JP2017207904A - Abnormality detection system, model generation device, abnormality detection device, abnormality detection method, model generation program, and abnormality detection program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect an abnormality occurring in a sensor which cannot incorporate an abnormality detection function.SOLUTION: In an abnormality detection system, a model generation device 1 analyzes correlation between sensor data of a sensor group 4 and sensor data of an object sensor 4 to generate a model allowing the sensor data of the object sensor 4 to be estimated from the sensor data of the sensor group 4, and an abnormality detection device 2 comprises: a receiving unit 21 which receives sensor data from the sensor group 4; an estimation unit 22 which inputs the received sensor data of the sensor group 4 to the model to acquire an estimate value of sensor data of the object sensor 4; and an abnormality detection unit 23 which detects abnormality of the object sensor 4 if a difference between the estimate value of the object sensor 4 and the received sensor data of the object sensor 4 is equal to or larger than a prescribed threshold.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複数のセンサを用いて異常を検知する異常検知技術に関する。   The present invention relates to an abnormality detection technique for detecting an abnormality using a plurality of sensors.

近年、様々な機器に通信機能を持たせてネットワークに接続し、あるいは相互に通信することにより、各種の制御を行うIoT(Internet of Things)が研究されている。   In recent years, research has been conducted on IoT (Internet of Things) that performs various types of control by providing various devices with a communication function to connect to a network or communicate with each other.

また、特許文献1には、利用者が機器の生成するログメッセージの生成側を知ることなく、利用者にとって異常なログ生成を検出する異常検出装置が記載されている。   Patent Document 1 describes an abnormality detection device that detects abnormal log generation for a user without the user knowing the generation side of the log message generated by the device.

特開2014−153723号公報JP 2014-153723 A

パーソナルコンピュータ、スマートフォンなどのリッチデバイス(デバイスが高い処理能力を持つもの)においては、デバイスにウィルス検知、故障検知、盗難検知などの異常を検知するためのソフトウェアをインストールすることが可能である。   In rich devices such as personal computers and smartphones (devices with high processing capabilities), software for detecting abnormalities such as virus detection, failure detection, and theft detection can be installed in the device.

しかしながら、工場で稼働する機械に設置されるセンサのように、単純なセンサ(デバイス)の場合は、センサに異常を検知するためのソフトウェアをインストールすることができない。すなわち、異常検知機能を組み込むことができないような単純な多数のセンサから、連続的にデータが収集される環境において、あるセンサに故障、改ざん、盗難、すり替えなどの異常が発生した場合、異常を発見することができない。   However, in the case of a simple sensor (device) such as a sensor installed in a machine operating in a factory, software for detecting an abnormality cannot be installed in the sensor. In other words, if an abnormality such as failure, alteration, theft, or replacement occurs in a sensor in an environment where data is continuously collected from a large number of simple sensors that cannot incorporate the abnormality detection function, I can't find it.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、異常検知機能を組み込むことができないセンサにおいて発生した異常を、検知することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to detect an abnormality that has occurred in a sensor that cannot incorporate an abnormality detection function.

上記課題を解決するために、第1の本発明は、モデル生成装置と、異常検知装置とを備える異常検知システムであって、前記モデル生成装置は、複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを生成し、前記異常検知装置は、前記複数のセンサから、センサデータを受信する受信部と、前記モデルに、前記受信部が受信した前記センサ群のセンサデータを入力し、前記対象センサのセンサデータの推定値を取得する推定部と、前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知する異常検知部と、を備える。   In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is an abnormality detection system including a model generation device and an abnormality detection device, wherein the model generation device includes a plurality of sensors as a target sensor, and the target sensor. The sensor group is divided into other sensor groups, the correlation between the sensor data of the sensor group and the sensor data of the target sensor is analyzed, and a model capable of estimating the sensor data of the target sensor from the sensor data of the sensor group is generated. The abnormality detection device receives sensor data of the sensor group received by the receiving unit to the receiving unit that receives sensor data from the plurality of sensors, and estimates the sensor data of the target sensor. When the difference between the estimation unit that acquires the value, the estimated value of the target sensor, and the sensor data of the target sensor received by the receiving unit is equal to or greater than a predetermined threshold value Comprising an abnormality detection unit for detecting an abnormality of the subject sensor.

第2の本発明は、センサの異常を検知するためのモデルを生成するモデル生成装置であって、複数のセンサからセンサデータを受信する受信部と、前記複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを生成するモデル生成部と、を備える。   2nd this invention is a model production | generation apparatus which produces | generates the model for detecting abnormality of a sensor, Comprising: The receiving part which receives sensor data from a some sensor, The said some sensor as an object sensor, The said object Analyzing the correlation between the sensor data of the sensor group and the sensor data of the target sensor separately from the sensor group other than the sensor group, and generating a model that can estimate the sensor data of the target sensor from the sensor data of the sensor group A model generation unit.

第3の本発明は、センサの異常を検知する異常検知装置であって、複数のセンサから、センサデータを受信する受信部と、前記複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを記憶する記憶部と、前記モデルに、前記受信部が受信した前記センサ群のセンサデータを入力し、前記対象センサのセンサデータの推定値を取得する推定部と、前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知する異常検知部と、を備える。   3rd this invention is an abnormality detection apparatus which detects abnormality of a sensor, Comprising: The receiving part which receives sensor data from a some sensor, The said several sensor as an object sensor, and sensor groups other than the said object sensor A storage unit that analyzes the correlation between the sensor data of the sensor group and the sensor data of the target sensor, and stores a model that can estimate the sensor data of the target sensor from the sensor data of the sensor group; The sensor data of the sensor group received by the receiving unit is input to the model, an estimation unit that acquires an estimated value of sensor data of the target sensor, an estimated value of the target sensor, and the receiving unit received An abnormality detection unit that detects an abnormality of the target sensor when a difference from the sensor data of the target sensor is equal to or greater than a predetermined threshold.

第4の本発明は、モデル生成装置と、異常検知装置とを備える異常検知システムが行う異常検知方法であって、前記モデル生成装置は、複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータが推定可能なモデルを生成する生成ステップを行い、前記異常検知装置は、 前記複数のセンサから、センサデータを受信する受信ステップと、前記モデルに、前記受信ステップで受信した前記センサ群のセンサデータを入力し、前記対象センサのセンサデータの推定値を取得する推定ステップと、前記対象センサの推定値と、前記受信ステップで受信した前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知する異常検知ステップと、を行う。   4th this invention is the abnormality detection method which an abnormality detection system provided with a model production | generation apparatus and an abnormality detection apparatus performs, Comprising: The said model production | generation apparatus is a sensor other than the said target sensor and several sensors. A generation step of analyzing the correlation between the sensor data of the sensor group and the sensor data of the target sensor, and generating a model from which the sensor data of the target sensor can be estimated from the sensor data of the sensor group. The abnormality detection device receives the sensor data from the plurality of sensors, inputs the sensor data of the sensor group received in the reception step to the model, and receives the sensor data of the target sensor. An estimation step of obtaining an estimated value; an estimated value of the target sensor; and a sensor data of the target sensor received in the receiving step. Difference between the motor performs an abnormality detecting step of detecting a said object sensor abnormality when the predetermined threshold value or more, the.

第5の本発明は、コンピュータが実行する、センサの異常を検知するためのモデルを生成するモデル生成プログラムであって、前記コンピュータを、複数のセンサからセンサデータを受信する受信部、および、前記複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを生成するモデル生成部、として機能させる。   5th this invention is a model production | generation program which produces | generates the model for detecting the abnormality of a sensor which a computer performs, Comprising: The receiving part which receives the sensor data from several sensors, The said computer, A plurality of sensors are divided into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, and a correlation between sensor data of the sensor group and sensor data of the target sensor is analyzed, and the target sensor is calculated from the sensor data of the sensor group. It functions as a model generation unit that generates a model that can estimate the sensor data.

第6の本発明は、コンピュータが実行する、センサの異常を検知する異常検知プログラムであって、前記コンピュータを、複数のセンサから、センサデータを受信する受信部、前記複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを記憶する記憶部、前記モデルに、前記受信部が受信した前記センサ群のセンサデータを入力し、前記対象センサのセンサデータの推定値を取得する推定部、および、前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知する異常検知部、として機能させる。   6th this invention is the abnormality detection program which detects abnormality of a sensor which a computer performs, Comprising: The said computer is a receiving part which receives sensor data from a some sensor, The said some sensor is made into an object sensor. The sensor data of the target sensor can be estimated from the sensor data of the sensor group by analyzing the correlation between the sensor data of the sensor group and the sensor data of the target sensor separately from the sensor group other than the target sensor A storage unit that stores a model, an estimation unit that inputs sensor data of the sensor group received by the reception unit to the model, and acquires an estimated value of sensor data of the target sensor, and an estimated value of the target sensor And an abnormality of the target sensor is detected when a difference between the sensor data of the target sensor received by the receiving unit is equal to or greater than a predetermined threshold value Normal detection unit, to function as a.

本発明によれば、異常検知機能を組み込むことができないセンサにおいて発生した異常を、検知することができる。   According to the present invention, it is possible to detect an abnormality that has occurred in a sensor that cannot incorporate an abnormality detection function.

第1の実施形態の異常検知システムの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality detection system of 1st Embodiment. モデル生成装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of a model production | generation apparatus. 異常検知装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of an abnormality detection apparatus. 第1の実施形態のモデル生成処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the model production | generation process of 1st Embodiment. 第1の実施形態のモデル生成処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data used by the model production | generation process of 1st Embodiment. 第1の実施形態の異常検知処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the abnormality detection process of 1st Embodiment. 第1の実施形態の異常検知処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data used by the abnormality detection process of 1st Embodiment. 第1の実施形態(変形例)のモデル生成処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data used by the model production | generation process of 1st Embodiment (modification). 第2の実施形態のモデル生成処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the model production | generation process of 2nd Embodiment. 第2の実施形態のモデル生成処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data used by the model production | generation process of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の異常検知処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the abnormality detection process of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の異常検知処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data used by the abnormality detection process of 2nd Embodiment. 第2の実施形態(変形例)のモデル生成処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data used by the model production | generation process of 2nd Embodiment (modification). 第2の実施形態(変形例)の異常検知処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data used by the abnormality detection process of 2nd Embodiment (modification). 第3の実施形態の異常検知システムの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality detection system of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の異常検知システムの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality detection system of 4th Embodiment. 第4の実施形態の異常検知処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the abnormality detection process of 4th Embodiment. 第4の実施形態の変形例の異常検知処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the abnormality detection process of the modification of 4th Embodiment. 第5の実施形態の異常検知システムの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the abnormality detection system of 5th Embodiment. 第5の実施形態のモデル生成処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the model production | generation process of 5th Embodiment. 第6の実施形態の分類モデルの生成処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the production | generation process of the classification model of 6th Embodiment. 第6の実施形態の分類モデルの生成処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data used with the production | generation process of the classification model of 6th Embodiment. 第6の実施形態の異常検知処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the abnormality detection process of 6th Embodiment. 第7の実施形態の3次元空間に配置されたセンサの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor arrange | positioned in the three-dimensional space of 7th Embodiment. 第7の実施形態の時間とともに変化するセンサのセンサデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sensor data of the sensor which changes with time of 7th Embodiment. 第7の実施形態の畳み込みニューラルネットワークのイメージ図である。It is an image figure of the convolution neural network of 7th Embodiment. 第7の実施形態のモデル生成処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the model production | generation process of 7th Embodiment. 第7の実施形態の異常検知処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the abnormality detection process of 7th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態における異常検知システムの構成を示す構成図である。図示する異常検知システムは、モデル生成装置1と、異常検知装置2と、センサ利用装置3と、複数のセンサ4とを備える。また、これらの装置は、ネットワークにより接続されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the abnormality detection system in the first embodiment of the present invention. The illustrated abnormality detection system includes a model generation device 1, an abnormality detection device 2, a sensor utilization device 3, and a plurality of sensors 4. These devices are connected by a network.

モデル生成装置1は、複数のセンサ4のセンサデータ(センサ値)の相関を分析および学習し、センサ4の異常を検出するためのモデル(学習モデル)を生成する。具体的には、モデル生成装置1は、複数のセンサ4を対象センサと対象センサ以外のセンサ群とに分けて、センサ群のセンサデータと対象センサのセンサデータとの相関を分析し、センサ群のセンサデータから対象センサのセンサデータが推定可能なモデルを生成する。   The model generation device 1 analyzes and learns the correlation of sensor data (sensor values) of a plurality of sensors 4 and generates a model (learning model) for detecting an abnormality of the sensor 4. Specifically, the model generation device 1 divides the plurality of sensors 4 into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, analyzes the correlation between the sensor data of the sensor group and the sensor data of the target sensor, and the sensor group A model capable of estimating the sensor data of the target sensor is generated from the sensor data.

異常検知装置2は、モデル生成装置1が生成したモデルを用いて、各センサ4の異常(故障、改ざん、盗難、すり替え等)を検知する。   The abnormality detection device 2 detects an abnormality (failure, falsification, theft, replacement, etc.) of each sensor 4 using the model generated by the model generation device 1.

センサ利用装置3は、複数のセンサ4のセンサデータを利用する装置である。例えば、センサ利用装置3は、異常検知装置2が検知した異常をディスプレイなどに表示する監視装置であってもよい。また、センサ利用装置3は、異常検知装置2が検知した異常をメールやメッセンジャー等へアラートをあげる監視装置であってもよい。また、センサ利用装置3は、複数のセンサ4からセンサデータを収集し、収集したセンサデータを用いて、例えばセンシング対象機器の制御などの様々なサービスを提供するデータ処理装置であってもよい。   The sensor using device 3 is a device that uses sensor data of a plurality of sensors 4. For example, the sensor utilization device 3 may be a monitoring device that displays an abnormality detected by the abnormality detection device 2 on a display or the like. The sensor utilization device 3 may be a monitoring device that alerts an email, a messenger or the like of an abnormality detected by the abnormality detection device 2. The sensor utilization device 3 may be a data processing device that collects sensor data from a plurality of sensors 4 and provides various services such as control of a sensing target device using the collected sensor data.

センサ4は、対象となる物理量をセンシング(測定、検知)し、センサデータを出力する。具体的には、センサ4は、時間的に変化する物理量(例えば、音声、映像、言語情報(特定単語の頻度検知など)、数値など)を、周期的に所定のタイミング(例えば、n秒間隔)で時系列にセンシングし、センシング結果であるセンサデータをネットワークを介して異常検知装置2に送信する。また、センサ4は、センサデータをセンサ利用装置3に送信することとしてもよい。   The sensor 4 senses (measures and detects) a target physical quantity and outputs sensor data. More specifically, the sensor 4 periodically changes a physical quantity (for example, voice, video, language information (specific word frequency detection, etc.), numerical value, etc.) periodically at a predetermined timing (for example, every n seconds). ) In time series, and sensor data as a sensing result is transmitted to the abnormality detection apparatus 2 via the network. Further, the sensor 4 may transmit sensor data to the sensor utilization device 3.

なお、複数のセンサ4は、同一の種類のセンサ4であってもよく、あるいは、複数の種類のセンサが混在してもよい。   The plurality of sensors 4 may be the same type of sensors 4 or a plurality of types of sensors may be mixed.

図2は、モデル生成装置1の機能構成を示すブロック図である。図示するモデル生成装置1は、受信部11と、モデル生成部12と、モデル送信部13と、データ記憶部14と、モデル記憶部15とを備える。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the model generation device 1. The model generation device 1 illustrated includes a reception unit 11, a model generation unit 12, a model transmission unit 13, a data storage unit 14, and a model storage unit 15.

受信部11は、各センサ4から送信されるセンサデータを受信し、データ記憶部14に格納する。モデル生成部12は、データ記憶部14に記憶された複数のセンサ4のセンサデータの相関を分析および学習し、センサ4の異常を検出するためのモデルを生成する。具体的には、モデル生成部12は、複数のセンサ4を対象センサと対象センサ以外のセンサ群とに分けて、センサ群のセンサデータと対象センサのセンサデータとの相関を分析し、センサ群のセンサデータから対象センサのセンサデータが推定可能なモデルを生成・更新する。モデル送信部13は、モデル生成部12が生成したモデルを、異常検知装置2に送信する。   The receiving unit 11 receives the sensor data transmitted from each sensor 4 and stores it in the data storage unit 14. The model generation unit 12 analyzes and learns the correlation of the sensor data of the plurality of sensors 4 stored in the data storage unit 14 and generates a model for detecting an abnormality of the sensor 4. Specifically, the model generation unit 12 divides the plurality of sensors 4 into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, analyzes the correlation between the sensor data of the sensor group and the sensor data of the target sensor, and the sensor group A model that can estimate the sensor data of the target sensor from the sensor data of is generated and updated. The model transmission unit 13 transmits the model generated by the model generation unit 12 to the abnormality detection device 2.

データ記憶部14には、受信部11が収集した複数のセンサ4のセンサデータが記憶される。モデル記憶部15には、モデル生成部12が生成したモデルが記憶される。なお、データ記憶部14およびモデル記憶部15には、メモリまたはDBなどを用いることができる。   The data storage unit 14 stores sensor data of the plurality of sensors 4 collected by the reception unit 11. The model storage unit 15 stores the model generated by the model generation unit 12. Note that a memory, DB, or the like can be used for the data storage unit 14 and the model storage unit 15.

図3は、異常検知装置2の機能構成を示すブロック図である。図示する異常検知装置2は、受信部21と、推定部22と、異常検知部23と、データ記憶部24と、モデル記憶部25とを備える。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the abnormality detection device 2. The illustrated abnormality detection apparatus 2 includes a reception unit 21, an estimation unit 22, an abnormality detection unit 23, a data storage unit 24, and a model storage unit 25.

受信部21は、複数のセンサ4から送信されるセンサデータを受信し、データ記憶部14に格納する。推定部22は、モデル記憶部25に記憶されたモデルに受信部21が受信したセンサ群のセンサデータを入力し、対象センサのセンサデータの推定値を取得する。異常検知部23は、推定部22が推定した対象センサの推定値と、受信部21が受信した対象センサのセンサデータ(実測値)との差が、所定の閾値以上の場合に対象センサの異常を検知する。   The receiving unit 21 receives sensor data transmitted from the plurality of sensors 4 and stores it in the data storage unit 14. The estimation unit 22 inputs the sensor data of the sensor group received by the reception unit 21 to the model stored in the model storage unit 25, and acquires the estimated value of the sensor data of the target sensor. The abnormality detection unit 23 detects the abnormality of the target sensor when the difference between the estimated value of the target sensor estimated by the estimation unit 22 and the sensor data (measured value) of the target sensor received by the reception unit 21 is equal to or greater than a predetermined threshold. Is detected.

データ記憶部24には、受信部21が収集した複数のセンサ4のセンサデータが記憶される。モデル記憶部25には、モデル生成装置1から受信したモデルが記憶される。なお、データ記憶部24およびモデル記憶部25には、メモリまたはDBなどを用いることができる。   The data storage unit 24 stores sensor data of the plurality of sensors 4 collected by the receiving unit 21. The model storage unit 25 stores the model received from the model generation device 1. Note that a memory, a DB, or the like can be used for the data storage unit 24 and the model storage unit 25.

上記説明したモデル生成装置1、異常検知装置2およびセンサ利用装置3は、例えば、CPUと、メモリと、ハードディスク等の外部記憶装置などを備えた汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。なお、コンピュータシステムは、クラウド等の仮想マシンでもよく、また、複数のコンピュータで構成されるものであってもよい。また、コンピュータシステムは、CPUの他に、GPU(Graphics Processing Unit)を備えることとしてもよい。   As the model generation apparatus 1, the abnormality detection apparatus 2, and the sensor utilization apparatus 3 described above, for example, a general-purpose computer system including a CPU, a memory, and an external storage device such as a hard disk can be used. Note that the computer system may be a virtual machine such as a cloud, or may be configured by a plurality of computers. Further, the computer system may include a GPU (Graphics Processing Unit) in addition to the CPU.

このコンピュータシステムにおいて、CPUまたはGPUがメモリ上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、各装置の各機能が実現される。例えば、モデル生成装置1、異常検知装置2およびセンサ利用装置3の各機能は、モデル生成装置1用のプログラムの場合はモデル生成装置1のCPUまたはGPUが、異常検知装置2用のプログラムの場合は異常検知装置2のCPUまたはGPUが、そして、センサ利用装置3用のプログラムの場合はセンサ利用装置3のCPUまたはGPUが、それぞれ実行することにより実現される。   In this computer system, each function of each device is realized by the CPU or GPU executing a predetermined program loaded on the memory. For example, each function of the model generation device 1, the abnormality detection device 2, and the sensor utilization device 3 is the case where the CPU or GPU of the model generation device 1 is a program for the abnormality detection device 2 in the case of a program for the model generation device 1. Is implemented by the CPU or GPU of the abnormality detection device 2, and in the case of a program for the sensor utilization device 3, the CPU or GPU of the sensor utilization device 3 executes it.

また、モデル生成装置1用のプログラム、異常検知装置2用のプログラム、およびセンサ利用装置3用のプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVD−ROMなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。   The program for the model generation device 1, the program for the abnormality detection device 2, and the program for the sensor utilization device 3 are computer-readable recording media such as a hard disk, a flexible disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD-ROM. Or can be distributed over a network.

次に、本実施形態の動作について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

図4は、モデル生成装置1が行うモデル生成処理を説明する説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating model generation processing performed by the model generation device 1.

複数のセンサ4の各々は、対象となる物理量をセンシングし、センサデータに変換するセンシング部41と、センサデータを送信する送信部42とを備える。なお、各センサ4は、所定のタイミング(時間間隔)でセンシングを行い、センサデータを送信する。なお、送信部42は、センシング結果であるセンサデータ(センサ値)とともに、センサ識別情報(センサID)と、センシングした時刻を示すセンシング時刻とをセンサ情報として送信する。   Each of the plurality of sensors 4 includes a sensing unit 41 that senses a target physical quantity and converts it into sensor data, and a transmission unit 42 that transmits the sensor data. Each sensor 4 performs sensing at a predetermined timing (time interval) and transmits sensor data. The transmitting unit 42 transmits sensor identification information (sensor ID) and sensing time indicating sensing time as sensor information together with sensor data (sensor value) as a sensing result.

モデル生成装置1の受信部11は、各センサ4から送信されたセンサデータ、センサID、センシング時刻を受信し(S11)、これらを対応付けてデータ記憶部14に記憶する(S12)。これにより、データ記憶部14には、各センサ4の時系列に発生したセンサデータ(時系列センサデータ)が記憶される。   The reception unit 11 of the model generation device 1 receives the sensor data, sensor ID, and sensing time transmitted from each sensor 4 (S11), and stores them in the data storage unit 14 in association with each other (S12). Thereby, the sensor data (time series sensor data) generated in time series of each sensor 4 is stored in the data storage unit 14.

なお、センサ4がセンシング時刻を送信しない場合は、受信部11が、センサデータを受信した時刻をセンシング時刻とみなして、センサデータに対応付けて記憶することとしてもよい。   When the sensor 4 does not transmit the sensing time, the reception unit 11 may regard the time when the sensor data is received as the sensing time, and store it in association with the sensor data.

そして、モデル生成部12は、データ記憶部14から、センシング時刻が同一の複数のセンサ4全てのセンサデータのセット(組)を、教師データとして読み出し、当該センサデータのセットを用いてモデルを生成および更新し(S13)、モデル記憶部15に記憶する。モデル送信部13は、モデル記憶部15に記憶されたモデルを異常検知装置2に送信する(S14)。   And the model production | generation part 12 reads the sensor data set (group) of all the several sensors 4 with the same sensing time from the data storage part 14 as teacher data, and produces | generates a model using the said sensor data set. And it updates (S13) and memorize | stores in the model memory | storage part 15. FIG. The model transmission unit 13 transmits the model stored in the model storage unit 15 to the abnormality detection device 2 (S14).

図5は、S13のモデル生成処理の一例を示す図である。本実施形態では、複数のセンサ4を、推定対象の対象センサと、対象センサ以外のセンサ群とに分けて、センサ群のセンサデータから、対象センサのセンサデータが推定可能なモデルを生成する。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the model generation process of S13. In the present embodiment, the plurality of sensors 4 are divided into a target sensor to be estimated and a sensor group other than the target sensor, and a model capable of estimating the sensor data of the target sensor is generated from the sensor data of the sensor group.

図示する例では、n個のセンサのうち、センサSnを対象センサとし、センサS1〜Sn-1をセンサ群とする。そして、モデル生成部12は、複数の時刻(t-k, … , t-2, t-1, t)の各時刻において、センサ群S1〜Sn-1のセンサデータ、および、対象センサSnのセンサデータを教師データとして、対象センサSnのセンサデータを推定可能なモデル(Sn用モデル)を生成する。すなわち、対象センサのセンサデータと、センサ群のセンサデータとの相関を分析することでモデルを生成する。   In the illustrated example, among n sensors, the sensor Sn is a target sensor and the sensors S1 to Sn-1 are sensor groups. The model generation unit 12 then detects the sensor data of the sensor groups S1 to Sn-1 and the sensor data of the target sensor Sn at each of a plurality of times (tk,..., T-2, t-1, t). Is used as teacher data to generate a model (Sn model) capable of estimating the sensor data of the target sensor Sn. That is, the model is generated by analyzing the correlation between the sensor data of the target sensor and the sensor data of the sensor group.

具体的には、センシング時刻が同一のセンサ群のセンサデータの値を入力データとし、この場合の出力データを対象センサのセンサデータとする教師データ(入出力ペア)を機械学習することで、ある時刻(t)におけるセンサ群のセンサデータ(S1(t), S2(t) , S3(t) , … , Sn-1(t))51を入力すると、対象センサのセンサデータ(Sn(t))52が推定可能なモデル(関数)を生成する。すなわち、モデルは、ある時刻におけるセンサ群のセンサデータが入力された場合に、当該時刻における対象センサの推定されるセンサデータ(推定値)を出力する関数である。   More specifically, machine learning is performed on teacher data (input / output pairs) in which sensor data values of sensors having the same sensing time are used as input data and output data in this case is used as sensor data of the target sensor. When sensor data (S1 (t), S2 (t), S3 (t), ..., Sn-1 (t)) 51 of the sensor group at time (t) is input, sensor data (Sn (t)) of the target sensor ) 52 generates a model (function) that can be estimated. That is, the model is a function that outputs sensor data (estimated value) estimated from the target sensor at the time when sensor data of the sensor group at a certain time is input.

モデル生成部12は、同一時刻におけるセンサ群S1〜Sn-1のセンサデータ、および、対象センサSnのセンサデータを複数読み出し、S13の処理を繰り返し行い、モデルを更新する。   The model generation unit 12 reads a plurality of sensor data of the sensor groups S1 to Sn-1 and the sensor data of the target sensor Sn at the same time, repeats the process of S13, and updates the model.

本実施形態では、複数のセンサ4のセンサデータを、多次元相関分析技術、AutoEncoderなどの機械学習を用いて、相互の関連を分析・解析し、モデルを生成する。   In the present embodiment, the sensor data of the plurality of sensors 4 is analyzed and analyzed using machine learning such as multidimensional correlation analysis technology and AutoEncoder to generate a model.

多次元相関分析には、多変量解析、重回帰分析などが用いられる。多変量解析は、複数の変数に関するデータをもとにして、これらの変数間の相互関連を分析する統計的技法である。重回帰分析は、多変量解析の1つであって、回帰分析において独立変数が2つ以上のものである。   For multidimensional correlation analysis, multivariate analysis, multiple regression analysis, or the like is used. Multivariate analysis is a statistical technique that analyzes the correlation between variables based on data on multiple variables. The multiple regression analysis is one of multivariate analyses, and has two or more independent variables in the regression analysis.

AutoEncoderは、機械学習において、ニューラルネットワークを使用した次元圧縮のためのアルゴリズムである。   AutoEncoder is an algorithm for dimension compression using a neural network in machine learning.

本実施形態および以下に説明する全ての実施形態および変形例では、センサ毎に対応するモデルが生成される。すなわち、Sn用モデルの生成と同様に、「センサS1を対象センサとし、センサS2〜Snをセンサ群として、S2用モデルを生成する」、「センサS2を対象センサとし、センサS1,S3〜Snをセンサ群として、S3用モデルを生成する」など、全てのセンサS1〜Snのモデルを生成する。したがって、モデル記憶部15には、各センサ用のモデルが格納される。   In this embodiment and all the embodiments and modifications described below, a model corresponding to each sensor is generated. That is, similarly to the generation of the Sn model, “generate the S2 model with the sensor S1 as the target sensor and the sensors S2 to Sn as the sensor group” and “the sensor S2 as the target sensor and the sensors S1, S3 to Sn. Generate a model for S3 using a sensor group as a sensor group, and generate models for all the sensors S1 to Sn. Therefore, the model storage unit 15 stores a model for each sensor.

なお、モデル生成装置1は、例えば、異常検知システムの稼働前など最初に、図4に示すモデル生成処理を行ってモデルを生成して異常検知装置2に送信し、異常検知装置2は最初に生成したモデルを使い続けてもよい。あるいは、モデル生成装置1は、所定のタイミングで各センサからセンサデータを収集してモデルを更新し、更新後のモデルを異常検知装置2に送信してもよい。   Note that the model generation device 1 first performs model generation processing shown in FIG. 4 to generate a model and transmits the model to the abnormality detection device 2 before the operation of the abnormality detection system, for example. You may continue to use the generated model. Alternatively, the model generation device 1 may collect sensor data from each sensor at a predetermined timing, update the model, and transmit the updated model to the abnormality detection device 2.

所定のタイミングでのモデルの更新には、あらかじめパラメータとして期間を入力することで定期的にモデルを更新する場合、オペレータ(管理者)の指示等の何らかのトリガを契機にモデルを更新する場合が含まれる。   Updating the model at a predetermined timing includes updating the model periodically by inputting a period as a parameter in advance, or updating the model triggered by some trigger such as an operator (administrator) instruction It is.

所定のタイミングでモデルを更新することで、各センサのセンサデータ(対象センサとセンサ群との相関)が、時々刻々と時間ともに変化する場合であっても、推定精度の高いモデルを維持することができる。   Maintaining a model with high estimation accuracy even when the sensor data of each sensor (correlation between the target sensor and sensor group) changes with time by updating the model at a predetermined timing Can do.

図6は、異常検知装置2が行う異常検知処理を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining an abnormality detection process performed by the abnormality detection device 2.

異常検知装置2の受信部21は、各センサ4から送信されるセンサデータ、センサID、センシング時刻を受信し(S21)、データ記憶部24に記憶する(S22)。そして、推定部22は、同一のセンシング時刻における全てのセンサ4のセンサデータがデータ記憶部24に格納されると、データ記憶部24から当該時刻におけるセンサ群(推定元)のセンサデータを読み出し(S23)、読み出したセンサデータをモデル記憶部25に記憶された対象センサのモデルに入力して、対象センサのセンサデータの推定値を取得する(S24)。   The reception unit 21 of the abnormality detection device 2 receives the sensor data, sensor ID, and sensing time transmitted from each sensor 4 (S21) and stores them in the data storage unit 24 (S22). And if the sensor data of all the sensors 4 in the same sensing time are stored in the data storage part 24, the estimation part 22 will read the sensor data of the sensor group (estimation origin) in the said time from the data storage part 24 ( S23) The read sensor data is input to the model of the target sensor stored in the model storage unit 25, and an estimated value of the sensor data of the target sensor is acquired (S24).

具体的には、図7に示すように、推定部22は、例えば、センシング時刻tにおける対象センサSnの推定値72を取得する場合は、センサ群のセンサデータ(S1(t), S2(t) , S3(t) , … , Sn-1(t))71をセンサSn用モデルに入力する。   Specifically, as illustrated in FIG. 7, for example, when the estimation unit 22 acquires the estimated value 72 of the target sensor Sn at the sensing time t, the sensor data (S1 (t), S2 (t ), S3 (t),..., Sn-1 (t)) 71 are input to the sensor Sn model.

そして、異常検知部23は、同一のセンシング時刻の対象センサ(推定先)のセンサデータ(実測値)をデータ記憶部24から読み出し(S25)、S24で取得した推定値と比較する(S26)。異常検知部23は、対象センサの推定値と実測値との差が、所定の閾値以上か否かを判定する(S27)。   And the abnormality detection part 23 reads the sensor data (actual measurement value) of the object sensor (estimation destination) of the same sensing time from the data storage part 24 (S25), and compares with the estimated value acquired by S24 (S26). The abnormality detection unit 23 determines whether or not the difference between the estimated value and the actual measurement value of the target sensor is equal to or greater than a predetermined threshold (S27).

具体的には、図7に示すように、異常検知部23は、データ記憶部24からセンシング時刻tにおける対象センサSnのセンサデータの実測値Sn(t)73を読み出し、推定値Sn_eval(t)72と実測値73とを比較する。   Specifically, as illustrated in FIG. 7, the abnormality detection unit 23 reads an actual measurement value Sn (t) 73 of the sensor data of the target sensor Sn at the sensing time t from the data storage unit 24 and estimates the value Sn_eval (t). 72 and the measured value 73 are compared.

所定の閾値以上の場合(S27:YES)、異常検知部23は、対象センサの異常を検知し(すなわち、対象センサに異常が発生した判別し)、センサ利用装置3に異常が発生したことを通知する(S28)。   If it is equal to or greater than the predetermined threshold (S27: YES), the abnormality detection unit 23 detects an abnormality of the target sensor (that is, determines that an abnormality has occurred in the target sensor), and indicates that an abnormality has occurred in the sensor utilization device 3. Notification is made (S28).

推定値と実測値との差が所定の閾値以上の場合は、対象センサとセンサ群との間の相関が崩れた、または、相関がなくなったことを意味する。例えば、対象センサが故障した場合、改ざんされた場合、盗難された場合、すり替えられた場合などの異常時に、対象センサとセンサ群との間の相関が崩れる、または相関がなくなる。本実施形態では、対象センサとセンサ群との間の相関を示すモデルを用いて推定した対象センサの推定値と、対象データの実測値との差が乖離した場合に異常を検知することで、異常検知機能を持たないセンサの異常を、高精度に検知することができる。   If the difference between the estimated value and the actually measured value is equal to or greater than a predetermined threshold value, it means that the correlation between the target sensor and the sensor group is broken or no longer exists. For example, the correlation between the target sensor and the sensor group is broken or lost in the event of an abnormality such as when the target sensor breaks down, has been tampered with, has been stolen, or has been replaced. In the present embodiment, by detecting an abnormality when the difference between the estimated value of the target sensor estimated using the model indicating the correlation between the target sensor and the sensor group and the actual measurement value of the target data deviates, Abnormalities in sensors that do not have an abnormality detection function can be detected with high accuracy.

なお、本実施形態および以下に説明する全ての実施形態および変形例では、異常検知装置2のモデル記憶部25には、各センサ用のモデルが格納される。そして、異常検知装置2は、対象センサとして、他の全てのセンサS1〜Sn-1についても同様に、対応するモデルを用いて推定値を取得し、推定値と実測値との差が所定の閾値の場合は異常を検知する。   In the present embodiment and all embodiments and modifications described below, models for each sensor are stored in the model storage unit 25 of the abnormality detection device 2. And the abnormality detection apparatus 2 acquires an estimated value similarly about all the other sensors S1-Sn-1 as an object sensor using a corresponding model, and the difference of an estimated value and an actual measurement value is predetermined. In the case of a threshold, an abnormality is detected.

そして、センサ利用装置3は、対象センサに異常が発生した旨のエラーメッセージを、ディスプレイなどの出力装置に出力する。なお、複数の対象センサにおいて、異常検知した場合、複数のエラーメッセージがセンサ利用装置3に出力される。エラーメッセージには、例えば、対象センサのセンサID、センシング時刻などが含まれる。   Then, the sensor utilization device 3 outputs an error message indicating that an abnormality has occurred in the target sensor to an output device such as a display. When an abnormality is detected in a plurality of target sensors, a plurality of error messages are output to the sensor utilization device 3. The error message includes, for example, the sensor ID and sensing time of the target sensor.

以上説明した本実施形態では、モデル生成装置1は、同一時刻において複数のセンサ4がそれぞれ測定したセンサデータを用いて、モデルを生成する。異常検知装置2は、所定の時刻におけるセンサ群のセンサデータをモデルに入力し、所定の時刻における対象センサの推定値を取得し、対象センサの推定値と受信した所定の時刻における対象センサのセンサデータ(実測値)との差が所定の閾値以上の場合に対象センサの異常を検知する。   In the present embodiment described above, the model generation device 1 generates a model using sensor data measured by the plurality of sensors 4 at the same time. The abnormality detection device 2 inputs sensor data of a sensor group at a predetermined time into a model, acquires an estimated value of the target sensor at a predetermined time, and receives the estimated value of the target sensor and the sensor of the target sensor at the received predetermined time. An abnormality of the target sensor is detected when the difference from the data (actual measurement value) is equal to or greater than a predetermined threshold.

このように、本実施形態では、推定値と実測値との差が所定の閾値以上の場合に(すなわち、対象センサとセンサ群との間の相関が一定の割合まで崩れた場合に)異常を検知する。これにより、本願発明では、センサが故障した場合、あるいは、悪意を持った第三者がセンサを偽物にすり替える、センサデータを偽の値に改ざんする、盗むなどの不正行為を行った場合、容易にセンサの異常を検知することができる。   As described above, in this embodiment, when the difference between the estimated value and the actually measured value is equal to or larger than the predetermined threshold (that is, when the correlation between the target sensor and the sensor group collapses to a certain ratio), an abnormality is detected. Detect. As a result, in the present invention, if a sensor breaks down, or if a malicious third party replaces the sensor with a fake, alters the sensor data to a fake value, steals, etc., it is easy. It is possible to detect abnormality of the sensor.

なお、悪意を持った第三者が1つのセンサを偽物にすり替えたり、センサデータを偽の値に改ざんする場合、当該センサのセンサデータの連続性を考慮することは可能であるとしても、他の多数のセンサとの相関を維持しつつ、偽物にすり替えたり、センサデータの改ざんを行うことは極めて困難である。したがって、本実施形態では、高い精度で異常を検知することができるとともに、堅牢なセキュリティを確保することができる。   In addition, when a malicious third party replaces one sensor with a fake or alters sensor data to a fake value, it is possible to consider the continuity of the sensor data of the sensor. It is extremely difficult to replace the sensor data with a fake or to tamper with sensor data while maintaining the correlation with a large number of sensors. Therefore, in the present embodiment, an abnormality can be detected with high accuracy and robust security can be ensured.

また、本実施形態では、センサ自体が異常検知機能を実装することなく、センサの異常を検知することができる。すなわち、センサ自体が、高い処理能力を持たない場合であっても、異常を検知することができる。   In the present embodiment, the sensor itself can detect an abnormality of the sensor without implementing the abnormality detection function. That is, even when the sensor itself does not have a high processing capability, an abnormality can be detected.

<第1の実施形態の変形例>
第1の実施形態の変形例として、モデル生成装置1のモデル生成部12は、センサ群のセンサデータからモデルの生成に用いるセンサを決定し、決定したセンサのセンサデータを用いてモデルを生成することとしてもよい。
<Modification of First Embodiment>
As a modification of the first embodiment, the model generation unit 12 of the model generation device 1 determines a sensor to be used for generating a model from the sensor data of the sensor group, and generates a model using the sensor data of the determined sensor. It is good as well.

図8は、第1の実施形態の変形例におけるモデル生成処理に用いるセンサデータの一例を示す図である。本変形例では、センサ群のセンサデータから対象センサのセンサデータが推定可能なモデルを生成する際に、モデル生成部12は、センサ群の全てのセンサデータを用いるのではなく、モデルの生成に使用するセンサを時刻毎にランダムに決定する。すなわち、モデル生成部12は、モデルの生成に用いるセンサを一定の割合で排除する。図示する例では、時刻t-kにおいては、センサS1、S3等が排除され、残りのセンサがモデル生成に利用するセンサとして決定され、決定したセンサのセンサデータがセンサ群の教師データとしてモデルの生成に用いられる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of sensor data used for model generation processing according to the modification of the first embodiment. In this modification, when generating a model that can estimate the sensor data of the target sensor from the sensor data of the sensor group, the model generation unit 12 does not use all the sensor data of the sensor group, but generates a model. A sensor to be used is randomly determined for each time. That is, the model generation unit 12 excludes the sensors used for model generation at a certain rate. In the illustrated example, at time tk, the sensors S1, S3, etc. are excluded, the remaining sensors are determined as sensors to be used for model generation, and the sensor data of the determined sensors are used as teacher data for the sensor group to generate a model. Used.

これにより、本変形例では、特定のセンサのセンサデータに過度に依存したモデルを生成してしまうことを回避し、センサの異常検知の精度をより高めることができる。   Thereby, in this modification, it can avoid producing | generating the model which depends too much on the sensor data of a specific sensor, and can raise the precision of sensor abnormality detection more.

なお、本変形例は、以下に説明する全ての実施形態および変形例において、適用することができる。   This modification can be applied to all the embodiments and modifications described below.

<第2の実施形態>
第2の実施形態は、モデルの生成および異常検知を行う際に、一定の時間幅においてセンシングされた時系列のセンサデータを用いる点において、第1の実施形態と異なり、その他については、第1の実施形態と同様である。本実施形態の構成については、第1の実施形態(図1〜図3)と同様であるため、ここでは説明を省略する。
<Second Embodiment>
The second embodiment differs from the first embodiment in that time-series sensor data sensed in a certain time width is used when generating a model and detecting an abnormality. This is the same as the embodiment. Since the configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 to 3), description thereof is omitted here.

一定の時間幅は、モデルの生成処理および異常検知処理の際に使用する時間(時刻の範囲)である。以下に説明する本実施形態では、例えば、時刻t-kから時刻tまでの時間を、一定の時間幅として用いるものとする。   The certain time width is a time (time range) used in the model generation process and the abnormality detection process. In the present embodiment described below, for example, the time from time t-k to time t is used as a constant time width.

本実施形態では、モデル生成装置1は、一定の時間幅で時系列にセンシングされたセンサ群のセンサデータから、前記時間幅の中で最新の前記対象センサのセンサデータが推定可能な前記モデルを生成する。異常検知装置2の推定部22は、受信部21が受信した所定の時刻から前記時間幅分遡ったセンサ群の時系列に発生したセンサデータをモデルに入力し、対象センサの所定の時刻における推定値を取得し、異常検知部23は、対象センサの推定値と、受信部21が受信した対象センサの所定の時刻におけるセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に対象センサの異常を検知する。   In the present embodiment, the model generation device 1 uses the model that can estimate the latest sensor data of the target sensor within the time width from the sensor data of the sensor group sensed in time series with a constant time width. Generate. The estimation unit 22 of the abnormality detection device 2 inputs sensor data generated in a time series of the sensor group that is backed by the time width from the predetermined time received by the reception unit 21 to the model, and estimates the target sensor at the predetermined time. The abnormality detection unit 23 detects the abnormality of the target sensor when the difference between the estimated value of the target sensor and the sensor data received by the reception unit 21 at a predetermined time is equal to or greater than a predetermined threshold. Detect.

図9は、本実施形態のモデル生成装置1が行うモデル生成処理を説明する図である。 ここでは、第1の実施形態と異なるS13について説明する。他の処理S11、S12、S14については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 9 is a diagram illustrating model generation processing performed by the model generation device 1 according to the present embodiment. Here, S13 different from the first embodiment will be described. Since the other processes S11, S12, and S14 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

S13において、モデル生成部12は、データ記憶部14から、一定の時間幅で同じ時間(複数の同じ時刻)にセンシングされた時系列のセンサデータを、複数のセンサ4の全てについて読み出し、読み出した時系列のセンサデータを用いてモデルを生成および更新し、モデル記憶部15に記憶する。   In S <b> 13, the model generation unit 12 reads out the time-series sensor data sensed at the same time (a plurality of the same times) with a constant time width from all of the plurality of sensors 4 from the data storage unit 14. A model is generated and updated using time-series sensor data, and stored in the model storage unit 15.

図10は、本実施形態のモデル生成処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。図示する例では、n個のセンサのうち、センサSnを対象センサとし、センサS1〜Sn-1をセンサ群とする。そして、モデル生成部12は、一定の時間幅で時系列にセンシングされたセンサ群S1〜Sn-1のセンサデータから、前記時間幅の中で最新の対象センサSnのセンサデータが推定可能なモデル(Sn用モデル)を生成する。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of sensor data used in the model generation process of the present embodiment. In the illustrated example, among n sensors, the sensor Sn is a target sensor and the sensors S1 to Sn-1 are sensor groups. And the model production | generation part 12 is a model which can estimate the sensor data of the newest target sensor Sn in the said time width from the sensor data of the sensor groups S1-Sn-1 sensed in time series with a fixed time width. (Sn model) is generated.

具体的には、モデル生成部12は、図10に示すように、一定の時間幅(t-k〜t)で時系列にセンシングされたセンサデータ101と、前記時間幅の中で最新の対象センサSnのセンサデータ102とを教師データとして、モデルを生成する。また、モデル生成部12は、前記時間幅を時間方向にずらした、次の一定の時間幅(t-k+1〜t+1)で時系列にセンシングされたセンサデータ103と、前記時間幅の中で最新の対象センサSnのセンサデータ104とを教師データとしてモデルを更新する。このように、モデル生成部12は、一定の時間幅で時系列にセンシングされたセンサ群のセンサデータと、前記時間幅の中で最新の対象センサデータとを、時間方向にずらして複数読み出し、S13の処理を繰り返し行い、モデルを更新する。   Specifically, as illustrated in FIG. 10, the model generation unit 12 includes the sensor data 101 sensed in time series with a certain time width (tk to t), and the latest target sensor Sn within the time width. A model is generated by using the sensor data 102 as the teacher data. In addition, the model generation unit 12 shifts the time width in the time direction, the sensor data 103 sensed in time series with the next constant time width (t-k + 1 to t + 1), and the time width The model is updated using the latest sensor data 104 of the target sensor Sn as teacher data. In this way, the model generation unit 12 reads a plurality of sensor data of the sensor group sensed in time series with a certain time width and the latest target sensor data within the time width, shifted in the time direction, The process of S13 is repeated to update the model.

なお、一定の時間幅は、センサの種類毎に異なる時間幅を設定することとしてもよい。   The fixed time width may be set to a different time width for each type of sensor.

本実施形態では、センサ群の一定の時間幅の時系列に発生したセンサデータと、対象センサの前記時間幅の最新のセンサデータとの相関を分析することでモデルを生成する。本実施形態では、一定の時間幅の過去のセンサデータを含めて相関を分析することで、より高い精度で対象センサのセンサデータが推定可能な精緻なモデルを生成することができる。   In the present embodiment, a model is generated by analyzing the correlation between sensor data generated in a time series of a certain time width of the sensor group and the latest sensor data of the time width of the target sensor. In the present embodiment, by analyzing the correlation including past sensor data of a certain time width, it is possible to generate a precise model that can estimate the sensor data of the target sensor with higher accuracy.

また、図10に示す例では、センサ群の一定の時間幅の全てのセンサデータ101、102を用いてモデルを生成することとしたが、一定の時間幅のうちの一部の時間幅のセンサデータを用いてモデルを生成することとしてもよい。   In the example illustrated in FIG. 10, the model is generated using all the sensor data 101 and 102 having a certain time width of the sensor group. However, a sensor having a certain time width in the certain time width is generated. A model may be generated using data.

なお、本実施形態では、第1の実施形態と同様にセンサ毎に対応するモデルが生成され、モデル記憶部25には各センサ用のモデルが格納される。   In the present embodiment, a model corresponding to each sensor is generated as in the first embodiment, and a model for each sensor is stored in the model storage unit 25.

図11は、異常検知装置2が行う異常検知処理を説明する説明図である。ここでは、第1の実施形態と異なるS23〜S26について説明する。他の処理S21、S22、S27〜S28については、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an abnormality detection process performed by the abnormality detection device 2. Here, S23 to S26 different from the first embodiment will be described. Other processes S21, S22, and S27 to S28 are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

S23において、推定部22は、所定の時刻(例えば、現時点)から一定の時間幅分遡った全てのセンサ4のセンサデータがデータ記憶部24に格納されると、データ記憶部24から当該時間幅におけるセンサ群(推定元)の時系列に発生したセンサデータを読み出す。そして、推定部22は、読み出したセンサデータをモデル記憶部25に記憶された対象センサのモデルに入力して、対象センサの所定の時刻における推定値を取得する(S24)。   In S23, when the sensor data of all the sensors 4 that are back by a certain time width from a predetermined time (for example, the current time) are stored in the data storage section 24, the estimation section 22 stores the time width from the data storage section 24. The sensor data generated in the time series of the sensor group (estimation source) is read out. And the estimation part 22 inputs the read sensor data into the model of the object sensor memorize | stored in the model memory | storage part 25, and acquires the estimated value in the predetermined time of an object sensor (S24).

具体的には、図12に示すように、推定部22は、時刻tにおける対象センサSnの推定値72を取得する場合は、時刻tから一定の時間幅分遡ったセンサ群のセンサデータ121をセンサSn用モデルに入力し、対象センサの時刻tにおける推定値を取得する。   Specifically, as illustrated in FIG. 12, when the estimation unit 22 acquires the estimated value 72 of the target sensor Sn at the time t, the estimation unit 22 uses the sensor data 121 of the sensor group that is traced by a certain time width from the time t. Input to the model for sensor Sn, and obtain an estimated value of the target sensor at time t.

そして、異常検知部23は、対象センサ(推定元)の所定の時刻のセンサデータ(実測値)をデータ記憶部24から読み出し(S25)、S24で取得した推定値と比較する(S26)。   Then, the abnormality detection unit 23 reads out sensor data (actual measurement value) at a predetermined time of the target sensor (estimation source) from the data storage unit 24 (S25), and compares it with the estimated value acquired in S24 (S26).

具体的には、図12に示すように、異常検知部23は、データ記憶部24から所定の時刻tにおける対象センサSnのセンサデータの実測値Sn(t)123を読み出し、推定値Sn_eval(t)122と実測値123とを比較する。   Specifically, as illustrated in FIG. 12, the abnormality detection unit 23 reads an actual measurement value Sn (t) 123 of the sensor data of the target sensor Sn at a predetermined time t from the data storage unit 24, and estimates the value Sn_eval (t ) 122 and measured value 123 are compared.

なお、本実施形態では、第1の実施形態と同様に、センサ毎に推定値を取得し、実測値との比較を行うことで異常検知を行う。   In the present embodiment, as in the first embodiment, an abnormal value is detected by acquiring an estimated value for each sensor and comparing it with an actually measured value.

以上説明した本実施形態では、センサ群の一定の時間幅の時系列に発生したセンサデータと、対象センサの前記時間幅の最新のセンサデータとの相関を分析することでモデルを生成する。したがって、本実施形態では、一定の時間幅の過去のセンサデータを含めて相関を分析することで、より高い精度で対象センサのセンサデータが推定可能な精緻なモデルを生成することができる。   In the present embodiment described above, a model is generated by analyzing the correlation between sensor data generated in a time series of a certain time width of the sensor group and the latest sensor data of the time width of the target sensor. Therefore, in the present embodiment, by analyzing the correlation including past sensor data of a certain time width, it is possible to generate a precise model that can estimate the sensor data of the target sensor with higher accuracy.

なお、本実施形態は、以下に説明する全ての実施形態および変形例において、適用することができる。   This embodiment can be applied to all the embodiments and modifications described below.

<第2の実施形態の変形例>
第2の実施形態の変形例として、モデル生成装置1は、過去のセンサ群の一定時間幅の時系列のセンサデータから、所定の時間経過後(将来、未来)の対象センサのセンサデータの推定が可能なモデルを生成することとしてもよい。
<Modification of Second Embodiment>
As a modification of the second embodiment, the model generation device 1 estimates sensor data of a target sensor after a predetermined time has elapsed (future, future) from time-series sensor data of a certain time width of past sensor groups. It is also possible to generate a model capable of

本変形例では、モデル生成装置1のモデル生成部12は、一定の時間幅で時系列にセンシングされたセンサ群のセンサデータから、前記時間幅から所定の時間経過後の対象センサのセンサデータが推定可能な前記モデルを生成する。異常検知装置2の推定部22は、受信部21が受信した、所定の時刻から前記時間幅分遡ったセンサ群の時系列に発生したセンサデータをモデルに入力し、対象センサの所定の時刻から所定の時間経過後の推定値を取得する。異常検知部23は、対象センサの推定値と、受信部21が受信した対象センサの所定の時刻から所定の時間経過後のセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に対象センサの異常を検知する。   In the present modification, the model generation unit 12 of the model generation device 1 uses the sensor data of the sensor group sensed in time series with a certain time width to obtain the sensor data of the target sensor after a predetermined time has elapsed from the time width. The model that can be estimated is generated. The estimation unit 22 of the abnormality detection apparatus 2 inputs sensor data generated in a time series of the sensor group that is received by the reception unit 21 and is backed by the time width from a predetermined time to the model, and from the predetermined time of the target sensor. An estimated value after a predetermined time has elapsed is acquired. The abnormality detection unit 23 detects the abnormality of the target sensor when the difference between the estimated value of the target sensor and the sensor data after the predetermined time has elapsed from the predetermined time of the target sensor received by the reception unit 21 is equal to or greater than a predetermined threshold. Is detected.

図13は、本変形例のモデル生成処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。 図示する例では、一定の時間幅(t-k〜t)で時系列にセンシングされたセンサデータ131と、前記時間幅から所定の時間経過後(t+α)の対象センサSnのセンサデータ132とを教師データとして、モデルを生成する。また、モデル生成部12は、前記時間幅を時間方向にずらした、次の一定の時間幅(t-k+1〜t+1)で時系列にセンシングされたセンサデータ133と、前記時間幅から所定の時間経過後(t+1+α)の対象センサSnのセンサデータ134とを教師データとしてモデルを更新する。このように、モデル生成部12は、一定の時間幅で時系列にセンシングされたセンサ群のセンサデータと、前記時間幅から所定の時間経過後の近い将来の対象センサのセンサデータとを、時間方向にずらして順次読み出し、S13の処理を繰り返し行い、モデルを更新する。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example of sensor data used in the model generation process of the present modification. In the example shown in the figure, sensor data 131 sensed in time series with a constant time width (tk to t) and sensor data 132 of the target sensor Sn after a predetermined time has elapsed from the time width (t + α). A model is generated as teacher data. In addition, the model generation unit 12 shifts the time width in the time direction, the sensor data 133 sensed in time series with the next constant time width (t−k + 1 to t + 1), and the time width The model is updated with the sensor data 134 of the target sensor Sn after a predetermined time has elapsed (t + 1 + α) as teacher data. As described above, the model generation unit 12 uses the sensor data of the sensor group sensed in time series in a certain time width and the sensor data of the near future target sensor after a predetermined time has elapsed from the time width as time. The data is sequentially read out in the direction, and the process of S13 is repeated to update the model.

なお、所定の時間(α)は、サービス要件またはセンサの種類に応じて設定することとしてもよい。所定の時間(α)を大きくすると、一般的に推定精度は低くなるが、より離れた将来の予測が可能となる。一方、所定の時間(α)を小さくすると、一般的に推定精度は高くなるが、近い将来の予測しかできない。また、このαの最適解は適用対象システムの特性に依存するため、適用対象システム及びサービス要件(どの程度将来の値を予測したいか)に従い定めるものとする。   The predetermined time (α) may be set according to service requirements or the type of sensor. If the predetermined time (α) is increased, the estimation accuracy is generally lowered, but a further future prediction becomes possible. On the other hand, if the predetermined time (α) is reduced, the estimation accuracy is generally increased, but only prediction in the near future can be performed. Since the optimal solution of α depends on the characteristics of the application target system, it is determined according to the application target system and service requirements (how much future values are expected to be predicted).

図14は、本変形例の異常検知処理で用いるセンサデータの一例を示す図である。本変形例では、図11のS23において、推定部22は、一定の時間幅の全てのセンサのセンサデータがデータ記憶部24に格納されると、データ記憶部24から当該時間幅におけるセンサ群(推定元)のセンサデータを読み出す。そして、推定部22は、読み出したセンサデータをモデル記憶部25に記憶された対象センサのモデルに入力して、対象センサの所定の時間経過後の推定値を取得する(S24)。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of sensor data used in the abnormality detection process of the present modification. In this modification, when the sensor data of all sensors having a certain time width is stored in the data storage unit 24 in S23 of FIG. Read the sensor data of the estimation source). And the estimation part 22 inputs the read sensor data into the model of the object sensor memorize | stored in the model memory | storage part 25, and acquires the estimated value after predetermined time passage of an object sensor (S24).

具体的には、図14に示すように、推定部22は、時刻t+αにおける対象センサSnの推定値Sn_eval(t+α)142を取得する場合、時刻t+αから所定の時間遡った、センサ群の一定時間幅(t-k〜t)のセンサデータ141をセンサSn用モデルに入力する。   Specifically, as illustrated in FIG. 14, when the estimation unit 22 acquires the estimated value Sn_eval (t + α) 142 of the target sensor Sn at the time t + α, the estimation unit 22 goes back a predetermined time from the time t + α. , Sensor data 141 having a predetermined time width (tk to t) of the sensor group is input to the sensor Sn model.

そして、異常検知部23は、所定の時刻(t+α)の対象センサSnのセンサデータ(実測値)がデータ記憶部24に記憶されると、当該センサデータ(実測値)を読み出し(S25)、S24で取得した推定値と比較し(S26)、対象センサの推定値とセンサデータ(実測値)との差が、所定の閾値以上か否かを判定する(S27)。   Then, when the sensor data (actual measurement value) of the target sensor Sn at the predetermined time (t + α) is stored in the data storage unit 24, the abnormality detection unit 23 reads the sensor data (actual measurement value) (S25). Compared with the estimated value acquired in S24 (S26), it is determined whether or not the difference between the estimated value of the target sensor and the sensor data (actually measured value) is equal to or greater than a predetermined threshold (S27).

本変形例では、センサ群の過去の一定時間幅の時系列に発生したセンサデータと、対象センサの前記一定時間幅から所定の時間経過後のセンサデータとの相関を分析し、モデルを生成する。これにより、センサ群のセンサデータと対象センサのセンサデータとの相関が、時間的にずれる場合であっても、より高い精度で対象センサのセンサデータが推定可能な精緻なモデルを生成することができる。   In the present modification, a model is generated by analyzing the correlation between sensor data generated in a time series of a certain time width in the past of the sensor group and sensor data after a predetermined time has elapsed from the certain time width of the target sensor. . Thereby, even if the correlation between the sensor data of the sensor group and the sensor data of the target sensor is shifted in time, it is possible to generate a precise model that can estimate the sensor data of the target sensor with higher accuracy. it can.

また、本変形例では、時間的な遅れを踏まえたセンサ群と対象センサとの相関がモデル化される。これにより、対象センサのある時刻におけるセンサデータが、センサ群のある時刻より前の過去のセンサデータと相関を有する場合、本変形例で生成したモデルを用いることで、センサ群のセンサデータから近い将来の対象センサのセンサデータを予測可能である。したがって、本変形例のモデルを用いることで、近い将来の異常の発生を予見することができる。   In this modification, the correlation between the sensor group and the target sensor based on the time delay is modeled. As a result, when sensor data at a certain time of the target sensor has a correlation with past sensor data before a certain time of the sensor group, the model generated in the present modification example is used to approximate the sensor data of the sensor group. Sensor data of future target sensors can be predicted. Therefore, by using the model of this modification, it is possible to foresee the occurrence of abnormalities in the near future.

なお、本変形例は、以下に説明する全ての実施形態および変形例において、適用することができる。   This modification can be applied to all the embodiments and modifications described below.

<第3の実施形態>
図15は、本発明の第3の実施形態における異常検知システムの構成を示す構成図である。図示する異常検知システムは、複数のセンサ4の付近に構築された内部ネットワークと、複数のセンサ4と離れた場所に構築される外部ネットワーク(いわゆる、クラウド)の2つのネットワークを備える。外部ネットワークは、例えば、専用線、VPNなどを介して、内部ネットワークと接続されている。
<Third Embodiment>
FIG. 15 is a configuration diagram showing the configuration of the abnormality detection system in the third embodiment of the present invention. The illustrated anomaly detection system includes two networks: an internal network constructed in the vicinity of the plurality of sensors 4 and an external network (so-called cloud) constructed at a location distant from the plurality of sensors 4. The external network is connected to the internal network via, for example, a dedicated line or VPN.

図示する例では、複数のセンサ4が配置される工場などの施設において、内部ネットワークを介して、複数のセンサ4と、異常検知装置2と、モデル生成装置1とが接続される。一方、センサ利用装置3は、外部ネットワークに接続されている。センサ利用装置3は、例えばクラウドサーバとして、センサ4が配置されている施設とは離れた場所に設置される。   In the illustrated example, in a facility such as a factory where a plurality of sensors 4 are arranged, the plurality of sensors 4, the abnormality detection device 2, and the model generation device 1 are connected via an internal network. On the other hand, the sensor utilization device 3 is connected to an external network. The sensor utilization device 3 is installed as a cloud server, for example, at a location away from the facility where the sensor 4 is disposed.

本実施形態では、異常検知装置2は、複数のセンサ4の付近に配置する。異常検知装置2の受信部21は、内部ネットワークを介して、付近に設置された複数のセンサ4からセンサデータを受信し、異常検知部23は、センサ4の異常を検知した場合、外部ネットワークを介して、離れた場所に配置されたセンサ利用装置3に異常を通知する。   In the present embodiment, the abnormality detection device 2 is disposed in the vicinity of the plurality of sensors 4. The reception unit 21 of the abnormality detection device 2 receives sensor data from a plurality of sensors 4 installed in the vicinity via the internal network. When the abnormality detection unit 23 detects an abnormality in the sensor 4, the external network is Via the sensor, the abnormality is notified to the sensor utilization device 3 arranged at a remote location.

センサデータは、大量かつ高頻度に発生する可能性が高い。例えば、工場の機械に設置されたセンサ4では、非常に短い間隔でセンサデータが出力されるため、異常検知装置2を、センサ4と離れた場所に配置する場合、多数のセンサ4から時々刻々と発生する大量のセンサデータを、遠隔地の異常検知装置2に送信する必要があるため、大容量のネットワーク帯域が必要となり、また、ネットワーク遅延が発生し、迅速な異常検知を実現できないという問題がある。   Sensor data is likely to occur in large quantities and with high frequency. For example, in the sensor 4 installed in a factory machine, sensor data is output at a very short interval. Therefore, when the abnormality detection device 2 is arranged at a location away from the sensor 4, the sensor 4 is momentarily measured. Since a large amount of generated sensor data needs to be transmitted to the remote abnormality detection device 2, a large network bandwidth is required, and a network delay occurs, so that rapid abnormality detection cannot be realized. There is.

これに対し、本実施形態では、大量のセンサデータを、センサ4の付近に設置された異常検知装置2で処理して異常を検知し、検知結果だけを遠隔地のセンサ利用装置3に送信することで、ネットワーク帯域に負荷を与えることなく、低遅延での処理が可能であり、異常の検知および予測を即座に行うことができる。   In contrast, in this embodiment, a large amount of sensor data is processed by the abnormality detection device 2 installed in the vicinity of the sensor 4 to detect an abnormality, and only the detection result is transmitted to the remote sensor utilization device 3. Thus, processing with low delay is possible without imposing a load on the network bandwidth, and abnormality detection and prediction can be performed immediately.

また、異常検知装置2は、異常を検知した場合に異常の検知結果のみをセンサ利用装置3に送信するため、内部ネットワークと外部ネットワークとを接続するネットワークは、狭い伝送帯域でよい。   Moreover, since the abnormality detection apparatus 2 transmits only the abnormality detection result to the sensor utilization apparatus 3 when an abnormality is detected, the network connecting the internal network and the external network may be a narrow transmission band.

なお、本実施形態は、前述の全ての実施形態(変形例を含む)、および、以下に説明する全ての実施形態(変形例を含む)において、適用することができる。   This embodiment can be applied to all the above-described embodiments (including modifications) and all the embodiments described below (including modifications).

<第4の実施形態>
図16は、本発明の第4の実施形態における異常検知システムの構成を示す構成図である。図示する異常検知システムは、ネットワーク切断装置5およびデータ処理装置6を備える点において、第3の実施形態の異常検知システムと異なる。
<Fourth Embodiment>
FIG. 16 is a configuration diagram showing the configuration of the abnormality detection system in the fourth embodiment of the present invention. The illustrated abnormality detection system is different from the abnormality detection system of the third embodiment in that it includes a network disconnection device 5 and a data processing device 6.

ネットワーク切断装置5は、異常検知装置2からの指示に応じて、指示されたセンサ4を内部ネットワークから切り離す。本実施形態の異常検知装置2の異常検知部23は、センサ4の異常を検知した場合、当該センサ4をネットワークから切り離す制御を行う。   The network disconnection device 5 disconnects the instructed sensor 4 from the internal network in response to an instruction from the abnormality detection device 2. When the abnormality detection unit 23 of the abnormality detection device 2 of the present embodiment detects an abnormality of the sensor 4, the abnormality detection unit 23 performs control to disconnect the sensor 4 from the network.

データ処理装置6は、複数のセンサ4からセンサデータを収集し、収集したセンサデータを用いて、例えばセンシング対象機器の制御などの様々なサービスを提供する。図示する例では、データ処理装置6は、内部ネットワークに接続され、複数のセンサ4の付近に配置されている。なお、本実施形態のデータ処理装置6は、第1の実施形態のセンサ利用装置3の機能を分割したものである。   The data processing device 6 collects sensor data from the plurality of sensors 4 and provides various services such as control of a sensing target device using the collected sensor data. In the illustrated example, the data processing device 6 is connected to an internal network and is disposed in the vicinity of the plurality of sensors 4. Note that the data processing device 6 of this embodiment is obtained by dividing the function of the sensor utilization device 3 of the first embodiment.

図17は、本実施形態の異常検知処理を説明する説明図である。図17に示すS21からS28は、上述したいずれかの実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。   FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating the abnormality detection process of the present embodiment. Since S21 to S28 shown in FIG. 17 are the same as in any of the above-described embodiments, description thereof is omitted here.

異常検知部23は、異常を検知した場合、センサ利用装置3に異常が発生したことを通知するとともに(S28)、ネットワーク切断装置5に異常を検知したセンサ4を内部ネットワークから切断するため切断指示を送信する(S29)。   When detecting an abnormality, the abnormality detection unit 23 notifies the sensor utilization device 3 that an abnormality has occurred (S28), and also instructs the network disconnection device 5 to disconnect the sensor 4 that has detected the abnormality from the internal network. Is transmitted (S29).

ネットワーク切断装置5は、切断指示を介して受信すると、切断指示で指定されたセンサ4を内部ネットワークから切り離す。   When receiving the network disconnection device 5 via the disconnection instruction, the network disconnection device 5 disconnects the sensor 4 designated by the disconnection instruction from the internal network.

なお、図示する例では、ネットワーク切断装置5は、内部ネットワークと複数のセンサ4との間に設置されているが、内部ネットワークと外部ネットワークとの間に設置し、内部ネットワークと外部ネットワークとの間のネットワークを切断することとしてもよい。ネットワーク切断装置5の設置場所は、サービス要件に応じて、適宜変更することができる。   In the illustrated example, the network disconnecting device 5 is installed between the internal network and the plurality of sensors 4, but is installed between the internal network and the external network, and between the internal network and the external network. The network may be disconnected. The installation location of the network cutting device 5 can be changed as appropriate according to service requirements.

なお、本実施形態では、複数のセンサ4から出力される大量のセンサデータは、異常検知装置2だけではなく、内部ネットワークを介してデータ処理装置6にも送信されるものとする。   In the present embodiment, a large amount of sensor data output from the plurality of sensors 4 is transmitted not only to the abnormality detection device 2 but also to the data processing device 6 via an internal network.

本実施形態では、センサ4に異常が発生した場合、当該センサ4を自動的にネットワークから切り離すことで、不適切なセンサデータ(異常値)がデータ処理装置6に入力され、データ処理装置6による不適切なサービスが行われてしまうことを防止することができる。   In this embodiment, when an abnormality occurs in the sensor 4, inappropriate sensor data (abnormal value) is input to the data processing device 6 by automatically disconnecting the sensor 4 from the network. It is possible to prevent inappropriate service from being performed.

なお、内部ネットワークおよび外部ネットワークを接続するネットワークに広い伝送帯域を用いる場合は、データ処理装置6を外部ネットワークに接続する、または、データ処理装置6の機能をセンサ利用装置3に統合することとしてもよい。   When a wide transmission band is used for the network connecting the internal network and the external network, the data processing device 6 may be connected to the external network, or the function of the data processing device 6 may be integrated into the sensor utilization device 3. Good.

なお、本実施形態は、前述の全ての実施形態(変形例を含む)、および、以下に説明する全ての実施形態(変形例を含む)において、適用することができる。   This embodiment can be applied to all the above-described embodiments (including modifications) and all the embodiments described below (including modifications).

<第4の実施形態の変形例>
第4の実施形態の変形例として、異常検知装置2の推定部22は、異常検知部23が対象センサの異常を検知した場合、推定値を対象センサのセンサデータとして、データ処理装置6(外部装置)に送信することとしてもよい。
<Modification of Fourth Embodiment>
As a modification of the fourth embodiment, the estimation unit 22 of the abnormality detection device 2 uses the estimated value as sensor data of the target sensor when the abnormality detection unit 23 detects an abnormality of the target sensor. It is good also as transmitting to an apparatus.

図18は、第4の実施形態の変形例における異常検知処理の一例を示す図である。図18に示すS21からS29は、第4の実施形態(図17)と同様であるためここでは説明を省略する。   FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an abnormality detection process in a modification of the fourth embodiment. Since S21 to S29 shown in FIG. 18 are the same as those in the fourth embodiment (FIG. 17), description thereof is omitted here.

S29で異常検知部23がネットワークを切断後、推定部22は、S24において推定した対象センサの推定値を、対象センサのセンサデータとして、データ処理装置6に送信する(S30)。   After the abnormality detection unit 23 disconnects the network in S29, the estimation unit 22 transmits the estimated value of the target sensor estimated in S24 to the data processing device 6 as sensor data of the target sensor (S30).

これにより、本変形例では、あるセンサに異常が発生した場合であっても、他のセンサ群のセンサデータから推定した推定値を、異常が発生したセンサのセンサデータとして代用することにより、センサデータを用いた様々な制御およびサービスが停止することを回避することができる。すなわち、センサデータの欠落が許容されない場合に、センサデータを用いるサービスが停止してしまうという不具合を回避することができる。   As a result, in this modification, even if an abnormality occurs in a certain sensor, the estimated value estimated from the sensor data of another sensor group is used as the sensor data of the sensor in which the abnormality has occurred. It is possible to avoid stopping various controls and services using data. That is, it is possible to avoid a problem that a service using sensor data is stopped when missing of sensor data is not allowed.

また、S30において、推定部22は、推定値とともに、推定値がどの程度の確からしさを持って推定されたかを示す信頼度(確度)を、データ処理装置6に送信することとしてもよい。なお、多次元相関分析技術、AutoEncoderなどの機械学習によるモデルを用いて推定値を算出する過程において、信頼度も併せて算出される。データ処理装置6がセンサデータを処理する際に、補助情報として信頼度を用いることとしてもよい。また、データ処理装置6は、信頼度に応じて処理を変えてもよい。   In S <b> 30, the estimation unit 22 may transmit the reliability (accuracy) indicating how much the estimated value is estimated together with the estimated value to the data processing device 6. In the process of calculating an estimated value using a model based on machine learning such as multidimensional correlation analysis technology or AutoEncoder, the reliability is also calculated. When the data processing device 6 processes sensor data, the reliability may be used as auxiliary information. Further, the data processing device 6 may change the process according to the reliability.

なお、本変形例は、前述の全ての実施形態(変形例を含む)、および、以下に説明する全ての実施形態(変形例を含む)において、適用することができる。   This modification can be applied to all the above-described embodiments (including modifications) and all the embodiments described below (including modifications).

<第5の実施形態>
図19は、本発明の第5の実施形態における異常検知システムの構成を示す構成図である。本実施形態のモデル生成装置1は、複数のセンサ4から送信されるセンサデータを用いて、モデル記憶部15に記憶されたモデルを更新し、更新後のモデルをモデル保管装置7に送信する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 19 is a configuration diagram showing the configuration of the abnormality detection system in the fifth embodiment of the present invention. The model generation device 1 of the present embodiment updates the model stored in the model storage unit 15 using the sensor data transmitted from the plurality of sensors 4 and transmits the updated model to the model storage device 7.

図示する異常検知システムは、外部ネットワークにモデル保管装置7を備える点において、第3の実施形態の異常検知システム(図15)と異なる。   The illustrated abnormality detection system is different from the abnormality detection system of the third embodiment (FIG. 15) in that the model storage device 7 is provided in an external network.

モデル保管装置7は、外部ネットワークに接続される装置であって、モデル生成装置1が生成・更新したモデルを保存する。本実施形態のモデル生成装置1は、複数のセンサ4から送信されるセンサデータを用いて、モデルを更新し、更新後のモデルをモデル保管装置7に送信する。   The model storage device 7 is a device connected to an external network, and stores the model generated and updated by the model generation device 1. The model generation device 1 of the present embodiment updates the model using sensor data transmitted from the plurality of sensors 4 and transmits the updated model to the model storage device 7.

図20は、本実施形態のモデル生成装置1が行うモデル生成処理を説明する説明図である。本実施形態では、モデル生成装置1は、複数のセンサ4からセンサデータを受信する度に(S11)、データ記憶部14に記憶し(S12)、モデル記憶部25に記憶されたモデルを更新する処理(S13)を繰り返し行う。そして、モデル生成装置1のモデル送信部13は、モデル記憶部15に記憶された学習済みのモデルを、定期的に、外部ネットワークを介してモデル保管装置7に送信する(S14)。モデル保管装置7は、モデル生成装置1から送信されたモデル受信し、メモリまたはディスクなどのモデル保管部に格納する(S15)。   FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating model generation processing performed by the model generation device 1 of the present embodiment. In the present embodiment, the model generation device 1 stores the sensor data from the plurality of sensors 4 (S11), stores the data in the data storage unit 14 (S12), and updates the model stored in the model storage unit 25. The process (S13) is repeated. Then, the model transmission unit 13 of the model generation device 1 periodically transmits the learned model stored in the model storage unit 15 to the model storage device 7 via the external network (S14). The model storage device 7 receives the model transmitted from the model generation device 1 and stores it in a model storage unit such as a memory or a disk (S15).

本実施形態では、学習済みのモデルを、外部ネットワークに接続されたモデル保管装置7に送信し、保管することで、故障などによりモデル生成装置1のモデル記憶部15、または異常検知装置2のモデル記憶部25に記憶されたモデルが消失した場合に、モデル保管装置7から消失したモデルを迅速に復旧することができる。   In the present embodiment, the learned model is transmitted to the model storage device 7 connected to the external network and stored, so that the model storage unit 15 of the model generation device 1 or the model of the abnormality detection device 2 due to a failure or the like. When the model stored in the storage unit 25 is lost, the lost model from the model storage device 7 can be quickly recovered.

また、本実施形態と類似するセンサを用いて、別の場所で新たな異常検知システムを開発する場合において、モデル保管装置7に保管された学習済みのモデルを用いて、モデルの学習を開始することができる。これにより、モデル生成処理を簡略化し、短縮することができる。   In addition, when a new abnormality detection system is developed in another place using a sensor similar to the present embodiment, learning of a model is started using a learned model stored in the model storage device 7. be able to. Thereby, the model generation process can be simplified and shortened.

また、異常検知装置2は、モデル保管装置7に記憶された複数の異常検知システムのモデルの中から最適なモデルを選択して取得し、取得したモデルをモデル記憶部25に格納して異常検知を用いることとしてもよい。   Further, the abnormality detection device 2 selects and acquires an optimum model from a plurality of models of the abnormality detection system stored in the model storage device 7, stores the acquired model in the model storage unit 25, and detects an abnormality. It is good also as using.

なお、本実施形態は、前述の全ての実施形態(変形例を含む)、および、以下に説明する全ての実施形態(変形例を含む)において、適用することができる。   This embodiment can be applied to all the above-described embodiments (including modifications) and all the embodiments described below (including modifications).

<第6の実施形態>
本発明の第6の実施形態は、異常を分類するための分類モデルを生成し、異常を検知した場合に、異常の種別を判別する。
<Sixth Embodiment>
The sixth embodiment of the present invention generates a classification model for classifying an abnormality, and determines the type of abnormality when detecting the abnormality.

すなわち、本実施形態のモデル生成装置1は、過去の異常時における複数のセンサ4のセンサデータを用いて、異常のパターン(種別)を特定する分類モデルを生成する。また、本実施形態の異常検知装置2は、対象センサの異常を検知した場合、異常検知時点から所定の時間遡ったセンサ群の時系列に発生したセンサデータおよび対象センサの時系列に発生したセンサデータを分類モデルに入力し、異常のパターンを取得する。   That is, the model generation device 1 of the present embodiment generates a classification model that identifies an abnormality pattern (type) using sensor data of a plurality of sensors 4 at the time of a past abnormality. In addition, when the abnormality detection device 2 of the present embodiment detects an abnormality of the target sensor, the sensor data generated in the time series of the sensor group and the sensor generated in the time series of the target sensor when the abnormality detection time is detected. Input the data into the classification model and get the abnormal pattern.

図21は、本実施形態のモデル生成装置1が行う分類モデルの生成処理を示す図である。モデル生成装置1の受信部11は、過去に発生した異常時のセンサデータを、異常のパターン(種別)毎に入力し(S31)、データ記憶部14に記憶する(S32)。異常のパターンとしては、例えば、センサの故障、センサの盗難、センサのすり替え、センサデータの改ざんなどがある。   FIG. 21 is a diagram illustrating classification model generation processing performed by the model generation device 1 of the present embodiment. The reception unit 11 of the model generation device 1 inputs sensor data at the time of abnormality that occurred in the past for each abnormality pattern (type) (S31), and stores it in the data storage unit 14 (S32). Examples of abnormal patterns include sensor failure, sensor theft, sensor replacement, and sensor data tampering.

図22は、対象センサSnにおいて、異常パターン1の異常が過去に複数(n)回発生した際の時系列に発生したセンサデータの一例を示す図である。本実施形態では、対象センサSnで異常が発生するまでの所定の時間の時系列なセンサ群および対象センサのセンサデータ221、222が、教師データとしてモデル生成装置1に入力される。   FIG. 22 is a diagram illustrating an example of sensor data generated in time series when the abnormality of the abnormality pattern 1 has occurred a plurality (n) times in the past in the target sensor Sn. In the present embodiment, a time-series sensor group of a predetermined time until an abnormality occurs in the target sensor Sn and sensor data 221 and 222 of the target sensor are input to the model generation device 1 as teacher data.

モデル生成部12は、異常のパターン毎に、センサ群のセンサデータ221および対象センサのセンサデータ222の相関の崩れの傾向を学習して分類モデルを生成し、モデル記憶部15に分類モデルを記憶する(S33)。すなわち、モデル生成部12は、異常が検知された場合に、異常が検知された時点から所定の時間遡ったセンサ群および対象センサのセンサデータを入力すると、異常のパターンを判別する分類モデルを生成する。   For each abnormal pattern, the model generation unit 12 learns the tendency of the correlation between the sensor data 221 of the sensor group and the sensor data 222 of the target sensor to generate a classification model, and stores the classification model in the model storage unit 15. (S33). That is, when an abnormality is detected, the model generation unit 12 generates a classification model that discriminates an abnormality pattern when the sensor group and the sensor data of the target sensor that are back for a predetermined time from the time when the abnormality is detected are input. To do.

図23は、本実施形態における異常検知装置2が行う異常検知処理を示す説明図である。なお、本実施形態の異常検知装置2のモデル記憶部25には、センサ毎の推定値を取得するためのモデルと、センサ毎の異常のパターンを判別するための分類モデルとが記憶されている。   FIG. 23 is an explanatory diagram illustrating an abnormality detection process performed by the abnormality detection device 2 according to the present embodiment. Note that the model storage unit 25 of the abnormality detection device 2 of the present embodiment stores a model for obtaining an estimated value for each sensor and a classification model for determining an abnormality pattern for each sensor. .

図示するS21からS27は、上述した実施形態のいずれかの処理と同様である。S27において、対象センサの異常を検知した場合、異常検知部23は、モデル記憶部25から当該対象センサ用の分類モデルに、異常検知時点から所定の時間遡った時間幅のセンサ群のセンサデータおよび対象センサのセンサデータを分類モデルに入力して、異常パターンを判定する(S28)。そして、異常検知部23は、対象センサに異常が発生したこと、および、異常パターンをセンサ利用装置3に送信する(S29)。   S21 to S27 shown in the figure are the same as those in any of the above-described embodiments. In S27, when the abnormality of the target sensor is detected, the abnormality detection unit 23 adds the sensor data of the sensor group having a time width that is a predetermined time back from the abnormality detection time to the classification model for the target sensor from the model storage unit 25, and The sensor data of the target sensor is input to the classification model, and the abnormal pattern is determined (S28). Then, the abnormality detection unit 23 transmits an abnormality to the target sensor and an abnormality pattern to the sensor utilization device 3 (S29).

本実施形態では、異常を検知したことを通知するだけでなく、異常パターンを含めて通知することで、異常のパターンに応じた復旧作業を迅速に行うことができる。   In the present embodiment, not only that an abnormality has been detected, but also that an abnormality pattern is included, so that a recovery operation according to the abnormality pattern can be quickly performed.

なお、本実施形態は、前述の全ての実施形態(変形例を含む)、および、以下に説明する全ての実施形態(変形例を含む)において、適用することができる。   This embodiment can be applied to all the above-described embodiments (including modifications) and all the embodiments described below (including modifications).

<第7の実施形態>
本発明の第7の実施形態は、複数のセンサが地理的近傍に配置されている場合に、位置情報(空間情報)を用いて畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network、以下「CNN」)を適用し、モデルを生成する。
<Seventh Embodiment>
The seventh embodiment of the present invention applies a convolutional neural network (hereinafter referred to as “CNN”) using position information (spatial information) when a plurality of sensors are arranged in the geographical vicinity. Generate a model.

CNNは、Deep Learning技術の1つであり、畳み込みとプーリングの処理を複数回繰り返し行い、特徴量を自動で取得するニューラルネットワークである。CNNについては、以下に記載されている。   CNN is one of the deep learning technologies, and is a neural network that automatically performs a convolution and pooling process a plurality of times and automatically acquires feature amounts. CNN is described below.

文献「人間の「動作」を理解する新しい人工知能(AI)「時系列Deep Learning」を開発、8割強の精度で識別に成功」、NTTコミュニケーションズ株式会社、2015年10月7日、[online]、[平成28年4月25日検索]、<URL: http://www.ntt.com/about-us/press-releases/news/article/2015/20151007_4.html>   Document “Development of new artificial intelligence (AI)“ Time Series Deep Learning ”to understand human“ movement ”, succeeded in identification with an accuracy of more than 80%”, NTT Communications Corporation, October 7, 2015, [online ], [April 25, 2016 search], <URL: http://www.ntt.com/about-us/press-releases/news/article/2015/20151007_4.html>

図24から図26は、本実施形態におけるCNNを説明するための説明図である。図24は、ある空間に配置された複数のセンサ4を示している。図25は、センサ(1)の種類Vと、時系列に発生したセンサデータとを示している。本実施形態のモデル生成装置1および異常検知装置2は、各センサの3次元の位置情報(W, D, H)と、センサ種別(V)とを管理しているものとする。   24 to 26 are explanatory diagrams for explaining the CNN in the present embodiment. FIG. 24 shows a plurality of sensors 4 arranged in a certain space. FIG. 25 shows the type V of the sensor (1) and the sensor data generated in time series. It is assumed that the model generation device 1 and the abnormality detection device 2 of the present embodiment manage the three-dimensional position information (W, D, H) of each sensor and the sensor type (V).

図26は畳み込みのイメージを示すものである。本実施形態のモデル生成装置1は、モデルを生成する際に、センサの配置されている3次元の位置情報(W, D, H)と、センサ種類(v)と、時間情報(T)との5次元の情報の畳み込みを、CNNで実施し、モデルを生成する。これにより、これまで見えていなかった空間と時間経過における特徴点を引き出すことが可能となる。   FIG. 26 shows an image of convolution. When generating a model, the model generation device 1 according to the present embodiment includes three-dimensional position information (W, D, H) where a sensor is arranged, a sensor type (v), and time information (T). The five-dimensional information is convolved with the CNN to generate a model. Thereby, it becomes possible to draw out the feature points in the space and time that have not been seen so far.

なお、図26では、センサ種別を含めた5次元の情報の畳み込みを行うが、同一種類のセンサのみが配置されている場合は、位置情報(W, D, H)と、時間情報(T)との4次元の情報の畳み込みをCNNで実施し、モデルを生成することとしてもよい。   In FIG. 26, convolution of five-dimensional information including the sensor type is performed. When only the same type of sensor is arranged, position information (W, D, H) and time information (T) The four-dimensional information may be convolved with the CNN to generate a model.

図27は、本実施形態のモデル生成装置1が行うモデル生成処理を説明する説明図である。本実施形態のモデル生成装置1は、各センサ4の3次元の位置情報およびセンサ種別を記憶する位置/種別記憶部16を備える。   FIG. 27 is an explanatory diagram illustrating model generation processing performed by the model generation device 1 of the present embodiment. The model generation device 1 of this embodiment includes a position / type storage unit 16 that stores three-dimensional position information and sensor types of each sensor 4.

図27のS11、S12、S14は、上述したいずれかの実施形態(変形例を含む)と同様であるため、ここでは説明を省略する。図27のS13において、モデル生成部12は、データ記憶部14から各センサ4のセンサデータと読み出すとともに、位置/種別記憶部26から各センサ4の位置情報およびセンサ種別を読み出す。そして、モデル生成部12は、読み出したセンサデータ、位置情報およびセンサ種別を用いて、CNNを適用し、モデルを生成および更新し、モデル記憶部15に記憶する。   Since S11, S12, and S14 in FIG. 27 are the same as in any of the above-described embodiments (including modifications), description thereof is omitted here. In S13 of FIG. 27, the model generation unit 12 reads out the sensor data of each sensor 4 from the data storage unit 14 and reads out the position information and sensor type of each sensor 4 from the position / type storage unit 26. Then, the model generation unit 12 applies CNN using the read sensor data, position information, and sensor type, generates and updates a model, and stores the model in the model storage unit 15.

図28は、本実施形態の異常検知装置2が行う異常検知処理を説明する説明図である。本実施形態の異常検知装置2は、各センサ4の3次元の位置情報およびセンサ種別を記憶する位置/種別記憶部26を備える。   FIG. 28 is an explanatory diagram illustrating an abnormality detection process performed by the abnormality detection device 2 of the present embodiment. The abnormality detection device 2 of the present embodiment includes a position / type storage unit 26 that stores the three-dimensional position information and sensor type of each sensor 4.

図28のS21〜S23、S25〜S28は、上述したいずれかの実施形態(変形例を含む)と同様であるため、ここでは説明を省略する。図28のS23において、推定部22は、モデル記憶部25から対象センサのモデルに、センサ群のセンサデータを入力するとともに、位置/種別記憶部26から読み出したセンサ群の位置情報およびセンサ種別を入力し、対象センサの推定値を取得する。   Since S21 to S23 and S25 to S28 in FIG. 28 are the same as in any of the above-described embodiments (including modifications), description thereof is omitted here. In S23 of FIG. 28, the estimation unit 22 inputs the sensor data of the sensor group from the model storage unit 25 to the model of the target sensor, and obtains the position information and sensor type of the sensor group read from the position / type storage unit 26. Input and obtain the estimated value of the target sensor.

本実施形態では、各センサの3次元の位置情報を用いたCNNを適用してモデルを生成することで、センサ同士の地理的近接性を考慮した高精度なモデルを生成することができる。すなわち、本実施形態では、推定値の精度を向上し、センサの異常を高精度で検知することができる。   In the present embodiment, by generating a model by applying CNN using the three-dimensional position information of each sensor, it is possible to generate a highly accurate model that takes into account the geographical proximity between the sensors. That is, in the present embodiment, it is possible to improve the accuracy of the estimated value and detect a sensor abnormality with high accuracy.

本実施形態は、前述の全ての実施形態(変形例を含む)、および、以下に説明する全ての実施形態(変形例を含む)において、適用することができる。   This embodiment can be applied to all the above-described embodiments (including modifications) and all the embodiments described below (including modifications).

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、上記第1〜第7の実施形態(変形例を含む)のいずれかを、任意に組み合わせることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist. For example, any of the first to seventh embodiments (including modifications) can be arbitrarily combined.

1 :モデル生成装置
11:受信部
12:モデル生成部
13:モデル送信部
14:データ記憶部
15:モデル記憶部
16:位置/種別記憶部
2 :異常検知装置
21:受信部
22:推定部
23:異常検知部
24:データ記憶部
25:モデル記憶部
26:位置/種別記憶部
3 :センサ利用装置
4 :センサ
5 :ネットワーク切断装置
6 :データ処理装置
1: Model generation device 11: Reception unit 12: Model generation unit 13: Model transmission unit 14: Data storage unit 15: Model storage unit 16: Location / type storage unit 2: Abnormality detection device 21: Reception unit 22: Estimation unit 23 : Anomaly detection unit 24: Data storage unit 25: Model storage unit 26: Position / type storage unit 3: Sensor utilization device 4: Sensor 5: Network disconnection device 6: Data processing device

Claims (17)

モデル生成装置と、異常検知装置とを備える異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを生成し、
前記異常検知装置は、
前記複数のセンサから、センサデータを受信する受信部と、
前記モデルに、前記受信部が受信した前記センサ群のセンサデータを入力し、前記対象センサのセンサデータの推定値を取得する推定部と、
前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知する異常検知部と、を備えること
を特徴とする異常検知システム。
An anomaly detection system comprising a model generation device and an anomaly detection device,
The model generation device divides a plurality of sensors into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, analyzes a correlation between sensor data of the sensor group and sensor data of the target sensor, and Generating a model capable of estimating the sensor data of the target sensor from the sensor data;
The abnormality detection device is:
A receiving unit that receives sensor data from the plurality of sensors;
An estimation unit that inputs sensor data of the sensor group received by the reception unit to the model and obtains an estimated value of sensor data of the target sensor;
An abnormality detection unit that detects an abnormality of the target sensor when a difference between the estimated value of the target sensor and sensor data of the target sensor received by the reception unit is equal to or greater than a predetermined threshold. Anomaly detection system.
請求項1記載の異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、同一時刻において前記複数のセンサがそれぞれ測定したセンサデータを用いて、前記モデルを生成し、
前記推定部は、前記受信部が受信した所定の時刻における前記センサ群のセンサデータを前記モデルに入力し、前記所定の時刻における前記対象センサの推定値を取得し、
異常検知部は、前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記所定の時刻における前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知すること
を特徴とする異常検知システム。
The anomaly detection system according to claim 1,
The model generation device generates the model using sensor data measured by the plurality of sensors at the same time,
The estimation unit inputs sensor data of the sensor group at a predetermined time received by the reception unit to the model, acquires an estimated value of the target sensor at the predetermined time,
The abnormality detection unit detects an abnormality of the target sensor when a difference between the estimated value of the target sensor and sensor data of the target sensor at the predetermined time received by the reception unit is equal to or greater than a predetermined threshold. An anomaly detection system characterized by
請求項1記載の異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、一定の時間幅で時系列にセンシングされた前記センサ群のセンサデータから、前記時間幅の中で最新の前記対象センサのセンサデータが推定可能な前記モデルを生成し、
前記推定部は、前記受信部が受信した、所定の時刻から前記時間幅分遡った前記センサ群のセンサデータを前記モデルに入力し、前記対象センサの前記所定の時刻における推定値を取得し、
前記異常検知部は、前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記対象センサの前記所定の時刻におけるセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知すること
を特徴とする異常検知システム。
The anomaly detection system according to claim 1,
The model generation device generates the model from which sensor data of the latest target sensor can be estimated in the time width from sensor data of the sensor group sensed in time series with a constant time width,
The estimation unit inputs sensor data of the sensor group that is received by the reception unit and is backed by the time width from a predetermined time to the model, and obtains an estimated value of the target sensor at the predetermined time,
The abnormality detection unit detects an abnormality of the target sensor when a difference between the estimated value of the target sensor and sensor data received by the reception unit at the predetermined time is equal to or greater than a predetermined threshold. An anomaly detection system characterized by
請求項1記載の異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、一定の時間幅で時系列にセンシングされた前記センサ群のセンサデータから、前記時間幅から所定の時間経過後の前記対象センサのセンサデータが推定可能な前記モデルを生成し、
前記推定部は、前記受信部が受信した、所定の時刻から前記時間幅分遡った前記センサ群のセンサデータを前記モデルに入力し、前記対象センサの前記所定の時刻から所定の時間経過後の推定値を取得し、
前記異常検知部は、前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記対象センサの前記所定の時刻から所定の時間経過後のセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知すること
を特徴とする異常検知システム。
The anomaly detection system according to claim 1,
The model generation device generates the model from which sensor data of the target sensor can be estimated after a predetermined time has elapsed from the time width, from sensor data of the sensor group sensed in time series with a constant time width. ,
The estimation unit inputs sensor data of the sensor group received by the receiving unit and backed by the time width from a predetermined time to the model, and after a predetermined time has elapsed from the predetermined time of the target sensor. Get an estimate,
The abnormality detection unit is configured when the difference between the estimated value of the target sensor and sensor data after the predetermined time elapses from the predetermined time of the target sensor received by the reception unit is equal to or greater than a predetermined threshold. An abnormality detection system characterized by detecting an abnormality of the target sensor.
請求項1から4のいずれか1項に記載の異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、前記複数のセンサから送信されるセンサデータを用いて前記モデルを所定のタイミングで更新し、更新後のモデルを前記異常検知装置に送信し、
前記異常検知装置の推定部は、前記更新後のモデルを用いて、前記推定値を取得すること
を特徴とする異常検知システム。
The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 4,
The model generation device updates the model at a predetermined timing using sensor data transmitted from the plurality of sensors, transmits the updated model to the abnormality detection device,
The estimation part of the said abnormality detection apparatus acquires the said estimated value using the said model after the update. The abnormality detection system characterized by the above-mentioned.
請求項1から5のいずれか1項に記載の異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、前記センサ群のセンサデータから前記モデルの生成に使用するセンサを決定し、決定したセンサのセンサデータを用いて前記モデルを生成すること
を特徴とする異常検知システム。
The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 5,
The anomaly detection system, wherein the model generation device determines a sensor to be used for generation of the model from sensor data of the sensor group, and generates the model using sensor data of the determined sensor.
請求項1から6のいずれか1項に記載の異常検知システムであって、
前記異常検知装置は、前記複数のセンサの付近に配置されること
を特徴とする異常検知システム。
The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 6,
The abnormality detection system, wherein the abnormality detection device is disposed in the vicinity of the plurality of sensors.
請求項1から7のいずれか1項に記載の異常検知システムであって、
前記異常検知部は、前記対象センサの異常を検知した場合、前記対象センサをネットワークから切り離す制御を行うこと
を特徴とする異常検知システム。
The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 7,
The abnormality detection unit, when detecting an abnormality of the target sensor, performs control for separating the target sensor from the network.
請求項8に記載の異常検知システムであって、
前記推定部は、前記異常検知部が前記対象センサの異常を検知した場合、前記推定値を前記対象センサのセンサデータとして、外部装置に送信すること
を特徴とする異常検知システム。
The anomaly detection system according to claim 8,
When the abnormality detection unit detects an abnormality of the target sensor, the estimation unit transmits the estimated value as sensor data of the target sensor to an external device.
請求項1から9のいずれか1項に記載の異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、前記複数のセンサから送信されるセンサデータを用いて、前記モデルを更新し、更新後のモデルをモデル保管装置に送信すること
を特徴とする異常検知システム。
The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 9,
The model generation device updates the model using sensor data transmitted from the plurality of sensors, and transmits the updated model to the model storage device.
請求項1から10のいずれか1項に記載の異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、過去の異常時における前記複数のセンサのセンサデータを用いて、異常の種別を特定する分類モデルを生成し、
前記異常検知部は、前記対象センサの異常を検知した場合、異常検知時点から所定の時間遡った前記センサ群のセンサデータおよび前記対象センサのセンサデータを、前記分類モデルに入力し、前記異常の種別を取得すること
を特徴とする異常検知システム。
The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 10,
The model generation device generates a classification model that identifies a type of abnormality using sensor data of the plurality of sensors at the time of a past abnormality,
The abnormality detection unit, when detecting an abnormality of the target sensor, inputs sensor data of the sensor group and sensor data of the target sensor that are back for a predetermined time from the abnormality detection time point to the classification model, and An anomaly detection system characterized by acquiring the type.
請求項1から11のいずれか1項に記載の異常検知システムであって、
前記モデル生成装置は、前記複数のセンサの位置情報に基づいて畳み込みニューラルネットワークを適用し、前記モデルを生成すること
を特徴とする異常検知システム。
The abnormality detection system according to any one of claims 1 to 11,
The abnormality detection system, wherein the model generation device generates a model by applying a convolutional neural network based on position information of the plurality of sensors.
センサの異常を検知するためのモデルを生成するモデル生成装置であって、
複数のセンサからセンサデータを受信する受信部と、
前記複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを生成するモデル生成部と、を備えること
を特徴とするモデル生成装置。
A model generation device that generates a model for detecting an abnormality of a sensor,
A receiver for receiving sensor data from a plurality of sensors;
The plurality of sensors are divided into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, and a correlation between sensor data of the sensor group and sensor data of the target sensor is analyzed, and the target from the sensor data of the sensor group And a model generation unit that generates a model capable of estimating sensor data of the sensor.
センサの異常を検知する異常検知装置であって、
複数のセンサから、センサデータを受信する受信部と、
前記複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを記憶する記憶部と、
前記モデルに、前記受信部が受信した前記センサ群のセンサデータを入力し、前記対象センサのセンサデータの推定値を取得する推定部と、
前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知する異常検知部と、を備えること
を特徴とする異常検知装置。
An abnormality detection device for detecting an abnormality of a sensor,
A receiving unit that receives sensor data from a plurality of sensors;
The plurality of sensors are divided into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, and a correlation between sensor data of the sensor group and sensor data of the target sensor is analyzed, and the target from the sensor data of the sensor group A storage unit for storing a model capable of estimating sensor data of the sensor;
An estimation unit that inputs sensor data of the sensor group received by the reception unit to the model and obtains an estimated value of sensor data of the target sensor;
An abnormality detection unit that detects an abnormality of the target sensor when a difference between the estimated value of the target sensor and sensor data of the target sensor received by the reception unit is equal to or greater than a predetermined threshold. An anomaly detection device.
モデル生成装置と、異常検知装置とを備える異常検知システムが行う異常検知方法であって、
前記モデル生成装置は、複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータが推定可能なモデルを生成する生成ステップを行い、
前記異常検知装置は、
前記複数のセンサから、センサデータを受信する受信ステップと、
前記モデルに、前記受信ステップで受信した前記センサ群のセンサデータを入力し、前記対象センサのセンサデータの推定値を取得する推定ステップと、
前記対象センサの推定値と、前記受信ステップで受信した前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知する異常検知ステップと、を行うこと
を特徴とする異常検知方法。
An anomaly detection method performed by an anomaly detection system including a model generation device and an anomaly detection device,
The model generation device divides a plurality of sensors into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, analyzes a correlation between sensor data of the sensor group and sensor data of the target sensor, and Performing a generation step of generating a model from which sensor data of the target sensor can be estimated from sensor data;
The abnormality detection device is:
A receiving step of receiving sensor data from the plurality of sensors;
An estimation step of inputting sensor data of the sensor group received in the reception step to the model and obtaining an estimated value of sensor data of the target sensor;
An abnormality detection step of detecting an abnormality of the target sensor when a difference between the estimated value of the target sensor and sensor data of the target sensor received in the reception step is equal to or greater than a predetermined threshold value. Anomaly detection method.
コンピュータが実行する、センサの異常を検知するためのモデルを生成するモデル生成プログラムであって、
前記コンピュータを、
複数のセンサからセンサデータを受信する受信部、および、
前記複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを生成するモデル生成部、として機能させること
を特徴とするモデル生成プログラム。
A model generation program for generating a model for detecting an abnormality of a sensor executed by a computer,
The computer,
A receiver that receives sensor data from a plurality of sensors; and
The plurality of sensors are divided into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, and a correlation between sensor data of the sensor group and sensor data of the target sensor is analyzed, and the target from the sensor data of the sensor group A model generation program that functions as a model generation unit that generates a model capable of estimating sensor data of a sensor.
コンピュータが実行する、センサの異常を検知する異常検知プログラムであって、
前記コンピュータを、
複数のセンサから、センサデータを受信する受信部、
前記複数のセンサを対象センサと、前記対象センサ以外のセンサ群とに分けて、前記センサ群のセンサデータと前記対象センサのセンサデータとの相関を分析し、前記センサ群のセンサデータから前記対象センサのセンサデータを推定可能なモデルを記憶する記憶部、
前記モデルに、前記受信部が受信した前記センサ群のセンサデータを入力し、前記対象センサのセンサデータの推定値を取得する推定部、および、
前記対象センサの推定値と、前記受信部が受信した前記対象センサのセンサデータとの差が、所定の閾値以上の場合に前記対象センサの異常を検知する異常検知部、として機能させること
を特徴とする異常検知プログラム。
An abnormality detection program for detecting an abnormality of a sensor executed by a computer,
The computer,
A receiver for receiving sensor data from a plurality of sensors;
The plurality of sensors are divided into a target sensor and a sensor group other than the target sensor, and a correlation between sensor data of the sensor group and sensor data of the target sensor is analyzed, and the target from the sensor data of the sensor group A storage unit for storing a model capable of estimating sensor data of the sensor;
An estimation unit that inputs sensor data of the sensor group received by the reception unit to the model and obtains an estimated value of sensor data of the target sensor; and
A function of an abnormality detection unit that detects an abnormality of the target sensor when a difference between the estimated value of the target sensor and sensor data of the target sensor received by the reception unit is equal to or greater than a predetermined threshold value. An anomaly detection program.
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