JP2019191836A - Abnormality detection system and program - Google Patents
Abnormality detection system and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019191836A JP2019191836A JP2018082636A JP2018082636A JP2019191836A JP 2019191836 A JP2019191836 A JP 2019191836A JP 2018082636 A JP2018082636 A JP 2018082636A JP 2018082636 A JP2018082636 A JP 2018082636A JP 2019191836 A JP2019191836 A JP 2019191836A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- observation data
- data
- detection system
- time
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
Description
本発明は、線形状態空間モデルによってモデル化が可能な監視対象に関する異常検知システムおよびプログラムに関するものである。 The present invention relates to an anomaly detection system and program related to a monitoring target that can be modeled by a linear state space model.
近年、電気設備および機械設備には、状態監視機能が備えられ、いわゆるCBM(Condition Based Maintenance:状態基準保全)実現への取組みが進んでいる。 In recent years, electrical equipment and mechanical equipment are provided with a state monitoring function, and efforts to realize so-called CBM (Condition Based Maintenance) have been advanced.
一般的な異常検知システムの原理については、非特許文献1において統一的に記述されており、特に時系列データの異常検知についての高度なアプローチのひとつとして、状態空間モデルによる異常検知方法が論じられている。
The principle of a general anomaly detection system is described uniformly in Non-Patent
状態空間モデルによる異常検知方法とは、監視対象を状態空間モデルで表現し、当該監視対象に対する観測データから監視対象の内部状態を推定するとともに、内部状態の推定値に基づく異常度を算出するものである。 Anomaly detection method based on a state space model expresses a monitoring target with a state space model, estimates the internal state of the monitoring target from observation data for the monitoring target, and calculates the degree of abnormality based on the estimated value of the internal state It is.
図5は、非特許文献1において、「状態空間モデルによる異常検知」として記載された異常検知手法に基づく異常検知システムの構成を表したものである。
FIG. 5 shows a configuration of an anomaly detection system based on an anomaly detection method described as “abnormality detection by a state space model” in Non-Patent
符号1は監視対象を表す。符号2は監視対象1に対する観測データを一定周期で収集記録する観測データ収集部を表す。符号21は観測データ収集部により生成される時系列観測データDが保存されるデータベースを表す。符号22と符号23とは、それぞれ時系列観測データDを分割して生成される訓練用データDtrと検証用データDvrが保存されるデータベースを表す。
符号3は、従来の異常検知システムを表す。異常検知システム3は、システム同定部35、カルマンフィルタ推定部36および異常度計算部37を備える。
監視対象1の時刻tにおける内部状態(状態変数)はz(t)というm次元ベクトルで表される。観測可能な状態量(以下「観測データ」と呼ぶ)はx(t)というM次元ベクトルで表される。このとき、監視対象に対応する線形状態空間モデルは、監視対象に対する入力が無い場合に、下記の式で表すことができる。
The internal state (state variable) of the
図6は、非特許文献1に掲載された異常検知アルゴリズムをフローチャートの形で示したものである。
FIG. 6 shows an abnormality detection algorithm published in Non-Patent
この異常検知アルゴリズムによれば、十分なサンプリング数(データ数)から成る監視対象1の時系列観測データDが最初に用意され、観測データ収集部2は、時系列観測データDを訓練用データDtrと検証用データDvrとに分割する(S61)。
According to this abnormality detection algorithm, the time series observation data D of the
ここで、訓練用データDtrのデータ数をT1、検証用データDvrのデータ数をT2とし、時系列観測データDのデータ数をT1+T2とする。 Here, T 1 the number of data of the training data Dtr, the number of data of the verification data Dvr and T 2, when the number of data series observed data D and T 1 + T 2.
次にシステム同定部35は、上記の訓練用データDtrを用いて、監視対象1のモデルパラメータA、C、Q、R、Q0、z0を、部分空間同定法などのシステム同定法を用いて求める(ステップS62)。この処理の詳細については後述する。ここで、Qは内部状態の遷移のばらつきを表すm×mの共分散行列である。Rは観測データのばらつきを表すM×Mの共分散行列である。Q0は時刻0でのQである。z0は時刻0でのz(t)である。
Next, using the training data Dtr, the
次に、システム同定部35は、式Aμ0=z0により、μ0を得る(ステップS63)。
Next, the
カルマンフィルタ推定部36は、検証用データDvrに含まれる観測値x(t)(t=1,...,T2)について、非特許文献1で定義されるカルマンフィルタによる状態推定演算を実行する。まずは、t=1とする(ステップS64)。カルマンフィルタ推定部36は、tがT2以下であるか判定する(ステップS65)。ここでは、tがT2以下であるため、次のステップS66に進む。
The Kalman
カルマンフィルタ推定部36は、下記の式でt=1として、K1、μ1、V1およびQ1を求める(ステップS66)。
The Kalman
カルマンフィルタ推定部36は、式Aμ1=z1から、z1を求める。
Kalman
更に異常度計算部37は、数3により定義した異常度a(x(t))を算出することによって、監視対象1の異常状態を定量的に評価する(ステップS67)。
Further, the abnormality
さらに、カルマンフィルタ推定部36は、tを1増加させる(ステップS68)。
Further, the Kalman
ここまで説明したステップS65からS68を繰り返すことで、カルマンフィルタ推定部36は、各時刻t=1,...,T2における状態変数z(t)の確率分布(平均と分散(μt、Vt))の推定値を計算することができる。また異常度計算部37は、カルマンフィルタ推定部36が計算した推定値に基づき、監視対象1の異常度を計算することができる。
By repeating the steps S65 to S68 described so far, the Kalman
図7は、非特許文献1で説明される部分空間同定法によるシステム同定(図6のステップS62)をより詳細なフローチャートの形で示したものである。このシステム同定は、異常検知システム3において、システム同定部35によって実装されるものである。
FIG. 7 shows the system identification (step S62 in FIG. 6) by the subspace identification method described in
ここで、長さTのM次元時系列観測データDが与えられているとする。また窓幅wと部分時系列の数Nについて、NがMwより十分大きくなるように選ばれているとする。そして時系列のおおよその中間点を時刻tに設定する。 Here, it is assumed that M-dimensional time-series observation data D having a length T is given. Further, it is assumed that N is selected to be sufficiently larger than Mw for the window width w and the number N of partial time series. Then, the approximate midpoint of the time series is set at time t.
システム同定部35は、次式で示す行列X(t)、XpおよびXfを求める(ステップS71)。
The
システム同定部35は、次式で定義する行列Spf、Spp、SfpおよびSffを求める(ステップS72)。
The
システム同定部35は、次式で定義する行列Wを求める。そしてWに対して特異値が大きい順にm個の、長さが1に規格化された左右特異ベクトルを求める(ステップS73)。
The
システム同定部35は、下記の式を用いて、αiおよびβiから状態変数系列の推定値を求める(ステップS75)。
The
システム同定部35は、下記の式で定義される、観測データからなるデータD’と状態変数の推定値Z’とを求める。なお、T’=T−wとする。
The
システム同定部35は、下記の式で定義するベクトルX、Z、Z+およびZ−を求める(ステップS77)。
The
システム同定部35は、モデルパラメータA、Q、CおよびRの推定値を下記の式から求める。
The
ここまで説明したように、図7に示す部分空間同定法によるシステム同定によれば、線形状態空間モデルのパラメータA,C,Q,R、Q0、z0の推定値を、時系列観測データx(t)から求めることができる。 As described so far, according to the system identification by the subspace identification method shown in FIG. 7, the estimated values of the parameters A, C, Q, R, Q 0 , and z 0 of the linear state space model are converted into time series observation data. It can be obtained from x (t).
上述した従来の異常検知アルゴリズムは、予め用意された時系列観測データを、訓練用データと検証用データとに分割し、監視対象の状態空間モデルに係るモデルパラメータの推定を、オフラインで一括処理する必要があった。この一括処理は例えば、時系列観測データが一定量蓄積された後に行われていた。 The conventional abnormality detection algorithm described above divides time-series observation data prepared in advance into training data and verification data, and performs offline batch processing of estimation of model parameters related to the state space model to be monitored. There was a need. This batch processing has been performed, for example, after a certain amount of time-series observation data has been accumulated.
したがって、例えば経年劣化によって監視対象の特性に変動が生じた場合に、言い換えれば状態空間モデルのモデルパラメータに変化が生じた場合に、監視対象のシステム同定をやり直す必要があった。 Therefore, for example, when a change occurs in the characteristics of the monitoring target due to deterioration over time, in other words, when a model parameter of the state space model changes, it is necessary to redo the system identification of the monitoring target.
そこで本発明は、監視対象の状態異常を速やかに検知することができる異常検知システムおよびプログラムを提供することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an abnormality detection system and program capable of quickly detecting an abnormal state of a monitoring target.
本発明は、非特許文献1において示された状態空間モデルによる異常検知アルゴリズムを発展させ、同アルゴリズムのオンライン化を図ったものである。
The present invention has been developed by developing the anomaly detection algorithm based on the state space model shown in Non-Patent
第1の観点による異常検知システムは、線形状態空間モデルによりモデル化が可能な監視対象の異常を検知する異常検知システムであって、前記監視対象に対する観測データを収集して時系列観測データとしてデータベースに保存する観測データ更新部と、前記時系列観測データの少なくとも一部の観測データを、訓練用データおよび検証用データのいずれかに分類する観測データ分類部と、前記訓練用データに基づき、前記監視対象の線形状態空間モデルのモデルパラメータを同定するシステム同定部と、前記システム同定部により同定されるモデルパラメータ、および前記検証用データを入力として、前記監視対象の状態変数の確率分布の推定値を計算する推定部と、前記推定部が計算した前記推定値に基づき、前記監視対象の異常度を計算する異常度計算部とを備え、前記観測データ更新部は、監視対象の観測データを収集すると、新しく収集した観測データを前記時系列観測データに追加するとともに、前記時系列観測データのデータ数がしきい値よりも大きい場合に、前記時系列観測データにおける最も前に収集した観測データを破棄することを特徴とするものである。 An anomaly detection system according to a first aspect is an anomaly detection system that detects an anomaly of a monitoring target that can be modeled by a linear state space model, and collects observation data for the monitoring target and creates a database as time-series observation data Based on the observation data update unit, the observation data classification unit that classifies at least part of the observation data of the time-series observation data into either training data or verification data, and the training data, A system identification unit for identifying a model parameter of a linear state space model to be monitored, a model parameter identified by the system identification unit, and the verification data as inputs, and an estimate of the probability distribution of the state variable to be monitored Based on the estimated value calculated by the estimating unit and the estimating unit, the abnormality degree of the monitoring target is calculated. The observation data update unit, when collecting the observation data to be monitored, adds the newly collected observation data to the time series observation data and the number of data of the time series observation data When is larger than a threshold value, the earliest collected observation data in the time series observation data is discarded.
また、第2の観点による異常検知システムにおいては、前記複数の管理単位それぞれで有する、電力供給機器の供給余力に基づいて、前記管理単位それぞれの達成困難度を求めることが好ましい。 In the anomaly detection system according to the second aspect, it is preferable to obtain the degree of difficulty in achieving each management unit based on the supply capacity of the power supply device included in each of the plurality of management units.
上述したように本発明の解決手段を異常検知システムとして説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する装置、プログラムまたは当該プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 As described above, the solution of the present invention has been described as an abnormality detection system. However, the present invention can also be realized as a device, a program, or a storage medium that records the program substantially equivalent to these. It should be understood that these are included in the scope of the invention.
例えば、第3の観点によるプログラムは、第1または第2の観点による異常検知システムにおいて、線形状態空間モデルによりモデル化が可能な監視対象の異常を検知するためのプログラムである。 For example, the program according to the third aspect is a program for detecting an abnormality of a monitoring target that can be modeled by a linear state space model in the abnormality detection system according to the first or second aspect.
本発明によれば、監視対象の特性に変動が生じた場合に、監視対象のモデルパラメータの再学習処理のため、異常検知システムの動作を停止しなければならないという制約をなくすことができる。 According to the present invention, it is possible to remove the restriction that the operation of the abnormality detection system must be stopped for the relearning process of the model parameter of the monitoring target when the characteristic of the monitoring target changes.
そして本発明の異常検知システムは、観測データを収集した後、監視対象の内部状態の推定値に基づく異常度を速やかに算出することができる。 And the abnormality detection system of this invention can calculate the abnormality degree rapidly based on the estimated value of the internal state of a monitoring object after collecting observation data.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、異常検知システムの実施形態の構成を表したものである。符号1は、監視対象を表す。符号3は、本実施形態の異常検知システムを表す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of an embodiment of an abnormality detection system.
本実施形態の異常検知システム3は、観測データ更新部31と、観測データが保存されるデータベース32と、観測データを訓練用データおよび検証用データのいずれかに分類する観測データ分類部33と、訓練用データおよび検証用データがそれぞれ保存されるデータベース34aおよび34bと、システム同定部35と、カルマンフィルタ推定部36と異常度計算部37とを備える。
The
図2は、監視対象1の観測量をサンプリングして、観測データx(t)として保存する過程を示す図である。任意の絶対的な時刻kにおける監視対象1の観測データをξ(k)で表すと、上記の線形状態空間モデルの観測データx(t)は、次式で定義される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a process of sampling the observation amount of the
以下、異常検知システム3が行う異常検出のアルゴリズムを、図3を参照して説明する。監視対象1の新たな観測データξ(k+T1+T2)が得られたとき(ステップS31)、観測データx(t)の時系列観測データを、次式により更新する(ステップS32)。
Hereinafter, an abnormality detection algorithm performed by the
上述した処理により、時系列観測データD0がD1に更新される。図2に示すように、更新後の時系列観測データD1では、更新前の時系列観測データの中で最も古い観測データ、すなわち最も前に収集された観測データであったξ(k)が破棄されている。観測データ更新部31は、このデータ破棄処理を、時系列観測データのデータ数がしきい値(この実施形態ではT1+T2)よりも大きい場合に行う。更新前の時系列観測データD0と更新後の時系列観測データD1とのデータ数は同じである。
The above-described processing, the time-series observation data D 0 is updated to D 1. As shown in FIG. 2, in the time series observation data D 1 after the update, the oldest observation data among the time series observation data before the update, that is, ξ (k) that was the earliest collected observation data is It has been destroyed. The observation
次に、観測データ分類部33は、時系列観測データD1を訓練用データDtrと検証用データDvrに分ける(ステップS33)。なお、時系列観測データD1のすべてを訓練用データDtrと検証用データDvrのいずれかに分けることができ、また時系列観測データD1の一部を訓練用データDtrと検証用データDvrのいずれかに分けることもできる。
Then, the observation
その後、システム同定部35は、上述し図7に示したフローチャートで詳細に示すシステム同定を行い、新たなモデルパラメータA、C、Q、R、Q0、z0を得る(ステップS34)。
Thereafter, the
次に、システム同定部35は、式Aμ0=z0により、μ0を得る(ステップS35)。
Next, the
カルマンフィルタ推定部36は、検証用データDvrに含まれる観測データx(t)(t=1,...,T2)に対して、カルマンフィルタによる状態推定演算を実行する。まずは、t=1とする(ステップS36)。カルマンフィルタ推定部36は、tがT2以下であるか判定する(ステップS37)。ここでは、tがT2以下であるため、次のステップS38に進む。
The Kalman filter
カルマンフィルタ推定部36は、下記の式でt=1として、K1、μ1、V1およびQ1を求める(ステップS38)。
The Kalman filter
カルマンフィルタ推定部36は、式Aμ1=z1から、z1を求める。
更に異常度計算部37は、下記の式により定義した異常度a(x(t))を算出することにより、監視対象1の異常状態を定量的に評価する(ステップS39)。
Furthermore, the abnormality
異常度a(x(t))が所定のしきい値を越える場合には、例えば異常度計算部37はオペレータに警告を行うことができる。このように、異常検知システム3は、速やかに状態異常を検知してオペレータに警告することができる。
When the degree of abnormality a (x (t)) exceeds a predetermined threshold value, for example, the degree of
さらに、カルマンフィルタ推定部36は、tを1増加させる(ステップS40)。
Further, the Kalman
ここまで説明したステップS37からS40を繰り返すことで、カルマンフィルタ推定部36は、各時刻t=1,...,T2における状態変数z(t)の確率分布(平均と分散(μt、Vt))の推定値を計算することができる。また異常度計算部37は、カルマンフィルタ推定部36が計算した前記推定値に基づき、前記監視対象の異常度を計算することができる。
By repeating the steps S37 to S40 described so far, the Kalman
t=T2+1であるときに、カルマンフィルタ推定部36は、ステップS37で、tがT2以下でないと判定する。その後処理はステップS31に戻る。
When t = T 2 +1, the Kalman
なお、本実施形態では、カルマンフィルタ推定部36がカルマンフィルタに基づいて状態推定演算を行っているが、他の同定法で状態推定演算を行うこともできる。
In this embodiment, the Kalman
その後、監視対象に対する本実施形態では一定のサンプリング周期が経過し、監視対象1の新たな観測データξ(k+T1+T2+1)が得られたときには(ステップS31)、前記と同様に、観測データx(t)の時系列データを、次式により更新する(ステップS32)。
Thereafter, in this embodiment for the monitoring target, when a certain sampling period has elapsed and new observation data ξ (k + T 1 + T 2 +1) of the
これにより、図2に示すように時系列観測データD1がD2に更新される。その後、上述したシステム同定と異常度計算(ステップS38)とを含むステップS33からS40を実行することにより、異常検知システム3は新たな時系列観測データD2に基づく異常度を得ることができる。
Thus, time-series observation data D 1 is updated to D 2 as shown in FIG. Then, by executing S40 from step S33 including the above-described system identification and abnormality calculation (step S38), the
このように、監視対象の新たな観測データが得られるごとに、時系列観測データを更新し、上述したシステム同定と異常度計算を繰り返すことによって、最新の観測データに基づいた異常度をリアルタイムで得ることができる。 In this way, every time new observation data to be monitored is obtained, the time series observation data is updated, and the above-mentioned system identification and abnormality degree calculation are repeated, so that the abnormality degree based on the latest observation data is obtained in real time. Obtainable.
前記の如く、本実施形態の異常検知システムを適用することによって、異常検知アルゴリズムにおいて、状態空間モデルのシステム同定をオンライン化することができ、システム同定のための期間を別途設ける必要が無くなる。例えば具体的には、時系列観測データを車両外のシステムに移して車両外システムで異常度を求める必要がなくなる。 As described above, by applying the abnormality detection system of the present embodiment, the system identification of the state space model can be brought online in the abnormality detection algorithm, and it is not necessary to provide a period for system identification separately. For example, specifically, it is not necessary to transfer the time-series observation data to a system outside the vehicle and obtain the degree of abnormality by the system outside the vehicle.
更に、監視対象の直近の観測データに基づいて、状態空間モデルのシステム同定が行われるため、監視対象1の特性変動にも追従可能となる。そのため、本実施形態の異常検知システム3によれば、状態異常の検知精度を向上させることができる。
Furthermore, since the system identification of the state space model is performed based on the latest observation data of the monitoring target, it is possible to follow the characteristic variation of the
図4Aは、本発明の異常検知システムの実施例における構成を示したものである。 FIG. 4A shows a configuration in an embodiment of the abnormality detection system of the present invention.
符号4は異常検知システムを表す。この実施例の異常検知システムの基本的な構成は図1に示した異常検知システム3と同じであるが、図1において観測データが保存されるデータベース32と訓練用データが保存されるデータベース34aと検証用データが保存されるデータベース34bとは、具体的なメモリ装置42として実装されている。また、図4Aには、図1に示す観測データ分類部33は設けられておらず、後述するように、観測データ更新部31が観測データを訓練用データおよび検証用データのいずれかに分類する。
Reference numeral 4 represents an abnormality detection system. The basic configuration of the anomaly detection system of this embodiment is the same as that of the
メモリ装置42は、観測データ1点分(ある時刻に取得した観測データ)のエリアごとにアドレッシングされている。符号42aは訓練用データDtrの開始位置を指示するポインタを表す。符号42bは検証用データDvrの開始位置を指示するポインタを表す。符号42cは、次に取得する新しい観測データを書き込む位置を指示するポインタを表す。
The
ここで、観測データ用のメモリエリアは有限であるため、論理的なリングバッファを構成するように、前記の各ポインタのアドレッシングが管理されているものとする。 Here, since the memory area for observation data is limited, it is assumed that the addressing of each pointer is managed so as to form a logical ring buffer.
図4Bは、或る時点での各ポインタの指示位置と、新しい観測データがサンプリングされて観測データ更新部41によって時系列観測データが更新された後の各ポインタの指示位置とを表している。例えば図4Bにおいて左側に示す、或る時点での時系列観測データは、図2の時系列観測データD0に対応する。また、図4Bにおいて右側に示す、時系列観測データが更新された後の時系列観測データは、図2の時系列観測データD1に対応する。 FIG. 4B shows the designated position of each pointer at a certain time point and the designated position of each pointer after the new observation data is sampled and the time series observation data is updated by the observation data update unit 41. For example shown in the left side in FIG. 4B, the time-series observation data at a certain point in time, corresponds to the time-series observation data D 0 in FIG. Further, time-series observation data after shown on the right, the time-series observation data is updated in FIG. 4B corresponds to the time-series observation data D 1 of the FIG.
図4Bに示すポインタ42a’は、ポインタ42aが指すデータの次のデータを指している。ポインタ42b’および42c’についても同様である。新しい観測データがサンプリングされた際に、観測データ更新部41は、ポインタをこのようにずらして、最も古い観測データ、すなわち最も前に収集された観測データが参照されないようにする。そして、更に新しく収集する観測データが最も古い観測データが記憶されている位置に書き込まれるようにする。
A
上記のように、各ポインタのアドレッシングを用いて時系列観測データの一部が更新される。これにより、訓練用データと検証用データのそれぞれの内容を一サンプリング時間ずつシフトすることが可能となり、各データの更新およびシステム同定部で使用される行列演算を効率よく実行することができる。 As described above, a part of the time series observation data is updated using the addressing of each pointer. As a result, the contents of the training data and the verification data can be shifted by one sampling time, and the updating of each data and the matrix operation used in the system identification unit can be executed efficiently.
以上、異常検知システム3,4について説明したが、異常検知システム3,4として機能させるためにコンピュータを好適に用いることが可能である。そのようなコンピュータは、異常検知システム3,4の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのCPUによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
Although the
また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、CD−ROMまたはDVD−ROMなどの記録媒体であってもよい。 The program may be recorded on a computer readable medium. If a computer-readable medium is used, it can be installed on a computer. Here, the computer-readable medium on which the program is recorded may be a non-transitory recording medium. The non-transitory recording medium is not particularly limited, but may be a recording medium such as a CD-ROM or a DVD-ROM.
上述の実施形態は代表的な例として説明した。しかしながら、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形または変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 The above-described embodiment has been described as a representative example. However, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications or changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, it is possible to combine a plurality of constituent blocks described in the configuration diagram of the embodiment into one, or to divide one constituent block.
本発明は、線形状態空間モデルによるモデリングが可能なシステムであれば電子装置のみに適用されるものではなく、適切なセンサを備えることにより機械系(例えば駆動系)の異常診断システムへも適用可能である。 The present invention can be applied not only to an electronic device as long as the system can be modeled by a linear state space model, but also to an abnormality diagnosis system for a mechanical system (for example, a drive system) by including an appropriate sensor. It is.
1…監視対象
3…異常検知システム
31…観測データ更新部
32…データベース
33…観測データ分類部
34a…データベース
34b…データベース
35…システム同定部
36…カルマンフィルタ推定部
37…異常度計算部
4…異常検知システム
41…観測データ更新部
42…メモリ装置
42a,42a’…ポインタ
42b,42b’…ポインタ
42c,42c’…ポインタ
45…システム同定部
46…カルマンフィルタ推定部
47…異常度計算部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記監視対象に対する観測データを収集して時系列観測データとしてデータベースに保存する観測データ更新部と、
前記時系列観測データの少なくとも一部の観測データを、訓練用データおよび検証用データのいずれかに分類する観測データ分類部と、
前記訓練用データに基づき、前記監視対象の線形状態空間モデルのモデルパラメータを同定するシステム同定部と、
前記システム同定部により同定されるモデルパラメータ、および前記検証用データを入力として、前記監視対象の状態変数の確率分布の推定値を計算する推定部と、
前記推定部が計算した前記推定値に基づき、前記監視対象の異常度を計算する異常度計算部とを備え、
前記観測データ更新部は、監視対象の観測データを収集すると、新しく収集した観測データを前記時系列観測データに追加するとともに、前記時系列観測データのデータ数がしきい値よりも大きい場合に、前記時系列観測データにおける最も前に収集した観測データを破棄することを特徴とする、異常検知システム。 An anomaly detection system for detecting an anomaly of a monitoring target that can be modeled by a linear state space model,
An observation data update unit that collects observation data for the monitoring target and stores it in a database as time-series observation data;
An observation data classification unit for classifying at least a part of the observation data of the time series observation data into one of training data and verification data;
A system identification unit for identifying a model parameter of the linear state space model to be monitored based on the training data;
An estimation unit that calculates an estimated value of a probability distribution of the state variable to be monitored, using the model parameter identified by the system identification unit and the verification data as inputs, and
Based on the estimated value calculated by the estimation unit, an abnormality degree calculation unit that calculates the abnormality degree of the monitoring target,
The observation data update unit, when collecting observation data to be monitored, adds newly collected observation data to the time series observation data, and when the number of data of the time series observation data is larger than a threshold value, An anomaly detection system, wherein the observation data collected most recently in the time-series observation data is discarded.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018082636A JP2019191836A (en) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | Abnormality detection system and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018082636A JP2019191836A (en) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | Abnormality detection system and program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019191836A true JP2019191836A (en) | 2019-10-31 |
Family
ID=68390402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018082636A Pending JP2019191836A (en) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | Abnormality detection system and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019191836A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111641723A (en) * | 2020-06-03 | 2020-09-08 | 中国科学院自动化研究所 | Equipment state tracking method and device |
CN113433819A (en) * | 2021-06-09 | 2021-09-24 | 浙江中控技术股份有限公司 | Method for screening data in PID control loop and system identification method |
WO2021229727A1 (en) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Physical model identification system |
-
2018
- 2018-04-23 JP JP2018082636A patent/JP2019191836A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021229727A1 (en) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Physical model identification system |
JPWO2021229727A1 (en) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | ||
KR20210154832A (en) | 2020-05-13 | 2021-12-21 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | Physical Model Identification System |
JP7180796B2 (en) | 2020-05-13 | 2022-11-30 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Physical model identification system |
US12140939B2 (en) | 2020-05-13 | 2024-11-12 | Tmeic Corporation | Physical model identification system |
CN111641723A (en) * | 2020-06-03 | 2020-09-08 | 中国科学院自动化研究所 | Equipment state tracking method and device |
CN113433819A (en) * | 2021-06-09 | 2021-09-24 | 浙江中控技术股份有限公司 | Method for screening data in PID control loop and system identification method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11921566B2 (en) | Abnormality detection system, abnormality detection method, abnormality detection program, and method for generating learned model | |
JP6312630B2 (en) | How to detect anomalies in time series data | |
CN109542740B (en) | Abnormality detection method and apparatus | |
Mosallam et al. | Data-driven prognostic method based on Bayesian approaches for direct remaining useful life prediction | |
KR101948604B1 (en) | Method and device for equipment health monitoring based on sensor clustering | |
JP5858839B2 (en) | Work machine abnormality diagnosis device | |
JP7481902B2 (en) | Management computer, management program, and management method | |
KR20140041767A (en) | Monitoring method using kernel regression modeling with pattern sequences | |
Mosallam et al. | Component based data-driven prognostics for complex systems: Methodology and applications | |
Chaves et al. | Banhfap: A bayesian network based failure prediction approach for hard disk drives | |
JP6065628B2 (en) | Time series data abnormality monitoring device, abnormality monitoring method, and abnormality monitoring program | |
JP2019191836A (en) | Abnormality detection system and program | |
JP6707716B2 (en) | Abnormality information estimation device, abnormality information estimation method and program | |
CN114021784A (en) | Method, device and electronic device for determining remaining useful life of equipment | |
JP2012226511A (en) | Yield prediction system and yield prediction program | |
CN114072791A (en) | Method for estimating the remaining service life of the equipment under test | |
EP3712728B1 (en) | Apparatus for predicting equipment damage | |
CN118132319A (en) | Fusion anomaly detection method, device, equipment, storage medium and product | |
JP7529016B2 (en) | Information processing device, information processing method, program, and information processing system | |
US12135536B2 (en) | Method, system and computer program product for monitoring a shaping process | |
CN116047164A (en) | Detection method and detection device for insulation resistance abnormality of electric automobile | |
JP6579163B2 (en) | Process condition diagnosis method and condition diagnosis apparatus | |
Lo | A data-driven model for software reliability prediction | |
CN111222203B (en) | Bearing service life model creation and prediction method thereof | |
KR20200103149A (en) | Device, method and computer program for classifying data |