JP7433648B2 - 異常検出方法 - Google Patents
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Description
初めに、本実施形態に係る異常検出方法の理論について説明する。
時系列データの特徴パターンをモデル化する手法の一つに、隠れマルコフモデル(Hidden Markov Model)がある。隠れマルコフモデルは、状態は直接観測される必要はなく、確率事象だけが観測されることをモデル化している。この隠れた状態を表す確率過程を潜在変数と呼び、それぞれは独立ではなく、マルコフ過程を通じて連携する混合分布モデルとなっている。各潜在変数S={S1,...,SN}の発生過程に依存性を持たせることで、隠れマルコフモデルを表現できる(式(1))。
デルでは、異常状態から正常状態へ戻るような逆方向の遷移も考えられる。
異常検出装置10は、監視対象から取得した振動データD1に基づいて、異常を検出する装置である。ここで、異常とは、通常とは異なる状態のことを意味し、必ずしも故障等の欠陥があることは意味せず、装置としては何ら問題なく正常に動作する状態も含むことがある。
Claims (8)
- コンピュータを用いて異常を検出する異常検出方法であって、
前記コンピュータが、監視対象の振動を示す波形データを周波数解析により分解し、
前記コンピュータが、前記周波数解析により分解された分解データに隠れマルコフモデルを適用して、異常検出対象の状態遷移確率を演算し、
前記コンピュータが、異常検出としての適切性を評価する評価関数に基づいて、演算した前記異常検出対象の状態遷移確率を評価し、
前記コンピュータが、評価した前記異常検出対象の状態遷移確率を、前記監視対象が正常時の振動を示す正常時の波形データから前記周波数解析及び前記隠れマルコフモデルに基づき演算された正常時の状態遷移確率と比較し、
前記コンピュータが、前記比較をした結果、前記異常検出対象の状態遷移確率と前記正常時の状態遷移確率との間に予め決められた値以上の差があれば、前記監視対象が異常であると判断することを含み、
前記評価関数は、ある状態から別の状態へ遷移する確率が、前記ある状態から同じ状態に遷移する確率よりも小さいほど、評価が高くなること
を特徴とする異常検出方法。 - 前記隠れマルコフモデルは、前記異常検出対象の前記分解データに、前記正常時の波形データに基づく分解データが含められた合成データに適用されること
を特徴とする請求項1に記載の異常検出方法。 - 前記周波数解析は、ウェーブレット変換を用いること
を特徴とする請求項1に記載の異常検出方法。 - 前記波形データは、前記監視対象の振動を測定した振動データに基づいて、演算されたこと
を特徴とする請求項1に記載の異常検出方法。 - 前記振動データは、動画であること
を特徴とする請求項4に記載の異常検出方法。 - 前記比較される前記異常検出対象の状態遷移確率は、前記評価関数に基づいて、前記隠れマルコフモデルを適用する複数の種類の前記波形データに対する複数の状態遷移確率から選択されたこと
を特徴とする請求項1に記載の異常検出方法。 - 前記判断は、前記異常検出対象の状態遷移確率と前記正常時の状態遷移確率のそれぞれの平均自乗誤差の差が閾値以上の場合、前記監視対象が異常であると判断すること
を特徴とする請求項1に記載の異常検出方法。 - 監視対象の振動を示す波形データを周波数解析により分解する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段により分解された分解データに隠れマルコフモデルを適用して、異常検出対象の状態遷移確率を演算する状態遷移確率演算手段と、
異常検出としての適切性を評価する評価関数に基づいて、前記状態遷移確率演算手段により演算された前記異常検出対象の状態遷移確率を評価する評価手段と、
前記評価手段により評価された前記異常検出対象の状態遷移確率を、前記監視対象が正常時の振動を示す正常時の波形データから前記周波数解析及び前記隠れマルコフモデルに基づき演算された正常時の状態遷移確率と比較する比較手段と、
前記比較手段による比較をした結果、前記異常検出対象の状態遷移確率と前記正常時の状態遷移確率との間に予め決められた値以上の差があれば、前記監視対象が異常であると判断する異常判断手段とを備え、
前記評価関数は、ある状態から別の状態へ遷移する確率が、前記ある状態から同じ状態に遷移する確率よりも小さいほど、評価が高くなること
を特徴とする異常検出装置。
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