JPS61193298A - センサ信号判定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はセンサを用いて監視対象の状態を検出する方式
に係シ、特に監視員の経験の有無が影響を与える制御・
診断・監視システムに好適な、センサ信号判定方式に関
する。

〔発明の背景〕

本発明に近い従来の方式としては次の２点かある。セン
サ信号をもとに監視対象の状態を判定する方式としては
、対象をモデル化し設定値により対象の状態を判定した
シ、センサ信号を多次元自己回帰そデルやカルマンフィ
ルタ等により処理を施して対象の状態を判定するもの（
％願昭５６−１２３６８４号参照）。またｆｕｚｚｙ関
係を用いた技術とシテは、システムと制御（Ｖｏｌ、　
２４．Ａｌｌ。

ｐｐ、７１８〜７２５．１９８０）において村山によシ
「あいまい論理を用いた異常診断」と題する文献に論じ
られておシ、これは原因−結果関係をｆｕｚｚｙ関係と
して表わし、故障の原因を診断しようとするものである
。

しかしながら１番目の監視対象の状態を判定する方式は
、従来の物理モデルや統計的手法によって表し難い複雑
な関係や、人間の経験・勘にもとづく推論機能をシステ
ムに取り入れることが難しく、このことが原因となり、
誤信号や不作動の発生を招いたシ、又は、対象を監視す
る人間に多くの負担を与えるという問題がある。

また２番目のｆｕｚｚｙ関係を用いた技術は、総ての原
因−結果関係をｆｕｚｚｙ関係として表わす場合には効
果的であるが、原因−結果関係の中に従来の方法で扱っ
た方が正確に扱える関係を含む場合は、ｆｕｚｚｙ関係
で表わした関係と従来方法とを適切に結合することが困
難であるために、結果として十分な効果を発揮出来ない
という問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の測定システムでは扱えなかった
人間の経験や勘にもとづく推論機能を適切な形で測定シ
ステムに取シ入ることにより、経験の少ない人間にも熟
練者と同様な監視機能の遂行を可能とするセンサ信号判
定方式を提供する。

〔発明の概要〕

上記目標を達成するために本発明では、公知の物理モデ
ルや統計的手法によって求めた検出結果の信頼性を、ｆ
ｕｚｚｙ関係を用いた入間の経験や勘にもとづく推論機
能によって算出するものである。

このことによって従来技術である物理モデルや統計的手
法によって求めた検出結果と、人間の経験や勘にもとづ
く推論機能とを適切な形で結合することが可能であり、
従来技術の利点を阻害することなく人間の経験や勘にも
とづく推論機能を取り入れた、センサ信号の判定が可能
である。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明によるセンサ信号判定システムの１実施
例をブロック構成図の形で示したものである。

第１図において監視対象１０は複数の要素よシ構成され
ている装置又は、システム（プラント。

車、ビル等）であシ、対象１０の状態を監視するために
センサ２０が複数個設けられている。

センサ２０からのセンサ信号３０は、状態検出装置４０
と検出情報判定装置５０に入力され、状態検出装置４０
では、センサ信号を従来のシステムと同様な方法で物理
モデル又は、統計的手法によシ分析し、対象の状態を検
出する。検出結果は検出状態信号６０．及び検出信号８
０として、それぞれ出力処理装置７０、及び検出情報判
定装置５０に入力される。

検出情報判定装置５０では、状態検出装置４０による検
出結果の信頼性を、センサ信号３０及び、検出信号８０
より求め、その結果を検出情報の信頼性信号９０として
出力処理装置７０に入力する。

ここで信頼性の算出方法は、センサ信号３０と、状態検
出装置４０で検出した結果（以下検出結果と呼ぶ）の、
信頼性との関係を人間の経験や勘によシ求め、ｆｕｚｚ
ｙ関係として表わし、あらかじめオフラインデータとし
て検出情報判定装置５０に入力しておく。そしてこのｆ
ｕｚｚｙ関係をもとに、信号３０及び８０を用いて上記
検出結果の信頼性を算出する。

出力処理装置７０では、監視対象１０の検出状態信号６
０とその信頼性の信号９０をもとに、監視対象の状態を
信号１００の形で監視盤１１０に入力し、盤上に設置さ
れた警報器１２０、ＣＲ’ｌ’画面１３０に監視対象の
状態を表示する。

警報器１２０では、検出情報を警報器の点灯によシ表示
し、検出情報の信頼性に合わせて、ランプの色変えや濃
淡の変化又は点滅を行い、監視員に検出情報とその信頼
性に関する情報を提供する。

ＣＲ，Ｔ画面上では、検出情報を監視対象を模擬した画
面上に表示し、監視員の要求に従いその検出情報の信頼
性や、信頼性の計算に用いたルール（ｆｕｚｚｙ関係と
して表した、人間の経験や勘により求めたセンサ信号３
０と上記検出結果の信頼性との関係）の表示を行う。ま
たここでは、会話処理によシ、上記判定製置５０におい
て検出情報の信頼性計算に使用するルールの付加、削除
、変更を監視員のキーボード１４０からの要求信号１５
０によシ行い、新たに設定したルールによる信頼性の計
算が可能である。

本実施例によれば、従来のシステムでは扱うことが出来
なかった熟練した監視員の経験やノウハウをシステムに
取シ入れることが可能である。このことによシ、警報器
の表示状態の監視やＣＲＴ画面上で会話処理を行い経験
の少ない監視員にも熟練者と同様な監視業務の遂行が可
能である。また、新たに製作された監視対象においても
、他の同様な装置又は、システムで得たノウノ・つを、
本システムを用いて取り入れることにより、従来のシス
テムより信頼性の高いセンサ信号判定システムを作成す
ることが可能である。

次に具体例を用いて本発明の説明を行う。第２図は、本
方式により監視を行う対象である、蒸気輸送装置１１を
模式的に表した図であり、その構成は３つの室すなわち
Ａ室２００、Ｂ室２１０、Ｃ室２２０ｔ−高温蒸気２３
０を輸送する配管２４０が貫いており、各室は換気空調
装置２５０によシ、一定範囲の温度、湿度となるように
調整されている。

実際の監視システムでは、各室の温度、圧力や配管に設
置された弁、ポンプ、換気空調装置の作動状態等多くの
監視パラメータがあると考えられるが、ここでは説明を
簡単にするためにＢ室の蒸気漏洩検出のみに注目する。

まず初めに、熟練した監視員の経験やノウノ・つよシ、
状態検出装置４０で求めた検出結晶の信頼性と蒸気輸送
装置１１の状態との関係をｆｕｚｚｙ関係として表わし
、それぞれの関係をルール１゜２．３・・・・・・とじ
て、あらかじめ検出情報判定装置５０に入力しておく必
要がある。

ルールの抽出方法は、可能なかぎシ多数の熟練した監視
員より、検出結果の信頼性と装置１１の状態との関係を
アンケート調査により求め、その結果ｔ−に、Ｊ、法に
より整理統合して、検出結果の信頼性と装置の状態をそ
れぞれメンバーシップ関数で表現したｆｕｚｚｙ関係と
して取り扱う。

アンケート調査の結果次の３つのルールに整理されたも
のとする。

ルール１：６月ごろ天気が悪いとアラームの信頼性は低
い。

ルール２：Ａ室とＢ室の温度差が小さいとアラームの信
頼性は低い。

ルール３：定期保守（１月１日）から時間が経つ゛　　
ているとアラームの信頼性は低い。

次に各ルールをメンバーシップ関数によって表すために
、再び熟練した監視員に対しアンケート調査を行う。こ
こでは、例えば６月ごろ”というのはどの様な関数（６
月は度合１だけ”６月ごろ”であり、７月ならば度合０
．８だけ”６月ごろ”であるという様な、各月がどの程
度”６月ごろ”でめるかを示す関数）の形で表されるか
を抽出し、それぞれのアンケートを最少２乗法によって
処理し、関数の形を決定する。

その結果ルール１，２．３のそれぞれの関係は第３．４
．５図に示したメンバーシップ関数によって表わされた
ものとする。

第３図は、ルール１（６月ごろ天気が悪いとアラームの
信頼性は低い。）を表わすメンバーシップ関数を示した
ものであシ、第３図（Ａ）は′６月ごろ“のメンバーシ
ップ関数 ＹＭ　＝　（１／３Ｖ’２ｉ）Ｘｅ−”−””／　Ｉ　
ＢＴｖ：ある月を６月ごろ”とみなす度合。

Ｍ　：月。

のグラフである。

第３図（Ｂ）は“天気が悪い”のメンバーシップ関数 Ｙ　ｗ　＝　Ｗ／　１００ Ｙｗ：ある湿度を０天気が悪い”とみなす度合。

Ｗ　：湿度。

のグラフである。

第３図（Ｃ）は”信頼性は低い”のメン／（−シップ関
数 Ｒ，、＝０．０１８　Ｐ−０，２ Ｒ１：ルール１において１信頼性は低い１とみなす度合
。

Ｐ　：アラームの信頼度。

のグラフである。ルール１は各メンノ（−シップ関数に
よシ Ｙ　ｗ　Ａ　Ｙ　ｗ　ｃｏ　Ｒ＋ △：ＹＭとＹｗの内小さい方を選択する記号。

φ：Ｙ輩△Ｙｗの値より８１を決定する記号。

と表わされる。

第４図は、ルール２（Ａ室とＢ室の温度差が小さいとア
ラームの信頼性は低い。）を表わすメンバーシップ関数
を示したものであシ、第４図（Ｄ）は１温度差が小さい
”のメンバーシップ関数Ｙ　ａ　＝　−Ｄ／　１００　
＋　１ Ｙｎ　：ある温度差りが小さい値であるという度合。

Ｄ　＝Ａ室とＢ室の温度差。

のグラフである。

第４図（Ｅ）は“信頼性は低い”のメンノく−シツプ関
数 Ｒ２＝０．０２２Ｐ　　１．２Ｂ Ｒ２：ルール２において゛信頼性は低い”とみなす度合
。

Ｐ　：アラームの信頼性 のグラフである。ルール２は各メンノく−シツプ関数に
よシ Ｙｏ中Ｒ２ ｃｏ　：　Ｙ　ｏの値よりＲ１を決定する記号。

と表わされる。

第５図は、ルール３（定期保守（１月１日）よシ時間が
経っているとアラームの信頼性は低い。）を表わすメン
バーシップ関数を示したものであり、第５図（Ｆ）は”
定期保守から時間が経っている１のメンバーシップ関数 Ｙｈ＝０．８　（ｈ／８７６０）　　０．２Ｙｈ：ある
時間りが定期保守から時間が経っているという度合。

ｈ　：定期保守からの経過時間。

のグラフである。

第５図（Ｇ）は”信頼性は低い”のメンバーシップ関数 Ｒｓ”０．０１０３　Ｐ−０，２６９ Ｒ３：ルール３において“信頼性は低い”とみなす度合
。

Ｐ　：アラームの信頼性。

のグラフである。ルール３は各メンバーシップ関数によ
シ ＹｈすＲ３ φ：Ｙｈの値より８３を決定する記号。

と表わされる。

次に蒸気輸送装置１１の状態検出方法は、従来と同様な
方法で状態検出装置４ｏによって行われる。

Ｂ室の構造、換気空調設備、配管及び蒸気圧力・温度・
流量より、熱バランスのモデルを立て、Ｂ室で蒸気の漏
洩（ＬＥＡＫ）が発生した場合の室温のしきい値を求め
る。Ｂ室の温度計２７０の信号がこのしきい値を超えて
いた場合、蒸気漏洩が検出される。

検出された蒸気漏洩の情報は第１図における検出状態信
号６０、検出信号８０としてそれぞれ出力処理装置７０
、及び検出情報判定装置５０に入力される。

検出情報判定装置５０では、Ｂ室蒸気漏洩の信号が入力
されると、その情報の信頼性をあらかじめ入力してあっ
た３つのルールに適合している度合よシ算出する。

Ｂ室の蒸気漏洩が検出された時点での蒸気輸送装置１１
の状態が、装置１１に設置されている。

Ａ室のｒＭＩｆ計２６０、Ｂ室の温度計２７０．外気の
湿度計２８０、時間２９０より、月（Ｍ）　＝９月、湿
度（Ｗ）＝５３％、Ａ室の温度（Ｔム）＝２８Ｃ，Ｂ室
ｃｖｍ度（Ｔｉ）＝３６ｔＺ’、定期保守からの経過時
間（ｈ）＝ｓ　４８０　ｈ　ｒ、であったとすると、こ
の状態がルール１に適合している度合は、ルール１のメ
ンバーシップ関数ＹＭ（Ｍ）、Ｙｗ（Ｗ）よシ、 Ｙｇ＝１／３ｖ’２ｇ　ｅ−（’−’）”／Ｉ　Ｂ＝　
１／３ｖ’２７ｅ　−（’−””／１８　＝　０．０８
Ｙｗ　＝Ｗ／　１００＝５３／　１００＝０．５３とな
り Ｙ　Ｍ　Ａ　Ｙ　ｗ、＝Ｏ，ＯＳ（△：値の小さい方を
選択する演算子） であることより度合０．０８だけルール１に適合してい
ることがわかる。したがってルール１より求めた、蒸気
漏洩信号の信頼性（Ｒ，ＩＩ）は、Ｒ＋”（ｐ）＝　ｏ
、　０　８　ｘ　ｆｉ、、ω）＝　０．００１４　Ｐ−
０，０１６という関数で表わされることがわかる。

次ニルール２に適合している度合は、ルール２のメンバ
ーシップ関数Ｙｎ（Ｄ）よシ、Ｄ＝ｌＴム−Ｔ璽１＝＋
２８−３６１＝８゜Ｙｎ＝　　Ｄ／１００＋１＝　　８
／１００＋１＝０．９２となり度合０．９２だけルール
２に適合していることがわかる、したがってルール２よ
シ求めた、蒸気漏洩信号の信頼性（Ｒ２”）は、 Ｒ２”φ）＝　０．９２ＸＲ２（ｐ）＝　０．０２０２
Ｆ　−１，１７８という関数で表わされることがわかる
。

次にルール３に適合している度合は、ルール３のメンバ
ーシップ関数ｙｈ（ｈ）より、Ｙｈ＝０．８（ｈ／８７
６０）０．２＝０．８（６４８０／８７６０）−０，２
＝　０．３９ となり度合０．３９だけルール３に適合していることが
わかる、したがってルール３より求めた、蒸気漏洩信号
の信頼性（Ｒ３”）は、 Ｒ３率　（ｐ）＝　ｏ、ａ　９ＸＲ，３ω）＝０．００
４Ｐ−０，１０５という関数で表わされることがわかる
。

以上の結果より、ルール１〜３より総合的に判断した蒸
気漏洩信号の信頼性Ｒφ）は、Ｒ争）＝Ｒ１”ＵＲ２申
ＵＲｓ傘 （Ｕ：各関数の合併を表わす。） という関数で表わされる。第６図に関数Ｒω）を示す。

ここで点線６１，６２．６３はそれぞれ関数ＲＩ＊争）
、Ｒ３串ω）、Ｒ２申φ）を表わし、実線６４は関数Ｒ
（ｐ）を表わす。アラームの信頼性ＰのＲ（ｐ）による
重み付き平均Ｐ＝Ａ／Ｂを求めることによシ、ルール１
〜３によシ統金的に判断した蒸気漏洩信号の信頼性を求
めることができる。ここでＡ、　Ｂを以下に示す。

次にこの計算を実行すると、蒸気漏洩信号の信頼性Ｐは
、 となる。以上より、月（Ｍ）＝９月、湿度（Ｗ）＝５３
％、Ａ室の温度（Ｔム）＝２８Ｃ，Ｂ室の温度（Ｔｍ）
＝３６０、定期保守（１月１日）からの経過時間（１１
）＝６４８０ｈｒ、で発生したＢ室蒸気漏洩信号の信頼
性は、５９．５％であることが求められた。

この様な型で求められた検出情報の信頼性は、信号９０
として、出力処理装置７０に入力される。

出力処理装置７０では、Ｂ室蒸気漏洩の情報とその信頼
性を警報器及びＣＲＴ画面上に表示する〇警報器の表示
方法が漏洩発生を赤ランプで表示し、なおかつその信頼
性が９０％以上である場合には、ランプの点滅を行うと
いうものであり、操作手順として、ランプの信頼性が９
０％以上であれば、即対応操作を実行し、９０％以下で
あれば警報器の情報を確認するという基準が設けられて
いた場合、本例では、Ｂ室蒸気漏洩のランプ点灯のみが
行われる。この時、監視員は、Ｂ室の蒸気漏洩信号が発
生しておシ、その信頼性は９０％以下であることが確認
できる。したがって対応処置として即、操作を実行する
のではなく、漏洩の確認後に操作を実行する。

この様な形での監視操作は、熟練した監視員が過去の経
験や、操作上のノウハウをもとに、発生した蒸気漏洩信
号の信憑性を推論し、対応処置を実行する場合と同様で
あると考えられる。

また、ＣＲＴ画面上の表示により、監視員はＢ室の蒸気
漏洩が発生していること及び、その信頼性が５９．５％
であること以外に、信頼性の計算に用いたルール１．２
．３と、蒸気輸送装置１１の状態がどの程度各ルールに
適合しているか（ルール１：０．０８１．ルール２：０
．９２．ルール３：０．３９）、さらに会話機能を用い
ることによシ、ルールの付加、変更、削除を行うことが
可能である。

この場せ監視員は、蒸気漏洩発生とその信号の信頼性が
５９．５％であるという情報以外に、信頼性の計算に用
いた考え方（ルール）及びその警報が発生した時点での
蒸気輸送装置１１の状態が、どの程度各ルールに適合し
ているかを知ることができ、さらに会話機能により、発
生した蒸気漏洩信号に対し、複数の熟練した監視員と共
に検討を行う場合と同様な監視業務の遂行が可能である
。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明によれば、人間の経験や勘に
もとづく推論機能を適切な形でセンサ信号の判定システ
ムに取シ入れることが可能であり、監視システムに採用
した場合は経験の少ない監視員であっても、熟練者と同
様な監視業務を行えるほか、複数の熟練者とあたかも机
上で検討するがごとく、発生した問題に対して、正しい
解決策を導き出すことが可能である。

このことにより、センサを用いてシステムの監視・制御
・運転を行う多くのシステムの信頼性。

安全性、及び稼動率を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるセンサ信号判定システムの一実
施例のブロック構成図、第２図は、蒸気輸送装置を模式
的に表わした図、第３図〜第５図は、監視員の経験や操
作上のノウハウよシ求めた、監視上のルールをｆｕｚｚ
ｙ関係として表した図、第６図は、監視上の３つのルー
ルを統合した結果茅　　４　　図 （Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｅ　）Ｄ
Ｃｄｑｌ　　　　　　　　　　　　　ＦＣ％］第　５　
口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. センサ信号をもとに監視対象の状態を推定するステップ
   と、推定結果の信頼性を求めるステップとからなるセン
   サ信号判定方式において、上記推定結果の信頼性を求め
   るステップを、ｆｕｚｚｙ関係で表わした推論機能を用
   いることによつて行い、さらにその信頼性及び推定結果
   を警報器やＣＲＴ画面上に表示し、出力処理装置を介し
   た会話処理によつて、推論に用いたルールの付加・変更
   ・削除が行えることを特徴とするセンサ信号判定方式。