JPH0682280A - 警報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ノイズ成分とドリフト成分の影響を
無くし、誤警報を出力することなく異常の発生をより速
くしかも確実に検知できることを最も主要な特徴として
いる。 【構成】本発明は、特定の物理量に対応した電気信号を
読み取り入力処理する入力手段と、入力手段により読み
取られた入力信号に対して移動平均化処理を行なう移動
平均化処理手段と、移動平均化処理手段により移動平均
化された信号をあらかじめ定められた警報設定値と比較
し、信号の変化分が警報設定値を超えたことにより異常
と判定して外部に警報を出力する判定出力手段とを備え
たことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば各種プラント、
装置における特定の物理量（温度、圧力等）に対応した
電気信号を監視し、その電気信号の変化によってプラン
ト、装置の状態に異常が発生したことを検知して警報を
出力する警報処理装置に係り、特にノイズ成分とドリフ
ト成分の影響を無くし、誤警報を出力することなく異常
の発生をより速くしかも確実に検知し得るようにした警
報処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば各種プラント、装置にお
いては、その特定の物理量（温度、圧力等）を電気信号
に変換して監視し、その電気信号の変化によってプラン
ト、装置の状態に異常が発生したことを検知して警報を
出力する警報処理装置が多く用いられている。そして、
この種の警報処理装置では、電気信号にノイズ成分とド
リフト成分を含む場合が多く、異常が発生したことを検
知するための方法としては、従来から次のような方法が
採用されている。 （ａ）生デ―タと比較する方法 この方法は、入力した電気信号をあらかじめ定められた
警報設定値と比較し、入力信号が警報設定値を逸脱した
場合に警報を発生する方法である。しかしながら、この
種の方法では、次のような問題がある。

【０００３】図６は、ノイズ成分とドリフト成分を含む
電気信号の一例を示す図、図７はこの電気信号にプラン
ト、装置の異常状態を示す信号変化が発生した様子を示
す図である。すなわち、警報設定値がＡＬＨのように大
きい場合には、プラント、装置が正常な場合は警報を出
力せず、異常状態になってはじめて警報を出力する。た
だし、この場合も、ドリフト成分による長周期の信号変
動があると、プラント、装置の異常の度合いが小さい時
（電気信号の変化量が少ない時）でも、警報を出力する
ことがある。

【０００４】一方、警報設定値がＡＬＬのように小さい
場合には、プラント、装置が正常であっても、ノイズ成
分あるいはドリフト成分のために、誤った警報を出力す
ることがある。 （ｂ）平均化処理する方法

【０００５】この方法は、入力信号に比較的短周期のノ
イズ成分を含む場合、フィルタ―装置等により信号を平
均化してノイズ成分を除去した後、警報設定値と比較す
る方法である。

【０００６】この場合、平均化処理の手段として、抵
抗、コンデンサを用いた電気回路で平均化を行なう場合
と、コンピュ―タに一定周期で電気信号を読み込んでプ
ログラム処理により平均化を行なう場合とがある。しか
しながら、この種の方法では、次のような問題がある。

【０００７】図８は、図６の電気信号に平均化処理を行
なってノイズ成分を除去した様子を示す図である。すな
わち、この場合、上記（ａ）の場合に比べて誤警報を出
力する可能性は少なくなるが、警報設定値が小さい場合
には、ドリフト成分による信号変動のため、やはり誤警
報出力の可能性が残る。また、異常状態が発生した場合
には、異常の度合が少ない場合（電気信号の変化量が少
ない時）にも警報を出力する可能性がある。 （ｃ）平均化処理＋変化率判定による方法 この方法は、上記（ｂ）の方法による平均化処理後、前
回平均値と比較して異常判定を行なう方法である。しか
しながら、この種の方法では、次のような問題がある。

【０００８】図９は、この様子を示す図である。なお、
説明のために、電気信号の読み込み周期をｔとし、１０
回の入力値を平均化して平均計算結果Ａ１、Ａ２、Ａ３
…を得るものとする。また、時間Ｔに異常が発生して、
その異常による電気信号の変化分を１Ｖ、警報設定値を
１Ｖとする。

【０００９】この場合、平均計算結果Ａ３は、異常信号
の影響を受けて０．７Ｖ増加することになる。従って、
平均計算結果Ａ２とＡ３とを比較しても、異常を検知す
ることができない。そして、異常を検知するためには、
２回前の結果Ａ２とＡ４とを比較する必要がある。この
場合、異常発生から検知までの時間（応答時間）は、１
０ｔ〜２０ｔとなる。

【００１０】さらに、図９では、異常による電気信号の
変化に要する時間（立ち上がり時間）を０と仮定してい
るが、立ち上がり時間が２ｔ以上かかり、しかも平均化
計算タイミングＡ３をまたがって異常が発生したと仮定
すると、平均計算結果Ａ２とＡ４とを比較しても異常を
検知できず、平均計算結果Ａ２とＡ５とを比較して始め
て検知できる。立ち上がり時間が１０ｔ以内の場合、応
答時間は２０ｔ〜３０ｔとなる。また、異常による電気
信号の変化量が非常に大きい場合、例えば２Ｖ以上あっ
た場合には、平均計算結果Ａ２とＡ３とを比較すること
によって異常を検知することができる。異常による電気
信号の変化量が非常に大きい場合を仮定しても、応答時
間は０〜１０ｔとなる。このように、平均化計算のため
に異常判定時期が遅れることがあり、そのため異常対応
措置が遅れる恐れがある。 （ｄ）ドリフト成分の原因を測定する方法

【００１１】この方法は、上記（ｂ）の方法において、
ドリフト成分の原因となる量を測定し、その測定値によ
って電気信号を補正する方法である。すなわち、例え
ば、ドリフト成分の原因が温度であることがわかってお
り、温度とドリフト量の関係がわかっている場合、温度
検出器を取り付けて温度測定値によって電気信号を補正
することができる。この方法は、電気信号の補正を行な
うことによって、ドリフト現象を除去することができ、
理想的な方法であると言える。しかしながら、この種の
方法では、次のような問題がある。すなわち、その一つ
は、ドリフト成分の原因が明確でない場合があり、この
場合には、補正処理を行なうことができない。

【００１２】また、もう一つは、ドリフトの原因が明確
な場合でも、原因となる量を測定することが困難な場合
がある。さらに、仮に測定可能であったとしても、新た
に測定装置を追加する必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
警報処理装置においては、誤警報を出力したり、あるい
は異常の発生を検知するのが遅れたりするという問題が
あった。

【００１４】本発明の目的は、ノイズ成分とドリフト成
分の影響を無くし、誤警報を出力することなく異常の発
生をより速くしかも確実に検知することが可能な極めて
信頼性の高い警報処理装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、特定の物理量に対応した電気信号を読
み取り入力処理する入力手段と、入力手段により読み取
られた入力信号に対して移動平均化処理を行なう移動平
均化処理手段と、移動平均化処理手段により移動平均化
された信号をあらかじめ定められた警報設定値と比較
し、信号の変化分が警報設定値を超えたことにより異常
と判定して外部に警報を出力する判定出力手段とを備え
て構成している。

【００１６】ここで、特に上記移動平均化処理手段とし
ては、信号の読み込み周期をｔ、読み込み回数をｎとし
た場合、時間ｔ毎に過去ｎ回の平均計算を行ない、時間
ｔ毎に平均計算結果を更新するようにしている。

【００１７】また、上記判定出力手段としては、移動平
均化処理手段による移動平均計算結果を１回前の計算結
果から立ち上がり時間を想定したある時間前の計算結果
まで順次比較し、警報設定値を超えた場合に警報を出力
するようにしている。

【００１８】

【作用】従って、本発明の警報処理装置においては、特
定の物理量に対応した電気信号に対して移動平均化処理
を行ない、その移動平均化された信号を警報設定値と比
較して、信号の変化分が警報設定値を超えた場合に異常
と判定して警報を出力することにより、ノイズ成分とド
リフト成分の影響を無くすることが可能となるため、誤
警報を出力することなく異常の発生をより速く確実に検
知することができる。

【００１９】

【実施例】まず、本発明の考え方について説明する。

【００２０】ノイズ除去を目的とする平均化の方法とし
て、移動平均法がある。この移動平均法は、読み込み周
期をｔ、読み込み回数をｎとした場合、時間ｔ毎に過去
ｎ回の平均計算を行ない、時間ｔ毎に平均計算結果を更
新する方法である。そして、この移動平均法は、一般
に、平均化結果が滑らかになることから、単純平均法よ
りも多く用いられる。従って、この移動平均法を用い
て、一定時間前の計算値と比較することにより、異常の
発生をより早く検知することができる。

【００２１】すなわち、図３は、移動平均の様子を示す
図である。ここでも、周期ｔで１０回読み込んだ値を移
動平均する。図３に示すように、異常が発生したとする
と、移動平均化結果は図示ように階段状に変化する。

【００２２】従って、異常による電気信号の変化分を１
Ｖ、警報設定値を１Ｖとすると、警報を検知するには、
１０回前の結果と比較する必要がある。この場合、応答
時間は１０ｔとなる。さらに、立ち上がり時間が５ｔの
場合を考えると、１５回前の計算値と比較すればよい。
さらにまた、立ち上がり時間１０ｔを想定した場合、２
０回前のデ―タと比較すればよい。この場合、応答時間
は２０ｔとなる。

【００２３】また、異常による変化量が大きい場合、例
えば５Ｖの場合を考えると、２回前の計算値と比較すれ
ば異常を検知することができる。このように、変化量が
大きい場合には、応答時間が短くなる。

【００２４】従って、多様な変化量に対応するために
は、平均計算後、それを１回前の計算結果から立ち上が
り時間を想定したある時間前の計算結果まで順次比較
し、警報設定値を超えた場合に警報を出力するようにす
ることにより、より応答時間を短くすることができる。
単純平均法と移動平均法との応答時間を比較すると、次
のようになる。

【００２５】 単純平均法 移動平均法 異常変化量＝ １Ｖ、立上り時間＝１０ｔ ２０ｔ〜３０ｔ ２０ｔ 異常変化量＝１０Ｖ、立上り時間＝０ １０ｔ〜２０ｔ １〜２ｔ

【００２６】以上のような点から、本発明では、特定の
物理量に対応した電気信号に対して移動平均化処理を行
ない、その移動平均化された信号を警報設定値と比較し
て、信号の変化分が警報設定値を超えた場合に、異常と
判定して警報を出力するものである。以下、上記のよう
な考え方に基づく本発明の一実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。図１は、本発明による警報処理
装置の構成例を示すブロック図である。

【００２７】すなわち、本実施例の警報処理装置は、図
１に示すように、入力手段２１と、移動平均化処理手段
２２と、判定出力手段である判定手段２３および出力手
段２４とから構成している。

【００２８】ここで、入力手段２１は、図示しない各種
プラント、装置における特定の物理量（温度、圧力等）
に対応した電気信号を読み取り、アナログ／デジタル変
換等の入力処理を行なうものである。また、移動平均化
処理手段２２は、入力手段２１により読み取られた入力
信号に対して移動平均化処理を行なうものである。

【００２９】さらに、判定手段２３は、移動平均化処理
手段２２により移動平均化された信号をあらかじめ定め
られた警報設定値と比較し、信号の変化分が警報設定値
を超えたことにより異常と判定するものである。さらに
また、出力手段２４は、例えば接点出力装置からなり、
判定手段２３からの異常判定の出力を、警報として外部
に出力するものである。次に、以上のように構成した本
実施例の警報処理装置の作用について、図２に示すフロ
ー図を用いて説明する。

【００３０】図１において、入力手段２１には、各種プ
ラント、装置における特定の物理量に対応した電気信
号、すなわち各種センサーからの出力信号が入力され、
ここでアナログ／デジタル変換処理して、移動平均化処
理手段２２に入力される。次に、移動平均化処理手段２
２では、入力手段２１から入力された信号の移動平均計
算が行なわれる。

【００３１】次に、判定手段２３では、移動平均化処理
手段２２で移動平均化された信号が、あらかじめ定めた
警報設定値と比較される。そして、信号の変化分が警報
設定値を超えている場合には異常と判定され、異常判定
の出力がなされる。そして、出力手段２４では、判定手
段２３からの異常判定の出力が、警報として外部に出力
される。

【００３２】この場合、移動平均化処理手段２２では、
信号の移動平均計算が例えば次のようにして行なわれ
る。なお、ここでは説明を簡単化するために、以下の例
で説明する。

【００３３】 サンプリング周期（ｔ）＝６秒 平均化のデ―タ数（ｎ）＝１０（即ち平均化の周期＝１
分） 漏洩による信号の増加 ＝１Ｖ 警報設定値 ＝１Ｖ

【００３４】図３は、移動平均法の概要を示す図であ
る。すなわち、本実施例では、図３に示すように、６秒
毎に信号のサンプリングを行ない、過去１０回のデ―タ
が平均化される。従って、６秒毎に平均計算結果が更新
される。

【００３５】一般に、平均化結果が滑らかになることか
ら、単純平均法より移動平均法が多く用いられる。図３
において、周期５と６との間で漏洩（信号変動による異
常を漏洩と表現している）が発生したと仮定する。この
場合、平均化結果は、図３に示すように階段状に変化す
る。従って、隣あったデ―タを比較したのでは漏洩を検
知することはできない。そこで、漏洩を検知するには、
１０回前（デ―タ５と１５）と比較する必要がある。こ
の場合、応答時間は１分となる。さらに、立ち上がり時
間が０秒でない場合を考える。仮に、立ち上がり時間が
３０秒の場合、さらに５回前（デ―タ５と２０）を比較
すればよい。また、立ち上がり時間が１分を想定した場
合は、デ―タ５と２５を比較すればよい。この場合、応
答時間は漏洩開始から２分となる。

【００３６】逆に、瞬時に大量の漏洩があったことを考
慮すると、デ―タ２５を算出後、２４から５迄のデ―タ
と順次比較し、その差が１Ｖ以上あれば警報を出力する
のが最良の方法となる。

【００３７】このようにして、６秒毎に信号を入力し、
過去１０回の入力信号が平均され、平均化計算結果が算
出される、すなわち、６秒毎に平均化結果が更新される
移動平均法が行なわれる。そして、６秒毎の計算結果
と、１回前の計算結果，２回前の計算結果，…２０回前
の計算結果と順次比較され、今回の計算結果が１Ｖ以上
増加していたら異常と判定される。この場合、異常の立
ち上り時間が１分以内の時は、異常が２分以内の応答時
間でキャッチされる。また、異常による変化分が大きい
時（３Ｖ〜５Ｖ等）は、２４〜１０秒と変化分に応じて
応答時間が改善される。次に、本実施例の移動平均法
が、単純平均法に比べてより良いことについて説明す
る。単純平均法について、図４に示すフロー図を用いて
述べる。

【００３８】図５の（ａ）に示すように、最新の平均化
結果例えばＢを計算した時に、直前の計算結果Ａと比較
し、設定値以上の変化があった場合に漏洩が発生したも
のと判定する。

【００３９】図５の（ｂ）に示すように、イの途中で漏
洩が発生して、１Ｖの信号増加があり、立ち上がり時間
が０秒と仮定する。この時の平均化結果は、図示のよう
に、Ａ＝０、Ｂ＝０．４、Ｃ＝０．６である。この場
合、ＡとＢ、ＢとＣを比較しても、警報設定値が１Ｖで
ある限り漏洩は検知できない。そこで、漏洩を検知する
ためには、警報設定値を０．５Ｖにするか、ＡとＣ、す
なわち２回前の平均値と比較する必要がある。

【００４０】警報設定値を０．５Ｖとした場合、応答時
間は１分３０秒以下となるが、漏洩発生のタイミングに
よって漏洩量が少ない（０．５Ｖ分の漏洩）にもかかわ
らず、警報を発生するという事態が考えられる。また、
警報設定値を１Ｖとした場合、漏洩を検知するために
は、２回前（ＡとＣ）を比較する必要がある。この場
合、応答時間は、最大２分となる。両者を比較した場
合、応答時間が問題にならないことを考慮すると、無用
の警報を避けるためには、後者（２回前との比較）が優
れている。一方、警報の立ち上がり時間が０秒でなく、
６秒以上の場合を想定する。いま、図５の（ｂ）で、イ
の９＝０．２５Ｖ、イの１０＝０．５Ｖ、ウの１＝０．
７５Ｖ、ウの２＝１Ｖと仮定する。この場合、平均結果
は、 Ａ＝０ Ｂ＝０．０７５ Ｃ＝９．９７５ Ｄ＝
１ となり、警報設定値が１Ｖである限りＡとＣ、ＢとＤを
比較しても漏洩は検知できないことになる。

【００４１】漏洩を検知するためには、３回前（Ａと
Ｄ）を比較する必要がある。この場合、応答時間は、３
分となる。この方法を採用すれば、立ち上がり時間が１
分以下である場合、応答時間３分でないと検知できない
ことになる。以上のような観点から、移動平均法と単純
平均法について応答時間を比較すると、次のようにな
る。

【００４２】 単純平均法 移動平均法 漏洩量＝ １Ｖ、立上り時間＝１分 ２〜３分 ２分 漏洩量＝１０Ｖ、立上り時間＝０分 １〜２分 ６〜１２秒 このように、移動平均法の方が応答が速く、しかも応答
時間のばらつきが少ないことが明らかである。

【００４３】上述したように、本実施例の警報処理装置
は、各種プラント、装置における特定の物理量（温度、
圧力等）に対応した電気信号を読み取り、アナログ／デ
ジタル変換等の入力処理を行なう入力手段２１と、入力
手段２１により読み取られた入力信号に対して、信号の
読み込み周期をｔ、読み込み回数をｎとした場合、時間
ｔ毎に過去ｎ回の平均計算を行ない、時間ｔ毎に平均計
算結果を更新するように移動平均化処理を行なう移動平
均化処理手段２２と、移動平均化処理手段２２による移
動平均計算結果を１回前の計算結果から立ち上がり時間
を想定したある時間前の計算結果まで順次比較し、警報
設定値を超えたことにより異常と判定する判定手段２３
と、判定手段２３からの異常判定の出力を、警報として
外部に出力する出力手段２４とから構成したものであ
る。

【００４４】従って、ノイズ成分とドリフト成分の影響
を無くすることができるため、従来のように警報設定値
の設定の大きさによって誤警報を出力したりすることな
く、異常の発生をより速くしかも確実に検知することが
可能となり、極めて信頼性の高い警報処理装置とするこ
とができる。

【００４５】尚、上記実施例では、移動平均化処理手段
２２としては、信号の読み込み周期をｔ、読み込み回数
をｎとした場合、時間ｔ毎に過去ｎ回の平均計算を行な
い、時間ｔ毎に平均計算結果を更新する場合について説
明したが、これに限られないことは言うまでもない。

【００４６】また、上記実施例では、判定および出力手
段２３，２４としては、移動平均化処理手段２２による
移動平均計算結果を１回前の計算結果から立ち上がり時
間を想定したある時間前の計算結果まで順次比較し、警
報設定値を超えた場合に警報を出力する場合について説
明したが、これに限られないことは言うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、特
定の物理量に対応した電気信号を読み取り入力処理する
入力手段と、入力手段により読み取られた入力信号に対
して移動平均化処理を行なう移動平均化処理手段と、移
動平均化処理手段により移動平均化された信号をあらか
じめ定められた警報設定値と比較し、信号の変化分が警
報設定値を超えたことにより異常と判定して外部に警報
を出力する判定出力手段とを備えて構成したので、ノイ
ズ成分とドリフト成分の影響を無くし、誤警報を出力す
ることなく異常の発生をより速くしかも確実に検知する
ことが可能な極めて信頼性の高い警報処理装置が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による警報処理装置の一実施例を示すブ
ロック図。

【図２】同実施例における作用を説明するためのフロー
図。

【図３】移動平均法を説明するための概要図。

【図４】単純平均法を説明するための概要図。

【図５】単純平均法を説明するための概要図。

【図６】ノイズ成分とドリフト成分を含む電気信号の一
例を示す図。

【図７】図６の電気信号にプラント、装置の異常状態を
示す信号変化が発生した様子を示す図。

【図８】図６の電気信号に平均化処理を行なってノイズ
成分を除去した様子を示す図。

【図９】平均化処理後に前回平均値と比較して異常判定
を行なう場合の様子を示す図。

【符号の説明】 ２１…入力手段、２２…移動平均化処理手段、２３…判
定手段、２４…出力手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の物理量に対応した電気信号を読み
   取り入力処理する入力手段と、 前記入力手段により読み取られた入力信号に対して移動
   平均化処理を行なう移動平均化処理手段と、 前記移動平均化処理手段により移動平均化された信号を
   あらかじめ定められた警報設定値と比較し、前記信号の
   変化分が警報設定値を超えたことにより異常と判定して
   外部に警報を出力する判定出力手段と、 を備えて成ることを特徴とする警報処理装置。
2. 【請求項２】 前記移動平均化処理手段としては、前記
   信号の読み込み周期をｔ、読み込み回数をｎとした場
   合、時間ｔ毎に過去ｎ回の平均計算を行ない、時間ｔ毎
   に平均計算結果を更新するようにしたことを特徴とする
   請求項１に記載の警報処理装置。
3. 【請求項３】 前記判定出力手段としては、前記移動平
   均化処理手段による移動平均計算結果を１回前の計算結
   果から立ち上がり時間を想定したある時間前の計算結果
   まで順次比較し、警報設定値を超えた場合に警報を出力
   するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の警報
   処理装置。