JP7328930B2 - センサ装置、データ取得方法および電流監視システム - Google Patents

Description

本発明は、各種設備機器に設置されたセンサの信号を用いて設備診断を行うに好適なセンサ装置、データ取得方法および電流監視システムに関する。

各種インフラなどにおいて使用される各種設備機器においては、設置されたセンサから信号を取り出し、この信号を監視することで設備機器の異常診断、寿命診断などの設備診断を行っている。

例えば機械工場や、鉄鋼プラントなどでは、設備機器として複数のモータが使用されている。この診断のために特許文献１では、複数のモータの各駆動によって複数の搬送ロールを回転させて金属材を搬送する搬送装置において、電流センサによりモータの負荷電流を計測することによりモータを診断している。

特開２０１３－１０４７９５号公報

特許文献１に記載の搬送装置では、センサで検出した負荷電流の絶対値比較処理、平均値比較処理および相対値比較処理を行うことでモータの異常を診断している。この際、異常の有無を判定する閾値は、設備仕様等に対応して予め設定された閾値を用いている。また、搬送ユニット間には個体差があり、個体差に応じて閾値を設定している。

しかしながら特許文献１には、上記個体差に応じた閾値を決定する決定方法やセンサデータの取得方法については記載がない。さらに、モータを診断する場合、診断のための特定条件下でモータの電流を検出する必要があるが、特許文献１に記載の搬送装置では、電流センサとは異なる既設の材有無判定部と速度状態判定部を用いて特定条件下を検出しており、使い勝手が悪い。操業中のモータを常時診断監視するためには、操業中のセンサデータから特定条件に合致する部分のみを抽出する必要がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、センサデータ取得部で取得したセンサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件を簡易に決定でき、使い勝手を向上できるようにしたセンサ装置、データ取得方法および電流監視システムを提供することにある。

以上のことから本発明においては「センサから測定対象のセンサデータを取得するセンサデータ取得部と、センサデータ取得部で取得したデータを解析するセンサデータ解析部と、センサデータ取得部で取得した全センサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件を設定する抽出用データ設定部と、センサデータ解析部で解析した解析結果および抽出用データ設定部からの抽出条件に基づきセンサデータ取得部で取得した全センサデータの内の一部分を抽出する特定条件抽出部と、ユーザに対し、情報の入出力をするためのユーザインターフェ－ス部を有し、ユーザインターフェ－ス部は、センサデータ解析部に対し抽出条件の内の少なくともひとつ以上の抽出条件である簡易条件を設定可能な簡易条件設定手段と、センサデータ解析部で簡易条件を満たしたデータを表示する検出結果表示手段を備えることを特徴とするセンサ装置」としたものである。

また本発明においては「複数の電流センサ装置と各電流センサ装置と接続される管理装置とを含む電流監視システムであって、各電流センサ装置は、複数のセンサからデータを取得するセンサデータ取得部と、センサデータ取得部で取得したデータを解析するセンサデータ解析部と、センサデータ取得部で取得した全センサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件を設定する抽出用データ設定部と、センサデータ解析部で解析した解析結果および抽出用データ設定部からの抽出条件に基づきセンサデータ取得部で取得した全センサデータの内の一部分を抽出する特定条件抽出部と、特定条件抽出部により抽出されたセンサデータを解析する抽出結果解析部と、抽出結果解析部により解析されたデータを出力する通信部と、ユーザに対し、情報の入出力をするためのユーザインターフェ－ス部を有し、ユーザインターフェ－ス部は、センサデータ解析部に対し抽出条件の内の少なくともひとつ以上の抽出条件である簡易条件を設定可能な簡易条件設定手段と、センサデータ解析部で簡易条件を満たしたデータのみを表示する検出結果表示手段と、を備え、管理装置は、各電流センサ装置から受領された抽出されたデータに基づいて所定の処理を実施し、その実施結果を出力することを特徴とする電流監視システム」としたものである。

また本発明においては「センサから測定対象のセンサデータを取得し、取得したデータを解析し、取得した全センサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件を設定し、解析した解析結果および抽出条件に基づき取得した全センサデータの内の一部分を抽出し、ユーザに対し抽出条件の内の少なくともひとつ以上の抽出条件である簡易条件の設定を促し、簡易条件を満たしたデータを提示することを特徴とするデータ取得方法」としたものである。

本発明によれば、センサデータ取得部で取得したセンサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件を簡易に決定でき、使い勝手を向上できる。

実施例１に係る電流監視システムの全体構成例を示す図。 電流監視システムの機能構成を示す図。 実施例１に係る簡易条件設定画面例を示す図。 実施例１に係るセンサ端末の処理を示すフローチャート例を示す図。 実施例１に係る時系列データ表示画面例を示す図。 実施例１に係るスペクトログラム表示画面例を示す図。 実施例１に係るスペクトログラム比較表示画面例を示す図。 実施例１に係る詳細解析結果表示画面例を示す図。 実施例２に係る電流監視システムの全体構成例を示す図。 実施例２に係るセンサ端末の処理を示すフローチャート例を示す図。 実施例３に係る電流監視システムの全体構成例を示す図。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと同等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。

本実施形態では、後述のように、複数チャンネルで電流波形を取得して演算可能な電流センサ装置２と、複数の電流センサ装置２から演算結果を取得して処理可能な管理装置３とを含む電流監視システム１を実現する例を挙げて説明する。本実施形態は、製鉄プラントで使用されるモータに適用することができるほかに、例えば、電車の車両に設けられたモータなどにも適用することができる。

図１～図８を用いて実施例１を説明する。図１は、電流監視システム１の全体構成例を示している。図１の電流監視システム１は、管理装置としての親機３と、親機３に通信ネットワークＣＮを介して接続された複数のセンサ装置としての電流センサ端末２とを備える。通信ネットワークＣＮは、有線通信でもよいし無線通信でもよい。

電流センサ端末２は、例えば、マイクロプロセッサ、特定用途向け演算回路（ＡＳＩＣ）、メモリ、入出力インターフェース回路、通信インターフェース回路などのコンピュータ資源（いずれも不図示）を含んで構成される。

電流センサ端末２は、複数の電流センサ４に接続されている。各電流センサ４は、モータ５の負荷電流を計測し、その計測値を電流センサ装置２へ送信する。

各モータ５は、鉄鋼７を圧延したり、または搬送したりするのに使用される。制御盤６は、各モータ５への通電を制御する。各電流センサ４は、モータ５への通電を制御する制御盤６の内部で、モータ５の負荷電流を計測することもできる。

図２を用いて電流監視システム１の機能構成例を説明する。電流センサ端末２の構成例から先に説明する。電流センサ端末２は、ユーザが与えた指示などを親機３から受信して各部に指示を与え、かつ複数の電流センサ４からの検出値（電流値）を取得・解析し、その解析結果を編集した画面などとともに親機３へ送信する装置である。

電流センサ端末２は、上述したコンピュータ資源と制御プログラムなどのソフトウェア資源（不図示）とを利用することにより、例えば、センサデータ取得部２０と、センサデータ解析部２１と、特定条件抽出部２２と、抽出結果格納部ＤＢ３と、抽出結果解析部２４と、ユーザインターフェ－ス部２５と、解析結果一次記憶部ＤＢ１と、抽出用データ格納部ＤＢ２と、抽出用データ設定部２８と、通信部２９とを実現している。

この中でユーザインターフェ－ス部２５は、通信部２９を経由してユーザが与えた指示などを親機３から受信し、電流センサ端末２内の各部に動作指示を与え、かつ処理結果を編集、反映した画面を作成して取得データなどとともに通信部２９を経由して親機３に送信する機能を担う。ユーザインターフェ－ス部２５で作成した画面構成例は図３、図５から図８であり、この詳細について後述する。

センサデータ取得部２０は、各電流センサ４からの検出信号（検出値）を所定の間隔で常時読み込み、読み込んだ検出信号がアナログ信号の場合はデジタルデータに変換した後、センサデー解析部２１へ送出する。

センサデータ解析部２１は、通常解析モードＭ１、一時解析モードＭ２および特徴量取得モードＭ３の３つの動作モードを有しており、これらは互いに独立して動く動作モードである。

センサデータ解析部２１の通常解析モードＭ１は、センサデータ取得部２０からの検出信号に対し、後述する種々の特徴量を抽出する解析処理を行う。この解析結果は、センサデータ取得部２０で検出した検出信号とともに、特定条件抽出部２２へ送出する。

次に、センサデータ解析部２１の一時解析モードＭ２について説明する。センサデータ解析部２１は、ユーザインターフェ－ス部２５から、図示しない一時取得開始信号を受け取り後、所定の期間、後述する種々の特徴量をユーザインターフェ－ス部２５へ送出するとともに、解析結果一次記憶部ＤＢ１へ保存する。

次に、センサデータ解析部２１の特徴量取得モードＭ３について説明する。センサデータ解析部２１は、ユーザインターフェ－ス部２５から、抽出条件２０５の内の少なくともひとつ以上の抽出条件２０５である簡易条件２００を受け取る。ここで、抽出条件２０５とは、センサデータ取得部２０で取得したセンサデータの内、抽出したい部分を示す条件のことである。センサデータ解析部２１は、簡易条件２００に合致した特徴量である簡易解析結果２０１をユーザインターフェ－ス部２５へ送出するとともに、解析結果一次記憶部ＤＢ１へ保存する。センサデータ解析部２１およびユーザインターフェ－ス部２５の動作の詳細は図３～図７で後述する。

ここで、上記特徴量について説明する。特徴量とは、後述する特徴量群１（図５中の画面４０Ｂに表示する特徴量Ａ～Ｃ）、特徴量群２（図６中の画面４０Ｃに表示する特徴量Ｄ～Ｆ）および特徴量群３（図７中の画面４０Ｄに表示する特徴量Ｇ～Ｉ）の内、いずれかひとつの特徴量のことを指す言葉と定義する。

因みに図５中の特徴量Ａ～Ｃは、センサから取り込んだ波状のデータ５０について、所定期間Ｔ（Ｔ１からＴ５）ごとのデータ５０が示す異なる観点での特徴量がＡ～Ｃとして示されており、５１Ａ内には特徴量Ａ～Ｃが示す数値データが記述されている。図６は、各期間の波状のデータ５０をフーリエ変換したスペクトログラムデータ５４が示す特徴量を特徴量Ａ～Ｃごとに特徴量Ｄ～Ｆとして示したものである。５１Ｂ内にはフーリエ変換後の特徴量Ｄ～Ｆが示すスペクトログラムの数値データが記述されている。図７は、図６の特徴量Ｄ～Ｆに対するさらなる処理を施して一部期間のデータ５６、５７、５８のみを抽出し、新たな特徴量としたものである。このようにここでは、各種処理、変換の前後において抽出される特徴量をすべて特徴量として定義している。

図２に戻り特定条件抽出部２２は、通常解析モードＭ１の実行によりセンサデータ解析部２１から送出される解析結果（特徴量）および後述する抽出用データ設定部２８から送出される抽出条件２０５を受け、解析結果（特徴量）について抽出条件２０５が成立したかを判定する。特定条件抽出部２２は、抽出条件２０５が成立している状態を検出すると、センサデータ取得部２０で検出した検出信号の一部を抽出結果として抽出結果格納部ＤＢ３へ格納する。例えば図５の特徴量の場合に、時刻Ｔ１のときの特徴量Ａ（内容がＡＡ１）について抽出条件が成立していたとき、時刻Ｔ１のときの波状のデータ５０を抽出結果格納部ＤＢ３へ格納する。

抽出用データ格納部ＤＢ２には、ユーザインターフェ－ス部２５により抽出用データ２０４が格納されている。抽出用データ設定部２８は、抽出用データ格納部ＤＢ２から抽出用データ２０４を読み取り、抽出条件２０５を作成し、特定条件抽出部２２に与える。ここで、抽出用データ２０４とは、少なくともひとつ以上の特徴量に対する閾値を記載したデータ、もしくは、機械学習や深層学習をするための学習データセットのことである。これにより、先の例でいうと時刻Ｔ１のときの特徴量Ａ（内容がＡＡ１）について、ＡＡ１をその閾値と比較する際の閾値が設定されたことになる。

抽出結果解析部２４は、抽出結果格納部ＤＢ３に格納されている抽出結果を読み出し、モータ５を診断するための解析や、日毎や時間毎の抽出回数の解析等を実施し、解析した結果を通信部２９へ送出する。ここで、上記解析した結果には、連続で抽出できていない期間の情報を含むことが望ましい。この情報を、通信部２９を介して親機３に通知することで、長期間抽出が出来ていない場合は、抽出条件の再設定を促す通知をユーザに示すことが可能となる。

また、抽出結果解析部２４は、ユーザインターフェ－ス部２５から、詳細解析結果要求信号２０６を受け取る。抽出結果解析部２４は、詳細解析結果要求信号２０６を受け取った際、詳細解析結果２０７をユーザインターフェ－ス部２５へ送出する。ここで、詳細解析結果２０７は、モータ５を診断した結果、抽出結果格納部ＤＢ３に格納されている抽出結果および日毎や時間毎の抽出回数等である。

図８に、ユーザインターフェ－ス部２５で編集、作成した画面のうち詳細解析結果２０７を表示する画面４０Ｂの一例を示す。図８のように、日毎の抽出回数をグラフ化することで、設定した抽出条件で抽出できるか否かを可視化することが可能となる。なお、表示内容はチャンネル選択部４３の選択操作により、適宜のチャンネル（例えば電流センサ）のデータを切り替えて表示できる。

図２に戻り通信部２９は、抽出結果解析部２４が解析した結果およびユーザインターフェ－ス部２５で生成した表示画面４０を、通信ネットワークＣＮを介して親機３へ送信するとともに、親機３からの信号を受信しユーザインターフェ－ス部２５と情報のやり取りを行う。

親機３の構成例を説明する。親機３もマイクロプロセッサ、メモリ、通信インターフェースなどのコンピュータ資源と診断プログラムなどのソフトウェア資源（いずれも不図示）とを利用することにより、例えば、通信部３２と、データ蓄積部ＤＢ４と、処理部３４と、表示部３５とを実現する。

通信部３２は、通信ネットワークＣＮを介して各電流センサ端末２と接続される。データ蓄積部ＤＢ４は、通信部３２が各電流センサ端末２から受信した抽出結果解析部２４が解析した結果を蓄積する。

処理部３４は、データ蓄積部ＤＢ４に蓄積された抽出結果解析部２４が解析した結果に基づいて、所定の処理を実施する。所定の処理とは、例えば、診断対象のモータ５における異常の有無、寿命の予測、長期間抽出できていない期間がある場合にユーザに対してメールを送信する等して通知することなどが挙げられる。すなわち、所定の処理は、異常検出処理、寿命予測処理、診断処理、ユーザへの通知処理などのいずれかひとつまたは複数を含むことができる。

入出力部３５は、ユーザインターフェ－ス部２５で作成した画面４０を、通信ネットワークＣＮを介して入出力装置３６へ出力するとともに、入出力装置３６を介してユーザとユーザインターフェ－ス部２５の間で情報をやり取りする。入出力装置３６は、例えば、デスクトップ型、ノート型、タブレット型などのパーソナルコンピュータでもよいし、腕時計型または眼鏡型のいわゆるウェアラブル端末であってもよい。入出力装置３６は、親機３から受領した情報を表示するための出力装置（ディスプレイなど）と、親機３へ情報を入力するための入力装置（キーボード、タッチパネルなど）を備えていればよい。ひとつの親機３に対して複数の入出力装置３６を接続し、同時に複数の場所からモータ５を監視してもよい。

次に、図３～図７を用いてセンサデータ解析部２１およびユーザインターフェ－ス部２５の動作の詳細について説明する。図３および図５～図７は、いずれもユーザインターフェ－ス部２５で生成され、通信を介して親機３の入出力装置３６に表示される表示画面４０の例である。なおこれらの画面４０は、単なる表示画面ではなく、タッチパネルやポインタ指示などにより表示内容を変更しあるいは動作指示を与えることのできる操作画面の機能を併用したものである。したがって、ユーザは親機３の入出力装置３６に表示された画面を確認しながら各種入力を親機３側から行うことになる。

図３は簡易条件設定画面４０Ａ、図５は時系列データ表示画面４０Ｂ、図６はスペクトログラム表示画面４０Ｃ、図７はスペクトログラム比較表示画面４０Ｄである。図５～図７は、ユーザインターフェ－ス部２５における特徴量表示手段（モニタ）により、種々の特徴量を表示する表示画面である。尚、これら表示画面４０の切り替えは、図示しないユーザインターフェ－ス部２５で生成するトップページから切り替え可能なものとする。

図３の簡易条件設定画面４０Ａは、例えば、簡易条件設定部４１と、分割期間設定部４２と、チャンネル選択部４３からなる簡易条件設定手段と、簡易条件２００を満たした簡易解析結果２０１を表示する簡易解析結果表示部４４（検出結果表示手段）と、取得開始ボタン４５と、取得完了ボタン４６と、抽出用データ作成ボタン４７と、トップページへ戻るための戻るボタン４８と、抽出用データ使用可否選択手段であるチェックボックス４９から構成される。

簡易条件設定部４１は、少なくともひとつ以上の特徴量に対し閾値を決定する。図３の例では、特徴量αに対し、Ｐ１以上Ｐ２未満を簡易条件として設定したことを示しており、この条件を満たした場合に、簡易解析結果表示部４４に簡易解析結果２０１が追加される。

分割期間設定部４２は、センサデータ解析部２１での処理時間単位Ｔを決定する。例えば、Ｔ＝１０秒を選択した場合、センサデータ解析部２１は１０秒毎に解析を実施し、解析結果を上記簡易条件設定部４１で設定した条件と合致するか否かを判定する。

チャンネル選択部４３は、電流センサ装置２に接続されている各電流センサ４の内、どの電流センサ４に対して、上記簡易条件設定部４１で設定した条件を適用するかを決定する。ここで、チャンネル選択部４３は、ひとつのチャンネルのみを選択するだけではなく、電流センサ装置２に接続されている全ての電流センサ４を選択することも可能である。また、複数のチャンネルに対して異なる閾値を設定したい場合、図示しない設定ボタンを用いる、もしくは簡易条件設定用ファイルを別途用いても良いことは言うまでもない。

簡易解析結果表示部４４は、例えば、センサデータ解析部２１が簡易解析結果２０１を作成した日付（もしくは時間）と、少なくともひとつ以上の特徴量と、チェックボックス４９を含む選択欄から構成される。

次に、簡易解析結果表示部４４に簡易解析結果２０１が追加される際の、センサデータ解析部２１およびユーザインターフェ－ス部２５の処理手順について図４のフローチャートを用いて説明する。最初に、処理ステップＳ１１～Ｓ１３で初期設定を行う。ユーザは、入出力装置３６の簡易条件設定画面４０Ａに設定値を入力することで、親機３を介して各電流センサ端末２の動作内容を変更し、あるいは動作指示を与えることができる。

初期設定段階においてユーザは、簡易条件設定画面４０Ａの簡易条件設定部４１に、少なくともひとつ以上の特徴量に対し閾値を設定する（処理ステップＳ１１）。例えば、図３のように特徴量αに対し、Ｐ１以上Ｐ２未満を簡易条件として設定する。さらに、ユーザは分割期間設定部４２およびチャンネル選択部４３に所望の値を設定する（処理ステップＳ１２）。ユーザインターフェ－ス部２５は、上記処理ステップＳ１１および処理ステップＳ１２で決定した簡易条件２００をセンサデータ解析部２１に送出する。次に、ユーザが取得開始ボタン４５を押す（処理ステップＳ１３）ことで、処理ステップＳ１４に移行する。

ユーザが取得開始ボタン４５を押した時、ユーザインターフェ－ス部２５は、センサデータ解析部２１に図示しない解析開始信号を送出する。解析開始信号を受け取ったセンサデータ解析部２１は、特徴量取得モードＭ３を起動し、ユーザインターフェ－ス部２５からの図示しない解析終了信号を受け取るまで解析を継続する。

ユーザインターフェ－ス部２５は、ユーザにより取得完了ボタン４６が押されてないかを判定する（処理ステップＳ１４）。取得完了ボタン４６が押されていない場合、センサデータ解析部２１は、センサデータ取得部２０からの検出信号を簡易条件２００で設定された期間分（Ｔ）取得する（処理ステップＳ１５）。その後、センサデータ解析部２１は、取得したセンサデータから少なくともひとつ以上の特徴量を演算し（処理ステップＳ１６）、演算した特徴量が簡易条件２００に合致するか否かを判定する（処理ステップＳ１７）。図３の場合、特徴量α、特徴量β、特徴量γを演算し、特徴量αがＰ１以上Ｐ２未満であるかを判定する。

演算した特徴量が簡易条件２００に合致する場合、センサデータ解析部２１はユーザインターフェ－ス部２５へ簡易解析結果２０１を送出するとともに、解析結果一次記憶部ＤＢ１へ保存する。また、演算した特徴量が簡易条件２００に合致しない場合は、センサデータ解析部２１は何も処理を実行せず、処理ステップＳ１４へ移行する。

ユーザインターフェ－ス部２５は、センサデータ解析部２１からの簡易解析結果２０１を受け取り、簡易解析結果表示部４４に追加する（処理ステップＳ１８）。図３の場合、Ｄａｙ４であればα４、β４、γ４を追加する。その後、処理ステップＳ１４へ移行し、取得完了ボタン４６が押されるまで処理ステップＳ１４～処理ステップＳ１８を繰り返す。この一連の動作を繰り返すことで、簡易解析結果表示部４４における特徴量αの欄には、Ｐ１以上Ｐ２未満となるα１、α２、α３・・・が並ぶことになり、その値を取得した際の別の特徴量である特徴量βおよび特徴量γが列挙される。

取得完了ボタン４６が押された場合、ユーザインターフェ－ス部２５は、センサデータ解析部２１に図示しない解析終了信号を送出する。解析終了信号を受け取ったセンサデータ解析部２１は、特徴量取得モードＭ３を終了する。これにより、一連の処理が終了する。

ユーザは、入出力装置３６から親機３を介して、各電流センサ端末２の簡易条件設定画面４０Ａにある簡易解析結果表示部４４の値を取得することができる。このようにすることで、特徴量αが簡易条件２００に合致した際の、他の特徴量である特徴量βおよび特徴量γの情報を入手することが可能となる。ユーザは、これらの情報を用いることにより、複合条件を決め易くなり、センサデータ取得部で取得したセンサデータの内、抽出したい部分を示す抽出用データ２０４および抽出条件２０５の作成が容易となる。尚、ユーザは簡易解析結果表示部４４の値を取得するのではなく、ユーザインターフェ－ス部２５を介して解析結果一次記憶部ＤＢ１に読み出し信号２０２を送出し、簡易解析結果ファイル２０３を取得しても良い。

次に、時系列データ表示画面４０Ｂの使用方法と使用目的について説明する。図５の時系列データ表示画面４０Ｂは、例えば、分割期間設定部４２と、チャンネル選択部４３と、戻るボタン４８と、時系列データ５０と、一時解析結果表示部５１Ａと、一時取得開始ボタン５２Ａから構成される。一時取得開始ボタン５２Ａが押された際、ユーザインターフェ－ス部２５は、センサデータ解析部２１に図示しない一時取得開始信号を送出する。一時取得開始信号を受け取ったセンサデータ解析部２１は、一時解析モードＭ２を起動し、所定の期間、種々の特徴量をユーザインターフェ－ス部２５へ送出するとともに、解析結果一次記憶部ＤＢ１へ保存する。

図５の時系列データ表示画面４０Ｂは、一時取得開始ボタン５２Ａが押されてから任意の時間分、操業中のモータ５の負荷電流をリアルタイムに計測した結果を、時系列データ５０と一時解析結果表示部５１Ａに表示する。このようにすることで、操業中の現場に電流センサ装置２を新規に設置した際に、操業中の現場において、簡易条件２００を設定するための情報を得ることができる。

例えば図５の場合において、分割期間設定部４２で設定した期間Ｔ中、常に負荷電流が最大である部分を抽出したい際には、時系列データ５０の形状および特徴量群１（図５中の特徴量Ａ～Ｃ）を見ることで、簡易条件２００をＡＡ３近傍（もしくはＢＢ３、ＣＣ３でもよい）にすればよいと、容易に目処をつけることが可能となる。

ここで、特徴量群１について説明する。特徴量群１は、センサデータ取得部２０で取得したセンサデータに対し、ＦＦＴ等の周波数解析等の変換処理を施さずに得られる特徴量である。例えば、電流波形の最大振幅、電流波形の平均振幅、信号のノイズレベル、任意時間単位の微分値、任意時間単位の積分値のいずれかひとつまたは複数を含むことができる。また、図５中の一時解析結果表示部５１Ａでは、特徴量群１を特徴量Ａ～Ｃとして図示したが、３つに限定する必要はなく、特徴量群１のいずれかひとつまたは複数を含むことは言うまでもない。

次に、スペクトログラム表示画面４０Ｃの使用方法と使用目的について説明する。図６のスペクトログラム表示画面４０Ｃは、例えば、分割期間設定部４２と、チャンネル選択部４３と、戻るボタン４８と、ＦＦＴ点数設定部５３と、スペクトログラム５４と、一時解析結果表示部５１Ｂと、一時取得開始ボタン５２Ｂから構成される。

一時取得開始ボタン５２Ｂが押された際、ユーザインターフェ－ス部２５は、センサデータ解析部２１に図示しない一時取得開始信号を送出する。一時取得開始信号を受け取ったセンサデータ解析部２１は、一時解析モードＭ２を起動し、所定の期間、種々の特徴量をユーザインターフェ－ス部２５へ送出するとともに、解析結果一次記憶部ＤＢ１へ保存する。なおＦＦＴ点数設定部５３は、スペクトログラム５４を作成する際のＦＦＴの点数を設定する。

図６のスペクトログラム表示画面４０Ｃは、一時取得開始ボタン５２Ｂが押されてから任意の時間分、操業中のモータ５の負荷電流をリアルタイムに計測し、それを短時間フーリエ変換した結果であるスペクトログラム５４と、特徴量群２を一時解析結果表示部５１Ｂに表示する。このようにすることで、操業中の現場に電流センサ装置２を新規に設置した際に、操業中の現場において、簡易条件２００を設定するための情報を得ることができる。尚、スペクトログラム５４の作成方法としては、バンドパスフィルタ群を用いた方式でも良い。

例えば図６の場合において、スペクトログラム５４中に特徴的な周波数成分の形状および特徴量群２（図６中の特徴量Ｄ～Ｆ）を見ることで、簡易条件２００の目処をつけることが可能となる。

ここで、特徴量群２について説明する。特徴量群２は、センサデータ取得部２０で取得したセンサデータに対し、スペクトログラム５４等の周波数解析等の変換処理を施した後に得られる特徴量である。例えば、任意期間におけるＮ番目の強度である周波数およびその強度（Ｎは１から始まる自然数）、任意周波数の強度、任意期間内で最も大きい変化をした周波数およびその強度、学習済みパターンとの類似度のいずれかひとつまたは複数を含むことができる。また、図６中の一時解析結果表示部５１Ｂでは、特徴量群２を特徴量Ｄ～Ｆとして図示したが、３つに限定する必要はなく、特徴量群２のいずれかひとつまたは複数を含むことは言うまでもない。

次に、スペクトログラム比較表示画面４０Ｄの使用方法と使用目的について説明する。図７のスペクトログラム比較表示画面４０Ｄは、例えば、分割期間設定部４２と、チャンネル選択部４３と、第二チャンネル選択部５５と、戻るボタン４８と、ＦＦＴ点数設定部５３と、第一スペクトログラム５６と、第二スペクトログラム５７と、第三スペクトログラム５８と、一時解析結果表示部５１Ｂと、一時解析結果表示部５１Ｃと、一時取得開始ボタン５２Ｃから構成される。一時取得開始ボタン５２Ｃが押された際、ユーザインターフェ－ス部２５は、センサデータ解析部２１に図示しない一時取得開始信号を送出する。一時取得開始信号を受け取ったセンサデータ解析部２１は、一時解析モードＭ２を起動し、所定の期間、種々の特徴量をユーザインターフェ－ス部２５へ送出するとともに、解析結果一次記憶部ＤＢ１へ保存する。

図７のスペクトログラム比較表示画面４０Ｄは、一時取得開始ボタン５２Ｃが押されてから任意の時間分、操業中のモータ５の負荷電流をリアルタイムに計測し、短時間フーリエ変換した結果である第一スペクトログラム５６および第二スペクトログラム５７、ならびに特徴量群２を一時解析結果表示部５１Ｃに表示する。ここで、第一スペクトログラム５６はチャンネル選択部４３で選択した電流センサ４に、第二スペクトログラム５７は第二チャンネル選択部５５で選択した電流センサ４に対応する。また、第一スペクトログラム５６から第二スペクトログラム５７を減算した第三スペクトログラム５８と、特徴量群３を一時解析結果表示部５１Ｃも表示する。このようにすることで、操業中の現場に電流センサ装置２を新規に設置した際に、操業中の現場において、簡易条件２００を設定するための情報を得ることができる。尚、スペクトログラム５４の作成方法としては、バンドパスフィルタ群を用いた方式でも良い。

例えば図７の場合において、第三スペクトログラム５８中に特徴的な周波数成分の形状および特徴量群３（図７中の特徴量Ｇ～Ｉ）を見ることで、簡易条件２００の目処をつけることが可能となる。

ここで、特徴量群３について説明する。特徴量群３は、異なる電流センサ４を用いてセンサデータ取得部２０で取得したセンサデータに対し、スペクトログラム５７等の周波数解析等の変換処理を施した後、それらの差分を演算することによって得られる特徴量である。例えば、異なる電流センサ４間で最大変化量、異なる電流センサ４間で最大変化をした周波数、異なる電流センサ４間の類似度、第三スペクトログラム５８と学習済みパターンとの類似度のいずれかひとつまたは複数を含むことができる。また、図７中の一時解析結果表示部５１Ｃでは、特徴量群３を特徴量Ｇ～Ｉとして図示したが、３つに限定する必要はなく、特徴量群３のいずれかひとつまたは複数を含むことは言うまでもない。

図５～図７に記載した表示画面は、いずれも一時取得開始ボタン５２Ｃを押すことでセンサデータ解析部２１から特徴量を受け取り、表示画面を更新する構成を説明したが、この限りではない。より具体的には、戻るボタン４８を用いて図示しないトップページに移行し、互いの表示画面を切り替えても良い。このようにすることで、例えば時系列データ表示画面４０Ｂで時系列データ５０を確認した後、スペクトログラム表示画面４０Ｃを表示することで、確認した時系列データ５０のスペクトログラム５４を確認することが可能となる。

本実施例では、上述の通り、簡易条件２００を設定することで、センサデータ取得部２０で取得したセンサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件２０５を簡易に決定できる。また、種々の特徴量を表示する表示画面を有することで、ユーザの使い勝手を向上できる。本実施例によれば、モータ５の稼働時間が長く、かつ、診断に適したデータを抽出可能な期間が限られる場合であっても、特定条件抽出部２２により抽出条件下での検出信号を自動的に抽出して、抽出結果解析部２４により演算させることができる。

したがって、本実施例は、例えば、製鉄プラントで使用されるモータの異常検出または診断に好適に用いることができる。製鉄プラントでは、連続的に鉄鋼を生産するため、モータ５の稼働時間は長く、かつ、モータ５の診断に適したデータを抽出可能な期間（特定負荷状態もしくは無負荷状態）も不定期に発生するためである。

しかし、本実施例は、製鉄プラントに限定されない。例えば、電車の走行モータの異常検出または診断にも用いることができる。始発時に車庫を出発してから終電後に車庫に戻るまでの間、電車の走行中にモータは稼働する。さらに、営業中の電車には乗客が乗降するため、営業中の走行モータの負荷は変動する。このような状況下でも、本実施例の電流監視システム１を好適に用いることができる。

また、本実施例は電流センサ４を用いる電流監視システム１を実現する例を挙げて説明したが、これに限定されない。本実施例はセンサデータ取得部２０で取得したセンサデータの内、抽出したい部分のみを抽出するセンサ装置であるため、電流センサのかわりに各種センサ（振動センサ、マイクセンサ、加速度センサ等）を用いてもよい。

以上のシステム構成と画面構成から明らかなように、センサ端末２内のユーザインターフェ－ス部２５は、センサで検知した信号に関する情報を表示する表示部と、検知信号の処理条件を設定する設定処理部を含む画面を構成して親機３側に提示し、ユーザが設定処理部を用いて設定した処理条件をユーザインターフェ－ス部２５内に保持し、ユーザインターフェ－ス部２５における信号検出、処理の中で処理条件を反映させたものである。このことは、センサ端末２内に処理条件設定手段および表示手段を備えていることを意味している。

なお実施例１では、親機側に表示する事例を示しているが、これはユーザインターフェ－ス部２５にモニタと入出力部を備え、ここから各種設定が行えるように構成することもできる。これにより、ユーザは遠方の親機からの各種処理のほかに、現場サイドでの個別の各種処理を実施可能である。

実施例１では、ユーザが簡易条件設定画面４０Ａにある簡易解析結果表示部４４の値を取得することで、抽出用データ２０４および抽出条件２０５を作成する例について説明した。これに対し実施例２では、抽出用データ作成部３０を有し、この抽出用データ作成部３０で抽出用データ２０４を作成することで、ユーザは直感的に抽出用データ２０４を作成することが可能となる。

以下、実施例２について図３、図９および図１０を用いて説明をする。以下、実施例１と同一の構成、機能を有するものには同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図９は、本実施例に係る電流監視システム１Ａの全体構成図である。この全体構成は基本的に図２の構成と同じものであるが、抽出用データ作成部３０が追加され、抽出用データ作成部３０は解析結果一時記憶部ＤＢ１と抽出用データ格納部ＤＢ２に関与する点で実施例１と相違している。

実施例２で追加された抽出用データ作成部３０は、抽出用データ作成ボタン４７を押された際にユーザインターフェ－ス部２５から送出される作成開始信号２０８を受け取った後、解析結果一次記憶部ＤＢ１内にある簡易解析結果２０１を用いて抽出用データ２０４を作成する。ここで、作成開始信号２０８は、抽出用データ使用可否選択手段であるチェックボックス４９のチェックの有無を示す情報を含むものとする。

図１０は、本実施例による電流センサ端末２の処理を示す。図１０に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートの一連の処理後に、ユーザに対しばらつきを可視化する処理ステップＳ１９、Ｓ２０と、抽出用データ作成部３０にて抽出用データ２０４を作成する処理ステップＳ２１、Ｓ２２が新たに追加されたものである。それ以外の処理ステップＳ１１～Ｓ１８は、実施例１、２で共通する。

図１０の処理フローでは、図４の処理フローの一連の処理後（処理ステップＳ１８処理後）に、ユーザインターフェ－ス部２５は、簡易解析結果表示部４４中の特徴量の種類毎に平均値および標準偏差を算出する（処理ステップＳ１９）。次に、平均値±標準偏差の値となる簡易解析結果２０１に対し、色付けして表示する（処理ステップＳ２０）。このようにすることで、ユーザに対しばらつきが小さい簡易解析結果２０１可視化できる。ユーザは、ばらつきが大きい簡易解析結果２０１を抽出用データから容易に除外することが可能となる。尚、色付けする条件は上記だけに限定せず、標準偏差の部分は任意の値としてもよい。

取得完了ボタン４６が押された場合、処理ステップＳ２１に移行し、ユーザインターフェ－ス部２５は、ユーザにより抽出用データ作成ボタン４７が押されるまで待機する。ユーザは、抽出用データに用いたい簡易解析結果２０１に対応するチェックボックス４９にチェックを入れた後、抽出用データ作成ボタン４７を押す。

抽出用データ作成ボタン４７が押された場合、処理ステップＳ２２に移行し、ユーザインターフェ－ス部２５は、作成開始信号２０８を抽出用データ作成部３０へ送出する。作成開始信号２０８を受け取った抽出用データ作成部３０は、上述した通り抽出用データ２０４を作成し、抽出用データ格納部ＤＢ２へ格納する。

このように構成される実施例２も実施例１と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、ユーザに簡易条件設定画面４０Ａを介して抽出用データを選択してもらい、抽出用データ作成部３０で抽出用データ２０４を作成することで、ユーザが抽出用データを直接作成する手間を軽減することが可能になる。

実施例１では、簡易条件２００を設定することで簡易解析結果２０１を取得する例について説明した。これに対し実施例３では、通信部２９内にデータ取得用信号受信部３１を有し、このデータ取得用信号受信部３１においてデータ取得用信号を受信した場合に簡易解析結果２０１を取得する。

図１１は、本実施例に係る電流監視システム１Ｂの全体構成図である。図１１に示す構成と図２で述べた構成とを比較すると、通信部２９内にデータ取得用信号受信部３１を有する。データ取得用信号受信部３１においてデータ取得用信号を受信した場合、データ取得用信号受信部３１はユーザインターフェ－ス部２５を介し、センサデータ解析部２１に対しデータ取得用信号２０９を送出する。

センサデータ解析部２１は、データ取得用信号２０９を受け取っている間、特徴量である簡易解析結果２０１をユーザインターフェ－ス部２５へ送出するとともに解析結果一次記憶部ＤＢ１へ保存する。

このように構成される実施例３も実施例１と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、電流センサ装置２の外部から送信されるデータ取得用信号により取得条件が決定されるため、複数の電流センサ装置２が同じ時刻に一斉に簡易解析結果２０１を取得することが可能となる。

また、例えば親機３が製鉄プラントの操業状態を管理するような集中管理装置の場合、モータ５が所定の稼働状態である際の簡易解析結果２０１を取得することが可能となる。これにより、モータ５が所定の稼働状態時に、センサデータ取得部２０で取得したセンサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件２０５を簡易に決定できる。

尚、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。

１、１Ａ、１Ｂ：電流監視システム、２、２Ａ、２Ｂ：電流センサ端末、３：親機、４：電流センサ、５：モータ、２０：センサデータ取得部、２１：センサデータ解析部、２２：特定条件抽出部、ＤＢ３：抽出結果格納部、２４：抽出結果解析部、２５：ユーザインターフェ－ス部、ＤＢ１：解析結果一次記憶部、ＤＢ２：抽出用データ格納部、２８：抽出用データ設定部、２９：通信部、３０：抽出用データ作成部、３１：データ取得用信号受信部、３１：通信部、ＤＢ４：データ蓄積部、３４：処理部、３５：入出力部、３６：入出力装置、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ：表示画面、４１：簡易条件設定部、４２：分割期間設定部、４３：チャンネル選択部、４４：簡易解析結果表示部、４５：取得開始ボタン、４６：取得完了ボタン、４７：抽出用データ作成ボタン、４８：戻るボタン、４９：チェックボックス、５０：時系列データ、５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ：一時解析結果表示部、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ：一時取得開始ボタン、５３：ＦＦＴ点数設定部、５４：スペクトログラム、５５：第二チャンネル選択部、５６：第一スペクトログラム、５７：第二スペクトログラム、５８：第三スペクトログラム

Claims (9)

1. センサから測定対象のセンサデータを取得するセンサデータ取得部と、該センサデータ取得部で取得したデータを解析するセンサデータ解析部と、前記センサデータ取得部で取得した全センサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件を設定する抽出用データ設定部と、前記センサデータ解析部で解析した解析結果および前記抽出用データ設定部からの抽出条件に基づきセンサデータ取得部で取得した全センサデータの内の一部分を抽出する特定条件抽出部と、ユーザに対し、情報の入出力をするためのユーザインターフェ－ス部を有し、
   前記ユーザインターフェ－ス部は、前記センサデータ解析部に対し前記抽出条件の内の少なくともひとつ以上の抽出条件である簡易条件を設定可能な簡易条件設定手段と、前記センサデータ解析部で前記簡易条件を満たしたデータを表示する検出結果表示手段を備えるとともに、
   前記特定条件抽出部により抽出されたセンサデータを解析する抽出結果解析部と、前記抽出結果解析部により解析された解析結果データを出力する通信部と、をさらに備え、
   前記抽出結果解析部により解析された解析結果データには連続で抽出できていない期間の情報が含まれ、連続で抽出できていない期間の情報が抽出条件の再設定を促す情報とされることを特徴とするセンサ装置。
2. 請求項１に記載のセンサ装置であって、
   前記簡易条件として少なくともひとつ以上の特徴量に対し所定の閾値を設定可能な前記簡易条件設定手段を有することを特徴とするセンサ装置。
3. 請求項１に記載のセンサ装置であって、
   前記検出結果表示手段は、少なくともひとつ以上の特徴量を表示することを特徴とするセンサ装置。
4. 請求項１に記載のセンサ装置であって、
   前記検出結果表示手段は、各特徴量の値が同一特徴量の平均値±標準偏差内である場合に項目を色付けして表示することを特徴とするセンサ装置。
5. 請求項１に記載のセンサ装置であって、
   前記ユーザインターフェ－ス部は、さらに抽出用データ使用可否選択手段を有し、ユーザに前記抽出条件に用いる前記簡易条件を満たしたデータを前記抽出用データ使用可否選択手段で選択させることが可能であることを特徴とするセンサ装置。
6. 請求項１に記載のセンサ装置であって、
   前記センサは電流センサであり、前記測定対象は、製鉄プラントで使用されるモータであることを特徴とするセンサ装置。
7. 請求項２に記載のセンサ装置であって、
   前記特徴量は、電流波形の最大振幅、電流波形の平均振幅、信号のノイズレベル、任意時間単位の微分値、任意時間単位の積分値、任意期間におけるＮ番目の強度である周波数およびその強度（Ｎは１から始まる自然数）、任意周波数の強度、任意期間内で最も大きい変化をした周波数およびその強度、学習済みパターンとの類似度、異なる電流センサ間の最大変化量、異なる電流センサ間で最大変化をした周波数、異なる電流センサ間の類似度、学習済みパターンとの類似度、のいずれかであることを特徴とするセンサ装置。
8. 複数の電流センサ装置と前記各電流センサ装置と接続される管理装置とを含む電流監視システムであって、
   前記各電流センサ装置は、複数のセンサからデータを取得するセンサデータ取得部と、該センサデータ取得部で取得したデータを解析するセンサデータ解析部と、前記センサデータ取得部で取得した全センサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件を設定する抽出用データ設定部と、前記センサデータ解析部で解析した解析結果および前記抽出用データ設定部からの抽出条件に基づきセンサデータ取得部で取得した全センサデータの内の一部分を抽出する特定条件抽出部と、前記特定条件抽出部により抽出されたセンサデータを解析する抽出結果解析部と、前記抽出結果解析部により解析されたデータを出力する通信部と、ユーザに対し、情報の入出力をするためのユーザインターフェ－ス部を有し、
   前記ユーザインターフェ－ス部は、前記センサデータ解析部に対し前記抽出条件の内の少なくともひとつ以上の抽出条件である簡易条件を設定可能な簡易条件設定手段と、前記センサデータ解析部で前記簡易条件を満たしたデータのみを表示する検出結果表示手段と、を備え、
   前記管理装置は、前記各電流センサ装置から受領された抽出されたデータに基づいて所定の処理を実施し、その実施結果を出力するとともに、
   前記抽出結果解析部により解析された解析結果データには連続で抽出できていない期間の情報が含まれ、連続で抽出できていない期間の情報が抽出条件の再設定を促す情報とされることを特徴とする電流監視システム。
9. センサから測定対象のセンサデータを取得し、取得したデータを解析し、取得した全センサデータの内、抽出したい部分を示す抽出条件を設定し、解析した解析結果および前記抽出条件に基づき取得した全センサデータの内の一部分を抽出し、ユーザに対し前記抽出条件の内の少なくともひとつ以上の抽出条件である簡易条件の設定を促し、前記簡易条件を満たしたデータを提示するとともに、
   抽出した前記全センサデータの内の一部分のデータを解析し、解析した前記一部分のデータに連続で抽出できていない期間の情報が含まれ、連続で抽出できていない期間の情報が抽出条件の再設定を促す情報とされることを特徴とするデータ取得方法。

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