JP2018060383A - 処理装置及び機器の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】保守又は設計の品質を向上する。【解決手段】処理装置１０１は、機器の制御信号を取得し、取得した制御信号を運転モードに変換する制御信号処理部と、制御信号処理部により変換された運転モードの稼働実績を記憶する稼働履歴記憶部と、を備える運転モード取得部１０４と、稼働履歴記憶部に記憶されている運転モードの稼働実績と、機器が実行し得る運転モードと、にもとづき運転モードごとの稼働頻度を分析し、稼働頻度の少ない運転モードを抽出する分析部１０５と、分析部により抽出された運転モードを実行するための制御信号を出力する制御信号生成部１０６と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、機器の運転モードの網羅的なデータを取得するための処理装置及び機器の制御システムに関する。

機器の信頼性を確保するには、保守員が現地に行くことなく２４時間リアルタイムに機器の保守や制御を行うことが有効である。近年、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）の技術が発展しており、運転中の機器から計測したデータを、機器の保守、制御に活用する動きが拡大している。これは、機器にひずみゲージや熱電対などのセンサを取り付け、機器が運転されているときの状態を計測し、そのデータをインターネットなどにより監視センタに送信し、センタで分析を行い故障の予兆診断や、機器の制御などを行うものである。

特許文献１には、空調システムの異常の有無を判定するために、空調システムの負荷状態ごとに、冷媒流量などの運転状態を記録し、過去の運転状態と比較することで異常の有無を判断する技術が開示されている。

また、特許文献２には、保守員無に自動的、簡便にブレーキトルク上昇運転を実施するために、エレベータのブレーキの保持力調整指示に対して、かごを所定の位置に移動させブレーキの保持力を調整する保守運転を行う方法が特許文献２に開示されている。

特開２０１６−０８４９６９号公報 特開２０１３−４９５６８号公報

特許文献１では、過去に計測した空調システムの負荷とそれに対応した冷媒の温度や流量、圧力などの運転状態の組み合わせを記憶しておき、運転中の空調システムの値と比較することで、異常の有無を判断する。しかしながら、複数ある運転状態のうち、空調システムのユーザが利用する運転状態を対象とするため、利用頻度が少ない運転状態における異常の判定は困難であり、故障の予兆を見逃す虞がある。

特許文献２では、エレベータの巻上機のブレーキに取り付けられたセンサがブレーキの保持力が低下したことを感知すると、ブレーキ力調整を行う調整装置が、かごを所定の位置に移動させ、ブレーキを擦り合わせることにより保持力を調整する保守運転を行う。特許文献２の技術では、保守運転におけるブレーキ力の向上は確認できるが、複数ある運転モードでブレーキ力が回復したかを確認することは困難である。ここで、運転モードとは機器にユーザが設定する運転内容の組み合わせである。例えば、エレベータにおける運転モードの一例としては、乗りかごの出発階と到着階の組み合わせがある。

以上のように、保守における見落としの抑制、設計における性能保証のためには、機器が実行しうる運転データを網羅的に取得する必要がある。そこで、本発明の目的は、保守又は設計の品質を向上することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る処理装置は、機器の制御信号を取得し、取得した制御信号を運転モードに変換する制御信号処理部と、制御信号処理部により変換された運転モードの稼働実績を記憶する稼働履歴記憶部と、を備える運転モード取得部と、稼働履歴記憶部に記憶されている運転モードの稼働実績と、機器が実行し得る運転モードと、にもとづき運転モードごとの稼働頻度を分析し、稼働頻度の少ない運転モードを抽出する分析部と、分析部により抽出された運転モードを実行するための制御信号を出力する制御信号生成部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、保守又は設計の品質を向上することができる。

実施例１に係る処理装置と機器の構成図である。 実施例１に係る処理装置のデータ取得部の構成図である。 実施例１に係る処理装置のユーザ利用判定部の構成図である。 実施例１に係る処理装置の運転モード取得部の構成図である。 実施例１に係る処理装置の分析部の構成図である。 実施例１に係る処理装置の制御信号生成部の構成図である。 エレベータの構成の一例を示す図である。 実施例１に係る処理装置の処理フローを示す図である。 実施例１に係る処理装置の運転モードマップの生成と、運転頻度の分析に係るフローを示す図である。 実施例１に係る処理装置が生成するエレベータの運転モードマップの一例を示す図である。 実施例１に係る処理装置の表示画面の一例である。 実施例２に係る機器の制御システムの構成図である。 実施例３に係る機器の制御システムの構成図である。

保守における見落としの抑制、設計における性能保証のためには、機器が実行しうる運転データを網羅的に取得する必要がある。そこで、稼働頻度の少ない運転モードを実行させるための制御信号を出力することにより、稼働頻度の少ない運転モードにおける運転実施時の運転データを取得する処理装置を見出した。

以下、本発明の実施例について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１に実施例１に係る処理装置と、それに接続する機器の構成図を示す。処理装置１０１は、データ取得部１０２、ユーザ利用判定部１０３、運転モード取得部１０４、分析部１０５、制御信号生成部１０６、出力部１０７により構成される。機器１０８には、センサ１０９と機器を制御する制御装置１１０が設けられている。処理装置１０１は、機器に設けられたセンサ１０９及び制御装置１１０に接続している。センサ１０９は、例えば、ひずみゲージ、熱電対、光学センサなどである。

データ取得部１０２は、機器１０８に取り付けられたセンサから稼働時の機器の状態を表すデータ（以下、運転データという。）を取得する。取得した運転データについて、ノイズ除去や補正を行い、ユーザ利用判定部１０３と出力部１０７にデータを送る。

図２にデータ取得部１０２の詳細構成を示す。データ取得部１０２は、ノイズ除去部２０１と、データ処理部２０２、保守用運転データベース２０３で構成される。ノイズ除去部２０１では、センサより随時取得される運転データに含まれる、機器周囲の電磁波などにより生じるノイズをＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などにより除去する。データ処理部２０２では、ノイズが除去された運転データについて、センサの０点補正、計測データから物理量への変換、一定時間内の平均値算出や最大値および最小値のサンプリング、周波数解析やクラスタリングなどのデータ処理を行う。そして、ノイズ除去及び補正後の運転データを、ユーザが機器を利用しているかどうかを判断するための判定用データとして、ユーザ利用判定部に出力する。また、機器の故障の予兆診断に活用するために、保守用運転データベース２０３に送信し蓄積する。

ユーザ利用判定部１０３は、データ取得部１０２で取得した運転データから、ユーザが機器を利用中であるか否かを判定する。判定結果を制御信号生成部１０６へ送る。

図３にユーザ利用判定部１０３の詳細構成を示す。ユーザ利用判定部１０３は、データ比較部３０１と、ユーザ利用判定フラグ生成部３０２、ユーザ利用時データベース３０３で構成される。ユーザ利用時データベース３０３には、ユーザが利用しているときの運転データの組み合わせが予め蓄積されている。データ比較部３０１では、ユーザ利用時データベースに記憶されているユーザ利用時の運転データと、データ取得部から送信された判定用データと比較し、その結果をユーザ利用判定フラグ生成部３０２に送信する。ユーザ利用判定フラグ生成部３０２では、比較結果からユーザが機器を利用しているか否か判定する。例えば、ユーザ利用「有」と判断した場合、フラグをユーザ利用「有」に設定し、制御信号生成部に出力し、ユーザ利用「無」と判断した場合は、フラグをユーザ利用「無」に設定し、制御信号生成部に出力する。

運転モード取得部１０４は、機器の制御信号を取得し、制御信号を運転モードに変換する制御信号処理部と制御信号処理部により変換された運転モードの稼働実績を記憶する働履歴記憶部と、を備え、機器１０８に取り付けられた制御装置１１０から機器の制御信号を取得し、取得した機器の制御信号を運転モードに変換する。例えば、空調システムの場合、急速冷房といった機器に設定された運転パターンを運転モードとし、それを実行するために制御するポンプの圧力などの特定のパラメータを制御する信号を制御信号とする。

図４に運転モード取得部１０４の詳細構成を示す。運転モード取得部１０４は、制御信号処理部４０１、運転モード／制御信号データベース４０２、稼働履歴データベース（稼働履歴記憶部）４０３で構成される。運転モード／制御信号データベース４０２には、予め運転モードと制御信号の関係が記憶、蓄積されている。運転モード履歴データベースには、過去の運転モードの稼働履歴が記憶、蓄積されている。制御信号処理部４０１は、運転モード／制御信号データベース４０２に蓄積されている運転モードと制御信号の関係から、入力された制御信号を運転モードに変換する。変換された運転モードは、運転モード履歴ベース４０３に蓄積される。

分析部１０５は、稼働履歴記憶部に記憶されている運転モードの稼働実績と、機器が実行し得る運転モードと、にもとづき運転モードごとの稼働頻度を分析し、稼働頻度の少ない運転モードを抽出する。具体的には、機器が実行し得る運転モードの一覧と、運転モードの稼働履歴とから、運転モードごとの稼働実績を運転モードマップとして作成する。作成した運転モードマップから運転モードごとの稼働頻度を分析する。稼働頻度の少ない又は稼働実績のない運転モードを抽出する。抽出された運転モードを、実行すべき運転モードとして制御信号生成部１０６に送る。

図５に分析部１０５の詳細構成を示す。分析部１０５は、運転モードマップ生成部５０１、マップ雛形データベース５０２、稼働頻度分析部５０３、運転モード抽出部５０４で構成される。マップ雛形データベース５０２は、機器が実行し得る運転モードが記憶されており、機器が実行し得る運転モードの一覧を示す各種マップ雛形が蓄積されている。運転モードマップ生成部５０１は、マップ雛形データベース５０２と、運転モード取得部１０４の稼働履歴データベース４０３と、から運転モードごとの稼働実績を運転モードマップとして生成する。稼働頻度分析部５０３は生成された運転モードマップから運転モードごとの稼働頻度を算出する。運転モード抽出部は、算出された運転モードごとの稼働頻度から、稼働頻度の少ない順に、運転モードに優先度を付与する。優先度の高いものを実行すべき運転モードとして抽出し、制御信号生成部に出力する。

制御信号生成部１０６は、分析部が抽出した実行するべき運転モードを制御信号に変換し、機器の制御装置１１０に出力する。ユーザ利用判定部１０３が、ユーザが機器を利用中でないと判定した場合に、実行するべき運転モードを制御信号に変換し、接続している機器の制御装置１１０に出力することが好ましい。

図６に制御信号生成部１０６の詳細構成を示す。制御信号生成部１０６は、運転モード変換部６０１、制御信号発信部６０２で構成される。運転モード変換部６０１は、分析部１０５から出力された実行するべき運転モードを、運転モード取得部１０４に含まれる運転モード／制御信号ベース４０２を用いて制御信号に置き換える。そして、制御信号発信部は、ユーザ利用判定部１０３から出力されたユーザ利用判定フラグが、ユーザが機器を利用していないことを示した場合に、制御信号を出力する。

表示部１０７は、データ取得部が取得した運転データや、運転モード取得部が取得した運転モード、分析部の分析結果である運転モードマップ、などを可視化し表示するディスプレイなどのインターフェースである。機器の保守担当員に、機器の運転状態や、保守用のデータを取得している運転範囲を可視化する。

制御信号処理部、制御信号生成部及びデータ取得部は、コンピュータネットワークを介して機器と接続可能であることが好ましい。

以上のように、本実施例に係る処理装置は、運転モードマップと過去の運転履歴を用いて、稼働頻度の少ない運転モードを特定し、その運転モードを実行するための制御信号を出力できる。その結果、稼働頻度の少ない運転モードで機器の運転を実施し、その運転データを取得することができる。したがって、機器の運転状態を網羅した運転データを取得し、分析することで、機器の故障予兆を漏れなく行うことができる。

さらに、本実施例に係る処理装置は、機器の運転状態からユーザが機器を利用しているかを判断し、ユーザが機器を利用していないときに、運転頻度の少ないモードの運転を行う。これにより、安全かつ網羅的に機器の運転状態を確保できる。

以下、エレベータを例として、実施例１に係る処理装置の処理方法を具体的に説明する。図７は、エレベータの構成の一例を示す図であり、地下１階地上８階のビルに据付けられたエレベータの構成図である。エレベータは、乗客が乗る乗りかご７０１、乗りかごに取り付けられたワイヤロープ７０２、乗りかごとバランスするためのカウンターウェイト７０３、ワイヤロープを駆動する巻上機７０４で構成される。それぞれの階床７０５に対して、乗りかご７０１が停止するように、制御盤７０６で巻上機７０４を制御する。乗りかごには、乗りかごの位置を検出するセンサ７０７が取り付けられている。また、乗りかごには、負荷される荷重を測定するセンサ７０８が取り付けられており、エレベータの保守や制御に利用される。エレベータの保守において、異常が生じていないかを判断するためには、ワイヤロープに負荷される荷重や、ドアの開閉回数、巻上機やブレーキの温度などが重要な測定項目となっている。

図８に、実施例１に係る処理装置をエレベータに適用したときの処理フローの一例を示す。図８は、機器をユーザが利用しているかどうか判定し、利用されていない場合に、必要な運転モードを実行するための制御信号を出力する流れを示したフローチャートである。

データ取得部１０２は、エレベータの乗りかごに取り付けたセンサ７０８から、運転データの一つである荷重データを入手する（ステップ８０１）。荷重を計測したデータから、ノイズ除去部２０１において、エレベータの振動などにより生じたノイズを除去する（ステップ８０２）。データ処理部２０２において、荷重データの０点を補正し、乗りかごに負荷されている荷重の正確な値を算出し、機器の利用判定データとする（ステップ８０３）。得られたデータはエレベータの運転履歴を分析する際に活用するので、保守用運転データベース２０３に蓄積する（ステップ８０４）。

ユーザ利用判定部１０３のデータ比較部３０１において、ステップ８０３で得られた判定用の荷重データと、ユーザ利用時データベース３０３に蓄積された荷重データを比較して、人がエレベータに乗っているかを判断する（ステップ８０５）。ユーザ利用判定フラグ生成部３０２にて、人がエレベータを利用している場合は、人が利用しているフラグを生成する。人が運転モードを設定するために、処理は終了となる。人が利用していない場合は、人が利用していないフラグを生成し、次のステップへと進む（ステップ８０６）。

分析部１０５にて、稼働頻度の少ない運転モードを実行すべき運転モードとして抽出する（ステップ８０７）。実行すべき運転モードの抽出方法は、図９にて後述する
制御信号生成部１０６にて、ステップ８０７で抽出された運転モードを制御信号に置き換え、機器の制御装置に出力する（ステップ８０８）。

機器の制御装置により実行すべき運転モードを実行し、その運転データを機器のセンサにより取得する。処理装置１０１のデータ取得部は、センサが取得した運転データを取得する。

図９に実行すべき運転モードの抽出するための処理フローを示す。図９は、機器の制御信号から、運転モードマップを作成し、実行するべき運転モードを抽出する流れを示したフローチャートである。

運転モード取得部１０４の制御信号処理部４０１が、エレベータの制御信号であるモータの回転数、走行距離、乗りかご位置を、エレベータの制御盤７０６から取得する（ステップ９０１）。運転モードと制御データの関係が蓄積された運転モード／制御信号データベース４０２を用いて、取得した制御信号を運転モードに変換する（ステップ９０２）。運転モード／制御信号データベースベースには、モータの回転数、走行距離、乗りかご位置といった制御信号とエレベータの出発階と到着階の関係が蓄積されている。そのため、制御信号であるモータの回転数、走行距離、乗りかご位置を運転モードである出発階と到着階の関係に変換できる。

入手した制御信号から変換した運転モードを稼働履歴ベース４０３に蓄積する（ステップ９０３）。既に、同様の運転モードがベースに記録されている場合は、稼働履歴ベース４０３ベースには、その運転回数を追加する。稼働履歴ベース４０３には随時、運転モードごとの運転回数が追記される。

分析部１０５の運転モードマップ生成部５０１は、マップ雛形データベース５０２から運転モードマップの雛形を選択する（ステップ９０４）。雛形の選択方法は、運転モード取得部が入手した制御信号と運転モードの雛形を関連付けておき自動的に選択しても良いし、保守担当者が事前に指定しておいてもよい。

運転モードマップ生成部は、運転モード履歴ベース４０３に蓄積した運転モードごとの運転回数を、マップの雛形にプロットし、運転モードマップを作成する。図１０に実施例１に係る処理装置が生成するエレベータの運転モードマップの一例を示す（ステップ９０５）。図１０において、横軸はエレベータの乗りかごの運転挙動、縦軸は乗りかご位置である。乗りかごの運転挙動としては、出発、通過、到着の３種類とした。建物の階ごとに、それぞれの回数をプロットした。１階に建物の出入り口がある場合は、このように１階の発着回数が多くなる。

運転頻度分析部５０３にて、運転モードごとの回数を比較し、運転頻度を分析する（ステップ９０６）。運転頻度の、例えば時系列に運転回数を分類するなどして分析できる。

運転モード抽出部５０４にて、運転頻度のしきい値を下回る運転モードの有無を確認する（ステップ９０７）。例えば、運転頻度として、例えば５回／週をしきい値として、それを下回る運転モードがないかを確認すればよい。しきい値を下回る運転モードがあれば、運転モードに優先度をつけ、実行するべき運転モードとして抽出する（ステップ９０８）。
図１０においては、乗りかごが地下１Ｆ、６Ｆ、８Ｆを発着する運転モードの回数が少ない。建物の最上階付近に乗りかごがある場合は、巻上機やブレーキにかかる負荷が大きくなる。したがって、故障の予兆を漏らさずに検知するには、最下階もしくは最上階付近に乗りかごがあるときの、ワイヤロープへの負荷荷重、巻上機やブレーキの温度を測定しておくことが必要となる。

図１１に実施例１に係る処理装置の表示画面の一例を示す。図１１は表示画面の一例であるエレベータの運転状況監視画面である。
運転上要監視画面１１０１は、運転データ表示１１０２と運転モードマップ表示１１０３で構成される。図１１においては運転データ表示としてブレーキ温度が表示されているが、荷重などの任意のデータに切り替えることができる。このように、運転モードマップ表示を保守担当者が確認することにより、網羅的に全ての運転モードにおけるデータが取得されているかを確認することができる。

また、ユーザの利用が途切れることがないような場合は、保守のための日時を設定し、運転頻度の少ないモードでのデータを取得するように計画することができる。

なお、図７では地下１階地上８階のビルを示したが、それぞれの階全てで出発と停止を行うのは時間がかかる。さらに地上数十階のビルの場合、さらに時間がかかることから、特に高層ビルの場合に本発明は有効である。

図１２に実施例２に係る機器の制御システムの構成を示す。機器の処理システムは、機器１０８と、機器１０８に設けられたセンサ１０９及び制御装置１１０と、処理装置１０１と、を備える、処理装置１０１は、機器１０８に設けられたセンサ１０９及び制御装置１１０と、インターネット１２０１に接続した通信回線１２０２を介して接続されている。処理装置１０１は、機器からの運転データ及び制御信号は、インターネットを介して取得する。また、制御信号生成部１０６から出力される実行すべき運転モードの制御信号もインターネットを通して制御装置１１０に送信される。

例えば、機器が遠隔地にある場合であっても、本実施例によれば、処理装置が設置されている監視センタで、インターネットを通して機器の運転データを収集することができる。また、監視センタで運転モードを分析した結果から、運転頻度の少ないモードの制御信号をインターネットにより機器に送信することができる。

なお、本実施例では、インターネットを介して通信する場合を説明したが、コンピュータネットワークの種類は、インターネットに限定されない。

図１３に実施例３に係る機器の制御システムの構成を示す。機器の処理システムは、機器１０８と、機器１０８に設けられたセンサ１０９及び制御装置１１０と、データ取得部１０２と運転モード取得部１０４と制御信号生成部１０６とを備える第一処理部１３０１と、ユーザ利用判定部１０３と分析部１０５と表示部１０７とを備える第二処理部１３０２と、を備える。

第一処理部１３０１は、機器１０８の近傍に設けられている。第一処理部１３０１は、インターネット１２０１に接続した通信回線１２０２を介して、第二処理部１３０２と接続している。第一処理部は、通信回線１２０２を介して判定用データ、運転用データなどを通信するものである。

第一処理部１３０１をエッジ処理部として機器側で実行することにより、データ通信料を減らすことができる。特に会場や僻地などの通信回線の速度が遅く大量のデータ通信が困難な環境において有効である。

なお、本実施例に示した分け方とは異なる組み合わせで、エッジ処理部を構成しても良い。

１０１…処理装置、１０２…データ取得部、１０３…ユーザ利用判定部、１０４…運転モード取得部、１０５…分析部、１０６…制御信号生成部、１０７…表示部、１０８…機器、１０９…センサ、１１０…制御装置、２０１…ノイズ除去部、２０２…データ処理部、２０３…保守用運転データベース、３０１…データ比較部、３０２…ユーザ利用判定フラグ生成部、３０３…ユーザ利用時データベース、４０１…制御信号処理部、４０２…運転モード／制御信号データベース、４０３…稼働履歴データベース、５０１…運転モードマップ生成部、５０２…マップ雛形ベース、５０３…運転頻度分析部、５０４…必要運転モード抽出部、６０１…運転モード変換部、６０２…制御信号発信部、７０１…乗りかご、７０２…ワイヤロープ、７０３…カウンターウェイト、７０４…巻上機、７０５…階床、１１０１…運転状態監視画面、１１０２…運転データ表示、１１０３…運転モードマップ表示、１２０１…インターネット、１２０２…通信回線、１３０１…第一処理部、１３０２…第二処理部

Claims (6)

1. 機器の制御信号を取得し、前記制御信号を運転モードに変換する制御信号処理部と、前記制御信号処理部により変換された運転モードの稼働実績を記憶する稼働履歴記憶部と、を備える運転モード取得部と、
   前記稼働履歴記憶部に記憶されている運転モードの稼働実績と、前記機器が実行し得る運転モードと、にもとづき運転モードごとの稼働頻度を分析し、稼働頻度の少ない運転モードを抽出する分析部と、
   前記分析部により抽出された運転モードを実行するための制御信号を出力する制御信号生成部と、
   を備えることを特徴とする処理装置。
2. 請求項１に記載の処理装置であって、
   機器の運転データを取得するデータ取得部と、
   前記データ取得部が取得した運転データからユーザが利用中であるかを判定するユーザ利用判定部と、をさらに備え、
   前記制御信号生成部は、前記ユーザ利用判定部が、ユーザが機器を利用していないと判定した場合に、前記分析部により選択された運転モードを実行するための制御信号を出力することを特徴とする処理装置。
3. 請求項２に記載の処理装置であって、
   前記制御信号処理部、前記制御信号生成部及び前記データ取得部は、コンピュータネットワークを介して前記機器と接続可能であることを特徴とする処理装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の処理装置であって、
   さらに、前記運転モードごとの稼働頻度を可視化する表示部を備えることを特徴とする処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の処理装置と、
   前記処理装置とコンピュータネットワークを介して接続された機器と、
   前記機器に設けられたセンサ及び制御装置と、を備える機器の制御システム。
6. 機器と、前記機器に設けられたセンサ及び制御装置と、請求項２に記載の処理装置と、を備える機器の制御システムであって、
   前記処理装置は、前記運転モードごとの稼働頻度を可視化し表示する表示部を、さらに備え、
   前記データ取得部、前記運転モード取得部、及び前記制御信号生成部は、第一処理部として前記機器の近傍に配置され、
   前記ユーザ利用判定部、前記分析部、及び前記表示部は第二処理部として、第一処理部とコンピュータネットワークを介して接続されている
   ことを特徴とする機器の制御システム。

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