JPH07225609A - プラント監視装置およびプラント監視画面の表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】異常や異常前兆を示すプラント状態と変化の方
向を、データ量を増やさずにプラント系統地図上で把握
できる監視画面を提供する。 【構成】各監視点周期的に取り込んだ時系列のプラント
データを基に、プラントを模擬した解析処理部１４で各
監視点の時系列の予測プラントデータを求め、記号化処
理部１５で予測プラントデータの時系列を、その変化傾
向と類似するパターンを記号化辞書ファイルから検索
し、当該パターンに設定されている名称、たとえば「急
下降して急上昇」などの記号化データに変換する。地図
記号変換処理部１６は、各監視点の場所の地図記号を描
画するための属性情報と前記記号化データ変換テーブル
３７を参照して、各監視点の記号化データを対応する属
性情報によって地図記号を変更する。監視画面表示処理
部は１７は、プラント状態を反映した地図記号によるプ
ラント系統地図の監視画面を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプロセス監視システムに
係り、特に、プラントの多数の監視点の位置とそのプラ
ント状態または推移が容易に把握できる画面表示方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】広い地域に多数の設備を配置し、ガス、
電力、水道などを供給する広域プラントはその公共性か
ら、プラントの異常を早期にとらえて異常回避の対策を
講ずることが求められる。このため、プロセスデ−タに
対し上下限値、変化率等の基準値を設け、基準を超えた
場合にアラ−ムを出力することが行なわれている。

【０００３】しかし、アラ−ムが発生してからでは手遅
れとなる場合も多いため、特開昭６３−７７５３７号に
記載のように、プラントの異常前兆を計算機によって監
視する機能を備え、前兆を検知したときにプラント全域
の監視画面で警報出力を行なうものがある。

【０００４】また、上記広域プラントで異常前兆が検出
された場合、事前に想定可能な異常前兆または異常のパ
ターンについて非定常解析を行ない、対応する回避策を
予め用意しておくことによって、異常発生の際の回避策
決定時間の短縮をはかっているものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、事前に回避策
の決定できる想定可能な異常前兆のパターンは限られて
おり、特に複数地点の複合的な異常前兆や他地域への影
響を考慮した回避策の決定、さらには監視領域全域での
異常前兆の推移の把握には、依然としてオペレータの判
断を必要とすることが多い。

【０００６】この場合、オペレータの判断には広域のプ
ラント状態の把握が必須であるが、従来の広域監視画面
からは異常の位置しか把握できず、異常前兆や異常のト
レンド等の把握には別画面を参照しなければならなかっ
た。このため、オペレータの異常内容の把握に時間がか
かり、回避策の決定が遅れてしまうという問題点があっ
た。

【０００７】本発明の目的は、多数の監視点をもつ広域
プラントにおいて、異常や異常前兆を示すプラント状態
と変化の方向を、データ量を増やさずにプラント系統地
図上で把握できる監視画面表示方法と、この監視画面を
通じてオペレ−タの監視を支援するプラント監視装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、プ
ラント系統の監視点を設定する複数の構成要素を、地図
記号で表示するプラント監視画面の表示方法において、
時系列に取り込まれる各監視点のプラントデータを基
に、未来の所定時刻における各監視点の時系列の予測デ
ータを求め、この予測データの変化傾向を名称化する記
号化データに変換し、前記地図記号を表示するための属
性情報を監視点毎の記号化データに対応して変更するこ
とにより達成される。

【０００９】また、前記記号化データに対応して異常度
を設定し、所定異常度以上の記号化データに対応する属
性情報を更新することにより達成される。

【００１０】さらに、時系列に取り込まれる各監視点の
プラントデータを、過去データ等の模擬データを利用可
能に構成することによって達成される。

【００１１】

【作用】本発明の作用として、解析された将来のプラン
ト状態を示す各監視点の予測データは、その変化傾向を
正常と評価する「平衡」、「緩やかな下降（上昇）」、
異常の兆候と評価する「急下降（上昇）して急上昇（下
降）」、あるいは異常と評価する「ハンチング」などの
記号化データに変換し、この記号化データは監視点を設
定している場所の地図記号に反映され、正常な場合は初
期状態を維持、異常兆候の場合は破線や色替えなど、異
常の場合はブリンクなどによってプラント系統地図上に
表示する。

【００１２】これによれば、多数の監視点をもつ広域の
系統地図画面において、異常や異常前兆を示すプラント
全体の状態とその変化の傾向を、表示データ量を増加す
ることなく地図記号の表示より把握することができるの
で見易く、表示データ量を増やすことなくプラント全体
の異常兆候やその変化傾向を即座に把握できる監視画面
を提供することができる。

【００１３】監視画面は、プラント状態と変化の方向を
系統地図画面のみで視覚的に把握できるので、トレンド
グラフなどを参照する必要がなく、オペレータによる判
断が容易になり、速やかな異常内容の把握と回避策決定
を支援することができる。これは、所定異常度以上の識
別表示によって、より効果を高めることができる。

【００１４】さらに、本発明のプラント監視装置によれ
ば、模擬データに過去の異常ないし異常兆候を含むデー
タを用いることにより、学習による記号化処理の精度を
高上でき、より正確な監視画面を提供できる。また、監
視画面におけるプラント状態の把握が容易になるので、
運転員の訓練を容易にする効果もある。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して詳細に
説明する。

【００１６】図２は、本発明を適用するガス供給プラン
ト監視システムの概略構成とその監視画面を示したもの
である。本監視システムは、計算機システムにより構成
され、プラントの監視処理を行う中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）１と、ガス管網の監視点の圧力、流量などプロセス
データを周期的に取り込むプロセス入力装置２、プロセ
スデータや後述する各種データを記憶する補助記憶装置
３、プラント監視画面を表示する表示装置（ＣＲＴ）
４、オペレータからの指示を入力するキーボード５を備
えている。

【００１７】表示装置４の画面４０は、ガス管網地図の
初期の監視画面を示し、細太実線で示した道路や河川な
どの背景情報４１０と、ガス供給所４５０からの普通実
線で示した輸送幹線４２０を□印のホルダー４３０、○
印の中圧ガバナ４４０などの節点で結んだガス管網を重
畳表示している。

【００１８】ガス管網地図の輸送幹線４２０、ホルダー
４３０、中圧ガバナ４４０は、ガス流量や圧力の監視点
を設定されると共に、設定された監視点毎に地図記号と
してガス管網地図ファイル３７に登録する。各地図記号
は属性情報を付帯し、「線種」、「線幅」、「色」、
「形状」、「ブリンク」などを設定される。

【００１９】図１は、プラント監視システムの一実施例
を示し、中央処理装置１と補助記憶装置３によって実現
される監視処理機能のブロック図である。以下、図３に
示す処理フローと図４に示すデータ遷移図を併用しなが
ら、その構成と動作を説明する。

【００２０】プラントデ−タ入力処理部１１は、プロセ
ス入力装置２から各節点のプロセスデータ１０１を入力
（ｓ１０１）して流量や圧力などの工学値１０２に変換
し（ｓ１０２）、サンプリング時間と共に時系列プラン
トデータファイル３２に記憶する。

【００２１】切換え部１３は、キーボード５からの指示
により、解析処理部１４に用いるデータとしてプラント
データまたは後述する模擬データの一方を選択する（ｓ
１０３，ｓ１０４）。

【００２２】解析処理部１４は、ガス管網を含むガス供
給プラントの動特性を模擬したモデルを備え、現在また
は現在までのプロセスデータを初期状態とし、ガス管網
の非定常解析を行ない、将来の所定時刻（通常は、サン
プリング周期ｔのｎ倍）におけるプロセス状態推移の予
測（ｓ１０５）、すなわち、ある導管網の初期状態を起
点とした導管網遷移を出力する。解析されたガス管網の
各監視点の解析データは、時系列の解析データ１０３と
してファイル３４に記憶する。

【００２３】記号化処理部１５は、本発明の願出願人が
特開平２−８５９７５号、特開平３−２９８５号に開示
した発明によって構成される。すなわち、予め複数の標
準的なパターンを折れ線で表現した標準ベクトル系列１
０５で記述し、各ベクトル系列に付与されるパターン名
称（あるいは記号）１０６と対にして記号化辞書ファイ
ル３５に記憶している。

【００２４】パターン名称１０６は、「平衡」、「緩や
かな下降（上昇）」、「急下降して急上昇」、「ハンチ
ング」、「ステップ状に下降（上昇）」など、通常、オ
ペレータがトレンドグラフから読み取るプラント変化状
態の種々の定性的表現を名称化し、記号化データとした
ものである。

【００２５】次に、各監視点の時系列の解析データ１０
３（入力パターン）を折れ線で近似し、折れ線を構成す
る入力ベクトル系列１０４に変換する。これを、記号化
処理用辞書３５の標準ベクトル系列１０５と比較して類
似しているもののパターン名称１０６を検索し、入力パ
タ−ン１０３をパターン名称１０６による記号化データ
１０７に変換する（ｓ１０６）。この記号化データ１０
７は時系列に記号化データファイル３６に記憶される。

【００２６】地図記号変更処理部１６は、記号化デ−タ
を地図属性データに変換する。すなわち、管網地図ファ
イル３８の固定情報ファイルから、監視点の地図記号１
０８（監視点を設定している輸送幹線４２０やホルダー
４３０などのＩＤ情報）を読出し、そのＩＤ情報にひも
付けられる描画属性情報１０９を可変情報ファイルから
取りだし、この属性情報を当該監視点の記号化データ１
０７に応じて変更する（ｓ１０７）。

【００２７】図５に、地図記号変更処理部１６の処理フ
ローを示す。まず、監視点ｉに設定されている地図記号
１０８と、その描画属性情報１０９を読出す（ｓ４０
１）。次に、記号化データファイル３６から監視点ｉ、
時刻ｊの記号化データ（ｊ）を読出し、属性変換テーブ
ル３７を参照して、監視点ｉの地図記号１０８の描画属
性情報（ｊ）１０９を、記号化データ（ｊ）１０６に応
じて変換する（ｓ４０２）。この処理を、記号化データ
の全時刻分（ｊ＝ｎ）について行い（ｓ４０３）、更に
ガス管網の全監視点（ｉ＝ｍ）について繰り返し（ｓ４
０４）、処理結果によってガス管網地図ファイル３８の
該当する属性情報１０９を更新する。

【００２８】図６に、属性変換テーブル３７の構成を示
し、地図記号及びその描画属性情報と記号化データの対
応関係を示す。たとえば、地図記号が「輸送幹線」で、
対する圧力の記号化データが「急下降して急上昇」の場
合、属性情報は「線種：破線」、「線幅：１．５倍」、
「色：赤」となり、記号化データが「ハンチング」の場
合はさらに、「ブリンク（する）」となる。

【００２９】また、地図記号が「中圧ガバナ」で、記号
化データが「急下降して急上昇」の属性情報は「形状：
半塗り○」、「色：黄」となり、「ハンチング」の場合
は「形状：全塗り●」、「色：赤」となる。

【００３０】これによれば、従来はオペレータがトレン
ドグラフから判断していたプラント状態や変化方向が、
記号化データを介して監視画面の地図記号に直接反映さ
れるので、多数の監視点を有するプラントの挙動が一画
面で即座に把握でき、オペレータの判断を容易にする。

【００３１】ところで、解析処理部１４による非定常解
析の結果は、当該監視点における異常やその兆候を示す
ものが含まれている。そこで、記号化データの例えば、
「急上昇して急下降」、「ハンチング」、「ステップ状
に下降（上昇）」等に対応して異常度３７ａを付加し、
異常度が所定以上の記号化データのみを地図記号に反映
して表示することもできる。図６に示すように、異常兆
候を示す例えば「急下降して急上昇」は異常度＝４、異
常状態を示す「ハンチング」は異常度＝５のように設定
される。

【００３２】これによれば、多数の監視点をもつ広域の
プラント系統監視図において、異常の兆候と異常状態抽
出して表示し、オペレータの注意を喚起したり、異常傾
向の把握をより容易にすることができる。

【００３３】次ぎに、監視画面表示処理部１７は選択可
能な表示形式に従い、管網地図ファイル３８の固定情報
と可変情報を重畳して表示装置４に出力する（ｓ１０
８）。

【００３４】図７に、監視画面表示処理部１７の処理フ
ローを示す。まず、設定されている表示形式を読み込む
（ｓ５０１）。同図の例に示す表示形式には、一つの設
定時刻に対する表示、複数の設定時刻に対する表示及び
設定した時間単位での動画表示がある。

【００３５】次に、表示形式に設定された設定時間毎に
監視点の地図記号情報を編集する（ｓ５０２）。表示形
式が一つの設定時刻の場合は、同図の左側のフロー（ｓ
５０３，ｓ５０４）となる。

【００３６】図８に、現時点または未来の一つの設定時
刻におけるガス管網地図の監視画面を示す。同図（ａ）
は、全ての監視点にたいし、記号化データに対応した属
性情報による地図記号を表示している。

【００３７】同図（ｂ）は、異常度＝４以上の記号化デ
ータのみ地図記号に反映して変更した監視画面である。
監視点４５０ａの「ホルダー」と４５０ｃの「輸送幹
線」は、記号化データ「ハンチング」に付与した異常度
＝５で選択され、また、監視点４５０ｂの「中圧ガバ
ナ」と４５０ｄの「輸送幹線」は、記号化データ「急下
降して急上昇」の異常度＝４で選択されて、対応する地
図記号の表示が変更されている。

【００３８】次に、表示形式が複数の設定時刻の場合
は、図７の中央のフロー（ｓ５０５，ｓ５０６）とな
る。図９に、この表示形式による４時刻の監視画面に、
予測プロセス状態の遷移状況を示す。もちろん、設定時
刻を過去に取って、異常原因の究明に役立てることも可
能である。

【００３９】画面ａは、１８時１５分の各監視点の記号
化データが「平衡」状態にある。１５分後の画面ｂは、
ホルダー４６０ａに「急下降して急上昇」の異常兆候が
現れ、接続する輸送幹線４６０ｂや中圧ガバナ４６０ｃ
に影響が及び始めている様子が表示されている。更に１
５分後の画面ｃでは、ホルダー４６０ａ、輸送幹線４６
０ｂ、中圧ガバナ４６０ｃが「ハンチング」の異常状態
に陥り、異常ないし異常兆候の範囲が一回り拡大し、画
面ｄでは更に異常の波及が進展している。

【００４０】動画表示の場合は、図７の右側のフローと
なり（ｓ５０７〜ｓ５１０）、例えば所定刻みによる未
来の所定時刻までの監視画面が監視点部の地図記号を更
新しながら動画的に表示する。図９に示すように、ガス
管網における正常から異常ないしその兆候へのプロセス
がダイナミックに表示でき、プラント異常の予測を容易
にする。

【００４１】上記の実施例は、オンラインのプラントデ
ータに基づくプラントの動特性解析結果を利用するもの
であった。次ぎに他の実施例として、図１に示す擬似デ
ータ３１に基づくプラントのシミュレーション結果を利
用するものを説明する。

【００４２】擬似プラントデ−タ３１としては、例えば
過去の実際に発生した異常またはその兆候を示すプラン
トデータの時系列を利用することが多いが、人為的に作
成した異常データであってもよい。

【００４３】これらの模擬データは、模擬データ入力処
理部１２で工学値に変換され、監視点毎の時系列データ
として模擬データファイル３３に格納される。オペレー
タによって切換え部１３が模擬側に切り換えられている
と、解析処理部１４は模擬データによる定常または非定
常解析を行う。以下、オンラインデータの場合と同様の
処理が実行されて、表示装置４に異常または兆候を示す
ガス管網地図が表示される。

【００４４】これによれば、プラント運転員の訓練シミ
ュレータとして有用である。さらに、異常兆候を含む過
去データによる学習効果によって、特に記号化処理部１
５の記号化辞書の充実をはかり、異常兆候を示す記号化
データの精度を向上して、監視画面への的確な反映を可
能にする。

【００４５】

【発明の効果】本発明のプラント監視画面の表示方法に
よれば、多数の監視点をもつ広域のプラント状態とその
傾向を地図記号に反映できるので見易く、表示データ量
を増やすことなくプラント全体の異常兆候やその変化傾
向を即座に把握できる監視画面を表示できる効果があ
る。

【００４６】本発明のプラント監視装置によれば、プラ
ント状態と変化の方向を系統地図画面のみで視覚的に把
握できるので、トレンドグラフなどを参照する必要がな
く、オペレータによる判断が容易になり、速やかな異常
内容の把握と回避策決定を支援することができる。これ
は、所定異常度以上の識別表示によって、より効果を高
めることができる。

【００４７】さらに、本発明のプラント監視装置によれ
ば、模擬データに過去の異常ないし異常兆候を含むデー
タを用いることにより、学習による記号化処理の精度を
向上できより正確な監視画面を提供できる。また、監視
画面におけるプラント状態の把握が容易になるので、運
転員の訓練を容易にする効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で、プラント監視装置の監視
処理機能の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明のプラント監視装置を適用するシステム
構成と、監視画面を示す説明図である。

【図３】プラント監視装置の監視処理のフローチャート
である。

【図４】監視処理におけるデータの変遷を説明する模式
図である。

【図５】地図記号変更処理部のフローチャートである。

【図６】属性変換テーブルの構成を示す模式図である。

【図７】監視画面表示処理部の表示形式毎のフローチャ
ートである。

【図８】設定時刻が一つの表示形式での監視画面例であ
る。

【図９】設定時刻が複数の表示形式での監視画面例であ
る。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…プラントデ−タ取り込み部、３…補助
記憶装置、４…ＣＲＴ、５…キーボード、１１…プラン
トデ−タ入力処理部、１２…模擬デ−タ入力処理部、１
３…切り換え部、１４…解析処理部、１５…記号化処理
部、１６…地図記号変更処理部、１７…監視画面表示処
理部、３５…記号化辞書ファイル、３６…記号化データ
ファイル、３７…属性情報変換テーブル、３８…管網地
図情報ファイル。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラント系統の監視点を設定する複数の
   構成要素を、地図記号で表示するプラント監視画面の表
   示方法において、 時系列に取り込まれる各監視点のプラントデータを基
   に、未来の所定時刻における各監視点の時系列の予測デ
   ータを求め、この予測データの変化傾向を名称化する記
   号化データに変換し、前記地図記号を表示するための属
   性情報を監視点毎の記号化データに対応して変更するこ
   とを特徴とするプラント監視画面の表示方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記記号化データに基づいて、前記所定時刻のプラント
   状態が正常と予測される場合は、当該監視点の地図記号
   を初期状態に維持することを特徴とするプラント監視画
   面の表示方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記変換された記号化データに設定されているプラント
   の異常度が所定値以上の場合に、該当する地図記号の属
   性情報を変更することを特徴とするプラント監視画面の
   表示方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２または３において、 名称化される前記記号化データは、「平衡」、「急降下
   （上昇）して急上昇（下降）」、「ハンチング」、「ス
   テップ状に下降（上昇）」を含むことを特徴とするプラ
   ント監視画面の表示方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
   て、 前記属性情報は、「形状」、「線種」、「線幅」、
   「色」及び「ブリンク」の少なくとも１を変更可能にす
   ることを特徴とするプラント監視画面の表示方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項におい
   て、 前記プラントデータは、各監視点のオンラインデータま
   たはオフラインデータであり、前記オフラインデータは
   過去のプラント異常またはその前兆を内包する時系列デ
   ータであることを特徴とするプラント監視画面の表示方
   法。
7. 【請求項７】 プラント系統の監視点を設定する複数の
   構成要素を、地図記号で表示するプラント監視装置にお
   いて、 各監視点のプラントデータを所定周期で時系列に取り込
   み、時系列プラントデータファイルに記憶するプラント
   データ入力処理手段と、 各監視点のプラントデータまたはその時系列データを基
   に、プラントを模擬した解析モデルによって所定時刻に
   おける各監視点の時系列の予測プラントデータを求め、
   時系列解析データファイルに記憶する解析処理手段と、 前記予測プラントデータの時系列を、その変化傾向と類
   似するパターンを記号化辞書ファイルから検索し、当該
   パターンに設定されている名称で表す記号化データに変
   換して記号化データファイルに記憶する記号化処理手段
   と、 前記地図記号を描画するための属性情報と前記記号化デ
   ータの対応テーブルを参照して、各監視点の記号化デー
   タを対応する地図記号の属性情報に変換する地図記号変
   更処理手段と、 プラント系統地図ファイルを読み出し、所定の表示形式
   で前記地図記号を含むプラント系統地図を表示する監視
   画面表示処理手段と、を設けたことを特徴とするプラン
   ト監視装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記表示形式は、設定された時刻における前記プラント
   系統地図、または、設定された複数の時刻における前記
   プラント系統地図の静止画もしくは動画であることを特
   徴とするプラント監視装置。
9. 【請求項９】 プラント系統の監視点を設定する複数の
   構成要素を、地図記号で表示するプラント監視装置にお
   いて、 各監視点のプラントデータをオンラインで時系列に取り
   込み、時系列プラントデータファイルに記憶するプラン
   トデータ入力処理手段と、 各監視点の模擬プラントデータを時系列に取り込み、時
   系列模擬データファイルに記憶する模擬データ入力手段
   と、 前記時系列プラントデータファイルまたは前記時系列模
   擬データファイルの選択を切り換え、選択された一方の
   ファイルからの時系列データを読出す切り換え手段と、 前記切り換え手段を介して読みだされた任意時点の時系
   列データを基に、プラントを模擬した解析モデルによっ
   て、所定時刻における各監視点の時系列の予測プラント
   データを求め、時系列解析データファイルに記憶する解
   析処理手段と、 前記予測プラントデータの時系列をその変化傾向と類似
   するパターンを記号化辞書ファイルから検索し、当該パ
   ターンに設定されている名称で表す記号化データに変換
   して記号化データファイルに記憶する記号化処理手段
   と、 前記地図記号を描画するための属性情報と前記記号化デ
   ータの対応テーブルを参照して、各監視点の記号化デー
   タを対応する地図記号の属性情報に変換する地図記号変
   更処理手段と、 プラント系統地図ファイルを読み出し、所定の表示形式
   で前記地図記号を含むプラント系統地図を表示する監視
   画面表示処理手段と、を設けたことを特徴とするプラン
   ト監視装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記模擬プラントデータは、プラントの過去の異常状態
    またはその前兆を含む時系列データであり、前記切り換
    え手段によって選択されて、運転員の訓練に有用な過去
    の異常またはその前兆における前記プラント系統地図の
    遷移を表示することを特徴とするプラント監視装置。