ２２０においてデータ記録部１２０が記録済のデータ容量を減算して、測定データを記録可能な残り容量を算出する。そして、データ管理システム１００は、測定データを記録可能な残り容量とあらかじめ定められたしきい値とを比較する。測定データを記録可能な残り容量が予め定められたしきい値を下回らない（Ｎｏ）と判定された場合、データ管理システム１００は、処理をステップ８２０に進める。
ステップ８２０において、データ管理システム１００は、予め定められた時間が経過したか否か判定する。このような予め定められた時間は、例えば、図２のステップ２２０において測定データが記録されてからの経過時間であってよい。これに代えて、または、加えて、予め定められた時間は、記録されている測定データが最後にアクセスされてからの経過時間であってもよい。予め定められた時間が経過していない（Ｎｏ）と判定された場合、データ管理システム１００は、処理をステップ８１０に戻して、フローを継続する。
一方、ステップ８１０において、測定データを記録可能な残り容量が予め定められたしきい値を下回る（Ｙｅｓ）と判定された場合、または、ステップ８２０において、予め定められた時間が経過した（Ｙｅｓ）と判定された場合、データ管理システム１００は、処理をステップ８３０に進める。
ステップ８３０において、データ管理システム１００は、測定データを消去する。一例として、データ消去部７１０は、図２のステップ２２０において記録された測定データの中から、ステップ２３０およびステップ２４０において低減データおよび差分データが生成された測定データを消去する。このように、データ消去部７１０は、予め定められた時間が経過したことに応じて（ステップ８１０においてＹｅｓと判定されたことに応じて）、記録された測定データを消去してよい。また、データ消去部７１０は、測定データを記録可能な残り容量が予め定められたしきい値を下回ったことに応じて（ステップ８２０においてＹｅｓと判定されたことに応じて）、記録された測定データを消去してよい。
ステップ８４０において、データ管理システム１００は、測定データを消去後に当該測定データの利用がトリガされたか否か判定する。測定データの利用がトリガされていないと判定された場合、データ管理システム１００は、フローを終了する。一方、測定データの利用がトリガされたと判定された場合、データ管理システム１００は、処理をステップ８５０に進める。
ステップ８５０において、データ管理システム１００は、低減データを受信する。一例として、データ受信部７２０は、図２のステップ２６０においてデータ送信部１６０が低減データを送信した他のデータ利用装置へ要求して、低減データを当該他のデータ利用装置から受信する。データ受信部７２０は、受信した低減データを、データ再生部７３０へ供給する。
ステップ８６０において、データ管理システム１００は、測定データを再生する。一例として、データ再生部７３０は、図２のステップ２５０において差分記録部１５０に記録された差分データと、ステップ８６０においてデータ受信部７２０から供給された低減データを用いて（例えば、差分データと、低減データを補間処理して取得した移動平均とを加算して）、ステップ８３０において消去した元データである測定データを再生する。
このように、本別の変形例に係るデータ管理システム１００は、記録された測定データを消去する。これにより、本別の変形例に係るデータ管理システム１００によれば、他のデータ利用装置へ送信するデータ量を削減させるとともに、自身が記録するデータ量をも削減させることができる。
また、本別の変形例に係るデータ管理システム１００は、記録可能な残り容量が予め定められたしきい値を下回る場合、または、予め定められた時間が経過したことに応じて、測定データを消去する。これにより、本別の変形例に係るデータ管理システム１００によれば、記録する測定データのデータ量を削減したいタイミングで、測定データを消去することができる。
また、本別の変形例に係るデータ管理システム１００は、低減データを他のデータ利用装置から受信する。これにより、本別の変形例に係るデータ管理システム１００によれば、測定データを消去した場合においても、低減データを入手することができる。特に、本別の変形例に係るデータ管理システム１００は、差分データと低減データを用いて測定データを再生する。これにより、本別の変形例に係るデータ管理システム１００によれば、測定データを消去した後においても、測定データを再生して復元させることができる。
なお、上述の説明においては、ＯＴ領域に設けられたデータ管理システム１００と、ＩＴ領域に設けられた他のデータ利用装置との間で低減データを送受する場合を、一例として示した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態に係る態様を、フィールド機器やＩ／Ｏモジュールと、プロセス制御システム内のコントローラとの関係に適用させてもよい。すなわち、データ管理システム１００をフィールド機器やＩ／Ｏモジュールとし、他のデータ利用装置をコントローラとして、フィールド機器やＩ／Ｏモジュールが、低減データをコントローラに送信する一方、差分データを自身で記録してもよい。例えば、コントローラと、フィールド機器やＩ／Ｏモジュールとをオープンネットワークで接続する場合であっても、フィルタ特性に係る情報や、ビット幅をどの程度低減させるかに係る情報を秘匿することによって、その情報を知らない者からは、生の測定データを推測しにくくなるという、セキュリティ上の効果を持たせてもよい。
本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
図９は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。
本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インターフェイス２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。
ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。
通信インターフェイス２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。
ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。
プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０ プラント
２０ センサ
１００ データ管理システム
１１０ データ取得部
１２０ データ記録部
１３０ データ量低減部
１４０ 差分生成部
１５０ 差分記録部
１６０ データ送信部
６１０ 特性変更部
６２０ ビット幅低減部
７１０ データ消去部
７２０ データ受信部
７３０ データ再生部
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ－ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インターフェイス
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード

Claims (15)

  1. 測定対象を測定した測定データを取得するデータ取得部と、
    前記測定データを記録するデータ記録部と、
    前記測定データのデータ量を低減させた低減データを生成するデータ量低減部と、
    前記測定データと前記低減データとの差分を示す差分データを生成する差分生成部と、
    前記測定データの再生用に前記差分データを記録する差分記録部と、
    データを利用する他のデータ利用装置が前記低減データを利用し前記差分データを利用しない場合に、前記低減データおよび前記差分データのうち前記低減データのみを、前記他のデータ利用装置へ送信するデータ送信部と
    を備える、データ管理システム。
  2. 記録された前記測定データを消去するデータ消去部を更に備える、請求項１に記載のデータ管理システム。
  3. 前記低減データを前記他のデータ利用装置から受信するデータ受信部を更に備える、請求項２に記載のデータ管理システム。
  4. 前記差分データと前記低減データを用いて前記測定データを再生するデータ再生部を更に備える、請求項２または３に記載のデータ管理システム。
  5. 測定対象を測定した測定データを取得するデータ取得部と、
    前記測定データを記録するデータ記録部と、
    前記測定データのデータ量を低減させた低減データを生成するデータ量低減部と、
    前記測定データと前記低減データとの差分を示す差分データを生成する差分生成部と、
    前記差分データを記録する差分記録部と、
    前記低減データを、データを利用する他のデータ利用装置へ送信するデータ送信部と、
    記録された前記測定データを消去するデータ消去部と、
    前記低減データを前記他のデータ利用装置から受信するデータ受信部と、
    前記差分データと前記他のデータ利用装置から受信した前記低減データを用いて前記測定データを再生するデータ再生部と
    を備える、データ管理システム。
  6. 前記データ消去部は、予め定められた時間が経過したことに応じて、記録された前記測定データを消去する、請求項２から５のいずれか一項に記載のデータ管理システム。
  7. 前記データ消去部は、前記測定データを記録可能な残り容量が予め定められたしきい値を下回ったことに応じて、記録された前記測定データを消去する、請求項２から６のいずれか一項に記載のデータ管理システム。
  8. 前記データ量低減部は、前記測定データを処理するためのローパスフィルタを有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のデータ管理システム。
  9. 前記ローパスフィルタのフィルタ特性を変更可能な特性変更部を更に備える、請求項８に記載のデータ管理システム。
  10. 記録する前記差分データのビット幅を低減させるビット幅低減部を更に備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のデータ管理システム。
  11. 前記データ送信部は、前記他のデータ利用装置からの要求に応じて、前記差分データを前記他のデータ利用装置へ送信する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のデータ管理システム。
  12. 測定対象を測定した測定データを取得することと、
    前記測定データを記録することと、
    前記測定データのデータ量を低減させた低減データを生成することと、
    前記測定データと前記低減データとの差分を示す差分データを生成することと、
    前記測定データの再生用に前記差分データを記録することと、
    データを利用する他のデータ利用装置が前記低減データを利用し前記差分データを利用しない場合に、前記低減データおよび前記差分データのうち前記低減データのみを、前記他のデータ利用装置へ送信することと
    を備える、データ管理方法。
  13. 測定対象を測定した測定データを取得することと、
    前記測定データを記録することと、
    前記測定データのデータ量を低減させた低減データを生成することと、
    前記測定データと前記低減データとの差分を示す差分データを生成することと、
    前記差分データを記録することと、
    前記低減データを、データを利用する他のデータ利用装置へ送信することと、
    記録された前記測定データを消去することと、
    前記低減データを前記他のデータ利用装置から受信することと、
    前記差分データと前記他のデータ利用装置から受信した前記低減データを用いて前記測定データを再生することと
    を備える、データ管理方法。
  14. コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
    測定対象を測定した測定データを取得するデータ取得部と、
    前記測定データを記録するデータ記録部と、
    前記測定データのデータ量を低減させた低減データを生成するデータ量低減部と、
    前記測定データと前記低減データとの差分を示す差分データを生成する差分生成部と、
    前記測定データの再生用に前記差分データを記録する差分記録部と、
    データを利用する他のデータ利用装置が前記低減データを利用し前記差分データを利用しない場合に、前記低減データおよび前記差分データのうち前記低減データのみを、前記他のデータ利用装置へ送信するデータ送信部と
    して機能させる、データ管理プログラム。
  15. コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
    測定対象を測定した測定データを取得するデータ取得部と、
    前記測定データを記録するデータ記録部と、
    前記測定データのデータ量を低減させた低減データを生成するデータ量低減部と、
    前記測定データと前記低減データとの差分を示す差分データを生成する差分生成部と、
    前記差分データを記録する差分記録部と、
    前記低減データを、データを利用する他のデータ利用装置へ送信するデータ送信部と、
    記録された前記測定データを消去するデータ消去部と、
    前記低減データを前記他のデータ利用装置から受信するデータ受信部と、
    前記差分データと前記他のデータ利用装置から受信した前記低減データを用いて前記測定データを再生するデータ再生部と
    して機能させる、データ管理プログラム。
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