JPH0355919A - 時系列観測データの圧縮装置 - Google Patents

時系列観測データの圧縮装置

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JPH0355919A
JPH0355919A JP19063189A JP19063189A JPH0355919A JP H0355919 A JPH0355919 A JP H0355919A JP 19063189 A JP19063189 A JP 19063189A JP 19063189 A JP19063189 A JP 19063189A JP H0355919 A JPH0355919 A JP H0355919A
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Kazuyoshi Baba
馬場 一嘉
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は化学プラント等のプロセスの状態を把握するた
めに収集される時系列観測データの圧縮装置に関する。
〔従来の技術〕
大量の情報を表わす大量のデータを記録あるいは伝送す
る際には、所定の方法に基づいてデータを圧縮して記録
あるいは伝送することが記録媒体の容量の節約あるいは
伝送効率の向上の点で有利であり、その方法が種々報告
されている。これらの多くは画像データや音声データに
関するものであり、それぞれのデータの特徴、特にその
冗長性における特徴をとらえてそれに合った手法が採用
されている。
化学プラントなどのプロセスの状態を把握するために収
集される時系列観測データいわゆるトレンドデータにつ
いては、前述の画像データあるいは音声データとは異な
る特徴を有しており、これに適した圧縮方法については
ほとんど報告されていない。
〔発明が解決しようとする課題〕
トレンドデータは具体的にはプロセス内各所の温度、圧
力、流量等を所定の時間間隔で測定したデータの集まり
である。これらはプラントの運転開始、停止、負荷変動
時の様に系が不安定な状態にある時には第5図(a)欄
に示す様な大きい変化を示し、それ以外の比較的安定し
た状態においては第5図(b)欄に示す様に微少な変化
を示すのみかあるいは長時間一定の値を示す場合もある
といった第1の特徴を有している。
また、一般に収集されたトレンドデータの大半は後者の
状態にあるときのデータであるという第2の特徴がある
さらに一般にプロセス監視のために測定されたデータは
xx.xxの様に有効数字3〜4桁の小数または整数で
表現され、その最大桁数と小数点の位置は測定点毎に固
定しているという第3の特徴を有している。
したがって本発明の目的は、この様な特徴を有するトレ
ンドデータに最適なデータ圧縮方法を用いた装置を提案
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る時系列観測データの圧縮装置は、該時系列
観測データの各々に所定の係数を乗じて整数化する整数
化手段と、 該整数化されたデータのうち初期値以外のデータについ
て直前のデータとの差分をとって差分化する差分化手段
と、 該差分化されたデータがOを含む所定の限界値内で連続
する区間の長さを算出する算出手段と、該所定の限界値
および該区間の長さに応じて該差分化データの連続を分
割しながら分類する分類手段と、 該差分化データの連続を該分類に応じた特定のビットパ
ターンで置換する置換手段とを具備することを特徴とす
るものである。
〔作 用〕
前述した第3の特徴に基づき、小数点の位置に応じた定
数、例えばxx.xxの形であれば係数10”を各測定
値に乗じれば有効な情報を損うことなく整数化すること
ができ、その差分をとれば絶対値が小さくなり、これを
表現するためのデータの量は少なくて済むことになる。
そして、差分値がOを含む所定の限界値内にある区間、
例えば無変動区間あるいは差分値が少ないビット数で表
現できる数値の範囲内にある区間を見い出し、これを所
定のピントパターンで置換することによってトレンドデ
ータの大半を占める安定状態におけるデータを著しく圧
縮することができる。
〔実施例〕
第1図は本発明に係る装置の構或を表わす図である。
ディジタル計装設備12はこの種のシステムに通常備え
られる設備であり、プラント10内各所に設けられた温
度、圧力、流量等を検知する各種のセンサからの情報を
ディジタル信号の形で処理し、プラント10内に設けら
れたヒータ、バルブ等の各種のアクチュエー夕を制御す
る機能を有している。
また、ディジタル計装設備l2内で処理される温度、圧
力、流星等の数値情報並びにステータス情報等は所定の
時間間隔例えば一分間隔でコンピュータ14へ送られる
。コンピュータl4はそれらのトレンドデークを一旦外
部記憶装置l6へ格納すると共に端末装置18から入力
される指示に基いて所定の形式で端末装置18のディス
プレイへ表示する。
また、コンピュータ14は一定時間毎例えば1時間毎に
外部記憶装置16からデータを読み出し、圧縮して再度
外部記憶装置16へ格納する。
第2図はこのデータ圧縮処理のフローチャートであり、
特に温度、圧力、流量等の数値情報についての処理を表
わす。ステータス情報およびシーゲンス素子の状態等の
情報は整数データの形式で取り扱われるが、これらの圧
縮処理については後述する。
第2図において、まず外部記憶装置l6から1分毎の1
時間分のデータすなわち各測定点について60個ずつの
データを読み出し(ステップa)、所定の係数を乗じて
整数化する(ステップb)。各測定点からのデータは例
えばxx,xxの形の小数または整数で表わされるデー
タである。有効数字の桁数および小数点の位置はセンサ
の測定範囲、精度、測定単位並びにディジタル計装設備
12におtナる処理の分解能で決まるものであるから、
測定点毎に固定している。従って測定点毎に小数点位置
に応じた係数、例えばxx,xxO形であれば10”を
乗じて整数化することができる。このとき、センサの交
換中等における欠測区間があれば、その時の値について
は正常なデータの変動範囲外の値、例えば−9999と
いった数値に置換する。
次に、初期値以外のデータすなわち正時から次の正時時
直前までの1時間分のデータであれば正時データ以外の
データについてその直前のデータとの差分を計算し、そ
の結果で置き換えて差分化を行なう(ステップC)。差
分化されたデータについて、後に詳述する様に予め定め
たデータの連続に該当するか否かを判定して(ステップ
d)、該当するものがあればその差分化データの連続を
予め定めた所定のビットパターンで置換してデータの圧
縮を行ない(ステップe)、その結果を再び外部記憶装
置16へ格納する(ステップf)。次に、処理すべきデ
ータの先頭のデータを表わすポインタを次のデータの先
頭へ移し(ステップg)データの終りでなければ(ステ
ップh)、ステップdへ戻る。以上のステップd−hま
での処理を1時間分のデータについて先頭から順に最後
のデータの処理が終了するまで(ステップh)行なう。
次に第2図ステップdのパターン決定処理の詳細につい
て説明する。第3図はそのパターン決定処理の一例の詳
細を表わすフローチャートである。
また、以下の表1は第3図に示す処理における9種類の
データの連続とそれに対応するビットパターンを表わす
図である。
表1 表現できる範囲 32分間無変動 32分以内一定のち+1 32分以内一定のち−1 +31 , −32以内の変動 連続する6点が+l,−2以内 連続する4点が+3.−4以内 連続する3点が+7,−8以内 15分以内の一定値 初#JI値および全てのデータ 偶数バイトに合わせるPAD データ圧縮パターン 圧縮後のビッ トパターン 表1中、番号の欄に“l”が付された行は32分問以上
整数化された測定値に変動がなかった場合、すなわち差
分化データにおいて処理中のデータの先頭からOが32
個以上連続する場合である。このときは32個の差分化
データが右端の欄に示すビットパターンからなるlバイ
トの情報で置換される。
“2++,+“3゜′は差分化データにおいて3〜32
個の0が連続し、その後1あるいは−1となる場合であ
る。このときは0の連続および1またはlからなる差分
化デニタは右欄に示すビットパターンの下位5ビットに
0の連続数一1の値が入った1バイトの情報で置換され
る。
゜“4゛′は処理中の先頭の差分化データが−32〜+
31の範囲の値、すなわち6ビットで表現できる数であ
る場合である。このときはその差分化データは右欄に示
すビットパターンの下位6ビットにその6ビットの情報
が入った1バイトの情報で置換される。
“゜5”は差分化データにおいて+1〜−2の値すなわ
ち2ビ7トで表現可能な値が6個以上連続する場合であ
り、このとき6個の差分化データは右欄に示すビントパ
ターンの下位12ビットの位置に各2ビットの差分値の
情報が順に入った2バイトの情報で置換される。
“6゛は差分化データにおいて−4〜+3の値すなわち
3ビットで表現可能な値が4個以上連続する場合である
。このとき4個の差分化データは右欄のビットパターン
の下位12ビットの位置に各3ビットの差分値情報が順
に入った2バイトの情報で置換される。
“7″は4ビットで表現可能な差分化データが3個以上
連続する場合であり、このとき3個の差分化データは右
欄のビットパターンの下位12ビットの位置に各4ビッ
トの差分値情報が順に入った2バイトの情報に置換され
る。
“8”は3〜31個の0が連続する場合で、15個まで
のOが右欄で示す1バイトの情報で置換され、その下位
4ビットにはその個数が入る。
“9゜゜は以上のいずれにも該当しない場合あるいは初
期値の場合であり、下位14ビットに整数化データが入
る。
” 10 ”は全体のバイト数を偶数にするために付加
されるPAD (パディング)である。
表1に示されたパターンにおいて上位側のコード例えば
′″3゜”の欄における゜’001“は互いに重複しな
い様に決められているので、圧縮されたデータは必ず一
意的に復元することができる。
第3図は以上説明した判断基準に基づいて第2図ステッ
プdのパターン決定処理を実行するためのフローチャー
トである。
最初に無変動区間すなわち差分化データの0が連続する
個数NS、ステップ幅すなわち差分化データでOでない
最初の数D1および、2,3,4.6ビットでそれぞれ
表現できる差分値が連続する個数B2、B 3+ B 
a. B bを算出する(ステップa)。
NSO値が3〜3lの数であれば(ステップb)次にD
の値が±1であるか否かを判定し(ステップC)、1で
あればパターン2と(ステップd)、1であればパター
ン3と決定され(ステップe)、いずれでもなければN
Sの値が3〜3lでない時の処理に合流する。合流後、
NSO値が32またはそれ以上であるときは(ステップ
r)パターン1と決定される(ステップg)。NSの値
が3またはそれ以上であれば(ステップh)、パターン
8と決定される(ステップi)。B t, B :l+
 B 4+ B bの値がそれぞれ6.4.3.1また
はそれ以上であれば(それぞれステップj ,l .n
,pLそれぞれパターン5,6,7.4と決定され(そ
れぞれステップk,m,o,q)、それらのいずれでも
なければパターン9と決定される(ステップr).第4
図は10個の数値データからなるトレンドデータの例に
ついて、前述した方法による圧縮の過程を表わす図であ
る。整数化データにおいて2バイトX10=20バイト
を必要としたものが8バイトに圧縮されている。
これら数値情報の他にディジタル計装設112から送ら
れてくるステータス情報やシーケンス素子などのデータ
は変化の発生がプロセスデータに比較して少なく、また
取り得る値も少ないので、実数データと同じ扱いでは圧
縮効率が悪くなる。
そこで、整数データについては毎時0分の値と、値に変
化のあったときのみ2バイトで記録することとする。2
バイト内の構成は例えば変化のあったときの時、分をそ
れぞれ5ビットおよび6ビットとり残りの5ビットに値
を格納する。
データ圧縮の効率は、温度指示など変化の少ない測定点
では良く、流量指示など変動するデータについては良く
ないが、実績では平均すると、ASC11形式の状態か
ら比較して1/25〜1/30に、整数化されて1点2
バイトとなった状態から比べても178〜1/9のデー
タ量になる。
圧縮後のデータ量の目安は、収集点数100点あたり、
1ケ月につき1メガバイト程度となる。
圧縮保管されているデータは再生サブプログラムによっ
て、測定点や、再生開始日時および時間間隔、再生デー
タ点数を指定して復元することができ、トレンド表示な
どに利用できる。
[発明の効果〕 以上述べてきたように本発明によればプロセスの監視の
ための時系列観測データの特徴に合った圧縮効率の高い
データ圧縮方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用されるシステムの一例を表わす図
、 第2図は本発明に係るデータ圧縮処理の一実施例を表わ
すフローチャート、 第3図は第2図中パターン決定処理の詳細を表わすフロ
ーチャート、 第4図は圧縮の過程の一例を表わす図、第5図はプロセ
スデータの特徴を表わす図。 図において、 10・・・プラント、 12・・・ディジタル計装設備、 14・・・コンピュータ、  16・・・外部記憶装置
、l8・・・端末装置。 データ圧縮処理のフローチャート 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、時系列観測データの圧縮装置であって、該時系列観
    測データの各々に所定の係数を乗じて整数化する整数化
    手段と、 該整数化されたデータのうち初期値以外のデータについ
    て直前のデータとの差分をとって差分化する差分化手段
    と、 該差分化されたデータが0を含む所定の限界値内で連続
    する区間の長さを算出する算出手段と、該所定の限界値
    および該区間の長さに応じて該差分化データの連続を分
    割しながら分類する分類手段と、 該差分化データの連続を該分類に応じた特定のビットパ
    ターンで置換する置換手段とを具備することを特徴とす
    る時系列観測データの圧縮装置。
JP1190631A 1989-07-25 1989-07-25 時系列観測データの圧縮装置 Expired - Lifetime JP2983228B2 (ja)

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