JP2021149205A - 監視制御システムの自動試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】監視制御システムの試験をより容易にすることができる。【解決手段】本実施形態による監視制御システムの自動試験装置は、対象機器との間の信号の入出力により対象機器を監視制御する制御装置と、対象機器を監視制御するための監視制御画面を表示する表示装置とを有する監視制御システムを試験する監視制御システムの自動試験装置であって、模擬信号送信部と、画面取得部と、対応関係取得部と、異常検出部と、を備える。模擬信号送信部は、対象機器から制御装置に入力される試験対象の信号を模擬した模擬信号を制御装置に送信する。画面取得部は、監視制御画面を表示装置から取得する。対応関係取得部は、第１保存部に保存される、信号と、該信号に対応する監視制御画面の表示状態と、の対応関係を取得する。異常検出部は、模擬信号と、取得した監視制御画面の表示状態と、が対応するか否かを判定することにより、監視制御システムの異常を検出する。【選択図】図２

Description

本発明による実施形態は、監視制御システムの自動試験装置に関する。

上下水道設備や電気設備等では、機器の状態の監視、および、機器の制御を行うための監視制御システムが設けられる。このような監視制御システムに対して、機器を正常に監視制御できているか否かの試験が行われる。例えば、生成した模擬信号を監視制御システムに入力し、模擬信号による監視画面の変化を確認する方法が知られている。

しかし、上記方法を手動で行う場合、作業に多くの手間がかかってしまう。また、信号の入力と画面の確認とにより、２人以上の人員が必要になる。

特開２０１１−７５８２４号公報

監視制御システムの試験をより容易にすることができる監視制御システムの自動試験装置を提供することを目的とする。

本実施形態による監視制御システムの自動試験装置は、対象機器との間の信号の入出力により対象機器を監視制御する制御装置と、対象機器を監視制御するための監視制御画面を表示する表示装置と、を有する監視制御システムを試験する、監視制御システムの自動試験装置であって、模擬信号送信部と、画面取得部と、対応関係取得部と、異常検出部と、を備える。模擬信号送信部は、対象機器から制御装置に入力される試験対象の信号を模擬した模擬信号を制御装置に送信する。画面取得部は、監視制御画面を表示装置から取得する。対応関係取得部は、予め第１保存部に保存される、信号と、該信号に対応する監視制御画面の表示状態と、の対応関係を取得する。異常検出部は、模擬信号と、取得した監視制御画面の表示状態と、が対応するか否かを判定することにより、監視制御システムの異常を検出する。

第１実施形態による監視制御システムおよび自動試験装置の構成を示すブロック図。 第１実施形態による自動試験用端末の構成を示すブロック図。 監視ＬＣＤの監視制御画面の一例を示す図。 監視ＬＣＤの監視制御画面の一例を示す図。 第１実施形態による自動試験装置の動作を示すフロー図。 変形例１による自動試験用端末の構成を示すブロック図。 第２実施形態による自動試験用端末の構成を示すブロック図。 監視ＬＣＤの監視制御画面の一例を示す図。 監視ＬＣＤの監視制御画面の一例を示す図。 第２実施形態による自動試験装置の動作を示すフロー図。 変形例２による自動試験用端末の構成を示すブロック図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による監視制御システム１００および自動試験装置２００の構成を示すブロック図である。監視制御システム１００は、例えば、対象機器１０１を監視制御する。対象機器１０１は、例えば、上下水道設備に用いられる機器である。しかし、これに限られず、対象機器１０１は、電気設備等のインフラ設備に用いられる機器であってもよい。監視制御システム１００の自動試験装置２００は、監視制御システム１００を試験する。試験は、監視制御システム１００の稼働中に行われてもよく、停止中に行われてもよい。尚、自動試験装置２００は、持ち運び可能である。

監視制御システム１００は、コントローラ１１と、ＨＵＢ１２と、監視ＰＣ（Personal Computer）１３と、監視ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１４と、を備える。尚、監視制御システム１００内において、コントローラ１１と、監視ＰＣ１３および監視ＬＣＤ１４とは、離れて設けられる。ＨＵＢ１２は、コントローラ１１側に設けられてもよく、監視ＰＣ１３および監視ＬＣＤ１４側に設けられていてもよい。

制御装置としてのコントローラ１１は、対象機器１０１との間の信号の入出力により対象機器１０１を監視制御する。コントローラ１１は、対象機器１０１と接続されている。また、コントローラ１１は、例えば、対象機器１０１を監視するための信号（監視用信号）を対象機器１０１から受信する。コントローラ１１は、例えば、対象機器１０１を制御するための信号（制御用信号）を対象機器１０１に送信する。

ＨＵＢ１２は、コントローラ１１および監視ＰＣ１３が送受信するデータを中継する。また、ＨＵＢ１２は、自動試験装置２００内の自動試験用端末２１との間でデータを送受信する。

監視ＰＣ１３は、対象機器１０１の監視および制御をするために必要な情報等を監視ＬＣＤ１４に表示する制御を行う。また、監視ＰＣ１３は、ＨＵＢ１２を介してデータを送受信する。

表示装置としての監視ＬＣＤ１４は、対象機器１０１を監視制御するための監視制御画面を表示する。ユーザは、監視制御画面を介して、対象機器１０１の状態を確認したり、対象機器１０１を制御したりすることができる。尚、「表示装置」は、監視ＬＣＤ１４だけでなく、監視ＰＣ１３を含んでもよい。

自動試験装置２００は、自動試験用端末２１と、自動試験用コントローラ２２と、信号入出力端子２３と、を備える。自動試験装置２００は、監視制御システム１００のうちコントローラ１１の近くに設けられる。すなわち、自動試験装置２００は、監視ＰＣ１３および監視ＬＣＤ１４から離れている。

自動試験用端末２１は、例えば、監視制御システム１００の状態を診断する。自動試験用端末２１は、例えば、ノートＰＣ等のパーソナルコンピュータである。また、自動試験用端末２１は、ＨＵＢ１２と伝送ケーブルにより接続されている。尚、自動試験用端末２１の詳細については、図２を参照して、後で説明する。

自動試験用コントローラ２２は、コントローラ１１との間で信号を入出力する。自動試験用コントローラ２２は、信号入出力ケーブルにより信号入出力端子２３と接続されている。また、自動試験用コントローラ２２は、伝送ケーブルにより自動試験用端末２１と接続されている。

信号入出力端子２３は、コントローラ１１等の端子部または盤の端子台部と接続可能である。これにより、自動試験用コントローラ２２とコントローラ１１との間の信号の入出力が可能になる。

図２は、第１実施形態による自動試験用端末２１の構成を示すブロック図である。

自動試験用端末２１は、模擬信号生成部２１１と、模擬信号送信部２１２と、画面取得部２１３と、判定データベース２１４と、対応関係取得部２１５と、異常検出部２１６と、結果保存制御部２１７と、試験結果保存部２１７ａと、表示制御部２１８と、表示部２１８ａと、を備える。

尚、自動試験用端末２１内の各部２１１〜２１３、２１５〜２１８は、１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）で実現されてもよく、それぞれ個別のＣＰＵで実現されていてもよい。

模擬信号生成部２１１は、対象機器１０１からコントローラ１１に入力される試験対象の信号（監視用信号）を模擬した模擬信号を生成する。監視用信号は、試験対象の信号である。模擬信号生成部２１１は、生成した模擬信号を模擬信号送信部２１２および異常検出部２１６に送信する。

模擬信号送信部２１２は、模擬信号をコントローラ１１に送信する。模擬信号送信部２１２は、例えば、自動試験用コントローラ２２を介して、模擬信号をコントローラ１１に送信する。

画面取得部２１３は、監視制御画面を監視ＬＣＤ１４から取得する。画面取得部２１３は、例えば、ＨＵＢ１２を介して、監視制御画面を監視ＬＣＤ１４から取得する。尚、画面取得部２１３は、監視制御画面を監視ＰＣ１３から取得してもよい。画面取得部２１３は、取得した監視制御画面を異常検出部２１６に送信する。

また、画面取得部２１３は、監視制御システム１００のうち監視ＰＣ１３および監視ＬＣＤ１４から離れて設けられる。従って、画面取得部２１３は、遠隔で監視制御画面を取得する。従って、自動試験用端末２１（自動試験装置２００）は、遠隔で監視制御システム１００を試験することができる。

第１保存部としての判定データベース２１４は、信号と、該信号に対応する監視制御画面の表示状態と、の対応関係を予め保存する。判定データベース２１４は、例えば、信号の種類（名称）毎に、表示状態を保存する。表示状態は、例えば、シンボル、文字、配置、メッセージ等を含む。メッセージは、例えば、故障等を示すメッセージである。また、表示状態は、信号の入出力による監視制御画面の変化を含んでもよい。この場合、表示状態は、シンボルの形状や色の変化、および、表示される数値の変化等を含む。対応関係は、例えば、信号内容と表示状態との対比表等である。

対応関係取得部２１５は、予め判定データベース２１４に保存される対応関係を取得する。対応関係取得部２１５は、取得した対応関係を異常検出部２１６に送信する。

異常検出部２１６は、対応関係に基づいて、模擬信号と、取得した監視制御画面の表示状態と、が対応するか否かを判定することにより、監視制御システム１００の異常を検出する。これにより、異常判定のための試験を自動で行うことができる。この結果、監視制御システム１００の試験をより容易にすることができる。

また、より詳細には、異常検出部２１６は、監視制御画面内の対象機器１０１に関する機器情報、および、該機器情報の表示位置の少なくとも１つに基づいて、模擬信号に対応する表示状態を監視制御画面から特定する。機器情報は、例えば、対象機器１０１に関する文字や図形を含む。機器情報は、例えば、対象機器１０１の動作プロセスを示すプラントフロー表示、文字位置、シンボル形状、メッセージ等を含む。例えば、画像内において流量計を示すシンボルの横に数字が表示されている場合、異常検出部２１６は、例えば、パターンマッチング等により、表示されている数字は流量の値であると特定する。また、異常検出部２１６は、対応関係に基づいて、模擬信号と、特定した表示状態と、が対応するか否かを判定する。尚、異常検出の詳細については、図３および図４を参照して、後で説明する。

保存制御部としての結果保存制御部２１７は、異常検出部２１６の検出結果、および、試験中の監視制御画面の表示映像の少なくとも１つを保存するように第２保存部（試験結果保存部２１７ａ）を制御する。尚、以下では、異常検出部２１６の検出結果は、「異常検出結果」とも呼ばれる場合がある。試験結果保存部２１７ａは、例えば、自動試験用端末２１内に設けられる。尚、試験結果保存部２１７ａは、自動試験用端末２１の外部に設けられていてもよい。

表示制御部２１８は、試験結果保存部２１７ａに保存される、異常検出結果および表示映像の少なくとも１つを表示するように表示部２１８ａを制御する。これにより、試験終了後に、試験内容を再確認することができる。表示部２１８ａは、例えば、自動試験用端末２１内に設けられる。尚、表示部２１８ａは、自動試験用端末２１の外部に設けられていてもよい。また、表示制御部２１８は、監視制御システム１００の試験中に、監視ＬＣＤ１４の表示と同様の内容を表示部２１８ａに表示させてもよい。すなわち、表示制御部２１８は、試験に関する信号の名称や、種類等の内容、表示映像を表示部２１８ａにリアルタイムに表示させてもよい。

次に、図３および図４を参照して、異常判定について説明する。また、模擬信号には、例えば、デジタル入力（状態表示）、アナログ入力（計測値）およびパルス入力（積算値）が含まれる。図３は、デジタル入力およびアナログ入力に関する異常判定を示す。図４は、パルス入力に関する異常判定を示す。

図３は、監視ＬＣＤ１４の監視制御画面の一例を示す図である。図３は、ポンプ場に関する監視制御画面を示す。Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４は、数値表示ボックスを示す。監視制御画面上には、ポンプ場や、送水ポンプを示すシンボルが示されている。また、シンボル等を説明する文字が記載されている。また、監視制御画面上には、水の流れが示されている。数値表示ボックスＮ１、Ｎ２は、それぞれ第２ポンプ場および第１ポンプ場の水位を示す。Ｐ１およびＰ２は、ポンプ（送水ポンプ）のシンボルを示す。ポンプのシンボルは、ポンプが運転状態または停止状態であるかによって、例えば、色が変化する。図３に示す例では、シンボルＰ１は、ハッチング有りであり、停止状態を示す。シンボルＰ２は、ハッチング無しであり、運転状態を示す。数値表示ボックスＮ３、Ｎ４は、それぞれのポンプのポンプ回転数を示す。

まず、模擬信号がデジタル入力である場合について説明する。模擬信号の名称は、例えば、「Ｎｏ．１送水ポンプ運転」である。図３に示す状態では、Ｎｏ．１送水ポンプは停止状態である。従って、模擬信号により、監視制御画面上のＮｏ．１送水ポンプは停止状態から運転状態になる。これにより、監視制御画面上のシンボルＰ１は、色が変化する。図３に示す例では、シンボルＰ１は、ハッチング有りからハッチング無しに変化する。

判定データベース２１４には、各信号内容とシンボルおよび動作とが関連付けられた対応関係が保存されている。例えば、信号の名称が「Ｎｏ．１送水ポンプ運転」である場合、送水ポンプのシンボルや、運転状態および停止状態間の変化内容が対応関係に含まれる。尚、表示パターンが複数ある場合、試験時にユーザによって選択可能である。ユーザは、例えば、シンボルの色の変化だけなく、シンボルの点灯や点滅等を選択することができる。

異常検出部２１６は、判定対象の該当シンボルを、監視制御画面上の文字、シンボル内容および表示の位置等で特定する。図３に示す例では、異常検出部２１６は、「Ｎｏ．１」や「送水ポンプ」の文字および表示位置から、ハッチング有りのシンボルＰ１を特定する。また、異常検出部２１６は、信号名称と監視制御画面上のシンボルの変化とを比較する。また、異常検出部２１６は、信号名称と監視制御画面に表示される故障内容等のメッセージとを比較してもよい。

例えば、模擬信号の入力後、シンボルＰ１がハッチング無しである場合、異常検出部２１６は、監視制御システム１００が正常状態であると判定する。一方、模擬信号の入力後、シンボルＰ１がハッチング有りである場合、異常検出部２１６は、監視制御システム１００が異常状態であると判定する。

次に、模擬信号がアナログ入出力である場合について説明する。模擬信号の名称は、例えば、「Ｎｏ．１送水ポンプ回転数」である。図３に示す状態では、Ｎｏ．１送水ポンプ回転数は１３５０ｍｉｎ^−１である。アナログ入出力のレンジは、コントローラ１１への入出力電流または入出力電圧と対応する。例えば、入出力電流の４〜２０ｍＡＤＣがフルレンジに対応し、入出力電圧の１〜５ＶＤＣがフルレンジに対応する。例えば、入出力電流（４〜２０ｍＡＤＣ）が用いられる場合、回転数０〜１５００ｍｉｎ^−１のレンジにおける１３５０ｍｉｎ^−１は、式１により、電流値１８．４ｍＡＤＣに対応する。
４＋（２０−４）×（１３５０−０）／（１５００−０）＝１８．４ｍＡＤＣ （式１）
例えば、自動試験用コントローラ２２は、１８．４ｍＡＤＣの電流をコントローラ１１に入力する。コントローラ１１は、電流値を或るカウント数の信号に変換し、監視ＰＣ１３に送信する。監視ＰＣ１３は、回転数のレンジを予め保存しておき、コントローラ１１から送信される信号を回転数の値に換算し、換算した回転数の値を監視ＬＣＤ１４で表示する。

異常検出部２１６は、判定対象の該当する数字や文字を、監視制御画面上の文字、シンボル内容および表示の位置等で特定する。図３に示す例では、異常検出部２１６は、「Ｎｏ．１」、「送水ポンプ」の文字および表示位置から、数値表示ボックスＮ３を特定する。また、異常検出部２１６は、アナログ信号の数点のレベルの入力に対して、信号のレンジから算出される結果と画面表示とを比較し判定する。尚、異常検出部２１６は、判定データベース２１４に保存される対応関係に基づいて、上記の判定を行う。判定データベース２１４には、例えば、ポンプ回転数１３５０ｍｉｎ^−１の信号内容と、送水ポンプの文字の近くにある数値１３５０ｍｉｎ^−１を含む画像と、の対応関係が保存されている。

図４は、監視ＬＣＤ１４の監視制御画面の一例を示す図である。図４は、例えば、水源地における取水に関する帳票を示す。１・４号取水量は、例えば、水源地１号取水ポンプおよび水源地４号取水ポンプによる取水量を示す。２・５号取水量は、例えば、水源地２号取水ポンプおよび水源地５号取水ポンプによる取水量を示す。

模擬信号がパルス入力である場合について説明する。模擬信号の名称は、例えば、「２・５号取水量積算」である。図３に示す状態では、例えば、時刻２２：００において、２・５号取水量は、３４ｍ^３になっている。例えば、カウントが３４パルスであり、パルスレートが１（ｍ^３／パルス）である場合、カウントおよびパルスレートの積により、取水量が３４ｍ^３となる。取水量の値は、例えば、パルスレートによって変化する。

異常検出部２１６は、判定対象の該当する数字や文字を、監視制御画面（または帳票）上の文字、シンボル内容および表示の位置等で特定する。図４に示す例では、異常検出部２１６は、「２・５号取水量」や時刻の文字および表示位置から、時刻２２：００における２・５号取水量である３４ｍ^３を特定する。また、異常検出部２１６は、パルス信号の入力に対して、パルスレートから算出される結果と監視制御画面（または帳票）の表示とを比較し判定する。尚、異常検出部２１６は、判定データベース２１４に保存される対応関係に基づいて、上記の判定を行う。判定データベース２１４には、例えば、「２・５号取水量積算３４ｍ^３」の信号内容と、２・５号取水量における数値３４ｍ^３を含む画像と、の対応関係が保存されている。

図５は、第１実施形態による自動試験装置２００の動作を示すフロー図である。

まず、模擬信号生成部２１１は、模擬信号を生成する（Ｓ１１０）。次に、模擬信号送信部２１２は、模擬信号をコントローラ１１に入力し、監視ＬＣＤ１４は、模擬信号による表示変化を監視制御画面に表示する（Ｓ１２０）。また、画面取得部２１３は、監視制御画面を監視ＬＣＤ１４（監視ＰＣ１３）から取得する。次に、異常検出部２１６は、監視画面表示と信号内容とを比較し、監視制御システム１００の異常を判定する（Ｓ１３０）。次に、結果保存制御部２１７は、異常検出結果および表示映像等の試験結果を試験結果保存部２１７ａに保存し、表示制御部２１８は、試験結果を表示部２１８ａに表示する（Ｓ１４０）。

次に、異常検出部２１６は、全ての試験対象信号について試験が完了したか否かを判定する（Ｓ１５０）。全て試験対象信号の試験が完了していない場合（Ｓ１５０のＮＯ）、ステップＳ１１０が再び実行される。従って、全ての試験対象信号に対して、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０が実行される。一方、全ての試験対象信号の試験が完了した場合（Ｓ１５０のＹＥＳ）、表示制御部２１８は、試験結果を表示部２１８ａに再生表示する（Ｓ１６０）。

以上のように、第１実施形態によれば、対応関係取得部２１５は、予め判定データベース２１４に保存される、信号と、該信号に対応する監視制御画面の表示状態と、の対応関係を取得する。また、異常検出部２１６は、対応関係に基づいて、模擬信号と、受信した監視制御画面の表示状態と、が対応するか否かを判定することにより、監視制御システム１００の異常を検出する。これにより、監視制御システム１００を自動で試験することができる。この結果、監視制御システム１００の試験をより容易にすることができる。

また、自動で判定が行われるため、試験期間の短時間化につながる。また、画面取得部２１３（自動試験装置２００）は、監視ＬＣＤ１４から離れて設けられる。これにより、試験中に監視ＬＣＤ１４を確認するための人員を削減し、信号の入力と監視画面の確認を試験員１人で行うことができる。従って、省人化につながる。

また、異常検出部２１６は、画像認識により、監視制御画面から表示状態を特定する。これにより、例えば、或る信号に対して、画面上の或るシンボルを割り当てる等の、自動試験のための事前設定が不要になる。この結果、設定の手間を抑制することができ、さらに、設定ミスによる異常の誤検知を抑制することができる。また、異常検出部２１６は、特定の文字や、図形（配管等を含む）、シンボル等に限られず、画面全体から表示状態を特定する。

また、表示制御部２１８は、試験結果保存部２１７ａに保存される、異常検出結果および表示映像を表示するように表示部２１８ａを制御する。これにより、試験員は、映像の再生により、終了した試験結果を即時に再確認することができる。この結果、判定誤差等の自動試験の誤りを確認することができ、自動試験の誤りの見落としを抑制することができる。また、自動で連続的に結果が表示されるため、高速で試験結果を確認することができる。また、再生による確認は、試験員１人で行うことができる。

また、自動試験装置２００は、異なる監視制御システムに適用可能であり、工場試験および現地試験のどちらにも共通して適用可能である。従って、試験実施のための費用低減につながる。

（変形例１）
図６は、変形例１による自動試験用端末２１の構成を示すブロック図である。第１実施形態の変形例１は、異常検出部２１６による画像認識に機械学習が用いられる点で、第１実施形態と異なる。

自動試験用端末２１は、学習モデル生成部２１９と、学習モデル保存部２１９ａと、をさらに備える。

尚、自動試験用端末２１内の各部２１１〜２１３、２１５〜２１９は、１つのＣＰＵで実現されてもよく、それぞれ個別のＣＰＵで実現されていてもよい。

学習モデル生成部２１９は、監視制御画面を入力とし、表示状態を出力とする学習モデルを生成する。学習モデル生成部２１９は、例えば、監視制御画面と、表示状態と、を関連付けて、機械学習により学習モデルを生成する。また、学習モデル生成部２１９は、例えば、ニューラルネットワークを利用した深層学習により学習モデルを生成してもよい。尚、学習モデル保存部２１９ａは、自動試験用端末２１の外部に設けられてもよい。

学習モデル保存部２１９ａは、学習モデル生成部２１９により生成された学習モデルを保存する。尚、学習モデル保存部２１９ａは、自動試験用端末２１の外部に設けられてもよい。

異常検出部２１６は、監視制御画面を入力とし、表示状態を出力とする学習モデルに監視制御画面を適用することにより、模擬信号に対応する表示状態を監視制御画面から特定する。機械学習を用いることにより、画像認識の精度を向上させ、表示状態の特定精度を向上させることができる。この結果、監視制御システム１００の異常検出の精度を向上させることができる。異常検出部２１６は、学習モデル保存部２１９ａに予め保存される学習モデルを取得する。また、学習モデル生成部２１９は、一般的な監視制御画面を多数用いて、種々の監視制御画面の画像パターンを学習する。これにより、異なる監視制御システム１００や異なる監視制御画面に対しても、表示状態をより適切に特定することができる。また、異常検出部２１６は、対応関係に基づいて、模擬信号と、特定した表示状態と、が対応するか否かを判定する。

変形例１による自動試験装置２００のその他の構成は、第１実施形態による自動試験装置２００の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

変形例１による自動試験装置２００は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態による自動試験用端末２１の構成を示すブロック図である。第２実施形態は、監視制御システム１００から出力される出力信号に対する試験が行われる点で、第１実施形態と異なる。

試験は、監視制御システム１００の稼働中に行われてもよく、停止中に行われてもよい。尚、監視制御システム１００の稼働中に試験が行われる場合、コントローラ１１と対象機器１０１との間の接続を切り離しておけばよい。これにより、対象機器１０１の誤動作を抑制することができる。

自動試験用端末２１は、画面操作部２１３ａと、出力信号受信部２１２ａと、をさらに備える。

尚、自動試験用端末２１内の各部２１１〜２１３、２１５〜２１８、２１２ａ、２１３ａは、１つのＣＰＵで実現されてもよく、それぞれ個別のＣＰＵで実現されていてもよい。

画面操作部２１３ａは、コントローラ１１から対象機器１０１に出力される試験対象の信号（制御用信号）に対応する出力信号をコントローラ１１から出力させるように、対応関係に基づいて監視制御画面を操作する。制御用信号は、試験対象の信号である。また、画面操作部２１３ａは、監視制御画面を自動で操作する。

より詳細には、画面操作部２１３ａは、監視制御画面内の対象機器１０１に関する機器情報、および、該機器情報の表示位置の少なくとも１つに基づいて、試験対象の信号（制御用信号）に対応関係を適用して得られる表示状態を監視制御画面から特定する。尚、画面操作部２１３ａによる表示状態の特定は、第１実施形態による異常検出部２１６と同様でよい。また、画面操作部２１３ａは、特定した表示状態に基づいて、監視制御画面を操作する。

より詳細には、画面操作部２１３ａは、監視制御システム１００のうち監視ＰＣ１３および監視ＬＣＤ１４から離れて設けられる。従って、画面操作部２１３ａは、遠隔で監視制御画面を操作する。従って、自動試験用端末２１（自動試験装置２００）は、遠隔で監視制御システム１００を試験することができる。

出力信号受信部２１２ａは、出力信号を受信する。

異常検出部２１６は、試験対象の信号（制御用信号）と出力信号との比較に基づいて、監視制御システム１００の異常を検出する。これにより、異常判定のための試験を自動で行うことができる。この結果、監視制御システム１００の試験をより容易にすることができる。

第２実施形態による自動試験装置２００のその他の構成は、第１実施形態による自動試験装置２００の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

次に、図８および図９を参照して、異常判定について説明する。また、制御用信号には、例えば、デジタル入力（操作）、アナログ入力（設定値）が含まれる。図８は、デジタル出力に関する異常判定を示す。図９は、アナログ出力に関する異常判定を示す。

図８は、監視ＬＣＤ１４の監視制御画面の一例を示す図である。図８は、取水ポンプの操作に関する監視制御画面を示す。Ｐ３は、取水ポンプのシンボルを示す。また、Ｗ１は、シンボルＰ３が選択された場合に画面上に現れるウィンドウを示す。Ｂ１、Ｂ２は、操作ボタンを示す。尚、ウィンドウＷ１は、シンボルＰ３の周辺に予め表示されていてもよい。

制御用信号がデジタル出力である場合について説明する。制御用信号の名称は、例えば、「水源地１号取水ポンプ運転操作」である。画面操作部２１３ａは、判定対象の該当シンボルを、監視制御画面上の文字、シンボル内容および表示の位置等で特定する。図８に示す例では、画面操作部２１３ａは、シンボルＰ３および「取水ポンプ」の文字および表示位置から、取水ポンプを特定する。また、シンボルＰ３はハッチング無しであるため、画面操作部２１３ａは、取水ポンプが停止状態であることを特定する。

画面操作部２１３ａは、制御用信号の名称から、監視制御画面においてシンボルＰ３を選択する。また、画面操作部２１３ａは、同様に、ウィンドウＷ１内の文字情報および位置情報を読み取り、運転操作ボタンＢ１を選択する。尚、画面操作部２１３ａは、判定データベース２１４に保存される対応関係に基づいて、上記の操作を行う。判定データベース２１４には、例えば、「水源地１号取水ポンプ運転操作」の信号内容と、取水ポンプの文字の近くのウィンドウＷ１内の操作ボタンＢ１、Ｂ２を含む操作画像と、の対応関係が保存されている。尚、操作画像には、操作による画面変化も含まれていてもよい。これにより、監視制御システム１００のコントローラ１１から対象機器１０１に出力信号が出力される。

異常検出部２１６は、コントローラ１１から出力される信号内容を、制御用信号の内容と比較する。例えば、信号内容が略一致する場合、異常検出部２１６は、監視制御システム１００が正常状態であると判定する。一方、信号内容が一致しない場合、異常検出部２１６は、監視制御システム１００が異常状態であると判定する。尚、異常検出部２１６は、略一致するか否かに限られず、例えば、信号名称の類似度と閾値とを比較することによって異常を判定してもよい。

図９は、監視ＬＣＤ１４の監視制御画面の一例を示す図である。図９は、配水池の水位の操作に関する監視制御画面を示す。Ｐ４は、送水ポンプのシンボルを示す。Ｎ５は、ポンプ回転数の数値表示ボックスを示す。Ｗ１は、数値表示ボックスＮ５が選択された場合に画面上に現れるウィンドウを示す。Ｓは、数値設定ボックスを示す。Ｂ３は、操作ボタンを示す。尚、ウィンドウＷ２は、数値表示ボックスＮ５の周辺に予め表示されていてもよい。

制御用信号がアナログ出力である場合について説明する。制御用信号の名称は、例えば、「ポンプ回転数操作」である。画面操作部２１３ａは、判定対象の該当シンボルを、監視制御画面上の文字、シンボル内容および表示の位置等で特定する。図９に示す例では、画面操作部２１３ａは、図形や、「送水ポンプ」、「５００ｍｉｎ^−１」の文字および表示位置から、数値表示ボックスＮ５が送水ポンプのポンプ回転数を示すことを特定する。

画面操作部２１３ａは、制御用信号の名称から、監視制御画面において数値表示ボックスＮ５を選択する。また、画面操作部２１３ａは、同様に、ウィンドウＷ２内の文字情報および位置情報を読み取り、数値設定ボックスＳに数値を設定し、設定ボタンＢ３を選択する。尚、画面操作部２１３ａは、判定データベース２１４に保存される対応関係に基づいて、上記の操作を行う。判定データベース２１４には、例えば、「ポンプ回転数操作」の信号内容と、送水ポンプの文字の近くのウィンドウＷ２内の数値設定ボックスＳを含む操作画像と、の対応関係が保存されている。尚、操作画像には、操作による画面変化も含まれていてもよい。これにより、監視制御システム１００のコントローラ１１から対象機器１０１に出力信号が出力される。図９に示す例では、監視ＬＣＤ１４においてポンプ回転数が１３５０ｍｉｎ^−１となるように操作され、監視ＰＣ１３はレンジを参照してポンプ回転数を或るカウント数の信号に換算し、コントローラ１１に送信する。コントローラ１１は、アナログ入力とは逆に、監視ＰＣ１３から受信した信号を電流値に換算し、１３５０ｍｉｎ^−１から換算された１８．４ｍＡＤＣの電流を自動試験用コントローラ２２に出力する。

異常検出部２１６は、コントローラ１１から出力される信号内容を、制御用信号の内容と比較する。例えば、信号内容が略一致する場合、異常検出部２１６は、監視制御システム１００が正常状態であると判定する。一方、信号内容が一致しない場合、異常検出部２１６は、監視制御システム１００が異常状態であると判定する。尚、異常検出部２１６は、略一致するか否かに限られず、例えば、信号名称の類似度と閾値とを比較することによって異常を判定してもよい。

図１０は、第２実施形態による自動試験装置２００の動作を示すフロー図である。

まず、画面操作部２１３ａは、監視制御画面を遠隔操作する（Ｓ２１０）。次に、出力信号受信部２１２ａは、コントローラ１１から出力された信号を受信する（Ｓ２２０）。次に、異常検出部２１６は、受信した出力信号を信号内容と比較し、監視制御システム１００の異常を判定する（Ｓ２３０）。次に、結果保存制御部２１７は、異常検出結果および表示映像等の試験結果を試験結果保存部２１７ａに保存し、表示制御部２１８は、試験結果を表示部２１８ａに表示する（Ｓ２４０）。

次に、異常検出部２１６は、全ての試験対象信号について試験が完了したか否かを判定する（Ｓ２５０）。全て試験対象信号の試験が完了していない場合（Ｓ２５０のＮＯ）、ステップＳ２１０が再び実行される。従って、全ての試験対象信号に対して、ステップＳ２１０〜Ｓ２４０が実行される。一方、全ての試験対象信号の試験が完了した場合（Ｓ２５０のＹＥＳ）、表示制御部２１８は、試験結果を表示部２１８ａに再生表示する（Ｓ２６０）。

以上のように、第２実施形態によれば、対応関係取得部２１５は、予め判定データベース２１４に保存される、信号と、該信号に対応する監視制御画面の表示状態と、の対応関係を取得する。また、画面操作部２１３ａは、コントローラ１１から対象機器１０１に出力される制御用信号に対応する出力信号をコントローラ１１から出力させるように、対応関係に基づいて監視制御画面を操作する。また、異常検出部２１６は、制御用信号と出力信号との比較に基づいて、監視制御システム１００の異常を検出する。これにより、監視制御システム１００を自動で試験することができる。この結果、監視制御システム１００の試験をより容易にすることができる。

第２実施形態による自動試験装置２００は、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態では、信号入力試験だけでなく、信号出力試験を行うことができる。

また、画面操作部２１３ａは、画像認識により、監視制御画面から表示状態を特定する。これにより、例えば、或る信号に対して、画面上の或るシンボルを割り当てる等の、自動試験のための事前設定が不要になる。この結果、設定の手間を抑制することができ、さらに、設定ミスによる異常の誤検知を抑制することができる。また、画面操作部２１３ａは、特定の文字や、図形（配管等を含む）、シンボル等に限られず、画面全体から表示状態を特定する。

（変形例２）
図１１は、変形例２による自動試験用端末２１の構成を示すブロック図である。第２実施形態の変形例２は、画面操作部２１３ａによる画像認識に機械学習が用いられる点で、第２実施形態と異なる。

自動試験用端末２１は、学習モデル生成部２１９と、学習モデル保存部２１９ａと、をさらに備える。尚、学習モデル生成部２１９および学習モデル保存部２１９ａは、変形例１と同様でよい。

尚、自動試験用端末２１内の各部２１１〜２１３、２１５〜２１９、２１２ａ、２１３ａは、１つのＣＰＵで実現されてもよく、それぞれ個別のＣＰＵで実現されていてもよい。

画面操作部２１３ａは、監視制御画面を入力とし、表示状態を出力とする学習モデルに監視制御画面を適用することにより、試験対象の信号（制御用信号）に対応関係を適用して得られる表示状態を監視制御画面から特定する。機械学習を用いることにより、画像認識の精度を向上させ、表示状態の特定精度を向上させることができる。この結果、監視制御システム１００の異常検出の精度を向上させることができる。また、画面操作部２１３ａの誤操作を抑制することができる。画面操作部２１３ａは、学習モデル保存部２１９ａに予め保存される学習モデルを取得する。また、学習モデル生成部２１９は、一般的な監視制御画面を多数用いて、種々の監視制御画面の画像パターンを学習する。これにより、異なる監視制御システム１００や異なる監視制御画面に対しても、表示状態をより適切に特定することができる。また、画面操作部２１３ａは、特定した表示状態に基づいて、監視制御画面を操作する。

変形例２による自動試験装置２００のその他の構成は、第２実施形態による自動試験装置２００の対応する構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

変形例２による自動試験装置２００は、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態による自動試験装置２００におけるデータ処理方法の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、自動試験装置２００の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。また、自動試験装置２００の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 監視制御システム、１４ 監視ＬＣＤ、１０１ 対象機器、２００ 自動試験装置、２１２ 模擬信号送信部、２１２ａ 出力信号受信部、２１３ 画面取得部、２１３ａ 画面操作部、２１４ 判定データベース、２１５ 対応関係取得部、２１６ 異常検出部、２１７ 結果保存制御部、２１７ａ 試験結果保存部、２１８ 表示制御部、２１８ａ 表示部

Claims (10)

1. 対象機器との間の信号の入出力により前記対象機器を監視制御する制御装置と、前記対象機器を監視制御するための監視制御画面を表示する表示装置とを有する監視制御システムを試験する、監視制御システムの自動試験装置であって、
   前記対象機器から前記制御装置に入力される試験対象の前記信号を模擬した模擬信号を前記制御装置に送信する模擬信号送信部と、
   前記監視制御画面を前記表示装置から取得する画面取得部と、
   予め第１保存部に保存される、前記信号と、該信号に対応する前記監視制御画面の表示状態と、の対応関係を取得する対応関係取得部と、
   前記対応関係に基づいて、前記模擬信号と、取得した前記監視制御画面の表示状態と、が対応するか否かを判定することにより、前記監視制御システムの異常を検出する異常検出部と、を備える、監視制御システムの自動試験装置。
2. 前記異常検出部は、
   前記監視制御画面内の前記対象機器に関する機器情報、および、該機器情報の表示位置の少なくとも１つに基づいて、前記模擬信号に対応する前記表示状態を前記監視制御画面から特定し、
   前記対応関係に基づいて、前記模擬信号と、特定した前記表示状態と、が対応するか否かを判定する、請求項１に記載の監視制御システムの自動試験装置。
3. 前記異常検出部は、
   前記監視制御画面を入力とし、前記表示状態を出力とする学習モデルに前記監視制御画面を適用することにより、前記模擬信号に対応する前記表示状態を前記監視制御画面から特定し、
   前記対応関係に基づいて、前記模擬信号と、特定した前記表示状態と、が対応するか否かを判定する、請求項１または請求項２に記載の監視制御システムの自動試験装置。
4. 前記異常検出部の検出結果、および、試験中の前記監視制御画面の表示映像の少なくとも１つを保存するように第２保存部を制御する保存制御部と、
   前記第２保存部に保存される、前記検出結果および前記表示映像の少なくとも１つを表示するように表示部を制御する表示制御部と、をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の監視制御システムの自動試験装置。
5. 前記画面取得部は、前記監視制御システムの前記表示装置から離れて設けられる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の監視制御システムの自動試験装置。
6. 対象機器との間の信号の入出力により前記対象機器を監視制御する制御装置と、前記対象機器を監視制御するための監視制御画面を表示する表示装置とを有する監視制御システムを試験する、監視制御システムの自動試験装置であって、
   予め第１保存部に保存される、前記信号と、該信号に対応する前記監視制御画面の表示状態と、の対応関係を取得する対応関係取得部と、
   前記制御装置から前記対象機器に出力される試験対象の前記信号に対応する出力信号を前記制御装置から出力させるように、前記対応関係に基づいて前記監視制御画面を操作する画面操作部と、
   前記出力信号を受信する出力信号受信部と、
   試験対象の前記信号と前記出力信号との比較に基づいて、前記監視制御システムの異常を検出する異常検出部と、を備える、監視制御システムの自動試験装置。
7. 前記画面操作部は、
   前記監視制御画面内の前記対象機器に関する機器情報、および、該機器情報の表示位置の少なくとも１つに基づいて、試験対象の前記信号に前記対応関係を適用して得られる前記表示状態を前記監視制御画面から特定し、
   特定した前記表示状態に基づいて、前記監視制御画面を操作する、請求項６に記載の監視制御システムの自動試験装置。
8. 前記画面操作部は、
   前記監視制御画面を入力とし、前記表示状態を出力とする学習モデルに前記監視制御画面を適用することにより、試験対象の前記信号に前記対応関係を適用して得られる前記表示状態を前記監視制御画面から特定し、
   特定した前記表示状態に基づいて、前記監視制御画面を操作する、請求項６または請求項７に記載の監視制御システムの自動試験装置。
9. 前記異常検出部の検出結果、および、試験中の前記監視制御画面の表示映像の少なくとも１つを保存するように第２保存部を制御する保存制御部と、
   前記第２保存部に保存される、前記検出結果および前記表示映像の少なくとも１つを表示するように表示部を制御する表示制御部と、をさらに備える、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の監視制御システムの自動試験装置。
10. 前記画面操作部は、前記監視制御システムの前記表示装置から離れて設けられる、請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の監視制御システムの自動試験装置。

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