[go: up one dir, main page]

JPH10143343A - Associative plant abnormality diagnosis device - Google Patents

Associative plant abnormality diagnosis device

Info

Publication number
JPH10143343A
JPH10143343A JP29470996A JP29470996A JPH10143343A JP H10143343 A JPH10143343 A JP H10143343A JP 29470996 A JP29470996 A JP 29470996A JP 29470996 A JP29470996 A JP 29470996A JP H10143343 A JPH10143343 A JP H10143343A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
correlation matrix
cross
cause
symptom
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.)
Withdrawn
Application number
JP29470996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Goto
賢治 後藤
Keiichi Ishimaru
恵一 石丸
Hirohisa Uda
博久 右田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Facom Corp filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP29470996A priority Critical patent/JPH10143343A/en
Publication of JPH10143343A publication Critical patent/JPH10143343A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Test And Diagnosis Of Digital Computers (AREA)
  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Digital Computer Display Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラントなどのシステムの異常原因を診断す
る装置に関し、雑音が重畳されたり、欠損が生じている
症状データの入力に対しても、異常の原因を的確に推定
する。 【解決手段】 観測項目の時系列データに対応する異常
状態の症状データとその既知の原因データとをペア情報
として記憶する手段1と、そのペア情報から作成される
連想記憶モデルとしての相互相関行列を記憶する手段2
と、その連想記憶モデルとシステムの現況を示す時系列
データに対応する症状データとを用いて、システムの現
況としての異常の原因を推定する手段3とを備える。
(57) [Summary] [Problem] To provide an apparatus for diagnosing the cause of an abnormality in a system such as a plant, and accurately estimate the cause of the abnormality even when inputting symptom data in which noise is superimposed or missing. . SOLUTION: Means 1 for storing symptom data of an abnormal state corresponding to time-series data of observation items and known cause data thereof as pair information, and a cross-correlation matrix as an associative memory model created from the pair information Means 2 for storing
Means 3 for estimating the cause of the abnormality as the current state of the system using the associative memory model and the symptom data corresponding to the time-series data indicating the current state of the system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラントなどのシス
テムの異常原因を診断する異常診断装置に係り、更に詳
しくはプラントの異常状態としての症状データと、その
症状の原因としての原因データとに対応する連想記憶モ
デルを用いて、プラントに何らかの異常が発生する前後
の症状データからその症状の原因を推定する連想型プラ
ント異常診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality diagnosis apparatus for diagnosing the cause of an abnormality in a system such as a plant, and more particularly, to the correspondence between symptom data as an abnormal state of a plant and cause data as a cause of the symptom. The present invention relates to an associative plant abnormality diagnosis device that estimates the cause of a symptom from the symptom data before and after a certain abnormality occurs in a plant using an associative memory model.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばプラントの運転時において異常が
検出された場合には、その異常を起こしている原因など
を探索して、異常に対する事後対策を行う必要がある。
更に可能であれば異常が起きる前に異常を起こす原因な
どを探索して、必要な事前対策を行うことが望ましい。
2. Description of the Related Art For example, when an abnormality is detected during the operation of a plant, it is necessary to search for the cause of the abnormality and take a subsequent measure for the abnormality.
If possible, it is desirable to search for the cause of the abnormality before the abnormality occurs, and to take necessary precautionary measures.

【0003】このため例えば従来のプラント異常診断装
置においては、プラントからの応答としての出力と、そ
の動特性モデルの出力との偏差に着目して異常診断を行
う方法が用いられている。しかしながら比較的簡単なプ
ラントではその動作を実用的な精度でモデル化すること
ができるため、このような方法を用いた異常診断が可能
であるが、大規模なプラントでは現象が複雑多岐にわた
り、発生した異常に対する原因を診断することは困難で
あった。
For this reason, for example, in a conventional plant abnormality diagnosis apparatus, a method of performing abnormality diagnosis by paying attention to a deviation between an output as a response from a plant and an output of a dynamic characteristic model thereof is used. However, the operation of a relatively simple plant can be modeled with practical accuracy, so that it is possible to diagnose anomalies using such a method. It was difficult to diagnose the cause of the abnormality.

【0004】このように大規模なプラントでは専門家の
経験的知識を条件命題の形で表現した知識ベースと、診
断を実行するための推論機構を用いて、異常の原因を推
定する知識工学的手法も用いられている。このような方
法では、症状・兆候と異常原因との因果関係を経験的知
識として、「もし症状・兆候がBであればその原因はA
である。」という形で知識ベースに蓄えておき、現時点
の症状・兆候からその原因などを探索することになる。
As described above, in a large-scale plant, a knowledge base expressing expert's empirical knowledge in the form of a conditional proposition and an inference mechanism for executing a diagnosis are used for knowledge engineering to estimate the cause of an abnormality. Techniques have also been used. In such a method, a causal relationship between a symptom / sign and an abnormal cause is regarded as empirical knowledge, and "if the symptom / sign is B, the cause is A
It is. In the form of a knowledge base, and search for the cause, etc. from the current symptoms and signs.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら専門家か
ら得られる診断の知識は、「もし原因Aが起きればその
結果として症状・兆候Bが現れる。」という因果関係と
して得られることが多い。このため異常診断のための知
識ベースを構築することは、専門家の知識を獲得すると
いうよりは因果関係の逆問題を解く知識を生成すること
に相当し、制約条件を付加して解を導いているために、
解の存在性・一意性には問題があった。
However, the knowledge of diagnosis obtained from specialists is often obtained as a causal relationship such as "if cause A occurs, symptoms and signs B appear as a result." For this reason, building a knowledge base for abnormality diagnosis is equivalent to generating knowledge that solves the inverse problem of causality rather than acquiring expert knowledge. To be
There was a problem with the existence and uniqueness of the solution.

【0006】すなわち未知の症状・兆候に対してその原
因は不明であり、解が得られないことがあり、また1つ
の症状・兆候に対して複数の原因がある場合には、前述
の診断知識を用いて原因を一意に決定することはできな
いという問題点があった。
That is, the cause of an unknown symptom / sign is unknown, and a solution may not be obtained. In the case where one symptom / sign has a plurality of causes, the aforementioned diagnostic knowledge However, there is a problem that the cause cannot be uniquely determined by using.

【0007】本発明は、監視対象から入力される時系列
データなどの症状・兆候の観測値と、異常の原因との既
知の関係に基づいて、あらかじめ連想記憶モデルとして
の相互相関行列を作成し、未知の症状・兆候、例えば雑
音が重畳されたり、欠損が生じたりしている症状・兆候
データの入力に対しても、対応する異常の原因を的確に
連想推論するプラント異常診断装置を提供することを目
的とする。
According to the present invention, a cross-correlation matrix as an associative memory model is created in advance on the basis of a known relationship between observed values of symptoms / signs such as time-series data input from a monitoring target and causes of abnormalities. Provided is a plant abnormality diagnosis device that accurately associates and infers the cause of a corresponding abnormality even when an unknown symptom / sign, for example, symptom / sign data in which noise is superimposed or missing is input, is provided. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
ブロック図である。同図は監視対象から入力される観測
データに基づいて、プラントの異常状態に対する原因を
診断する、連想型プラント異常診断装置の原理構成ブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle configuration of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the principle configuration of an associative plant abnormality diagnosis device for diagnosing the cause of an abnormal state of a plant based on observation data input from a monitoring target.

【0009】図1において症状・原因データ記憶手段1
は、例えば複数の観測項目に対するそれぞれの時系列デ
ータに対応して、異常状態としての症状のデータとその
異常状態に対する既知の原因のデータとをペア情報とし
て記憶するものである。この症状・原因データ記憶手段
1に記憶されている症状データとしての異常状態は、そ
の原因が既知のものであり、原因データは例えばオペレ
ータによって与えられる。
In FIG. 1, symptom / cause data storage means 1
Stores, as pair information, data of a symptom as an abnormal state and data of a known cause for the abnormal state, for example, corresponding to the respective time-series data for a plurality of observation items. The abnormal state as the symptom data stored in the symptom / cause data storage means 1 has a known cause, and the cause data is given by, for example, an operator.

【0010】相互相関行列記憶手段2は、症状・原因デ
ータ記憶手段1に記憶されている症状データと、その症
状の原因としての原因データとのペア情報に応じて作成
される相互相関行列を連想記憶モデルとして記憶するも
のである。
The cross-correlation matrix storage means 2 associates a cross-correlation matrix created in accordance with pair information of the symptom data stored in the symptom / cause data storage means 1 and the cause data as the cause of the symptom. This is stored as a storage model.

【0011】連想記憶モデルを用いた異常診断手段3
は、監視対象の現況を示す時系列データに対応する症状
データと、相互相関行列記憶手段2に記憶されている相
互相関行列とを用いて、監視対象の現況としての異常に
対する原因を推定するものである。ここで監視対象の現
況を示す時系列データには、例えば雑音が重畳された
り、データの一部欠損が起こっていることもあり、不完
全でその原因が未知である時系列データの入力に対し
て、異常に対する原因が推定される。
Abnormality diagnosis means 3 using an associative memory model
Is for estimating the cause of the abnormality as the current state of the monitoring target using the symptom data corresponding to the time-series data indicating the current state of the monitoring target and the cross-correlation matrix stored in the cross-correlation matrix storage means 2. It is. Here, the time-series data indicating the current state of the monitoring target may be superimposed, for example, when noise is superimposed or the data is partially lost. Thus, the cause for the abnormality is estimated.

【0012】本発明においては相互相関行列は、例えば
バイポーラデータとして表現された症状データと原因デ
ータとに応じて作成され、相互相関行列記憶手段2にす
でに記憶されている相互相関行列に加算されて、その加
算結果が再び相互相関行列記憶手段2に記憶されるか、
またはすでに記憶されている相互相関行列とは別の相互
相関行列として記憶される。従って相互相関行列記憶手
段2の内部には、一般に連想記憶モデルとしての複数の
相互相関行列が記憶される。
In the present invention, the cross-correlation matrix is created in accordance with, for example, symptom data and cause data expressed as bipolar data, and is added to the cross-correlation matrix already stored in the cross-correlation matrix storage means 2. , The result of the addition is stored again in the cross-correlation matrix storage means 2,
Alternatively, it is stored as a cross-correlation matrix different from the cross-correlation matrix already stored. Therefore, a plurality of cross-correlation matrices are generally stored in the cross-correlation matrix storage means 2 as an associative memory model.

【0013】連想記憶モデルを用いた異常診断手段3に
よる異常診断においては、相互相関行列記憶手段2に記
憶されている複数の連想記憶モデルとしての相互相関行
列の中から、監視対象の現況を示す時系列データに対応
する症状データの入力に対して相互相関行列を用いた双
方向連想作用が繰り返され、その双方向連想作用の結果
が安定した時に、その安定状態における症状データと原
因データとに対応するエネルギーが最小となる相互相関
行列行列が選択され、原因データに対応する原因が異常
に対する原因として推定されることになる。
In the abnormality diagnosis by the abnormality diagnosing means 3 using the associative memory model, the present state of the monitored object is shown from among a plurality of cross-correlation matrices as associative memory models stored in the cross-correlation matrix storing means 2. The bidirectional associative action using the cross-correlation matrix is repeated for the input of the symptom data corresponding to the time series data, and when the result of the bidirectional associative action is stabilized, the symptom data and the cause data in the stable state are compared. The cross-correlation matrix matrix with the minimum corresponding energy is selected, and the cause corresponding to the cause data is estimated as the cause for the abnormality.

【0014】以上のように、本発明によればその関係が
既知である原因データと症状データとに応じて作成され
る相互相関行列を連想記憶モデルとして用いて、原因が
未知である症状データの入力に対してその原因の推定が
行われる。
As described above, according to the present invention, the cross-correlation matrix created in accordance with the cause data and the symptom data whose relation is known is used as the associative memory model, and the symptom data of the unknown cause is obtained. An estimate of the cause is made for the input.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図2は本発明の連想型プラント異
常診断装置の実施例のシステム構成ブロック図である。
同図において、連想型プラント異常診断装置10は、監
視対象プラント11から入力される、一般に複数項目の
観測値に対応して異常の原因を診断し、その診断結果を
表示装置12に出力する。
FIG. 2 is a system configuration block diagram of an embodiment of an associative plant abnormality diagnosis apparatus according to the present invention.
In FIG. 1, an associative plant abnormality diagnosis device 10 diagnoses the cause of an abnormality in accordance with generally observed values of a plurality of items input from a monitoring target plant 11, and outputs the diagnosis result to a display device 12.

【0016】連想型プラント異常診断装置10は、例え
ば1台のコンピュータシステムとして実現される。その
内部の観測値ベクトル入力部21は、監視対象プラント
11に対する一般に複数の監視項目のそれぞれに対する
時系列データの組、すなわち時系列パターンを受け取
り、それぞれの時系列パターンを1組、すなわちそれぞ
れ1つの観測値ベクトルとして、ベクトル量子化学習部
22、またはベクトル量子化想起部24に出力するもの
である。ここで1つの監視項目に対する時系列データ
は、n個のサンプリング時刻、すなわちt1 ,t2 ,・
・・,tn における観測値とし、それぞれの監視項目に
対する観測値ベクトルはn次元のベクトルとして出力さ
れるものとする。
The associative plant abnormality diagnosis apparatus 10 is realized, for example, as a single computer system. The observation value vector input unit 21 therein receives a set of time-series data, that is, a time-series pattern for each of a plurality of monitoring items for the monitoring target plant 11, and sets one set of each time-series pattern, that is, one set of each time-series pattern. It is output to the vector quantization learning unit 22 or the vector quantization recall unit 24 as an observation value vector. Here, the time-series data for one monitoring item includes n sampling times, that is, t 1 , t 2 ,.
.., T n , and the observation value vector for each monitoring item is output as an n-dimensional vector.

【0017】ベクトル量子化学習部22は、観測値ベク
トル入力部21から与えられる、それぞれの観測項目の
時系列パターンとしての観測値ベクトルを用いて、学習
ベクトル量子化の手順に従って、それぞれの観測項目に
対応するニューラルネットワークの学習を行い、その学
習結果としてのネットワークの出力を量子化データ記憶
部25に与えると共に、学習後のニューラルネットワー
クの重みを重みベクトル記憶部23に出力するものであ
る。
The vector quantization learning unit 22 uses the observation value vector provided from the observation value vector input unit 21 as the time series pattern of each observation item, and performs the observation item quantization according to the learning vector quantization procedure. Is performed, the output of the network as a result of the learning is provided to the quantized data storage unit 25, and the weight of the neural network after learning is output to the weight vector storage unit 23.

【0018】ベクトル量子化学習部22の内部には、監
視対象プラント11に対する観測項目のそれぞれに対応
して、入力層と出力層の2層を持つ階層型ニューラルネ
ットワークが備えられている。図3はこのニューラルネ
ットワークの構造を示す。同図において入力層のニュー
ロン数はn個であり、それぞれのニューロンにある1つ
の観測項目の時系列パターン、すなわちn個のサンプリ
ング時刻t1 ,t2 ,・・・,tn に対応する観測値x
1 ,x2 ,・・・,xn が入力される。
Inside the vector quantization learning unit 22, a hierarchical neural network having two layers, an input layer and an output layer, is provided corresponding to each observation item for the monitoring target plant 11. FIG. 3 shows the structure of this neural network. In the figure, the number of neurons in the input layer is n, and the time series pattern of one observation item in each neuron, ie, the observation corresponding to n sampling times t 1 , t 2 ,. Value x
1, x 2, ···, it is x n is input.

【0019】出力層のニューロン数はm個であり、その
うちj番目のニューロンは入力層のニューロンと、それ
ぞれ重みwj1,wj2,・・・,wjnによって結合され
る。図3では出力層のニューロンは平面内に分布してい
るように描かれているが、これは本来一次元的に入力層
と同様に横に並べてもよいものを結合重みベクトルの代
表点を概念的に示すために平面上に示してある。すなわ
ち平面上の×印は入力層ニューロンへの入力を表し、こ
れらの入力に対応して出力層ニューロンが結合重みベク
トルの代表点を表すことを概念的に示している。
The number of neurons in the output layer is m, and the j-th neuron is connected to the neurons in the input layer by weights w j1 , w j2 ,..., W jn respectively. Although the neurons in the output layer are depicted in FIG. 3 as being distributed in a plane, the concept is that the ones that can be arranged one-dimensionally horizontally like the input layer are represented by the representative points of the connection weight vector. It is shown on a plane for illustrative purposes. That is, the crosses on the plane represent inputs to the input layer neurons, and conceptually indicate that the output layer neurons represent the representative points of the connection weight vector corresponding to these inputs.

【0020】なお出力層のニューロン数mは、監視対象
の1つの観測項目の時系列パターンを分類すべきカテゴ
リの個数に対応し、m個の出力ニューロンの出力が、症
状・兆候の量子化情報として図1の症状・原因データ記
憶手段1に対応する量子化データ記憶部25に出力され
る。例えば観測項目が温度であるとすると、温度が高
い、やや高い、・・・等のカテゴリーの数が、前述の出
力層のニューロン数mになる。
Note that the number m of neurons in the output layer corresponds to the number of categories into which the time series pattern of one observation item to be monitored is to be classified, and the output of the m output neurons is the quantization information of symptoms / signs. Is output to the quantized data storage unit 25 corresponding to the symptom / cause data storage unit 1 in FIG. For example, if the observation item is temperature, the number of categories such as high temperature, slightly high,... Is the number m of neurons in the output layer.

【0021】図4はベクトル量子化学習部22における
学習ベクトル量子化処理のフローチャートである。前述
のように、それぞれの観測項目に対応する2層の階層型
ニューラルネットワークのそれぞれにおいて、同図のフ
ローチャートを用いて結合重みベクトルの学習が行われ
る。
FIG. 4 is a flowchart of the learning vector quantization process in the vector quantization learning unit 22. As described above, in each of the two-layer hierarchical neural network corresponding to each observation item, learning of the connection weight vector is performed using the flowchart of FIG.

【0022】図4において処理が開始されると、まずス
テップS1で入力層ニューロンと出力層ニューロンの間
の重みの初期値が例えば乱数を用いて設定され、ネット
ワークの初期化が行われる。続いてステップS2で入力
層ニューロンに対して、次式で与えられる入力ベクトル
が入力される。なお、本文中ベクトル文字については
“ベクトル”の文字を付して表現する。
When the process is started in FIG. 4, first, in step S1, an initial value of the weight between the input layer neuron and the output layer neuron is set using, for example, a random number, and the network is initialized. Subsequently, in step S2, an input vector given by the following equation is input to the input layer neuron. Note that vector characters in the text are expressed by adding "vector" characters.

【0023】 ベクトルX=(x1 ,x2 ,・・・,xn T ・・・・(1) 続いてステップS3で、出力層の各ニューロンの結合重
みベクトルと入力ベクトルとの距離が計算される。出力
層のj番目のニューロンと入力ベクトルとの距離は次式
によって計算される。
Vector X = (x 1 , x 2 ,..., X n ) T ... (1) Subsequently, in step S3, the distance between the connection weight vector of each neuron of the output layer and the input vector is calculated. Is calculated. The distance between the j-th neuron in the output layer and the input vector is calculated by the following equation.

【0024】[0024]

【数1】 (Equation 1)

【0025】なおこの距離の計算や学習ベクトル量子化
処理の制御は、ベクトル量子化学習部22の内部の、図
示しない学習制御部によって行われる。ステップS4
で、出力層のニューロンのうちでその結合重みベクトル
と入力ベクトルとの距離が最小となるニューロンが選択
される。このニューロンは勝者ニューロンと呼ばれる。
The calculation of the distance and the control of the learning vector quantization process are performed by a learning control unit (not shown) inside the vector quantization learning unit 22. Step S4
Then, a neuron in which the distance between the connection weight vector and the input vector is minimized from the neurons in the output layer is selected. This neuron is called the winner neuron.

【0026】この勝者ニューロンの選択に対応して、ス
テップS5で結合重みベクトルの学習が行われる。この
結合重みベクトルの学習、すなわち重みの更新に際して
は、ネットワークが正しく認識した時と誤認識した時と
で、その更新方法が異なる。ネットワークが正しく認識
した時、すなわち勝者ニューロンと与えられる教師値が
最大のニューロンとが一致した時には、次式に基づいて
勝者ニューロンの重みの更新が行われる。
In accordance with the selection of the winner neuron, learning of the connection weight vector is performed in step S5. In the learning of the connection weight vector, that is, the updating of the weight, the updating method is different depending on whether the network has correctly recognized or incorrectly recognized. When the network correctly recognizes, that is, when the winner neuron and the given neuron have the largest teacher value, the weight of the winner neuron is updated based on the following equation.

【0027】Δwji=+η(xi −wji)・・・
(3),ここでηは学習定数 ネットワークが誤認識した時、すなわち勝者ニューロン
と与えられる教師値が最大のニューロンとが異なる場合
には、距離が2番目に小さいニューロンが教師値が最大
のニューロンと一致し、かつ勝者ニューロンと2番目の
ニューロンとの距離の差が小さいという条件が満足され
れば、勝者ニューロンおよび2番目のニューロンに対す
る重みが次式によって更新される。
Δw ji = + η (x i −w ji )
(3), where η is a learning constant When the network misrecognizes, that is, when the winner neuron and the given neuron with the largest teacher value are different, the neuron with the second smallest distance is the neuron with the largest teacher value. If the condition that the difference between the winner neuron and the second neuron is small is satisfied, the weights for the winner neuron and the second neuron are updated by the following equation.

【0028】Δwji=−η(xi −wji)・・・(4) 重みの更新が行われた後、ステップS6で学習すべき入
力データがまだあるか否かが判定され、ある場合にはス
テップS2以降の処理が異なる入力データに対して繰り
返され、ステップS6で入力データがないと判定された
時点で処理を終了する。なお異なる入力データは、異な
るn個のサンプリング時刻に対応する1つの観測値の時
系列パターンであり、このパターンの数に一致する回数
だけステップS2〜S5の処理が繰り返され、ネットワ
ークの重みの学習が行われる。
Δw ji = −η (x i −w ji ) (4) After the weight is updated, it is determined in step S6 whether or not there is still input data to be learned. In step S6, the processing after step S2 is repeated for different input data, and the processing ends when it is determined in step S6 that there is no input data. Note that the different input data is a time series pattern of one observation value corresponding to different n sampling times, and the processes of steps S2 to S5 are repeated by the number of times corresponding to the number of the patterns to learn the weight of the network. Is performed.

【0029】なお図3において出力層ニューロンの出力
は、重み行列と入力ベクトルおよびシグモイド関数Fを
用いて次式によって与えられる一般的なものである。 F(ベトクルWベトクルX)・・・(5) 図2の量子化データ記憶部25は、学習が終了した後の
ベクトル量子化学習部22の出力、すなわち複数の観測
項目の時系列データに対応するそれぞれのニューラルネ
ットワークの出力パターン、すなわちm個の出力ニュー
ロンの出力として与えられる症状・兆候の量子化データ
と、その症状・兆候に対応する原因のデータとをペアと
して、その値が−1、または+1のいずれれかによって
表されるバイポーラ情報として記憶するものである。こ
こでベクトル量子化学習部22から出力される症状・兆
候データに対応する原因は既知のものであり、その原因
データは例えば連想型プラント異常診断装置のオペレー
タによって与えられ、量子化データ記憶部25に記憶さ
れる。なおニューロンの出力0はバイポーラ情報では−
1、出力1はそのまま+1とする変換が行われる。出力
0を−1に変換するのは後述する行列の演算(乗算)に
おいて0という値が演算結果の意味を不明にする(どん
な値でも0と乗算すると0になる)ためである。
In FIG. 3, the output of the output layer neuron is a general one given by the following equation using a weight matrix, an input vector, and a sigmoid function F. F (vector W vector X) (5) The quantized data storage unit 25 in FIG. 2 corresponds to the output of the vector quantization learning unit 22 after the learning is completed, that is, the time series data of a plurality of observation items. The output pattern of each neural network, ie, the quantized data of the symptoms / signs given as the outputs of the m output neurons, and the data of the cause corresponding to the symptoms / signs as a pair, the value of which is −1, Or, it is stored as bipolar information represented by any of +1. Here, the cause corresponding to the symptom / sign data output from the vector quantization learning unit 22 is known, and the cause data is given, for example, by the operator of the associative plant abnormality diagnosis device, and the quantization data storage unit 25 Is stored. Note that the output 0 of the neuron is −
1, the output 1 is converted to +1 as it is. The reason why the output 0 is converted to −1 is that a value of 0 in a matrix operation (multiplication) described below makes the meaning of the operation result unclear (any value multiplied by 0 becomes 0).

【0030】量子化データ記憶部25に記憶される原因
データをA、原因Aに対応する症状・兆候のデータをB
とすると、Bはベクトル量子化学習部22の出力として
のm個の要素を持つが、原因はAはl(エル)個の要素
を持つものとしてそれぞれ1行の行列で表わし、次式で
表されるものとする。なおこれらの行列のすべての要素
は+1、または−1の値を持つ。
A is the cause data stored in the quantized data storage unit 25, and B is the symptom / sign data corresponding to the cause A.
Then, B has m elements as the output of the vector quantization learning unit 22, but the cause is that A has 1 (ell) elements and is represented by a matrix of one row each. Shall be performed. All elements of these matrices have a value of +1 or -1.

【0031】 ベクトルA=(a1 2 ・・・al )・・・(6) ベクトルB=(b1 2 ・・・bm )・・・(7) 図2の分散型連想記憶モデル学習部26は、量子化デー
タ記憶部25に記憶されている症状・兆候の量子化デー
タと、それに対応する原因データとのペア情報を用いて
相互相関行列を作成し、それを相互相関行列記憶部27
に記憶させるものである。
Vector A = (a 1 a 2 ... Al ) (6) Vector B = (b 1 b 2 ... B m ) (7) Distributed associative memory of FIG. The model learning unit 26 creates a cross-correlation matrix using the pair information of the quantized data of the symptom / sign stored in the quantized data storage unit 25 and the corresponding cause data, and generates the cross-correlation matrix. Storage unit 27
Is to be stored.

【0032】この相互相関行列は異常の原因と症状・兆
候の関係のモデルとしての双方向連想記憶モデルであ
り、未知の原因から生じる症状・兆候データからその原
因を推定するために用いられる。すなわち、量子化デー
タ記憶部25に記憶されている既知の原因とその原因に
よる症状・兆候のペア情報を基にして作成された相互相
関行列は相互相関行列記憶部27に記憶され、その双方
向連想記憶モデルを用いて異常診断が行われる。
This cross-correlation matrix is a bidirectional associative memory model as a model of the relationship between the cause of the abnormality and the symptom / sign, and is used to estimate the cause from symptom / sign data generated from an unknown cause. That is, the cross-correlation matrix created based on the known cause and the symptom / sign pair information of the cause stored in the quantized data storage unit 25 is stored in the cross-correlation matrix storage unit 27, An abnormality diagnosis is performed using the associative memory model.

【0033】異常の原因とその原因に対する症状・兆候
との関係から相互相関行列を作成するにあたって、相互
相関行列記憶部27の記憶容量に限界があるために、次
のような方法がとられる。すなわち量子化データ記憶部
25に記憶された新たな症状・兆候の量子化データと原
因データとのペア情報を用いて双方向連想記憶モデルと
しての相互相関行列を作成する時、すでに相互相関行列
記憶部27に記憶されている相関行列に新たに作成され
るべき相関行列を加算した行列を用いた双方向連想作用
によって既に記憶されている相関行列作成に用いられた
ペア情報の関係が連想されるか否かを判定し、連想され
ない場合に限って新たな双方向連想記憶モデルとしての
相互相関行列の作成が行われる。
When the cross-correlation matrix is created from the relationship between the cause of the abnormality and the symptom / sign for the cause, the following method is used because the storage capacity of the cross-correlation matrix storage unit 27 is limited. That is, when a cross-correlation matrix as a bidirectional associative memory model is created using paired information of new symptom / sign quantized data and cause data stored in the quantized data storage unit 25, cross-correlation matrix storage is already performed. The relationship between the pair information already used for creating the correlation matrix already stored is associated with the bidirectional associative action using the matrix obtained by adding the correlation matrix to be newly created to the correlation matrix stored in the unit 27. Then, a cross-correlation matrix as a new bidirectional associative memory model is created only when no association is made.

【0034】図5は分散型連想記憶モデル学習部26に
よる、新たな症状・兆候の量子化データとそれに対する
原因データとのぺア情報からの相互相関行列作成処理の
詳細フローチャートである。同図において処理が開始さ
れると、まずステップS11で相互相関行列の最大個数
Lの初期値を1とする。そしてステップS12で原因と
症状のペア情報(Ak ,Bk )の読み込みカウント数k
が初期化され、k=0と置かれる。その後相互相関行列
として表現(これを以後記銘と称する)すべき新たなペ
ア情報の全てについて、ステップS13〜ステップS3
1までの処理が繰り返される。
FIG. 5 is a detailed flowchart of a process of creating a cross-correlation matrix from paired information of quantized data of a new symptom / sign and its corresponding cause data by the distributed associative memory model learning unit 26. When the process is started in the figure, first, in step S11, the initial value of the maximum number L of the cross-correlation matrix is set to 1. Then, in step S12, the read count k of the pair information (A k , B k ) of the cause and symptom is read.
Are initialized and k = 0 is set. Then, for all the new pair information to be expressed as a cross-correlation matrix (hereinafter, referred to as memorized), steps S13 to S3
The processing up to 1 is repeated.

【0035】ここで相互相関行列に記銘すべきペア情報
としては(A1 ,B1 ),(A2 ,,B2 ),・・・,
(Akmax,Bkmax)のkmax組があるものとする。ま
ずステップS13でkの値が歩進、ここでは1とされ、
ステップS14でk番目、ここでは1番目のペア情報
(Ak , Bk )に関する相互相関行列ベクトルUが次式
を用いて生成される。
Here, the pair information to be recorded in the cross-correlation matrix includes (A 1 , B 1 ), (A 2 , B 2 ),.
It is assumed that there is a kmax set of (A kmax , B kmax ). First, in step S13, the value of k is incremented, and is set to 1 here.
In step S14, a cross-correlation matrix vector U for the k-th, here, first pair information (A k , B k ) is generated using the following equation.

【0036】 ベクトルU=ベクトルAT ベクトルB =(a1 2 ・・al T (b1 2 ・・bm ) ・・・(8) ステップS15で、すでに作成され相互相関行列記憶部
27に記憶されている相関行列ベクトルWq の読み込み
カウント数の初期化として、qの値が0にセットされ、
ステップS16でペア情報(Ak ,Bk )の相関行列ベ
クトルWq への記銘の可否フラグの値が0にセットされ
る。そしてすでに相互相関行列記憶部27に記憶されて
いる相関行列のそれぞれを対象として、ステップS17
〜S28の処理が繰り返される。
Vector U = Vector A T Vector B = (a 1 a 2 ... A l ) T (b 1 b 2 ... B m ) (8) In step S 15, the cross-correlation matrix already created and stored As the initialization of the read count of the correlation matrix vector W q stored in the unit 27, the value of q is set to 0,
In step S16, the value of the flag indicating whether or not the pair information (A k , B k ) can be stored in the correlation matrix vector W q is set to zero. Step S17 is performed for each of the correlation matrices already stored in the cross-correlation matrix storage unit 27.
Steps S28 to S28 are repeated.

【0037】まずステップS17で相関行列の読み込み
カウントの数の値が歩進され、ここではまずq=1とさ
れる。そしてステップS18でフラグの値が0であるか
否かが判定され、0である場合にはステップS19でフ
ラグの値が1とされ、また相関行列ベクトルWq 、ここ
ではベクトルW1 とステップS14で作成された相互相
関行列ベクトルUとの和が算出され、その結果がベクト
ルWq ′とされる。ステップS20で相関行列ベクトル
q 、ここではベクトルW1 にすでに記銘されているペ
ア情報の読み込みカウント数zの値が0に初期化され、
相関行列ベクトルW1 に記銘されたペア情報のそれぞれ
についてステップS21〜ステップS25の処理が繰り
返される。
First, in step S17, the value of the number of read counts of the correlation matrix is incremented. Here, q = 1 is set first. Then, it is determined in step S18 whether or not the value of the flag is 0. If the value is 0, the value of the flag is set to 1 in step S19, and the correlation matrix vector W q , here, the vector W 1 and the step S14 The sum with the cross-correlation matrix vector U created in step (1) is calculated, and the result is defined as a vector W q '. In step S20, the value of the read count number z of the pair information already stored in the correlation matrix vector W q , here, the vector W 1 is initialized to 0,
Processing of step S21~ step S25 is repeated for each of the memorization by pair information on the correlation matrix vector W 1.

【0038】ステップS21でペア情報の読み込みカウ
ント数zの値が歩進され、ここではその値が1とされ
る。そしてステップS22で、ペア情報(Cqz,Dqz
を用いて相互相関行列ベクトルWq ′による双方向連想
作用が行われ、その連想作用(想起演算)の結果として
安定状態のペア情報(X,Y)が求めら(出力さ)れ
る。この双方向連想作用(想起演算)については図6で
詳しく説明する。
In step S21, the value of the read count number z of the pair information is incremented, and here the value is set to 1. Then, in step S22, the pair information (C qz , D qz )
, A bidirectional associative action by the cross-correlation matrix vector W q ′ is performed, and as a result of the associative action (recall operation), stable state pair information (X, Y) is obtained (output). This bidirectional associative action (recall operation) will be described in detail with reference to FIG.

【0039】ステップS22で求められた安定状態の出
力XおよびYが次の条件を満足するか否かが、ステップ
S23で判定される。 X=CqzかつY=Dqz・・・(9) この条件が満足される場合には、すでに相互相関行列ベ
クトルWq に記銘されているペア情報ここでは(C11
11)がステップS19で作成された新しい相関行列ベ
クトルWq ′を用いても連想されることになるため、ス
テップS24の処理を行うことなくステップS25に移
行する。
It is determined in step S23 whether the stable state outputs X and Y obtained in step S22 satisfy the following conditions. X = C qz and Y = D qz (9) If this condition is satisfied, the pair information already stored in the cross-correlation matrix vector W q (here, (C 11 ,
D 11 ) is also associated with the new correlation matrix vector W q ′ created in step S 19, so that the process proceeds to step S 25 without performing step S 24.

【0040】これに対してこの条件を満足しない場合に
は、新しく作成された相関行列ベクトルWq ′を用いる
とペア情報(C11,D11)が連想されないことになるた
め、ステップS24でベクトルWq ′からステップS1
4で作成された相関行列ベクトルUが減算され、元の相
関行列ベクトルWq に戻されてフラグの値が0にセット
され、ステップS25の処理に移行する。
On the other hand, if this condition is not satisfied, the pair information (C 11 , D 11 ) will not be associated with the newly created correlation matrix vector W q ′. Step S1 from W q '
The correlation matrix vector U created in step 4 is subtracted, the value is returned to the original correlation matrix vector Wq , the value of the flag is set to 0, and the process proceeds to step S25.

【0041】ステップS25では、相互相関行列ベクト
ルWq にすでに記銘されたペア情報の読み込みカウント
数zがすでに記銘されているペア情報の数kq に達した
か否かが判定され、達していない場合にはステップS2
1以降の処理が繰り返される。すなわちステップS21
で、ここではzの値が2とされ、ステップS22でペア
情報(C12,D12)に対する連想作用が行われ、その安
定状態の出力が求められ、続いてステップS23以降の
処理が行われる。
[0041] At step S25, it is determined whether or not reached to the number k q of pair information read count z already memorisation has been paired information to cross-correlation matrix vector W q is already memorisation is reached If not, step S2
The processing after 1 is repeated. That is, step S21
Here, the value of z is set to 2, an associative action is performed on the pair information (C 12 , D 12 ) in step S22, an output in a stable state is obtained, and then the processing after step S23 is performed. .

【0042】ステップS25で相関行列ベクトルWq
すでに記銘されているペア情報の読み込みカウント数が
記銘されているペア情報の数kq に達したと判定される
と、ステップS26でフラグの値が1であるか否かが判
定される。このフラグの値は、ステップS19で1にさ
れた後にステップS24で0にセットされない限りは、
1に保たれている。ステップS24でフラグの値が0に
セットされるのは、相関行列ベクトルWq にすでに記銘
されているペア情報、全部でkq 組のうちで、相関行列
ベクトルUをWq に加えた行列ベクトルWq ′によって
連想されなかったペア情報が1組でも存在する場合に限
られる。
[0042] When step S25 the number read count of pair information that is already memorisation the correlation matrix vector W q in is determined to have reached the number k q of pair information that is memorisation, flags in step S26 It is determined whether the value is 1 or not. Unless the value of this flag is set to 1 in step S19 after being set to 1 in step S19,
It is kept at 1. The the value of the flag is set to 0 in step S24, plus the pair information already memorisation the correlation matrix vector W q, among the k q sets in total, the correlation matrix vector U to W q matrix It is limited to the case where even one pair of pair information not associated with the vector W q 'exists.

【0043】そのためフラグが1となっている時には、
ステップS14で生成された相関行列ベクトルUの基と
なったペア情報、ここでは(A1 、B1 )が相互相関行
列ベクトルWq に記銘されていたペア情報を含めてベク
トルWq ′に記銘できることになるため、ステップS2
7でこの相関行列に記銘されているペア情報の数が歩進
され、その歩進された数、すなわちkq +1番目のペア
情報が相関行列ベクトルWq にすでに記銘されたペア情
報に加えられ、ステップS28の処理に移行する。
Therefore, when the flag is 1,
The pair information on which the correlation matrix vector U generated in step S14 is based, in this case, (A 1 , B 1 ) is converted into a vector W q ′ including the pair information recorded in the cross-correlation matrix vector W q. Step S2 to be able to memorize
7 The number of pair information that is memorisation on the correlation matrix is incremented, in that the incremented number, i.e. pair information k q +1 th pair information is already memorisation the correlation matrix vector W q In addition, the processing shifts to the processing of step S28.

【0044】ステップS26でフラグが1でない場合に
は、ステップS14で作成された相関行列の基となった
ペア情報を相関行列ベクトルWq に記銘することができ
ないため、ステップS27の処理を行うことなく、ステ
ップS28の処理に移行する。
[0044] If the flag is not 1 at step S26, it is not possible to memorisation pair information is the basis of the correlation matrix created in step S14 to the correlation matrix vector W q, performs the processing of step S27 The process moves to step S28 without any processing.

【0045】ステップS28で、相互相関行列ベクトル
q の読み込みカウント数qが、すでに相互相関行列記
憶部27に格納されている相関行列の数Lに達したか否
かが判定される。ここではqの値は1であり、まだ一般
的にはLに達していないため、ステップS17以降の処
理が繰り返される。すなわちステップS17でqの値が
2とされ、すでに作成されている相関行列のうち2番目
の行列ベクトルW2 に対してステップS18以降の処理
が繰り返され、ペア情報(A1 ,B1 )が相関行列ベク
トルW2 に記銘できるか否かの判定と、その判定結果に
応じた処理が繰り返される。
In step S 28, it is determined whether or not the read count number q of the cross-correlation matrix vector W q has reached the number L of correlation matrices already stored in the cross-correlation matrix storage unit 27. Here, the value of q is 1, and generally does not reach L yet, so the processing after step S17 is repeated. That is, the value of q is 2 in step S17, already step S18 and subsequent processing is repeated for the second matrix vector W 2 of the correlation matrix being created, pair information (A 1, B 1) is and it determines whether it memorisation the correlation matrix vector W 2, processing corresponding to the determination result is repeated.

【0046】ステップS28ですでに作成されている相
関行列の全てに対する処理が終了したと判定されると、
ステップS29の処理に移行する。あるいは、ステップ
S18においてフラグの値が0でないと判定された場合
にもステップS29の処理に移行する。ステップS18
でフラグの値が0でない、すなわち1であると判定され
るのは、ステップS26でフラグの値が1であると判定
される場合であり、例えばペア情報(A1 ,B1 )に関
して生成された相関行列ベクトルUがベクトルWq に加
えられた相関行列ベクトルWq ′によって相関行列ベク
トルWq に記銘されているペア情報の全てが連想される
場合であり、ペア情報(A1 ,B1 )がステップS27
ですでに記銘されているペア情報に加えられた場合であ
る。この場合には、このペア情報に関して生成された相
関行列ベクトルUが加算された相関行列によるすでに記
銘されているペア情報の連想可能性の判定、およびそれ
に対応する処理は打ち切られ、ステップS29の処理に
移行することになる。
If it is determined in step S28 that the processing has been completed for all the correlation matrices already created,
The process moves to step S29. Alternatively, when it is determined in step S18 that the value of the flag is not 0, the process proceeds to step S29. Step S18
The flag value is determined to be not 0, that is, 1 when the flag value is determined to be 1 in step S26. For example, the flag value is generated with respect to the pair information (A 1 , B 1 ). and a case where the correlation matrix vector U is all pair information that is memorisation in the correlation matrix vector W q by the vector W q to the applied correlation matrix vector W q 'is associative, pair information (a 1, B 1 ) is step S27
This is the case where the information is added to the pair information already recorded. In this case, the determination of the association possibility of the already stored pair information by the correlation matrix to which the correlation matrix vector U generated for the pair information is added, and the processing corresponding thereto are discontinued, and the process of step S29 is terminated. It will shift to processing.

【0047】ステップS29でフラグが0であるか否か
が判定され、0の場合にはステップS30の処理を経由
して、また0でない場合にはステップS30の処理を行
うことなく、ステップS31の処理に移行する。フラグ
が0となっているのは、ステップS24で相関行列ベク
トルWq ′によってベクトルWq にすでに記銘されてい
るペア情報のいずれかが連想されなかった場合であり、
しかもそのような状態がすでに相互相関行列記憶部27
に記憶されている全ての相関行列に対して起こり、ステ
ップS28で相関行列の読み込みカウント数qがLに達
した場合に相当する。この場合には全く新しい相関行列
が作成されることになり、ステップS30ですでに作成
された相関行列の数Lの値が歩進され、ペア情報、例え
ば(A1,B1 )がすでに記銘されたペア情報とされ、
ステップS14で生成された相関行列ベクトルUは新し
い相関行列ベクトルWLとして相互相関行列記憶部27
に格納され、ステップS31の処理に移行する。
In step S29, it is determined whether or not the flag is 0. If the flag is 0, the process proceeds to step S30. If the flag is not 0, the process in step S31 is performed without performing the process in step S30. Move on to processing. The flag is 0, a case where one of the pair information already memorisation vector W q by the correlation matrix vector W q 'in step S24 is not associative,
Moreover, such a state is already stored in the cross-correlation matrix storage unit 27.
, And corresponds to the case where the read count number q of the correlation matrix reaches L in step S28. In this case, a completely new correlation matrix is created, the value of the number L of the correlation matrix already created in step S30 is incremented, and the pair information, for example, (A 1 , B 1 ) is already recorded. It is informed pair information,
The correlation matrix vector U generated in step S14 is used as a new correlation matrix vector WL as the cross-correlation matrix storage unit 27.
And the process shifts to the process of step S31.

【0048】ステップS31ではペア情報の読み込みカ
ウント数kがkmax に達したか否かが判定され、達した
場合に処理を終了する。達していない場合にはステップ
S13以降の処理が繰り返される。すなわちステップS
13でkの値が歩進され、ここではk=2とされて2番
目のペア情報(A2 ,B2 )に関する相互相関行列の生
成としてのステップS14の処理以降が繰り返される。
In step S31, it is determined whether or not the read count number k of the pair information has reached kmax. When the count has reached kmax , the process ends. If not reached, the processing from step S13 is repeated. That is, step S
At step 13, the value of k is incremented. Here, k is set to 2, and the processing after step S14 for generating the cross-correlation matrix for the second pair information (A 2 , B 2 ) is repeated.

【0049】以上によって本発明の連想型プラント異常
診断装置における診断の準備、すなわち学習動作が終了
する。学習動作が終了すると、図2において監視対象プ
ラント11から入力される各観測項目の監視データ、す
なわち原因が未知である異常状態が示される可能性のあ
る入力データから、その異常の原因を診断する異常診断
が行われる。
Thus, the preparation for diagnosis, that is, the learning operation in the associative plant abnormality diagnosis apparatus of the present invention is completed. When the learning operation is completed, the cause of the abnormality is diagnosed from the monitoring data of each observation item input from the monitoring target plant 11 in FIG. 2, that is, input data that may indicate an abnormal state whose cause is unknown. An abnormality diagnosis is performed.

【0050】この異常診断にあたっては、監視対象プラ
ント11から入力される症状・兆候のデータは観測値ベ
クトル入力部21を介してベクトル量子化想起部24に
与えられる。ベクトル量子化想起部24にはベクトル量
子化部学習部2の内部と同様に、各観測項目に対してそ
れぞれ2層のニューラルネットワークが備えられてお
り、そのネットワークの結合重みは重みベクトル記憶部
23に記憶されている重みの値に設定されている。
At the time of this abnormality diagnosis, the data of the symptoms / signs inputted from the monitoring target plant 11 is given to the vector quantization recalling section 24 via the observation value vector input section 21. Like the inside of the vector quantization unit learning unit 2, the vector quantization recall unit 24 is provided with a two-layer neural network for each observation item, and the connection weight of the network is stored in the weight vector storage unit 23. Is set to the value of the weight stored in.

【0051】ベクトル量子化想起部24に備えられてい
る各ニューラルネットワークはベクトル量子化部学習部
22におけると同様に前述の症状データとしてのパター
ンを出力する。その出力はバイポーラ情報に変換され
て、分散型連想記憶モデルによる異常診断部28によっ
て異常診断のために用いられる。すなわちベクトル量子
化想起部24にって出力されるデータはバイポーラ情報
に変換される前の症状データのパターンであり、バイポ
ーラ情報に変換された結果が前述の行列ベクトルBに相
当する。
Each neural network provided in the vector quantization recall unit 24 outputs a pattern as the above-mentioned symptom data in the same manner as in the vector quantization unit learning unit 22. The output is converted to bipolar information and used for abnormality diagnosis by the abnormality diagnosis unit 28 based on the distributed associative memory model. That is, the data output by the vector quantization recall unit 24 is a pattern of the symptom data before being converted into the bipolar information, and the result of the conversion into the bipolar information corresponds to the aforementioned matrix vector B.

【0052】分散型連想記憶モデルによる異常診断部2
8は、相互相関行列記憶部27に記憶されている相関行
列を用いて、与えられた症状・兆候のパターンBに基づ
いて双方向連想作用を繰り返し、安定状態に達した時の
Aに対応するデータを監視対象プラント11から入力さ
れた、原因が未知の症状・兆候に対する原因として表示
装置12に出力する。
Abnormality Diagnosis Unit 2 Using Distributed Associative Memory Model
8 corresponds to A when the stable state is reached by repeating the bidirectional associative action based on the given symptom / sign pattern B using the correlation matrix stored in the cross-correlation matrix storage unit 27. The data is output from the monitoring target plant 11 to the display device 12 as a cause for a symptom or sign whose cause is unknown.

【0053】分散型連想記憶モデルによる異常診断部2
8には、図6に示す双方向に結合を持つ2層のニューラ
ルネットワークが備えられる。同図において四角はニュ
ーロンを表し、四角内の記号a1 ,・・・,al
1 ,・・・,bm はそれぞれニューロンへの入力、ま
たはニューロンの出力を表す。層1から層2への結合の
重みは相互相関行列記憶部27に記憶されている相関行
列である重み行列ベクトルWによって、また層2から層
1への結合の重みはその転置行列ベクトルWT によって
表される。
Abnormality diagnosis unit 2 based on distributed associative memory model
8 is provided with a two-layer neural network having a bidirectional connection as shown in FIG. In the figure, squares represent neurons, and symbols a 1 ,..., A l ,
b 1 ,..., b m represent the input to the neuron or the output of the neuron, respectively. The weight of the connection from the layer 1 to the layer 2 is determined by the weight matrix vector W which is a correlation matrix stored in the cross-correlation matrix storage unit 27, and the weight of the connection from the layer 2 to the layer 1 is determined by the transposed matrix vector W T. Represented by

【0054】相互相関行列記憶部27に記憶されている
相関行列を連想記憶モデルとして用いる双方向連想(想
起演算)過程においては、ベクトル量子化想起部24か
ら出力される症状・兆候パターンのバイポーラ情報への
変換結果としての症状データパターンBが層2の各ニュ
ーロンへ入力させ、層1の各ニューロンの出力が求めら
れる。そして次には逆方向の動作、すなわち層1で得ら
れた出力を新しい入力として層1の各ニューロンに入力
され、層2の各ニューロンの出力を得る。このような動
作を繰り返し、安定状態での層1の出力、すなわちパタ
ーンAが監視対象プラント11から入力される監視デー
タとしての症状・兆候に対する原因の候補とされる。
In the bidirectional association (recall operation) process using the correlation matrix stored in the cross-correlation matrix storage unit 27 as an associative memory model, the bipolar information of the symptom / sign pattern output from the vector quantization recall unit 24 is used. The symptom data pattern B as the conversion result is input to each neuron of layer 2 and the output of each neuron of layer 1 is obtained. Then, the operation in the opposite direction, that is, the output obtained in the layer 1 is input to each neuron in the layer 1 as a new input, and the output of each neuron in the layer 2 is obtained. By repeating such an operation, the output of the layer 1 in a stable state, that is, the pattern A is set as a candidate for a cause for a symptom / sign as monitoring data input from the monitoring target plant 11.

【0055】相互相関行列記憶部27には一般に複数の
相関行列が記憶されているので、それぞれの相関行列を
用いた双方向連想作用における安定状態のエネルギーが
最小の相互相関行列を用いた場合の層1の出力としての
パターンAが異常の原因として診断され、表示装置12
に出力される。これについては図7で説明する。この双
方向連想(想起演算)過程を数式を用いて示せば次のよ
うになる。
Since a plurality of correlation matrices are generally stored in the cross-correlation matrix storage unit 27, the cross-correlation matrix having the minimum stable state energy in the bidirectional associative action using each correlation matrix is used. The pattern A as the output of the layer 1 is diagnosed as the cause of the abnormality, and the display device 12
Is output to This will be described with reference to FIG. The bidirectional association (recall operation) process can be expressed as follows using mathematical expressions.

【0056】[0056]

【数2】 (Equation 2)

【0057】ただし、 ベクトルB:層2の出力ベクトルの転置行列 ベクトルA:層1の出力ベクトルの転置行列 ベクトルW:層1と層2の間の相互相関行列 ベクトルWT :ベクトルWの転置行列 F:活性度関数(たとえば、シグモイド関数) NETi :ニューロンiへの入力の重み付き合計 λ:活性度関数の傾き なお前述の図5、ステップS22における双方向連想
(想起演算)過程では異常の原因Aに相当するCqzが最
初の(層1への)入力とされ、双方向想起演算が実行さ
れ、安定状態における出力がペア状態(X,Y)として
求められる。
Where, vector B: transposed matrix of the output vector of layer 2 vector A: transposed matrix of the output vector of layer 1 vector W: cross-correlation matrix between layer 1 and layer 2 vector W T : transposed matrix of vector W F: Activity function (for example, sigmoid function) NET i : Weighted sum of inputs to neuron i λ: Slope of activity function In the above-described bidirectional association (recall operation) process in step S22 in FIG. C qz corresponding to cause A is taken as the first input (to layer 1), a bidirectional recall operation is performed, and the output in the stable state is obtained as the pair state (X, Y).

【0058】図7は分散型連想記憶モデルによる異常診
断部28によって行われる異常診断処理のフローチャー
トである。同図において処理が開始されると、まずステ
ップS41で相互相関行列記憶部27に記憶されている
相関行列ベクトルWq の読み込みカウント数qの値が0
に初期化され、ステップS42でその値が歩進される。
FIG. 7 is a flowchart of the abnormality diagnosis processing performed by the abnormality diagnosis unit 28 based on the distributed associative memory model. When the process is started in the figure, first, in step S41, the value of the read count number q of the correlation matrix vector W q stored in the cross-correlation matrix storage unit 27 becomes 0.
And the value is incremented in step S42.

【0059】そしてステップS43で入力パターン、す
なわち症状・兆候のバイポーラ情報としてのパターンB
が図6の層2に与えられ、相関行列ベクトルWq を用い
た双方向連想作用が行われ、安定状態としての共鳴パタ
ーン(Xq ,Yq )が出力される。ここでXq は原因の
パターンA、Yq は症状のパターンBに相当する。
Then, in step S43, the input pattern, that is, the pattern B as bipolar information of symptoms / signs
Is given to the layer 2 of FIG. 6, a bidirectional associative action using the correlation matrix vector W q is performed, and a resonance pattern (X q , Y q ) as a stable state is output. Here, X q corresponds to the cause pattern A, and Y q corresponds to the symptom pattern B.

【0060】そしてステップS44でこの共鳴パターン
のエネルギーEq が、またステップS45で入力パター
ンBと共鳴出力パターンXq のエネルギーが次式によっ
て計算される。
Then, the energy E q of the resonance pattern is calculated in step S44, and the energies of the input pattern B and the resonance output pattern X q are calculated in the following equation in step S45.

【0061】[0061]

【数3】 (Equation 3)

【0062】ここで上式がエネルギーに相当する理由を
説明する。物理的な運動エネルギーは(1/2)×質量
×速度×速度で表される。エネルギーの多くは係数×あ
る物理量×ある物理量の形で表現できる。上式はこれに
相当し、エネルギーと考えることができる。
Here, the reason why the above equation corresponds to energy will be described. Physical kinetic energy is represented by (1/2) × mass × velocity × velocity. Most of the energy can be expressed in the form of a coefficient × a certain physical quantity × a certain physical quantity. The above equation corresponds to this, and can be considered as energy.

【0063】続いてステップS46で、S44とS45
で求められたエネルギーが一致するか否かが判定され、
一致しない場合にはステップS48で相関行列の読み込
みカウント数qが相互相関行列記憶部27に記憶されて
いる行列の数Lに達したか否かが判定され、達していな
い場合にはステップS42以降の処理が繰り返され、次
の相関行列を用いた双方向連想作用の結果としての共鳴
パターン出力を行うステップS43以降の処理が行われ
る。
Subsequently, in step S46, S44 and S45
It is determined whether or not the energy obtained in
If they do not match, it is determined in step S48 whether or not the read count number q of the correlation matrix has reached the number L of matrices stored in the cross-correlation matrix storage unit 27. If not, step S42 and subsequent steps are performed. Are repeated, and the processing after step S43 for outputting the resonance pattern as a result of the bidirectional associative action using the next correlation matrix is performed.

【0064】ステップS46で2つのエネルギーEq
q ′とが一致したと判定された場合には、ステップS
47でこの相互相関行列に対する共鳴パターン(X,
Y)が監視対象プラント11から入力された監視データ
に対応する症状・兆候パターンの原因に対応するものと
して、このパターンのX=Aが異常の原因として診断さ
れる。一般に、不安定な状態から安定な状態に達すると
エネルギーは最小となる。そこでEq とEq ′とが一致
することはエネルギーが最小化されたことを意味する。
なおこの場合にも、ステップS42以降の一連の処理
は、ステップS48で相関行列の読み込みカウント数q
がLに達するまで行われ、Lに達した時点で処理を終了
する。
If it is determined in step S46 that the two energies Eq and Eq 'match, then step S46 is executed.
At 47, the resonance pattern (X,
Y) corresponds to the cause of the symptom / sign pattern corresponding to the monitoring data input from the monitoring target plant 11, and X = A of this pattern is diagnosed as the cause of the abnormality. In general, the energy is minimized when reaching a stable state from an unstable state. Therefore, the coincidence between Eq and Eq 'means that the energy has been minimized.
In this case as well, a series of processes after step S42 is performed by reading the correlation matrix read count q in step S48.
Is performed until the number reaches L, and the processing ends when the number reaches L.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の連
想型プラント異常診断装置を用いることによって、以下
のような効果が生ずる。第1に、異常の原因と症状・兆
候とのペア情報を分散させて複数の相互相関行列として
記憶しておくことによって、すでに記憶されている相互
相関行列にその記憶状態を破壊することなく、新たなペ
ア情報を付け加えることもでき、メモリの記憶容量をあ
まり意識しなくてすむことになり、異常の原因と症状・
兆候のペア情報を大量に記憶することができ、異常診断
を的確に行うことができる。
As described in detail above, the following effects are obtained by using the associative plant abnormality diagnosis apparatus of the present invention. First, by dispersing the pair information of the cause and the symptom / sign of the abnormality and storing the information as a plurality of cross-correlation matrices, the stored state is not destroyed in the already stored cross-correlation matrix. It is possible to add new pair information, and it is not necessary to be conscious of the storage capacity of the memory.
A large amount of symptom pair information can be stored, and abnormality diagnosis can be accurately performed.

【0066】第2に、雑音が重畳されたり、欠損が生じ
ている症状・兆候のデータを与えても、ニューラルネッ
トワークを用いた連想作用によって、記憶されている相
互相関行列の中で最も適切な相関行列を選択することに
よって、異常の原因を的確に診断することができる。
Secondly, even if data of symptoms / signs where noise is superimposed or deficient is given, the most appropriate cross-correlation matrix among the stored cross-correlation matrices can be obtained by the associative action using a neural network. By selecting the correlation matrix, the cause of the abnormality can be accurately diagnosed.

【0067】第3に、症状・兆候に対する異常の原因と
異常の原因に対する症状・兆候とを双方向に評価するこ
とによって、個別に評価する場合に発生する曖昧さの増
大を押さえることができ、症状・兆候の傾向に合致した
異常の原因を診断することができる。
Third, by bidirectionally evaluating the cause of the abnormality for the symptom / sign and the symptom / sign for the cause of the abnormality, it is possible to suppress an increase in ambiguity that occurs when the evaluation is performed individually. It is possible to diagnose the cause of an abnormality that matches the tendency of symptoms and signs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の原理構成ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the principle configuration of the present invention.

【図2】本発明の連想型プラント異常診断装置の実施例
の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an associative plant abnormality diagnosis device of the present invention.

【図3】ベクトル量子化学習部に備えられるニューラル
ネットワークの構造を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a structure of a neural network provided in a vector quantization learning unit.

【図4】学習ベクトル量子化処理のフローチャートであ
る。
FIG. 4 is a flowchart of a learning vector quantization process.

【図5】分散型連想記憶モデル学習部の処理フローチャ
ートである。
FIG. 5 is a processing flowchart of a distributed associative memory model learning unit.

【図6】分散型連想記憶モデルによる異常診断部に備え
られる双方向ニューラルネットワークの構成を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a bidirectional neural network provided in an abnormality diagnosis unit based on a distributed associative memory model.

【図7】分散型連想記憶モデルによる異常診断部の処理
フローチャートである。
FIG. 7 is a processing flowchart of an abnormality diagnosis unit based on a distributed associative memory model.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 症状・原因データ記憶手段 2 相互相関行列記憶手段 3 連想記憶モデルを用いた異常診断手段 10 連想型プラント異常診断装置 11 監視対象プラント 12 表示装置 21 観測値ベクトル入力部 22 ベクトル量子化学習部 23 重みベクトル記憶部 24 ベクトル量子化想起部 25 量子化データ記憶部 26 分散型連想記憶モデル学習部 27 相互相関行列記憶部 28 分散型連想記憶モデルによる異常診断部 REFERENCE SIGNS LIST 1 symptom / cause data storage means 2 cross-correlation matrix storage means 3 abnormality diagnosis means using associative memory model 10 associative plant abnormality diagnosis device 11 monitored plant 12 display device 21 observation value vector input unit 22 vector quantization learning unit 23 Weight vector storage unit 24 Vector quantization recall unit 25 Quantized data storage unit 26 Distributed associative memory model learning unit 27 Cross-correlation matrix storage unit 28 Abnormality diagnosis unit using distributed associative memory model

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 右田 博久 東京都日野市富士町1番地 富士ファコム 制御株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hirohisa Migita 1 Fujimachi, Hino-shi, Tokyo Fujifacom Control Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 監視対象から入力される観測データに基
づいて、プラントの異常状態に対する原因を診断するプ
ラント異常診断装置であって、 観測項目に対する時系列データに対応して異常状態とし
ての症状のデータと該異常状態の既知の原因のデータと
をペア情報として記憶する症状・原因データ記憶手段
と、 該症状・原因データ記憶手段に記憶されている症状デー
タと原因データのペア情報に応じて作成される相互相関
行列を連想記憶モデルとして記憶する相互相関行列記憶
手段と、 監視対象の現況を示す時系列データに対応する症状デー
タと、該相互相関行列記憶手段に記憶されている連想記
憶モデルとしての相互相関行列とを用いて、該監視対象
の現況としての異常に対する原因を推定する、連想記憶
モデルを用いた異常診断手段とを備えることを特徴とす
る連想型プラント異常診断装置。
1. A plant abnormality diagnosis apparatus for diagnosing a cause of an abnormal state of a plant based on observation data input from a monitoring target, wherein the abnormality diagnosis apparatus detects a symptom as an abnormal state corresponding to time series data for an observation item. Symptom / cause data storage means for storing data and data of a known cause of the abnormal state as pair information, and created in accordance with the pair information of the symptom data and cause data stored in the symptom / cause data storage means A cross-correlation matrix storage means for storing the cross-correlation matrix to be performed as an associative memory model; symptom data corresponding to time-series data indicating the current state of the monitoring target; and an associative memory model stored in the cross-correlation matrix storage means. Using a cross-correlation matrix of the abnormality diagnosis means using an associative memory model to estimate the cause of the abnormality as the current state of the monitored object An associative plant abnormality diagnosis device, comprising:
【請求項2】 前記プラント異常診断装置において、 前記観測項目に対する時系列データに対応して、異常状
態としての症状データを学習ベクトル量子化によって算
出し、該算出結果を前記症状・原因データ記憶手段に出
力するベクトル量子化学習手段を更に備えることを特徴
とする請求項1記載の連想型プラント異常診断装置。
2. In the plant abnormality diagnosis device, symptom data as an abnormal state is calculated by learning vector quantization in accordance with time-series data for the observation item, and the calculation result is stored in the symptom / cause data storage means. 2. The associative plant abnormality diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising a vector quantization learning unit that outputs the result to the system.
【請求項3】 前記相互相関行列記憶手段が、それぞれ
バイポーラデータとして表現された前記症状データと原
因データとのペア情報に応じて作成される相互相関行列
を記憶することを特徴とする請求項1記載の連想型プラ
ント異常診断装置。
3. The cross-correlation matrix storage means stores cross-correlation matrices created in accordance with pair information of the symptom data and the cause data each represented as bipolar data. The associative plant abnormality diagnosis device described in the above.
【請求項4】 前記バイポーラデータとして表現された
症状データと原因データとのペア情報に応じて作成され
る相互相関行列が、前記相互相関行列記憶手段にすでに
記憶されている相互相関行列に加算されて該加算結果が
再び該相互相関行列記憶手段に記憶されるか、または該
すでに記憶されている相互相関行列とは別の相互相関行
列として該相互相関行列記憶手段に記憶されることを特
徴とする請求項3記載の連想型プラント異常診断装置。
4. A cross-correlation matrix created according to pair information of symptom data and cause data expressed as the bipolar data is added to a cross-correlation matrix already stored in the cross-correlation matrix storage means. Wherein the addition result is stored again in the cross-correlation matrix storage means, or is stored in the cross-correlation matrix storage means as a cross-correlation matrix different from the already stored cross-correlation matrix. The associative plant abnormality diagnosis apparatus according to claim 3.
【請求項5】 前記連想記憶モデルを用いた異常診断手
段が、前記相互相関行列記憶手段に記憶されている複数
の連想記憶モデルとしての相互相関行列の中から、前記
監視対象の現況を示す時系列データに対応する症状デー
タの入力に対して該相互相関行列を用いた双方向連想作
用を繰り返し、該双方向連想作用の結果が安定した時に
該安定状態における症状データと原因データとに対応す
るエネルギーが最小となる相互相関行列を選択して、該
原因データに対応する原因を前記監視対象の現況として
の異常に対する原因として推定することを特徴とする請
求項1記載の連想型プラント異常診断装置。
5. The abnormality diagnosis means using the associative memory model, when indicating the current state of the monitored object from a plurality of cross-correlation matrices as associative memory models stored in the cross-correlation matrix storage means. Repeat the bi-directional associative action using the cross-correlation matrix with respect to the input of the symptom data corresponding to the series data, and when the result of the bi-directional associative action is stable, correspond to the symptom data and the cause data in the stable state. 2. The associative plant abnormality diagnosis apparatus according to claim 1, wherein a cross-correlation matrix having a minimum energy is selected, and a cause corresponding to the cause data is estimated as a cause for the current abnormality of the monitored object. .
JP29470996A 1996-11-07 1996-11-07 Associative plant abnormality diagnosis device Withdrawn JPH10143343A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29470996A JPH10143343A (en) 1996-11-07 1996-11-07 Associative plant abnormality diagnosis device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29470996A JPH10143343A (en) 1996-11-07 1996-11-07 Associative plant abnormality diagnosis device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10143343A true JPH10143343A (en) 1998-05-29

Family

ID=17811301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29470996A Withdrawn JPH10143343A (en) 1996-11-07 1996-11-07 Associative plant abnormality diagnosis device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10143343A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003216238A (en) * 2002-01-23 2003-07-31 Toshiba Corp Cause analysis support system and cause analysis support method
US7349746B2 (en) 2004-09-10 2008-03-25 Exxonmobil Research And Engineering Company System and method for abnormal event detection in the operation of continuous industrial processes
US7424395B2 (en) 2004-09-10 2008-09-09 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection technology to olefins recovery trains
US7567887B2 (en) * 2004-09-10 2009-07-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection technology to fluidized catalytic cracking unit
US7720641B2 (en) 2006-04-21 2010-05-18 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection technology to delayed coking unit
US7761172B2 (en) 2006-03-21 2010-07-20 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection (AED) technology to polymers
US8005645B2 (en) 2004-09-10 2011-08-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection technology to hydrocracking units
JP2013040926A (en) * 2011-08-16 2013-02-28 Boeing Co:The Determination of health state of system
US8862250B2 (en) 2010-05-07 2014-10-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated expert system for identifying abnormal events in an industrial plant
JPWO2020110208A1 (en) * 2018-11-27 2021-05-13 富士通フロンテック株式会社 Cause estimation device, cause estimation output method and paper leaf handling system

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003216238A (en) * 2002-01-23 2003-07-31 Toshiba Corp Cause analysis support system and cause analysis support method
US7349746B2 (en) 2004-09-10 2008-03-25 Exxonmobil Research And Engineering Company System and method for abnormal event detection in the operation of continuous industrial processes
US7424395B2 (en) 2004-09-10 2008-09-09 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection technology to olefins recovery trains
US7567887B2 (en) * 2004-09-10 2009-07-28 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection technology to fluidized catalytic cracking unit
US8005645B2 (en) 2004-09-10 2011-08-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection technology to hydrocracking units
US7761172B2 (en) 2006-03-21 2010-07-20 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection (AED) technology to polymers
US7720641B2 (en) 2006-04-21 2010-05-18 Exxonmobil Research And Engineering Company Application of abnormal event detection technology to delayed coking unit
US8862250B2 (en) 2010-05-07 2014-10-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Integrated expert system for identifying abnormal events in an industrial plant
JP2013040926A (en) * 2011-08-16 2013-02-28 Boeing Co:The Determination of health state of system
JPWO2020110208A1 (en) * 2018-11-27 2021-05-13 富士通フロンテック株式会社 Cause estimation device, cause estimation output method and paper leaf handling system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moradi et al. Integration of deep learning and Bayesian networks for condition and operation risk monitoring of complex engineering systems
US20190302707A1 (en) Anomaly Detection in Manufacturing Systems Using Structured Neural Networks
Javadpour et al. A fuzzy neural network approach to machine condition monitoring
Castillo et al. Some applications of functional networks in statistics and engineering
JP2020119605A (en) Abnormality detection system, abnormality detection method, abnormality detection program, and method for generating learned model
CN114357594B (en) Bridge abnormity monitoring method, system, equipment and storage medium based on SCA-GRU
KR20140041766A (en) Method of sequential kernel regression modeling for forecasting and prognostics
US20210072740A1 (en) Deep causality learning for event diagnosis on industrial time-series data
CN114841208B (en) Rolling bearing performance degradation prediction method and device based on SAE and TCN-Attention model
JP6730340B2 (en) Causal estimation device, causal estimation method, and program
Wang et al. Memory-enhanced hybrid deep learning networks for remaining useful life prognostics of mechanical equipment
JPH10143343A (en) Associative plant abnormality diagnosis device
Qin et al. Remaining useful life prediction using temporal deep degradation network for complex machinery with attention-based feature extraction
JPH0721029A (en) Reasoning device
CN117151690A (en) Assisted decision-making method for operation and maintenance strategies based on brain-like counterfactual thinking
CN120434042B (en) Abnormal flow detection method and system based on industrial process space-time modeling
Fenton et al. Fault diagnosis of electronic system using artificial intelligence
JP3631118B2 (en) Plant diagnostic equipment
Luo et al. A novel method for remaining useful life prediction of roller bearings involving the discrepancy and similarity of degradation trajectories
Zhang et al. Sensor anomaly detection for small modular reactors utilizing improved autoencoder
CN120354237A (en) Rotary machine fault diagnosis method and related system
Gu et al. An anomaly detection methodology of load-carrying structure of satellite based on high-precision predictive model
Berenji et al. Wavelet neural networks for fault diagnosis and prognosis
JP2021012600A (en) Diagnostic methods, learning methods, learning devices and programs
JP7456503B2 (en) Psychological state analysis method, psychological state analysis device and program

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040203