(57)【要約】      （修正有）【課題】気象条件や人やものの出入りなどの、外部環境変化等の影響を抑えた設備の管理が可能な設備運転管理装置、および設備運転管理方法を提供する。【解決手段】系の運転制御に影響を与える第一の複数の瞬時値信号に基づく時系列信号と、系の運転制御の結果を表す第二の複数の瞬時値信号に基づく時系列信号とを用い、第一、第二の信号の時間遅れなど考慮せずに一定の条件を満たす相関関係があるサンプリング時間間隔を求め、該時間間隔よりも短い時間間隔でサンプリングした、系の運転を評価するための第三の瞬時値信号の値が、該時間間隔での値に比べて所定の条件に基づいて悪いと判断できる時間帯に、系の運転制御の結果を表す第二の複数の瞬時値信号の該時間帯における時系列信号を表示する事を特徴とする設備運転診断装置【選択図】図１
2016004450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系の運転制御に影響を与える第一の時系列信号から所定の条件で選択し、前記系の運転制御の結果を表す第二の時系列信号から前記所定の条件で選択し、前記所定の条件は媒介変数を含み、前記選択された第一の時系列信号と前記選択された第二の時系列信号との相関関係が所定以上に近似することとなる前記媒介変数である第１の媒介変数を求め、系の運転を評価するための第三の時系列信号から前記所定の条件で選択される信号の評価値が所定以上となるように前記第１の媒介変数とは異ならせて前記媒介変数である第２の媒介変数を求め、前記第二の時系列信号から前記第２の媒介変数を含んだ前記所定の条件で選択することを特徴とする設備運転管理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記媒介変数は、サンプリング時間間隔であり、前記選択された第二の時系列信号を表示することを特徴とする設備運転管理装置。
【請求項３】
請求項１において、前記第一の時系列信号に外気温や外気湿度、日射量、換気量又は電灯電力を用い、前記第二の時系列信号に消費熱量、ポンプ・熱源などの機能毎の機器運転台数或いはそれに機器の定格出力を乗じた値を用い、第三の時系列信号に空調設備の使用電力と瞬時燃料消費量を用いることを特徴とした設備運転管理装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、前記第一の時系列信号に建屋のドア開閉回数、出入り人数差、又は、出入り車両数差を含むことを特徴とする設備運転管理装置。
【請求項５】
請求項２において、前記第一の時系列信号と、前記第二の時系列信号とを複数の異なる時間間隔で、それぞれ積算して得た第一および第二の時系列信号の線形和の大きさの最小値が所定値以下となる最小の時間間隔を決定することで、時間間隔と時間帯を求め、前記時間間隔と、それより短い時間間隔で、系の運転を評価するための第三の時系列信号の瞬時値信号に基づく信号を積算し、これらを比較してより短い時間間隔で積算した値が、前記時間間隔での値に対して所定の条件を満たすようになる時間帯を特定することを特徴とする設備運転管理装置。
【請求項６】
請求項５において、前記時間間隔を、複数の異なる時間間隔において、それぞれ積算して得た第一および第二の時系列信号の線形和のノルムと、前記第一および第二の時系列信号の積算前後での差のノルムとを求め、これらのノルムの和の最小値が所定値以下となるように決定する事を特徴とする設備運転管理装置。
【請求項７】
請求項５において、前記時間間隔と、それより短い時間間隔で、系の運転を評価するための第三の瞬時値信号を積算し、これらを比較してより短い時間間隔で積算した値が、前記時間間隔での値を基準として、一定値または一定割合以上悪い値となる時間帯を特定することを特徴とする設備運転管理装置。
【請求項８】
請求項５において、時間間隔と時間帯を求めるために、前記第一の時系列信号の複数信号と、前記第二の時系列信号の複数信号とを、信号変換して信号成分に分解し、第一の複数の信号の信号成分と第二の複数の信号の低周波数側の監視対象周波数範囲の信号成分の線形和が最小となるように線形和の係数を構成し、前記係数を用いて求めた個々の信号成分の和が近傍の他の信号成分の和と比べて大きな値となる信号成分を求め、このような信号成分の特徴が顕著な時間帯と、このような信号成分を把握できる周波数ならびにその前記周波数と対応する時間間隔を特定し、前記時間帯で、系の運転を評価するための第三の信号が他の時間帯と比べて評価値の悪い場合に、系の運転制御の結果を表す第二の複数の瞬時値信号の前記時間帯における時系列信号を表示する事を特徴とする設備運転管理装置。
【請求項９】
請求項１の設備運転管理装置において、信号変換にフーリエ変化、離散コサイン変換、ウェーブレット変換を用いることを特徴とする設備運転管理装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記第一の時系列信号と前記第二の時系列信号は、各々、第一の瞬時値信号と第二の瞬時値信号を含み、前記第一の瞬時値信号と前記第二の瞬時値信号に基づいて決定した第一の時間間隔と、前記第一の時間間隔ならびにそれより短い第二の時間間隔と、第三の瞬時値信号に基づいて決定した時間帯において、前記第二の瞬時値信号を前記時間間隔ならびに第二の時間間隔で積算して得た時系列信号の相関が前記時間帯において最も悪くなる第二の瞬時値信号乃至、最も悪くなるものを基準にした所定の悪さの範囲に入る第二の瞬時値信号を抽出し、この抽出信号の前記時間帯での時系列信号乃至信号名乃至その信号の取得元の設備や装置またはプロセスまたは機能の名称を提示することを特徴とする設備管理装置。
【請求項１１】
請求項１０において、第一の瞬時値信号と第二の瞬時値信号に基づいて決定した第一の周波数成分と、前記周波数成分ならびにそれより短い第二の周波数成分と、第三の瞬時値信号に基づいて決定した時間帯において、第二の瞬時値信号を前記第一の周波数以下の成分ならびに第二の周波数以下の成分を用いて復号化して得た時系列信号の相関が前記時間帯において最も悪くなる第二の瞬時値信号乃至、最も悪くなるものを基準にした所定の悪さの範囲に入る第二の瞬時値信号を抽出し、この抽出信号の前記時間帯での時系列信号乃至信号名乃至その信号の取得元の設備や装置またはプロセスまたは機能の名称を提示することを特徴とする設備管理装置。
【請求項１２】
系の運転制御に影響を与える第一の時系列信号から所定の条件で選択し、前記系の運転制御の結果を表す第二の時系列信号から前記所定の条件で選択し、前記所定の条件は媒介変数を含み、前記選択された第一の時系列信号と前記選択された第二の時系列信号との相関関係が所定以上に近似することとなる前記媒介変数である第１の媒介変数を求め、系の運転を評価するための第三の時系列信号から前記所定の条件で選択される信号の評価値が所定以上となるように前記第１の媒介変数とは異ならせて前記媒介変数である第２の媒介変数を求め、前記第二の時系列信号から前記第２の媒介変数を含んだ前記所定の条件で選択する設備運転診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備の運転を管理する設備運転管理装置および設備運転管理方法に係り、特に、空調などの設備の運転を管理するのに好適な設備運転管理装置および設備運転管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、設備の運転管理のために、設備の運転状態データから省エネ等の参考となるデータを切り出す技術が知られている。例を挙げるとすると、例えば、建物や施設内に設置された電気機器（被監視機器）から電力使用量（資源使用量）のデータを収集するとともに、温度や湿度などの環境情報や各機器の制御情報などのデータを収集し、所定の期間（例えば日、月、年の単位）毎に収集データを集計して、電力消費量を折れ線グラフや棒グラフなどでグラフ表示する等である。このような技術は、例えば、特開平８−５０５０１号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
また、無駄なエネルギー使用や改善すべきエネルギー使用の状況を把握できるよう、予めエネルギー使用時間帯を無駄使用時間帯、効率改善時間帯、有益使用時間帯に分け、各時間帯での使用状況を算出して提示する等である。このような技術は、例えば、特開２０１１−１２９０６７号公報（特許文献２）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−５０５０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２９０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の技術では、エネルギー消費の無駄や効率改善対象を予め決定してしまうため、締切りなどの業務上の理由による無駄時間帯でのエネルギー消費と、消し忘れによる無駄時間帯でのエネルギー消費を厳密に区別する事はできず、利用者の利便性や業務上の理由による使用とは無関係な、機器の非効率的な利用などに伴うエネルギー消費やエネルギーコスト増加を検出し、それに係わる改善ポイントを抽出する事が難しかった。
【０００６】
本発明の目的は、気象条件や人やものの出入りなどの外部環境変化等の影響を抑えた設備の管理が可能な設備運転管理装置および設備運転管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、系の運転制御に影響を与える第一の時系列信号から所定の条件で選択し、前記系の運転制御の結果を表す第二の時系列信号から前記所定の条件で選択し、前記所定の条件は媒介変数を含み、前記選択された第一の時系列信号と前記選択された第二の時系列信号との相関関係が所定以上に近似することとなる前記媒介変数である第１の媒介変数を求め、系の運転を評価するための第三の時系列信号から前記所定の条件で選択される信号の評価値が所定以上となるように前記第１の媒介変数とは異ならせて前記媒介変数である第２の媒介変数を求め、前記第二の時系列信号から前記第２の媒介変数を含んだ前記所定の条件で選択するように構成した。
【発明の効果】
【０００８】
上記の構成によれば、気象条件や人やものの出入りなどの外部環境変化等の影響を抑えた設備の管理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一の実施例に示した設備運転診断装置の構成図の例である。
【図２】第二の実施例に示した設備運転診断装置の構成図の例である。
【図３】第三の実施例に示した設備運転診断装置の構成図の例である。
【図４】第四の実施例に示した設備運転診断装置の構成図の例である。
【図５】第五の実施例に示した設備運転診断装置の構成図の例である。
【図６】第六の実施例に示した設備運転診断装置の構成図の例である。
【図７】第七の実施例に示した設備運転診断装置の構成図の例である。
【図８】第１の実施例の設備運転診断状況を示す図の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本実施例では、第二の複数の信号の当該時間帯の時系列データ表示を行う設備運転診断装置１０1の例を説明する。
【００１２】
図１は、本実施例の設備運転診断装置（設備を管理する意味では設備運転管理装置とも称される。以下の他の実施例でも同様である。）の構成図の例である。
【００１３】
まず、設備運転について説明する。本実施例では部屋145の空調（冷房）を行う例を説明する。冷凍機141は、冷凍機運転に必要な周辺設備(インバータの制御装置や冷却塔など)を備えた各種の冷凍機として設置されている。冷凍機141は、冷水を送水管144へ送り出すとともに温水を送水管144から受け取る。冷凍機141で生成された冷水は、送水ポンプ142により送水速度となるように圧力を付されて空調機143に送られる。空調機143は、建築物の部屋145が目標温度となるように送水管144との間で熱交換して建築物の部屋145を冷房する。
【００１４】
ここで、図示しない制御装置は、建築物の部屋145における熱需要を推定し、冷凍機141及び送水ポンプ142に指令を出し、推定された熱需要を賄うように冷凍機141を動作させる。また、図示しない制御装置は、送水ポンプ142が、送水管144で循環する冷水が推定された熱需要に応じて予め定められた所定の温度となるような送水速度で運転させる。
設備１００から入力された瞬時値データは信号選択部１０２によって系の運転制御に影響を与える信号１１０と系の運転制御の結果を表す信号１１１と、系の運転制御を評価するための信号１１２に分離され、時系列データとして記憶・更新される。従って、信号選択部１０２には図中非記載のデータ記憶部が含まれ、信号１１０〜１１２は、過去の任意の期間に対して、ここから抽出される。これらは予め設備１００からの信号毎に設定しておく。例えばビルの空調システムなどの場合には、外気条件やそこに出入りする人や車両等、またその中に在籍する人員の人数や業務形態等によって負荷が決定される。このように空調システムに影響を与えるが直接制御できない要因に係る計測信号を系の運転制御に影響を与える信号１１０として分類する。空調システムはこれらに影響される形で運転され、予め設計された制御ロジックに基づいて制御される。この結果として、熱媒の流量や往き温度あるいは往還温度差などに変化が生じる。このように空調システムに影響を与える要因の変化に対して制御システムが応答して生じる変化を検出する信号を系の運転制御の結果を表す信号１１１と呼ぶ。一方、空調システムが稼働するには、熱媒を輸送したり、状態変化させたりするためのエネルギーが必要となり、これらに対応する計測信号を系の運転制御を評価するための信号１１２と呼ぶ事にする。
【００１５】
例えば、外気温や外気湿度、在籍者数などが系の運転制御に影響を与える信号１１０に当たる。冷媒の流量や往還温度度、外気導入量などは系の運転制御の結果を表す信号１１１に対応する。単位時間に消費する電力量や燃料の量などは系の運転制御を評価するための信号１１２に当たる。
【００１６】
このように、系の運転制御に影響を与える信号１１０は、外気温や外気湿度、日射量、換気量又は電灯電力を用い、系の運転制御の結果を表す信号１１１は、消費熱量、ポンプ・熱源などの機能毎の機器運転台数或いはそれに機器の定格出力を乗じた値を用い、系の運転制御を評価するための信号１１２は、空調設備の使用電力と瞬時燃料消費量を用いることができる。また、系の運転制御に影響を与える信号１１０は、建屋のドア開閉回数、出入り人数差、又は、出入り車両数差とすることもできる。
【００１７】
多くの場合、これらの量は様々なセンサを通してアナログ量として検知され、制御システムの中で制御演算等に使われる前までには、ＡＤ変換器でデジタル化される。ＡＤ変換には一定の処理時間が必要となるため、通常は一定の周期でサンプリングが行われ、その間の変化は無視して階段状の信号として扱う。ＡＤ変換器の仕様からすれば数マイクロ秒の周期で動かすことができるが、監視や制御、制御対象の応答性などを踏まえて、１秒や１０秒、１分など適当なサンプリング周期が設定される。ただし、多くの場合、リアルタイムでの処理が必要となる制御やアラーム発報のために計測が行われるので、オフラインでバッチ的に処理すれば良い保守管理や設備管理といった用途には短周期過ぎて、データ量が多すぎて分析に時間がかかり過ぎたり、データが細かすぎて状況が分かりにくかったりする。このような事からサンプリング変更部１０３では、ダウンサンプリングを実施すするが、本発明のサンプリング変更部１０３では２つの異なるサンプリング周期でサンプリングした時系列データを生成する。一つは、制御による設備オンオフ切り替えのような速くて複雑な信号の変化を無視して、系の運転制御に影響を与える信号１１０と系の運転制御の結果を表す信号１１１におおよそ相関が見て取れるようなサンプリング周期であり、もう一つは、それより細かいが、オンライン用途よりは粗いサンプリング周期で、環境条件の変化と直接関係のない制御系の動作による影響がある程度分かるようなサンプリング周期に相当する。
【００１８】
サンプリング変更部１０３では、データのサンプリング周期変更した時系列データ１１３、１１４を生成し、相関判定部１０４にて相関を判定する（ここで、このサンプリング周期でデータをサンプリングすることを、上位の概念では、選択条件とも称する。また、サンプリング周期は、上位の概念では、媒介変数と称される。他の実施例でも、このサンプリング周期に相当する変数を同様に媒介変数と称する。）。すなわち、あるサンプリング周期の系の運転制御に影響を与える信号１１０と系の運転制御の結果を表す信号１１１との相関関係の相間度を求め、さらに、前記と異なるサンプリング周期の系の運転制御に影響を与える信号１１０と系の運転制御の結果を表す信号１１１との相関度を求め、各々求めた相関関係の相関度を比較するのである。
【００１９】
ここで、判定の結果、予め定めた設定値（ここでは、２つの信号が似ていることを検出したいので、例えば、０．８などの値とし、運用データを踏まえて０．９或いは０．７のような値に修正しても良い）以上の相関が得られた場合、その時のサンプリング周期１２０を２種サンプリング部１０５へ出力する。相関が設定値に達しない場合は、サンプリング周期の設定をサンプリング間隔が大きくなるように所定量（例えば、センサのサンプリング周期の１倍、２倍、３倍、…のように）変更し、結果１１５をサンプリング変更部１０３へ通知する。サンプリング変更部１０３では、これを受け、系の運転制御に影響を与える信号１１０と系の運転制御の結果を示す信号１１１のサンプリングを修整し、前述の処理を再度実施する。
【００２０】
サンプリング周期が確定した場合、２種サンプリング部１０５は、系の運転制御を評価するための信号１１２を指定されたサンプリング周期１２０でサンプリングした信号１２１と、それよりサンプリング間隔が小さい第二のサンプリング間隔（たとえば、サンプリング周期１２０が、センサのサンプリング周期のｍ倍とした場合、ｍ−１倍とする）でサンプリングした信号１２２を生成し、評価値比較判定部１０６で判定する。評価値比較判定部１０６では、入力された２つの信号１２１、１２２の相関を取り、相関が所定値（ここでは２つの信号が似ていないことを検出するのが目的であるため、０．５や０．４など小さめの値とする）以下になるかどうかを判定する。相関が所定値以下にならない場合は、所定の範囲（サンプリング周期１２１の最初の値がｍ−１倍の場合、例えば、ｍ／２倍まで）で、第二のサンプリング間隔をより小さい値に変更し、２種サンプリング部１０５へ設定（１２３）し、前述した処理を再度行なう。所定の範囲で相関が所定値以下となるサンプリング周期がない場合は、系の運転制御を評価するための別の信号について、同様の処理を実施する。
【００２１】
サンプリング周期１２４が決定できた場合は、１種サンプリング部１０７へそのサンプリング周期を設定し、系の運転制御の結果を示す信号１１１を、該周期でサンプリングする。また、評価値比較判定部１０６では、入力された２つの信号１２１，１２２の差が顕著な時間帯１２５を区間抽出部１０８へ出力しておき、１種サンプリング部１０７の出力の内、当該時間帯１２５に対応する部分１３１を出力して、表示部１０９を通じて管理者へ提示する。時間帯１２５は系の運転制御を評価する信号１１２から異なるサンプリング周期１２０と１２４で生成した時系列信号１２２と１２１の差が顕著な時間帯であり、粗く見ると外気温などの環境条件に依存して変化しているが、細かく見ると、制御系による独自の動きがあり、それが運転制御を評価する信号に影響を与えている時間帯に対応する。
【００２２】
なお、評価値比較判定部１０６における信号１２１、１２２の差が顕著な時間帯の抽出処理は、例えば以下のように実施する。
【００２３】
信号１２１と信号１２２は元々同じ信号１１２を異なるサンプリング周期で収集したものであるので、これらの差を取って最大値、最小値から正規化し、最大値最小値の差の例えば１０%を越える差異が信号１２２のサンプリング周期１２３で所定サンプル連続（たとえば、５サンプルなどとする。系の運転制御を評価する信号１１２の取得元設備のステップ応答時間などの目安となる時間が分かる場合は、この時間を基準に、該時間より長い期間継続する部分としてもよい。）する部分を抽出すればよい。
【００２４】
このような区間抽出部１０８からの時間帯１２５に対応する部分１３１における表示部１０９の出力の例を図８に示す。選択された20XX/7/Xの6時10分から17時50分及び20XX/7/X+1の6時10分から17時50分に相当する、各々の消費電力[kWh/h]、流量[m^3/min]及び外気温[deg]の時系列信号が示されている。
【００２５】
このようにすることで、外気温度など制御に影響を与える要因とは関係ない、制御系に起因する要因で、運転コストなど運転制御の評価値に顕著な影響を与える現象が発生している時間帯や、それに関係する信号を特定することができる。環境要因と直接関係せず、制御とかかわって評価値に変動が生じる期間やそれが顕在化する信号を自動的に抽出できることで、設備改修や制御設定の見直しなどの改善に向けたデータ分析作業を効率化できる。
【００２６】
なお、実施例１及び以下の実施例において、信号変換が利用されるが、信号変換にフーリエ変化、離散コサイン変換、ウェーブレット変換を用いることができる。
【実施例２】
【００２７】
本実施例では、第二の複数の信号の当該時間帯の時系列データ表示だけでなく、精査が必要な信号の名称やその信号の取得元の設備や装置またはプロセスまたは機能の名称の提示も行える設備運転診断装置２０1の例を説明する。
【００２８】
図２は、実施例２における設備運転診断装置２０１を示す構成図の例である。
【００２９】
図１の設備運転診断装置１０１のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００３０】
本実施例では、相関判定部１０４で決定したサンプリンング周期２２０は予め異常信号判定部２０７に通知しておく。また、評価値比較判定部１０６で決定した第二のサンプリング間隔１２４と信号１２１，１２２の差が顕著な時間帯１２５についても同様に異常信号判定部２０７に設定しておく。異常信号判定部２０７では、入力された系の運転制御の結果を示す信号１１１を第一のサンプリング周期２２０と第二のサンプリング周期１２４でサンプリングし直し、差が顕著な時間帯１２５の時系列データ波形を比較し、その差異が所定の基準（例えば、系の運転制御の結果を示す信号１１１のレンジに対して所定値（例えば１０％など）以上の差がある場合などとしても良いし、相関判定部１０４で評価に用いた信号１１１の最大値と最小値の差に対して、所定値（例えば１０％など）以上の差がある場合などとしても良い）に照らして顕著な場合に、その信号の名称を表示部１０９へ出力する。時間帯１２５はサンプリング周期の違いにより、運転制御を評価するための信号１１２に顕著な差異が生じる時間帯であり、この時間帯において、系の運転制御の結果を示す信号１１１を、２つのサンプリング周期でサンプリングして比較した時、それらに顕著な差異がある場合は、運転制御を評価する目の信号に差異が生じた原因である可能性が高いことから、その信号名を示す事で、問題点の発見や原因の探索を効率化できる。
【００３１】
また予め、異常信号判定部２０７に信号名とその取得元となる設備や装置の対応関係を記録したデータを設定しておくことで、信号名の代わりに、その設備や装置の名称を表示しても良い。
【００３２】
同様に、信号名とプロセスや機能の対応を記録したデータを設定しておくことで、信号名の代わりに、そのプロセスや機能の名称を表示しても良い。
【実施例３】
【００３３】
本実施例では、診断対象設備と気象情報だけでなく、建屋の利用状況との相関を考慮した診断も行える設備運転診断装置３０1の例を説明する。
【００３４】
図３は、実施例３における設備運転診断装置３０１を示す構成図の例である。
【００３５】
図２の設備運転診断装置２０１のうち、既に説明した図２に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００３６】
本実施例では、入力信号として、入退出管理機能３０３の生成する情報３１３や在籍・在館者管理機能３０４の生成する情報３１４、車両管理機能３０５の生成する情報３１５などを、系の運転制御に影響を与える信号１１０として使用する。情報３１３は、単位時間当たりのドアの開閉回数など、情報３１４は各時刻における建屋内の在籍者数、あるいは建屋内のエリア毎の在籍者数、情報３１５は各時刻における入場車両数、退場車両数、滞在車両数などを用いる。これらは診断対象となる設備の用途に応じて、全て使用しても良いし、一部でも良い。
【００３７】
例えば、診断対象となる空調や照明、昇降機などが、オフィスビルのものである場合、車両管理機能３０５や生成する情報３１５は必ずしも必要ないが、配送センタなどでは在籍・在館者管理機能３０４の生成する情報３１４は主要な影響要因とはならない。
【００３８】
図３の診断装置３０１では、信号選択部３０２を除くと、図２に示した発明と同様な構成としたが、図１の診断装置１０１と同様な構成としても良い。
【実施例４】
【００３９】
本実施例では、相関分析の別の方法に関して図４を用いて説明する。図４は実施例４における設備運転診断装置４０１を示す構成図である。
【００４０】
図１の設備運転診断装置１０１のうち、既に説明した図４に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００４１】
積算部４０３では、系の運転制御に影響を与える信号１１０と系の運転制御の結果を示す信号１１１とを、それぞれ一定の期間足し合せて、その期間内のサンプル数で除算することで、移動平均を取得する。相関判定部４０４では、例えば後述する方法でこれらの信号の相関を計算し、予め設定した基準値（数２の説明で後述）よりも相関が高くなる移動平均期間４２０を決定する。相関の条件が満たない場合には、移動平均期間を所定の方法（例えば、初期値を２サンプルとし、順次３サンプル、４サンプル、・・・と増やして行く）で、大きくして積算部４０３に再設定する（４１５）。
【００４２】
系の運転制御に影響を与える信号１１０を積算して求めた移動平均値信号４１３（数２および数１では、ｙｉ（ｍ，ｔ）と記載）と系の運転制御の結果を示す信号１１１を積算して求めた移動平均値信号４１４（ｘｉ（ｍ，ｔ）と記載）は、それぞれ複数あるため、相関判定部４０４では、初めに数１のようにして信号間の関係（ａｉ，ｂｊ）を求める。
【００４３】
【数１】
2016004450.tif 000003
【００４４】
【数２】
2016004450.tif 000004
【００４５】
数１および数２のｙｊ（ｍ，ｔ）およびｘｉ（ｍ，ｔ）におけるｔとｍは、それぞれ時刻と移動平均期間を表す。ｘｉ（ｍ，・）は、ｘｉ（ｍ，Ｔ０）〜ｘｉ（ｍ，Ｔ）までのデータからなるベクトル、ｙｊ（ｍ，・）は、ｙｊ（ｍ、Ｔ０）〜ｙｊ（ｍ，Ｔ）までのデータからなるベクトルを表す。また、＜，＞はベクトルの内積を示す。
【００４６】
数１は信号４１３と信号４１４の、係数をｂｊ，ａｉとした線形和を表しており、複数のｔに対して、線形和の大きさが最小となる係数を定めることを示している。もし、信号４１３の線形和と信号４１４の線形和の相関が１となるなら、このような線形和がゼロとなるような係数を決めることが出来るので、この問題は、信号４１３と信号４１４の相関を最大にする係数を決める問題と等価である。
【００４７】
数２は、このようにして求めた信号４１３の線形和と信号４１４の線形和の相関を示しており、各ｍに対して数１で求めた係数（ａｉ，ｂｊ）における、数２の相関が所定（ここでは、２つの信号が似ていることを検出したいので、例えば、０．８などの値とし、運用データを踏まえて０．９或いは０．７のような値に修正しても良い）の値より大きくなるまで、移動平均区間ｍを徐々に大きくして再評価することでｍを決定する。
【００４８】
２種積算部４０５では、このようにして決定された移動平均期間ｍ（４２０）での移動平均４２１と、それよりも短い第二の移動平均期間４２３での移動平均４２２を求める。評価値比較判定部４０６では、第一の実施例と同様にして、この値を決定し１種積算部４０７へその値を設定する。１種積算部４０７では、系の運転制御の結果を示す信号１１１を、評価値比較判定部４０６で決定した第二の移動平均期間４２４で移動平均を取る。また、評価値比較判定部４０６では、入力された２つの信号４２１，４２２の差が顕著な時間帯１２５を区間抽出部１０８へ出力しておき、１種積算部４０７の出力の内、当該時間帯４２５に対応する部分１３１を出力して、表示部１０９を通じて管理者へ提示する。
【実施例５】
【００４９】
本実施例では、実施例４のような実施例１への変更を、実施例２に適用した例である。
【００５０】
図５は、実施例５における設備運転診断装置５０１を示す構成図の例である。
【００５１】
図２の設備運転診断装置２０１ならびに図４の設備診断装置４０１のうち、既に説明した図５に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００５２】
本実施例の異常信号判定部５０７では、系を評価するための信号１１２の２つの移動平均期間４２０、４２４に基づく移動平均４２１、４２２の差が顕著な時間帯１２５において、系の運転制御の結果を示す信号１１１を第一の移動平均期間５２０と第二の移動平均期間４２４で移動平均を取り直し、差が顕著な時間帯１２５の時系列データ波形を比較し、その差異が所定の基準に照らして顕著な場合に、その信号の名称５３０を表示部１０９へ出力する。また実施例２と同様にして、信号名の代わりに、その設備や装置の名称を表示しても良い。
【実施例６】
【００５３】
本実施例では、相関判定部において移動平均期間を決定する際に、予め相関係数の基準を決めずに済むように構成した設備運転診断装置６０1の例を説明する。
【００５４】
図６は、実施例６における設備運転診断装置６０１を示す構成図の例である。
【００５５】
図４の設備運転診断装置４０１のうち、既に説明した図４に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００５６】
本実施例の相関判定部６０４には、積算結果に加えて系の運転制御に影響を与える信号１１０と系の運転制御の結果を示す信号１１１を取り込むように構成する。相関判定部６０４では、数１を用い、これを最小にする（ｂｊ，ａｉ）を決定し、その（ｂｊ，ａｉ）に対して数３が最大となるｍをもって移動平均区間を決定するようにする。
【００５７】
【数３】
2016004450.tif 000005
【００５８】
数３のΠ＜＞で示した項は、系の運転制御に影響を与える信号１１０とその移動平均４１３、ならびに系の運転制御の結果を示す信号１１１とその移動平均４１４の相関、即ち各信号の自己相関に対応している。数３は全体として、信号４１３と信号４１４の線形和の相関と、信号４１３と信号４１４の各信号の移動平均前後の相関の積を現している。区間が大きく信号が滑らかになるに従って、信号４１３と信号４１４の相関は大きくなるが、移動平均前後の信号の自己相関は小さくなることから、数４にはピークが生じるので、数４を最大とするｍを用いることで、信号４１３の線形和と信号４１４の線形和に相関があり、それらを構成する各信号も移動平均実施前後で極度に相関を失うことが無いような移動平均区間ｍを決定できる。
【００５９】
このような構成を、実施例５に対して適用すれば、相関判定部において移動平均期間を決定する際に、予め相関係数の基準を決めずに、精査が必要な信号の名称やその信号の取得元の設備や装置またはプロセスまたは機能の名称の提示を行うことができる。
【実施例７】
【００６０】
本実施例では、相関判定の代わりにパワースペクトルなどの信号成分への変換を行い、移動平均ｍを決めるための周波数変換を行わなくて済むように構成した設備運転診断装置７０1の例を説明する。
【００６１】
図７は、実施例７における設備運転診断装置７０１を示す構成図の例である。
【００６２】
図１の設備運転診断装置１０１のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００６３】
信号変換部７０３では、系の運転制御に影響を与える信号１１０（複数あっても良い）と系の運転制御の結果を示す信号１１１（複数あっても良い）をフーリエ変換或いはウェーブレット変換し、それぞれの結果７１３、７１４を出力する。線形結合係数決定部７０４では、数４のように変換結果７１３、７１４を低周波側ｆ０からｆＫまで線形結合し、その大きさが最小になるように結合係数（ａｉ，ｂｉ）を決定する。ここで、ｉは系の運転制御の結果を示す信号１１１を示すサフィックス、ｊは系の運転制御に影響を与える信号１１０のサフィックス、ｋは信号変換後の周波数成分のサフィックスを表す。
【００６４】
【数４】
2016004450.tif 000006
【００６５】
ｆＫは予め決めた値（目標値制御や系のオンオフ制御、台数制御などを主な診断対象とする場合、監視対象の設備の応答時間のうち最も早いものの６３％応答時間Ｔから、ｆＫ＝１／（２π×Ｔ）のようにして決定しても良い。）でもよいが、ｆ０から逐次大きくし、数４の右辺Σ（）の項の最小値の変化に応じ、例えばｆ０から数成分（例えば、全成分数の低周波側５％などとする）での右辺Σ（）の項の増加率の平均値Ｃを基準に、右辺Σ（）の項の増加率がその所定値倍（周波数成分を数４の対象とする前後で、数４の右辺Σ（）の項の最小値が、急激に大きくなる周波数を特定することが目的であるので、例えばＣの二倍のように設定する）を超えた時点で打ち切りとするような決定方法でも良い。
【００６６】
合成波生成部７０６は、このようにして決定した結合係数（ａｉ，ｂｉ）７１５と各信号ｘｉ、ｙｊの変換結果７１６を用いて合成波ａｘ（ｔ）＝Σ（ａｉ・ｘｉ（ｔ））とｂｙ（ｔ）＝Σ（ｂｊ・ｙｊ（ｔ））を合成し、各々の最大値Ｍｘ＿ａｘとＭｘ＿ｂｙ、最小値Ｍｎ＿ａｘ、Ｍｎ＿ｂｙを求め、（Ｍｘ＿ａｘ−Ｍｎ＿ａｘ）（ａｘ（ｔ）−Ｍｎ＿ａｘ）と（Ｍｘ＿ｂｙ−Ｍｎ＿ｂｙ）（ｂｙ（ｔ）−Ｍｎ＿ｂｙ）を計算し、この差７１７を求める。
【００６７】
係数（ａｉ，ｂｉ）は、系の運転制御に影響を与える信号１１０の線形和と系の運転制御の結果を示す信号１１１の線形和の低周波数領域での相関が高くなるように設定した値であるので、前述のようなオフセットとレンジの調整により、高周波部分を除いて信号が一致する事が期待される。波形差異時間帯抽出部７０７では、この差７１７の値の絶対値が所定値（平均に対して、例えば２倍程度高い値となる時間帯など）より大きくなる時間帯７２０を抽出する。
【００６８】
領域平均比較部７０５では系の運転制御を評価するための信号１１２に対して、領域７２０での平均値とその近傍の平均値を比較して当該領域が近傍に比べて評価値が低い場合に、領域１２５を区間抽出部１０８に出力する。
【００６９】
なお、フーリエ変換の場合は、入力信号１１０、１１１は一定（例えば、目標値制御や系のオンオフ制御、台数制御などの問題を診断する場合、１日から数日）の期間のものを使用するか、同様な大きさの窓関数を用いて計算を行う。
【００７０】
以上の通り、実施例１乃至実施例７によれば、気象条件や人やものの出入りなどで運転状態が大きな影響を受ける空調などの設備の監視において、影響を与える要因の変化を第一の時系列信号として用い、その結果の運転状態を第二の時系列信号として用い、これらの相関が高いサンプリング間隔を求めることで、気象などの外部環境や人モノの出入りなどに現れる運用環境の変化に対応した設備の平均的な運用状況を求め、それより細かな時間間隔で見た場合に効率などの設備運用評価指標が平均的な値に比べて悪い値を示す時間帯を特定することで、運用や外部環境に依存しない設備の低効率での運転、オンオフなどの切替制御に起因する効率低下が顕在化する時間帯を特定できる。
【００７１】
また、外部環境や運用環境の変化と対象となる設備の運転結果の相関が分かるサンプリング間隔を決定する事で、細かな時間間隔では影響の遅れや設備のオンオフ制御などに伴う擾乱で把握が困難となるこれら信号間の相関を適切にフィルタリングされた滑らかな信号として把握することが出来る。
【符号の説明】
【００７２】
１００  監視対象設備
１０１  設備運診断装置
１０２  信号選択部
１０３  サンプリング変更部
１０４  相関判定部
１０５  ２種サンプリング部
１０６  評価値比較判定部
１０７  １種サンプリング部
１０８  区間抽出部
１０９  表示部
１１０  系の運転制御に影響を与える信号
１１１  系の運転制御の結果を示す信号
１１２  系の運転制御を評価するための信号
１１３  系の運転制御に影響を与える信号をサンプリング周期変更した信号
１１４  系の運転制御の結果を示す信号をサンプリング周期変更した信号
１２０  系の運転制御に影響を与える信号と運転制御の結果を示す信号の相関が所定条件を満たすサンプリング周期
１２１  系の運転制御を評価する信号をサンプリング周期１２０より短い周期でサンプリングした信号
１２２  系の運転制御を評価する信号をサンプリング周期１２０でサンプリングした信号
１２３  信号１２１の生成に必要なサンプリング周期の設定値
１２４  信号１２１と１２２に所定の差異が検出された際の信号１２１のサンプリング周期
１２５  信号１２１と１２２に所定の差異が検出された時間帯
１３０  系の運転制御の結果を示す信号をサンプリング周期１２４でサンプリングした信号
１３１  時間帯１２５における信号１３０の時系列表示データ
【図１】
2016004450.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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