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JP6914141B2 - Predictive detection device, Predictive detection method, Predictive detection program and Predictive detection system - Google Patents

Predictive detection device, Predictive detection method, Predictive detection program and Predictive detection system Download PDF

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JP6914141B2
JP6914141B2 JP2017151006A JP2017151006A JP6914141B2 JP 6914141 B2 JP6914141 B2 JP 6914141B2 JP 2017151006 A JP2017151006 A JP 2017151006A JP 2017151006 A JP2017151006 A JP 2017151006A JP 6914141 B2 JP6914141 B2 JP 6914141B2
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Description

本発明は、予兆検出装置、予兆検出方法、予兆検出プログラムおよび予兆検出システムに関する。 The present invention relates to a sign detection device, a sign detection method, a sign detection program, and a sign detection system.

近年、設備の老朽化が、社会問題となっている。設備を運用・管理する事業者では、老朽設備の安定稼働とメンテナンスコストの削減とが重要な経営課題となっている。 In recent years, aging equipment has become a social problem. For businesses that operate and manage equipment, stable operation of aging equipment and reduction of maintenance costs are important management issues.

動きのある設備は、振動している。また、動きのある設備は、故障が発生すると、振動が変化する。そこで、設備に加速度センサを設置して設備の振動を測定することで、設備の故障の予兆を検出することが考えられる。 Moving equipment is vibrating. In addition, the vibration of moving equipment changes when a failure occurs. Therefore, it is conceivable to install an acceleration sensor in the equipment and measure the vibration of the equipment to detect a sign of equipment failure.

特表2008−528112号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-528112

ところで、加速度センサにより検出される信号には、ノイズが含まれる。そこで、従来、加速度センサの信号ラインにアナログフィルタを設けてノイズの除去が行われる。 By the way, the signal detected by the acceleration sensor includes noise. Therefore, conventionally, an analog filter is provided in the signal line of the acceleration sensor to remove noise.

しかしながら、加速度センサの信号ラインにアナログフィルタを設けた場合、故障の予兆を検出できない場合がある。故障によって設備に発生する振動には、高い周波数から低い周波数まで様々な周波数がある。このため、加速度センサの信号ラインにアナログフィルタを設けた場合、設備の故障による振動がアナログフィルタによってカットまたは減衰されてしまい、故障の予兆を検出できない場合がある。 However, when an analog filter is provided in the signal line of the acceleration sensor, it may not be possible to detect a sign of failure. The vibration generated in the equipment due to the failure has various frequencies from high frequency to low frequency. Therefore, when an analog filter is provided in the signal line of the accelerometer, vibration due to equipment failure may be cut or attenuated by the analog filter, and a sign of failure may not be detected.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、故障の予兆を検出できる予兆検出装置、予兆検出方法、予兆検出プログラムおよび予兆検出システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a sign detection device, a sign detection method, a sign detection program, and a sign detection system capable of detecting a sign of failure.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の予兆検出装置は、監視対象に設置された3つ以上の加速度センサにより、それぞれサンプリングの位相をずらしてサンプリングされた加速度の測定データを記憶する記憶部と、測定データの分散分析を行う分析部と、分析部による分析結果に基づき、監視対象の故障の予兆を検出する検出部と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the predictive detection device of the present invention is the measurement data of the acceleration sampled by shifting the sampling phase by three or more acceleration sensors installed in the monitoring target. It is characterized by having a storage unit for storing the data, an analysis unit for performing analysis of variance of measurement data, and a detection unit for detecting a sign of a failure to be monitored based on the analysis result by the analysis unit.

本発明は、故障の予兆を検出できるという効果を奏する。 The present invention has the effect of being able to detect signs of failure.

図1は、予兆検出システムの構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a sign detection system. 図2は、センサ装置の機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional configuration of the sensor device. 図3は、サンプリングレートと電気ノイズのノイズレベルとの関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the sampling rate and the noise level of electrical noise. 図4は、エイリアシングを説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating aliasing. 図5は、サンプリングレートとエイリアシングのノイズレベルとの関係の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the sampling rate and the noise level of aliasing. 図6は、ノイズの関係の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between noise. 図7は、予兆検出装置の機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a functional configuration of the sign detection device. 図8は、測定データのデータ構成の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a data structure of measurement data. 図9は、サンプリングされる波形の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of the sampled waveform. 図10は、不安定なエイリアシングが発生していない場合の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example in the case where unstable aliasing does not occur. 図11は、不安定なエイリアシングが発生している場合の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a case where unstable aliasing occurs. 図12は、フーリエスペクトルの一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of a Fourier spectrum. 図13は、異なる計測時期のフーリエスペクトルの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of Fourier spectra having different measurement periods. 図14は、チューニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing an example of the procedure of the tuning process. 図15は、予兆検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing an example of the procedure of the sign detection process. 図16は、予兆検出プログラムを実行するコンピュータを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a computer that executes a sign detection program.

以下に、本発明に係る予兆検出装置、予兆検出方法、予兆検出プログラムおよび予兆検出システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。そして、各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, examples of the sign detection device, the sign detection method, the sign detection program, and the sign detection system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. Then, each embodiment can be appropriately combined as long as the processing contents do not contradict each other.

[予兆検出システムの代表的な構成]
最初に、本実施例に係る予兆検出システムの代表的な構成を説明する。図1は、予兆検出システムの構成の一例を示す図である。予兆検出システム10は、センサ装置11と、ゲートウェイ12と、予兆検出装置15とを有する。
[Typical configuration of predictive detection system]
First, a typical configuration of the sign detection system according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a sign detection system. The sign detection system 10 includes a sensor device 11, a gateway 12, and a sign detection device 15.

センサ装置11は、振動の測定を行う装置である。予兆検出システム10では、センサ装置11を複数設けてもよい。図1の例では、センサ装置11を3つ図示したが、センサ装置11は任意の数とすることができる。センサ装置11は、それぞれ故障の発生を監視する監視対象にそれぞれ設置される。例えば、空調設備の故障の発生を監視する場合、センサ装置11は、監視対象となる空調設備のファンベルトなどに設置される。 The sensor device 11 is a device that measures vibration. In the sign detection system 10, a plurality of sensor devices 11 may be provided. In the example of FIG. 1, three sensor devices 11 are shown, but the number of sensor devices 11 can be arbitrary. Each of the sensor devices 11 is installed in a monitoring target for monitoring the occurrence of a failure. For example, when monitoring the occurrence of a failure of the air conditioning equipment, the sensor device 11 is installed on a fan belt or the like of the air conditioning equipment to be monitored.

センサ装置11は、無線通信によりゲートウェイ12と通信可能とされている。無線通信の方式としては、例えば、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)、無線LAN、315MHz帯、400MHz帯、920MHz帯等の特定小電力無線などが挙げられる。センサ装置11は、所定の計測時期ごとに、振動を検出し、検出した測定データをゲートウェイ12へ送信する。 The sensor device 11 can communicate with the gateway 12 by wireless communication. Examples of the wireless communication method include Bluetooth (registered trademark), ZigBee (registered trademark), wireless LAN, and specific low-power wireless such as 315 MHz band, 400 MHz band, and 920 MHz band. The sensor device 11 detects vibration at a predetermined measurement time and transmits the detected measurement data to the gateway 12.

ゲートウェイ12は、センサ装置11と予兆検出装置15との通信を中継する装置である。ゲートウェイ12は、無線通信によりセンサ装置11と通信可能とされている。また、ゲートウェイ12は、例えば、3G、LTE(Long Term Evolution)等の移動体通信に対応しており、移動体通信の基地局13と通信可能とされている。ゲートウェイ12は、基地局13を介してネットワークNに通信可能とされている。かかるネットワークNには、有線または無線を問わず、移動体通信網、インターネット(Internet)を始め、LAN(Local Area Network)やVPN(Virtual Private Network)などの任意の種類の通信網を採用できる。ネットワークNには、予兆検出装置15が通信可能に接続されている。ゲートウェイ12は、各センサ装置11から受信した測定データを予兆検出装置15へ送信する。 The gateway 12 is a device that relays communication between the sensor device 11 and the sign detection device 15. The gateway 12 is capable of communicating with the sensor device 11 by wireless communication. Further, the gateway 12 supports mobile communication such as 3G and LTE (Long Term Evolution), and is capable of communicating with the base station 13 of mobile communication. The gateway 12 is capable of communicating with the network N via the base station 13. As the network N, any kind of communication network such as a mobile communication network, the Internet (Internet), a LAN (Local Area Network), and a VPN (Virtual Private Network) can be adopted regardless of whether it is wired or wireless. The sign detection device 15 is communicably connected to the network N. The gateway 12 transmits the measurement data received from each sensor device 11 to the sign detection device 15.

予兆検出装置15は、監視対象の故障の予兆の検出を行う装置である。予兆検出装置15は、例えば、パーソナルコンピュータやサーバコンピュータなどのコンピュータである。予兆検出装置15は、1台のコンピュータとして実装してもよく、また、複数台のコンピュータによるコンピュータシステムとして実装してもよい。なお、本実施例では、予兆検出装置15を1台のコンピュータとした場合を例として説明する。 The sign detection device 15 is a device that detects a sign of a failure to be monitored. The sign detection device 15 is, for example, a computer such as a personal computer or a server computer. The sign detection device 15 may be implemented as one computer, or may be implemented as a computer system consisting of a plurality of computers. In this embodiment, the case where the sign detection device 15 is used as one computer will be described as an example.

予兆検出装置15は、ゲートウェイ12を介して、センサ装置11から受信した測定データの分散分析を行い、分析結果に基づき、監視対象の故障の予兆を検出する。 The sign detection device 15 performs analysis of variance of the measurement data received from the sensor device 11 via the gateway 12, and detects a sign of failure to be monitored based on the analysis result.

[センサ装置の構成]
次に、センサ装置11の構成について説明する。図2は、センサ装置の機能的な構成の一例を示す図である。センサ装置11は、複数の加速度センサ20と、メモリ21と、マイコン22と、無線通信部23とを有する。
[Sensor device configuration]
Next, the configuration of the sensor device 11 will be described. FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional configuration of the sensor device. The sensor device 11 includes a plurality of acceleration sensors 20, a memory 21, a microcomputer 22, and a wireless communication unit 23.

ここで、近年、センシング・モニタリング技術の発展は著しいものがある。特に、微小電気機械システム(Micro Electro Mechanical Systems:MEMS)は、センサの価格を大幅に安く提供可能としている。センサ装置11は、加速度センサ20と、メモリ21、マイコン22、無線通信部23などの各種の機能を有する各種のIC(Integrated Circuit)が基板上に配置されて構成されている。なお、センサ装置11は、各種のICが配置された複数の基板が接続されて構成されてもよい。例えば、センサ装置11は、複数の加速度センサ20およびメモリ21が配置された基板と、マイコン22および無線通信部23が配置された基板とが接続されて構成されてもよい。また、センサ装置11は、各種のICの機能を搭載した1チップの装置として構成されてもよい。 Here, in recent years, the development of sensing and monitoring technology has been remarkable. In particular, Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) make it possible to offer sensors at significantly lower prices. The sensor device 11 is configured by arranging an acceleration sensor 20, various ICs (Integrated Circuits) having various functions such as a memory 21, a microcomputer 22, and a wireless communication unit 23 on a substrate. The sensor device 11 may be configured by connecting a plurality of substrates on which various ICs are arranged. For example, the sensor device 11 may be configured by connecting a substrate on which a plurality of acceleration sensors 20 and a memory 21 are arranged and a substrate on which a microcomputer 22 and a wireless communication unit 23 are arranged. Further, the sensor device 11 may be configured as a one-chip device equipped with various IC functions.

加速度センサ20は、加速度を計測するデバイスである。センサ装置11には、加速度センサ20が複数設けられている。図2の例では、4つの加速度センサ20(20A、20B、20C、20D)が設けられている。センサ装置11に設ける加速度センサ20の数は、後述する分散分析を行うため、3以上であれば何れであってもよい。 The acceleration sensor 20 is a device that measures acceleration. The sensor device 11 is provided with a plurality of acceleration sensors 20. In the example of FIG. 2, four acceleration sensors 20 (20A, 20B, 20C, 20D) are provided. The number of acceleration sensors 20 provided in the sensor device 11 may be any number as long as it is 3 or more in order to perform analysis of variance described later.

本実施例では、加速度センサ20は、互いに直交する3軸方向の加速度を測定可能な3軸加速度センサとされている。以下では、互いに直交する3軸方向をXYZ方向とする。加速度センサ20は、互いに直交するXYZ方向の加速度をそれぞれ測定する。 In this embodiment, the acceleration sensor 20 is a three-axis acceleration sensor capable of measuring accelerations in three-axis directions orthogonal to each other. In the following, the three axial directions orthogonal to each other will be referred to as the XYZ directions. The acceleration sensor 20 measures acceleration in the XYZ directions orthogonal to each other.

マイコン22は、センサ装置11を制御するデバイスである。マイコン22は、4つの加速度センサ20により、所定の計測時期ごとに、それぞれサンプリングの位相をずらして、所定期間、XYZ方向の加速度のサンプリングを行う。例えば、マイコン22は、計測時期ごとに、所定期間の間、4つの加速度センサ20により1つずつ順に加速度の計測を繰り返してXYZ方向の加速度のサンプリングを行う。計測時期は、例えば、1時間ごと、1日ごとなど、一定の期間ごとのタイミングであってもよい。また、計測時期は、例えば、9時、12時、17時、21時など所定の時刻となったタイミングであってもよい。所定期間は、監視対象の振動状態を測定可能な期間であればよく、例えば、10秒程度とする。 The microcomputer 22 is a device that controls the sensor device 11. The microcomputer 22 uses four acceleration sensors 20 to sample the acceleration in the XYZ directions for a predetermined period by shifting the sampling phase at each predetermined measurement time. For example, the microcomputer 22 samples the acceleration in the XYZ direction by repeating the measurement of the acceleration one by one by the four acceleration sensors 20 for a predetermined period at each measurement time. The measurement time may be a timing for each fixed period such as every hour or every day. Further, the measurement time may be a predetermined time such as 9:00, 12:00, 17:00, or 21:00. The predetermined period may be any period as long as the vibration state of the monitored object can be measured, and is, for example, about 10 seconds.

センサ装置11では、加速度を計測する加速度センサ20を1つずつ変えることにより、各加速度センサ20が加速度をサンプリングするサンプリングタイミングがずれる。これにより、各加速度センサ20では、サンプリングの位相がずれる。 In the sensor device 11, the sampling timing at which each acceleration sensor 20 samples the acceleration is shifted by changing the acceleration sensor 20 for measuring the acceleration one by one. As a result, each acceleration sensor 20 shifts the sampling phase.

メモリ21は、各種のデータを記憶するデバイスである。メモリ21は、各加速度センサ20により測定されたXYZ方向の加速度の測定データを記憶する。 The memory 21 is a device that stores various types of data. The memory 21 stores the measurement data of the acceleration in the XYZ directions measured by each acceleration sensor 20.

無線通信部23は、無線により他の装置と各種の情報の送受信を行うデバイスである。無線通信部23は、マイコン22の制御の元、各加速度センサ20により測定され、メモリ21に記憶されたXYZ方向の加速度の測定データをゲートウェイ12へ送信する。この測定データは、ゲートウェイ12により、予兆検出装置15へ送信される。 The wireless communication unit 23 is a device that wirelessly transmits and receives various types of information to and from other devices. Under the control of the microcomputer 22, the wireless communication unit 23 transmits the measurement data of the acceleration in the XYZ directions measured by each acceleration sensor 20 and stored in the memory 21 to the gateway 12. This measurement data is transmitted by the gateway 12 to the sign detection device 15.

ここで、加速度センサ20の測定結果に発生するノイズについて説明する。加速度センサ20は、加速度の測定に関する設定のパラメータとして、出力データレート(ODR:Output Data Rate)がある。出力データレートは、加速度センサ20の加速度の出力がどの程度頻繁に更新されるかを表すパラメータである。加速度を周期的に測定する場合、加速度センサ20には、加速度を測定するサンプリングレート以上に出力データレートを設定する必要がある。加速度センサ20は、出力データレートの設定を高くすると、加速度を測定するサンプリングレートを高くでき、高い周波数の振動まで検出できる。しかし、加速度センサ20は、出力データレートの設定を高くすると、電子の揺らぎが大きくなり、測定される加速度の値に含まれる電気ノイズが大きくなる。 Here, the noise generated in the measurement result of the acceleration sensor 20 will be described. The acceleration sensor 20 has an output data rate (ODR) as a setting parameter for measuring acceleration. The output data rate is a parameter indicating how often the output of the acceleration of the acceleration sensor 20 is updated. When the acceleration is measured periodically, it is necessary to set the output data rate of the acceleration sensor 20 to be higher than the sampling rate for measuring the acceleration. The acceleration sensor 20 can increase the sampling rate for measuring acceleration by increasing the output data rate setting, and can detect vibrations at high frequencies. However, when the output data rate of the acceleration sensor 20 is set high, the fluctuation of electrons becomes large, and the electrical noise included in the measured acceleration value becomes large.

図3は、サンプリングレートと電気ノイズのノイズレベルとの関係の一例を示す図である。図3には、加速度センサ20の出力データレート(ODR)の設定が高い場合に、測定が可能な振動の周波数の範囲R1と、測定した加速度の値に含まれる電気ノイズのレベルが示されている。また、図3には、加速度センサ20の出力データレートの設定が低い場合に、測定が可能な振動の周波数の範囲R2と、測定した加速度の値に含まれる電気ノイズのレベルが示されている。図3に示すように、出力データレートを高く設定した方が、高い周波数の振動まで測定が可能となる。一方、出力データレートを高く設定した方が、測定される加速度の値に含まれる電気ノイズのレベルが高くなる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the sampling rate and the noise level of electrical noise. FIG. 3 shows the range R1 of the vibration frequency that can be measured and the level of electrical noise included in the measured acceleration value when the output data rate (ODR) of the acceleration sensor 20 is set high. There is. Further, FIG. 3 shows the range R2 of the vibration frequency that can be measured and the level of electrical noise included in the measured acceleration value when the output data rate of the acceleration sensor 20 is set low. .. As shown in FIG. 3, when the output data rate is set high, it is possible to measure vibrations at high frequencies. On the other hand, the higher the output data rate is set, the higher the level of electrical noise included in the measured acceleration value.

加速度センサ20は、電気ノイズのレベルを低くするには、出力データレートの設定が低い方が好ましい。しかし、出力データレートの設定を低くすると、サンプリングレートを高くできず、高い周波数帯の振動で不安定なエイリアシングを発生する場合がある。 The acceleration sensor 20 preferably has a low output data rate setting in order to reduce the level of electrical noise. However, if the output data rate is set low, the sampling rate cannot be increased, and unstable aliasing may occur due to vibration in a high frequency band.

図4は、エイリアシングを説明する図である。例えば、周波数finの交流信号をA/D変換したデータをD/A変換した場合に、データから元の交流信号を復元するには、少なくとも2×fin以上のサンプリングレートfsが必要となる。図4の(A)〜(D)には、それぞれ交流信号をサンプリングレートfsでA/D変換した状態を示している。各縦線は、交流信号をサンプリングするサンプリングタイミングを示している。縦線と交流信号が交差する点が、サンプリングで測定されるデータとなる。例えば、図4の(A)に示すように、fs>>finの場合、データから交流信号を復元できる。しかし、図4の(B)、(C)に示すように、fs≒2×finおよびfs=2×finの場合、交流信号の周波数finは再現できるが、振幅にうねり(ビート)が発生する。例えば、図4の(B)では、振幅にうねりが発生している。また、図4の(B)、(C)の場合、サンプリングの位相によっては、測定される振幅が小さくなる。fs=2×finのときのfinは、ナイキスト周波数である。また、図4の(D)に示すように、fs<finの場合、交流信号の周波数finよりも低い周波数の波形W1が観測される。この波形W1は、エイリアシング波形と呼ばれる。ナイキスト周波数よりも高い周波数の波形は、実際よりも低い周波数のエイリアシング波形として検出される。このエイリアシング波形は、実際には存在しない交流信号であり、ノイズとなる。 FIG. 4 is a diagram illustrating aliasing. For example, when the AC signal of frequency fin is A / D converted and the data is D / A converted, a sampling rate fs of at least 2 × fin or more is required to restore the original AC signal from the data. FIGS. 4A to 4D show a state in which the AC signal is A / D converted at the sampling rate fs, respectively. Each vertical line indicates the sampling timing for sampling the AC signal. The point where the vertical line and the AC signal intersect is the data measured by sampling. For example, as shown in FIG. 4A, in the case of fs >> fin, the AC signal can be restored from the data. However, as shown in FIGS. 4B and 4C, when fs≈2 × fin and fs = 2 × fin, the frequency fin of the AC signal can be reproduced, but a swell (beat) occurs in the amplitude. .. For example, in FIG. 4B, the amplitude is wavy. Further, in the cases of (B) and (C) of FIG. 4, the measured amplitude becomes small depending on the sampling phase. The fin when fs = 2 × fin is the Nyquist frequency. Further, as shown in FIG. 4D, when fs <fin, the waveform W1 having a frequency lower than the frequency fin of the AC signal is observed. This waveform W1 is called an aliasing waveform. Waveforms with frequencies higher than the Nyquist frequency are detected as aliasing waveforms with lower frequencies than they really are. This aliasing waveform is an AC signal that does not actually exist and becomes noise.

故障によって設備に発生する振動には、高い周波数から低い周波数まで様々な周波数がある。マイコン22が各加速度センサ20をそれぞれサンプリングレートfsでサンプリングした場合、サンプリングレートのナイキスト周波数よりも高い周波数の振動でエイリアシングを発生して、測定される加速度の値には、エイリアシングのノイズが含まれる。 The vibration generated in the equipment due to the failure has various frequencies from high frequency to low frequency. When the microcomputer 22 samples each acceleration sensor 20 at a sampling rate fs, aliasing is generated by vibration having a frequency higher than the Nyquist frequency of the sampling rate, and the measured acceleration value includes aliasing noise. ..

図5は、サンプリングレートとエイリアシングのノイズレベルとの関係の一例を示す図である。図5には、加速度センサ20の出力データレート(ODR)を一定に設定して、サンプリングレートを低くした場合の復元が可能な振動の周波数の範囲R3およびエイリアシングによるノイズレベルと、サンプリングレートを高くした場合の復元が可能な振動の周波数の範囲R4およびエイリアシングによるノイズレベルとが示されている。サンプリングレートを低くした場合、低い周波数でもエイリアシングが発生する。このため、図5に示すように、サンプリングレートを低くした場合、測定される加速度の値に含まれるエイリアシングのノイズレベルが高くなる。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the sampling rate and the noise level of aliasing. In FIG. 5, the output data rate (ODR) of the acceleration sensor 20 is set to a constant value, and the vibration frequency range R3 that can be restored when the sampling rate is lowered, the noise level due to aliasing, and the sampling rate are increased. The frequency range R4 of the vibration that can be restored and the noise level due to aliasing are shown. When the sampling rate is lowered, aliasing occurs even at low frequencies. Therefore, as shown in FIG. 5, when the sampling rate is lowered, the aliasing noise level included in the measured acceleration value becomes high.

このため、従来、加速度センサの信号ラインに、サンプリングレートのナイキスト周波数よりも高い周波数の信号をカットするアナログフィルタを設けて、エイリアシングのノイズの除去が行われる。 Therefore, conventionally, an analog filter that cuts a signal having a frequency higher than the Nyquist frequency of the sampling rate is provided in the signal line of the accelerometer to remove aliasing noise.

一方、本実施例に係るセンサ装置11では、加速度センサ20の信号ラインにアナログフィルタを設けておらず、加速度センサ20により出力される加速度を示す信号をそのまま、サンプリングレートのタイミングでA/D変換してデータに変換している。このため、本実施例に係るセンサ装置11では、各加速度センサ20により測定される加速度の値に、エイリアシングのノイズが含まれる。 On the other hand, in the sensor device 11 according to the present embodiment, the signal line of the acceleration sensor 20 is not provided with an analog filter, and the signal indicating the acceleration output by the acceleration sensor 20 is A / D converted as it is at the timing of the sampling rate. And converted to data. Therefore, in the sensor device 11 according to the present embodiment, the acceleration value measured by each acceleration sensor 20 includes aliasing noise.

出力データレートの設定による電気ノイズと、サンプリングレートの設定によるエイリアシングのノイズには、トレードオフの関係がある。 There is a trade-off between electrical noise due to the output data rate setting and aliasing noise due to the sampling rate setting.

図6は、ノイズの関係の一例を示す図である。加速度センサ20は、出力データレートを高く設定するとノイズが大きくなる。しかし、出力データレートを高く設定しないと、高い周波数帯域の振動を評価できない。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between noise. The noise of the acceleration sensor 20 increases when the output data rate is set high. However, unless the output data rate is set high, the vibration in the high frequency band cannot be evaluated.

一方、加速度センサ20は、サンプリングレートの周波数が高いほうがエイリアシング波形を低減され、エイリアシングのノイズが低減される。 On the other hand, in the acceleration sensor 20, the higher the sampling rate frequency, the more the aliasing waveform is reduced, and the aliasing noise is reduced.

センサ装置11は、着目したい周波数帯域に合わせて、各加速度センサ20の出力データレートおよびサンプリングレートが設定される。本実施例では、センサ装置11は、各加速度センサ20の出力データレートおよびサンプリングレートが予兆検出装置15から動的に調整可能とされている。 The sensor device 11 sets the output data rate and sampling rate of each acceleration sensor 20 according to the frequency band of interest. In this embodiment, the sensor device 11 is capable of dynamically adjusting the output data rate and sampling rate of each acceleration sensor 20 from the sign detection device 15.

センサ装置11は、MEMS型の加速度センサ20の特性により、サンプリングレートが非常に限られた帯域でしか計測することができない。これに加え、センサ装置11は、出力データレートが高周波数になるほど、ノイズレベルが大きくなる特性を有する。ノイズレベルが大きくなるほど、一般に設備故障の兆候が、ノイズなのかシグナルなのかを判別することが難しくなる。 Due to the characteristics of the MEMS type acceleration sensor 20, the sensor device 11 can measure only in a band where the sampling rate is very limited. In addition to this, the sensor device 11 has a characteristic that the noise level increases as the output data rate becomes higher in frequency. The higher the noise level, the more difficult it is to determine whether the sign of equipment failure is noise or a signal.

このような問題に対処するために、限られたサンプリング周波数でも計測が可能で再現性のある安定したエイリアシング波形に着目する。実施例1に係る予兆検出システム10では、例えば、再現性のある安定したエイリアシング波形の信号が得られるように、各加速度センサ20の出力データレートおよびサンプリングレートを予兆検出装置15から調整する。 In order to deal with such problems, we focus on a stable aliasing waveform that can be measured even at a limited sampling frequency and has reproducibility. In the sign detection system 10 according to the first embodiment, for example, the output data rate and the sampling rate of each acceleration sensor 20 are adjusted from the sign detection device 15 so that a signal having a stable aliasing waveform with reproducibility can be obtained.

[予兆検出装置の構成]
次に、予兆検出装置15の構成について説明する。図7は、予兆検出装置の機能的な構成の一例を示す図である。予兆検出装置15は、通信部30と、操作部31と、表示部32と、記憶部33と、制御部34とを有する。
[Configuration of sign detection device]
Next, the configuration of the sign detection device 15 will be described. FIG. 7 is a diagram showing an example of a functional configuration of the sign detection device. The sign detection device 15 includes a communication unit 30, an operation unit 31, a display unit 32, a storage unit 33, and a control unit 34.

通信部30は、他の装置と各種の情報を送受信するインタフェースである。通信部30は、ネットワークNに接続され、各種の情報を送受信する。例えば、通信部30は、ネットワークNを介して各センサ装置11により計測された測定データを受信する。 The communication unit 30 is an interface for transmitting and receiving various information with other devices. The communication unit 30 is connected to the network N and transmits / receives various information. For example, the communication unit 30 receives the measurement data measured by each sensor device 11 via the network N.

操作部31は、各種の操作の入力を受け付ける入力デバイスである。操作部31としては、マウスやキーボードなどの操作の入力を受け付ける入力デバイスが挙げられる。操作部31は、各種の情報の入力を受付ける。操作部31は、ユーザからの操作入力を受け付け、受け付けた操作内容を示す操作情報を制御部34に入力する。 The operation unit 31 is an input device that receives inputs for various operations. Examples of the operation unit 31 include an input device that accepts input for operations such as a mouse and a keyboard. The operation unit 31 accepts input of various information. The operation unit 31 receives an operation input from the user, and inputs the operation information indicating the received operation content to the control unit 34.

表示部32は、各種情報を表示する表示デバイスである。表示部32としては、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)などの表示デバイスが挙げられる。表示部32は、各種情報を表示する。例えば、表示部32は、操作画面など各種の画面を表示する。なお、予兆検出装置15は、管理者等が使用する外部の端末装置からアクセスを受付け、操作画面など各種の画面を端末装置に表示し、各種の画面から操作入力を受け付けるものとしてもよい。 The display unit 32 is a display device that displays various types of information. Examples of the display unit 32 include display devices such as an LCD (Liquid Crystal Display) and a CRT (Cathode Ray Tube). The display unit 32 displays various information. For example, the display unit 32 displays various screens such as an operation screen. The sign detection device 15 may receive access from an external terminal device used by an administrator or the like, display various screens such as an operation screen on the terminal device, and receive operation input from various screens.

記憶部33は、各種のデータを記憶する記憶デバイスである。例えば、記憶部33は、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)、光ディスクなどの記憶装置である。なお、記憶部33は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ、NVSRAM(Non Volatile Static Random Access Memory)などのデータを書き換え可能な半導体メモリであってもよい。 The storage unit 33 is a storage device that stores various types of data. For example, the storage unit 33 is a storage device such as a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or an optical disk. The storage unit 33 may be a semiconductor memory in which data such as a RAM (Random Access Memory), a flash memory, and an NVSRAM (Non Volatile Static Random Access Memory) can be rewritten.

記憶部33は、制御部34で実行されるOS(Operating System)や各種プログラムを記憶する。例えば、記憶部33は、後述する予兆検出処理を実行する予兆検出プログラムを含む各種のプログラムを記憶する。さらに、記憶部33は、制御部34で実行されるプログラムで用いられる各種データを記憶する。例えば、記憶部33は、測定データ40を記憶する。 The storage unit 33 stores the OS (Operating System) and various programs executed by the control unit 34. For example, the storage unit 33 stores various programs including a sign detection program that executes a sign detection process described later. Further, the storage unit 33 stores various data used in the program executed by the control unit 34. For example, the storage unit 33 stores the measurement data 40.

測定データ40は、監視対象に設置されたセンサ装置11により計測された加速度の値を含んだデータである。例えば、測定データ40は、各計測時期に、センサ装置11の各加速度センサ20により測定された3軸方向の加速度が計測時間に対応付けて記憶される。 The measurement data 40 is data including the value of the acceleration measured by the sensor device 11 installed in the monitoring target. For example, in the measurement data 40, the acceleration in the three axial directions measured by each acceleration sensor 20 of the sensor device 11 is stored in association with the measurement time at each measurement time.

図8は、測定データのデータ構成の一例を示す図である。図8に示すように、測定データ40は、年月日、時分秒、サンプリングNO、システムNO、センサNO、X軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度の各項目を有する。なお、測定データ40は、上記以外にも各種の情報を含んでもよい。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a data structure of measurement data. As shown in FIG. 8, the measurement data 40 has each item of date, hour, minute, second, sampling NO, system NO, sensor NO, X-axis acceleration, Y-axis acceleration, and Z-axis acceleration. The measurement data 40 may include various information other than the above.

年月日の項目は、加速度が測定された年月日を記憶する領域である。時分秒の項目は、加速度が測定された時分秒を記憶する領域である。サンプリングNOは、加速度の計測が何回目であるかを示す番号を記憶する領域である。センサ装置11は、加速度センサ20ごとに、加速度を計測した際に計測が何回目であるかを示す番号を順に付与する。番号は、使用可能な数値の範囲が定められており、範囲の下限値から順に付与され、範囲の上限値まで付与されると再度下限値が付与される。図8の例では、サンプリングNOの番号は、1〜9999まで使用可能とされており、1から順に付与され、9999まで付与されると1に戻る。システムNOの項目は、各センサ装置11を識別する識別情報を記憶する領域である。センサ装置11には、各センサ装置11を識別する識別情報として、例えば、ユニークなシステムNOが付与される。システムNOの項目には、加速度を測定したセンサ装置11のシステムNOが格納される。センサNOの項目は、センサ装置11に設けられた加速度センサ20を識別する識別情報を記憶する領域である。加速度センサ20には、センサ装置11ごとに、加速度センサ20を識別する識別情報として、例えば、ユニークなセンサNOが付与される。センサNOの項目には、加速度を測定した加速度センサ20のセンサNOが格納される。X軸加速度、Y軸加速度およびZ軸加速度の項目は、測定されたXYZ方向の加速度の値を記憶する領域である。 The date item is an area for storing the date when the acceleration was measured. The item of hour, minute, and second is an area for storing the hour, minute, and second when the acceleration is measured. The sampling NO is an area for storing a number indicating the number of times the acceleration is measured. The sensor device 11 sequentially assigns a number indicating the number of times of measurement when the acceleration is measured to each of the acceleration sensors 20. The range of usable numerical values is defined for the numbers, and the numbers are assigned in order from the lower limit of the range, and when the upper limit of the range is assigned, the lower limit is assigned again. In the example of FIG. 8, the sampling number numbers 1 to 9999 can be used, are assigned in order from 1, and return to 1 when assigned up to 9999. The item of the system NO is an area for storing the identification information that identifies each sensor device 11. For example, a unique system number is given to the sensor device 11 as identification information for identifying each sensor device 11. In the item of system NO, the system NO of the sensor device 11 that has measured the acceleration is stored. The item of the sensor NO is an area for storing the identification information for identifying the acceleration sensor 20 provided in the sensor device 11. The acceleration sensor 20 is given, for example, a unique sensor number as identification information for identifying the acceleration sensor 20 for each sensor device 11. In the sensor NO item, the sensor NO of the acceleration sensor 20 that has measured the acceleration is stored. The items of X-axis acceleration, Y-axis acceleration, and Z-axis acceleration are areas for storing measured values of acceleration in the XYZ directions.

図7に戻る。制御部34は、予兆検出装置15を制御するデバイスである。制御部34としては、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等の電子回路や、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路を採用できる。制御部34は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する。制御部34は、各種のプログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、制御部34は、調整部50と、格納部51と、分析部52と、検出部53と、報知部54とを有する。 Return to FIG. The control unit 34 is a device that controls the sign detection device 15. As the control unit 34, electronic circuits such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro Processing Unit), and integrated circuits such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array) can be adopted. The control unit 34 has an internal memory for storing programs and control data that define various processing procedures, and executes various processing by these. The control unit 34 functions as various processing units by operating various programs. For example, the control unit 34 has an adjustment unit 50, a storage unit 51, an analysis unit 52, a detection unit 53, and a notification unit 54.

調整部50は、再現性のある安定したエイリアシング波形が得られるよう、センサ装置11の各加速度センサ20のサンプリングレートおよび出力データレートを調整する。例えば、調整部50は、所定の調整タイミングで、各センサ装置11に対して、チューニング開始を指示する指示情報と、変更するサンプリングレートおよび出力データレートの設定情報を送信する。例えば、調整部50は、センサ装置11に対して、変更するサンプリングレートおよび出力データレートの値を含んだ設定情報を送信する。 The adjusting unit 50 adjusts the sampling rate and the output data rate of each acceleration sensor 20 of the sensor device 11 so that a reproducible and stable aliasing waveform can be obtained. For example, the adjustment unit 50 transmits instruction information instructing the start of tuning and setting information of the sampling rate and the output data rate to be changed to each sensor device 11 at a predetermined adjustment timing. For example, the adjusting unit 50 transmits setting information including the values of the sampling rate and the output data rate to be changed to the sensor device 11.

各センサ装置11のマイコン22は、無線通信部23を介して、チューニング開始を指示する指示情報と、設定情報とを受信すると、設定情報に含まれる出力データレートの値を各加速度センサ20に設定する。そして、マイコン22は、それぞれサンプリングの位相をずらして、設定情報に含まれるサンプリングレートで各加速度センサ20により加速度のサンプリングを所定期間行う。マイコン22は、サンプリングされた加速度の測定データを無線通信部23により予兆検出装置15へ送信する。 When the microcomputer 22 of each sensor device 11 receives the instruction information for instructing the start of tuning and the setting information via the wireless communication unit 23, the value of the output data rate included in the setting information is set in each acceleration sensor 20. do. Then, the microcomputer 22 shifts the sampling phase, and samples the acceleration by each acceleration sensor 20 at the sampling rate included in the setting information for a predetermined period. The microcomputer 22 transmits the sampled acceleration measurement data to the sign detection device 15 by the wireless communication unit 23.

調整部50は、各センサ装置11から測定データを受信すると、サンプリングレートおよび出力データレートを変えて、各センサ装置11に対して、設定情報を送信することを所定回繰り返す。 Upon receiving the measurement data from each sensor device 11, the adjusting unit 50 changes the sampling rate and the output data rate, and repeatedly transmits the setting information to each sensor device 11 a predetermined time.

調整部50は、センサ装置11ごとに、サンプリングレートおよび出力データレートの組み合わせ別に、サンプリングされた測定データの分散分析をそれぞれ行い、F値を算出する。例えば、調整部50は、センサ装置11ごとに、サンプリングレートおよび出力データレートの組み合わせ別に、測定データに記憶された3軸方向の加速度から、所定方向に対する加速度の振幅を求め、加速度の分散分析を行う。所定方向は、例えば、重力方向であってもよく、重力方向に直交する何れかの方向であってもよく、加速度の振幅が最も大きくなる方向であってよく、予め定めた方向であってもよい。また、調整部50は、3軸方向のそれぞれの軸方向ごとに加速度の分散分析を行ってもよい。 The adjusting unit 50 performs analysis of variance of the sampled measurement data for each combination of sampling rate and output data rate for each sensor device 11 and calculates an F value. For example, the adjusting unit 50 obtains the amplitude of the acceleration in a predetermined direction from the acceleration in the three-axis direction stored in the measurement data for each combination of the sampling rate and the output data rate for each sensor device 11, and performs analysis of variance of the acceleration. conduct. The predetermined direction may be, for example, the direction of gravity, any direction orthogonal to the direction of gravity, the direction in which the amplitude of acceleration is maximum, or the direction determined in advance. good. Further, the adjusting unit 50 may perform analysis of variance of acceleration for each of the three axial directions.

ここで、サンプリングされる波形について説明する。センサ装置11の各加速度センサ20により検出される信号には、エイリアシング波形を含む様々な周波数の波形が含まれる。図9は、サンプリングされる波形の一例を示す図である。図9の(A)〜(D)の実線で示した波形は、アナログ入力した信号を模擬している。図9の(A)〜(D)の丸(「○」)で示した各部分は、サンプリングしたデジタル値を模擬している。図9の(A)〜(D)の破線で示した波形は、サンプリングしたデジタル値を線形補完した値を示している。 Here, the sampled waveform will be described. The signal detected by each acceleration sensor 20 of the sensor device 11 includes waveforms of various frequencies including aliasing waveforms. FIG. 9 is a diagram showing an example of the sampled waveform. The waveforms shown by the solid lines (A) to (D) in FIG. 9 simulate the analog input signal. Each part indicated by a circle (“◯”) in FIGS. 9 (A) to (D) simulates a sampled digital value. The waveforms shown by the broken lines in FIGS. 9A to 9D show values that linearly interpolate the sampled digital values.

サンプリング定理では、アナログ入力信号を、サンプリングデータでほぼ再現するために、ナイキスト周波数の少なくとも2倍以上のサンプリングレートが必要となる。例えば、図9の(A)は、ほぼアナログの入力信号を再現したサンプリング状態となる。一方、サンプリングレートがナイキスト周波数の2倍より低い周波数でサンプルすると、図9の(B)、(C)に示すように位相のずれによって振幅にうねりが発生し、時系列に大きな変動が発生する場合もある。 The sampling theorem requires a sampling rate of at least twice the Nyquist frequency in order to almost reproduce the analog input signal with the sampling data. For example, FIG. 9A shows a sampling state in which a substantially analog input signal is reproduced. On the other hand, when the sampling rate is sampled at a frequency lower than twice the Nyquist frequency, the amplitude undulates due to the phase shift as shown in FIGS. 9 (B) and 9 (C), and a large fluctuation occurs in the time series. In some cases.

さらに、図9の(D)のようにターゲットとなる周波数よりも低い周波数をもつ波形が観測される場合もある。図9の(B)、(C)に示す波形は、サンプリングの位相のずれに対して変動が大きく、位相のずれに対して波形が安定せず、不安定なエイリアシングとなる。一方、図9の(D)に示す波形は、サンプリングの位相のずれに対して変動が小さく、位相のずれに対して波形が安定している。位相のずれに対して波形が安定している場合、F値が小さな値となる。 Further, as shown in FIG. 9D, a waveform having a frequency lower than the target frequency may be observed. The waveforms shown in FIGS. 9B and 9 have large fluctuations with respect to the phase shift of sampling, and the waveforms are not stable with respect to the phase shift, resulting in unstable aliasing. On the other hand, the waveform shown in FIG. 9D has a small fluctuation with respect to the phase shift of sampling, and the waveform is stable with respect to the phase shift. When the waveform is stable with respect to the phase shift, the F value becomes a small value.

ここで、分散分析について説明する。分散分析では、以下の(1)式のような分散構造モデルを設定できる。 Here, analysis of variance will be described. In the analysis of variance, a variance structure model such as the following equation (1) can be set.

ij=μ+τi+εij (1)
ijは、水準iのj番目の測定値である。μは、全ての測定値の平均である。τiは、水準iによる偏り効果である。εijは、水準iのj番目の測定値による誤差である。
X ij = μ + τ i + ε ij (1)
X ij is the jth measured value of level i. μ is the average of all measurements. τ i is a biased effect due to the level i. ε ij is the error due to the jth measured value of level i.

また、分散には、以下のような関係がある。σ2Totalは、Xijの分散を表す。σ2Aは、τiの分散を表す。σ2Errorは、εijの分散を表す。σ2Totalは、全分散と呼ばれる。σ2Aは、要因分散と呼ばれる。σ2Errorは、誤差分散と呼ばれる。 In addition, the variance has the following relationship. σ 2 Total represents the variance of X ij. σ 2 A represents the variance of τ i. σ 2 Error represents the variance of ε ij. σ 2 Total is called total variance. σ 2 A is called factor variance. σ 2 Error is called error variance.

Figure 0006914141
Figure 0006914141

位相のずれに対して波形が安定していない場合、各加速度センサ20によりサンプリングされる波形は、サンプリングの位相のずれに対して変動が大きい。このため、各加速度センサ20によりサンプリングされる波形のフーリエスペクトルの変化も大きくなる。よって、個々の加速度センサ20のフーリエスペクトルの偏り度合を評価することで、位相のずれに対して波形が安定しているかを判定できる。個々の加速度センサ20のフーリエスペクトルの偏り度合は、分散分析を用いてF値を求めることで評価できる。 When the waveform is not stable with respect to the phase shift, the waveform sampled by each acceleration sensor 20 has a large fluctuation with respect to the sampling phase shift. Therefore, the change in the Fourier spectrum of the waveform sampled by each acceleration sensor 20 is also large. Therefore, by evaluating the degree of deviation of the Fourier spectrum of each acceleration sensor 20, it is possible to determine whether the waveform is stable with respect to the phase shift. The degree of bias of the Fourier spectrum of each accelerometer 20 can be evaluated by obtaining the F value using analysis of variance.

調整部50は、センサ装置11ごとに、サンプリングレートおよび出力データレートの組み合わせ別に、各加速度センサ20によりサンプリングされた測定データの分散分析をそれぞれ行い、F値を算出する。例えば、調整部50は、サンプリングされた測定データから、加速度センサ20ごとに、加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出する。そして、調整部50は、算出した加速度センサ20ごとのフーリエスペクトルの分散分析を行ってF値を算出する。所定の対象帯域は、例えば、0Hzからナイキスト周波数の範囲とする。 The adjusting unit 50 performs analysis of variance of the measurement data sampled by each acceleration sensor 20 for each combination of sampling rate and output data rate for each sensor device 11 and calculates an F value. For example, the adjusting unit 50 calculates a Fourier spectrum of a predetermined target band for a waveform indicating a change in acceleration for each acceleration sensor 20 from the sampled measurement data. Then, the adjusting unit 50 calculates the F value by performing the analysis of variance of the Fourier spectrum for each of the calculated acceleration sensors 20. The predetermined target band is, for example, a range from 0 Hz to the Nyquist frequency.

例えば、上記の(1)式について、加速度センサ20の違いを水準iで識別するものとし、iの加速度センサ20の周波数jのフーリエスペクトルの分散値をXijとする。調整部50は、4つの加速度センサ20のフーリエスペクトルの全体平均μ ̄を求める。また、調整部50は、それぞれの加速度センサ20について、iの加速度センサ20のフーリエスペクトルの平均μi ̄を求める。そして、調整部50は、以下の(2)〜(4)式から、4つの加速度センサ20のフーリエスペクトルの全体の平方和SSTotalと、個々の加速度センサ20のフーリエスペクトルの平方和SSAと、誤差の平方和SSErrorとを求める。nは、各加速度センサ20の測定値のサンプリング数である。 For example, in the above equation (1), the difference between the acceleration sensors 20 is identified by the level i, and the variance value of the Fourier spectrum of the frequency j of the acceleration sensor 20 of i is X ij . The adjusting unit 50 obtains the overall average μ ̄ of the Fourier spectra of the four acceleration sensors 20. Further, the adjusting unit 50 obtains the average μ i  ̄ of the Fourier spectrum of the acceleration sensor 20 of i for each acceleration sensor 20. Then, the adjusting unit 50 sets the total sum of squares SS Total of the Fourier spectra of the four accelerometers 20 and the sum of squares SS A of the Fourier spectra of the individual accelerometers 20 from the following equations (2) to (4). , Sum of squares of error SS Error . n is the number of samples of the measured values of each acceleration sensor 20.

Figure 0006914141
Figure 0006914141

分散分析では、SSTotalとSSAとSSErrorに以下の(5)式の関係が成り立つ。 In the analysis of variance, the relationship of Eq. (5) below holds for SS Total , SS A, and SS Error.

SSTotal=SSA+SSError (5) SS Total = SS A + SS Error (5)

調整部50は、平方和SSAを平方和SSAの自由度で除算して、加速度センサ20の違いを要因とする平均平方MSAを算出する。また、調整部50は、平方和SSErrorを平方和SSErrorの自由度で除算して、誤差の違いを要因とする平均平方MSErrorを算出する。平方和SSAの自由度は、加速度センサ20の数から1引いた値となる。本実施例では、加速度センサ20が4つのため、平方和SSAの自由度は、3(=4−1)となる。SSErrorの自由度は、それぞれの加速度センサ20で計測した加速度のデータ数から1引いた値の合計値となる。 Adjustment unit 50, by dividing the sum of squares SS A degree of freedom of the sum of squares SS A, calculates the mean square MS A to cause the difference of the acceleration sensor 20. The adjustment unit 50, by dividing the sum of squares SS Error degrees of freedom of sum of squares SS Error, calculates the mean square MS Error to cause the difference in error. Freedom of sum of squares SS A is 1 minus the value of the number of the acceleration sensor 20. In this embodiment, the acceleration sensor 20 is 4 subarray, the degree of freedom of the sum of squares SS A, a 3 (= 4-1). The degree of freedom of SS Error is the total value obtained by subtracting 1 from the number of acceleration data measured by each acceleration sensor 20.

調整部50は、平均平方MSAと、平均平方MSErrorから、以下の(6)式の演算を行ってF値を算出する。 The adjusting unit 50 calculates the F value from the mean square MS A and the mean square MS Error by performing the calculation of the following equation (6).

F=MSA/MSError (6) F = MS A / MS Error (6)

算出されたF値は、加速度センサ20の違いを要因とする有意差を示している。 The calculated F value indicates a significant difference due to the difference in the acceleration sensor 20.

調整部50は、センサ装置11ごとに、サンプリングレートおよび出力データレートの組み合わせ別にそれぞれ算出されたF値を比較し、センサ装置11ごとに、F値が最も小さくなるサンプリングレートおよび出力データレートを特定する。 The adjusting unit 50 compares the F values calculated for each combination of the sampling rate and the output data rate for each sensor device 11, and specifies the sampling rate and the output data rate having the smallest F value for each sensor device 11. do.

調整部50は、センサ装置11ごとに、チューニング終了を指示する指示情報と、特定したサンプリングレートおよび出力データレートを含んだ設定情報とを送信する。なお、調整部50は、F値が1よりも十分小さくなるサンプリングレートおよび出力データレートの組み合わせが複数ある場合、何れかのF値のサンプリングレートおよび出力データレートを含んだ設定情報を送信してもよい。また、調整部50は、F値が第1の閾値未満となるサンプリングレートおよび出力データレートがある場合、当該F値のサンプリングレートおよび出力データレートを含んだ設定情報を送信してもよい。また、調整部50は、F値が第1の閾値未満となるまで、サンプリングレートおよび出力データレートの変更を、所定回を上限として繰り返してもよい。第1の閾値は、例えば、1とするが、これに限定されるものではなく、安定したエイリアシング波形が得られているとみなすF値に応じて定めればよい。また、第1の閾値は、外部から設定可能としてもよい。例えば、第1の閾値は、操作部31を用いて操作画面等から設定可能としてもよい。 The adjusting unit 50 transmits instruction information for instructing the end of tuning and setting information including the specified sampling rate and output data rate for each sensor device 11. When there are a plurality of combinations of sampling rate and output data rate whose F value is sufficiently smaller than 1, the adjusting unit 50 transmits setting information including the sampling rate and output data rate of any F value. May be good. Further, when the adjusting unit 50 has a sampling rate and an output data rate at which the F value is less than the first threshold value, the adjusting unit 50 may transmit setting information including the sampling rate and the output data rate of the F value. Further, the adjusting unit 50 may repeat the change of the sampling rate and the output data rate up to a predetermined number of times until the F value becomes less than the first threshold value. The first threshold value is, for example, 1, but is not limited to this, and may be set according to the F value that is considered to have obtained a stable aliasing waveform. Further, the first threshold value may be set from the outside. For example, the first threshold value may be set from the operation screen or the like using the operation unit 31.

センサ装置11のマイコン22は、無線通信部23を介して、チューニング終了を指示する指示情報と、設定情報とを受信すると、設定情報に含まれる出力データレートの値を各加速度センサ20に設定する。 When the microcomputer 22 of the sensor device 11 receives the instruction information for instructing the end of tuning and the setting information via the wireless communication unit 23, the microcomputer 22 of the sensor device 11 sets the value of the output data rate included in the setting information to each acceleration sensor 20. ..

これにより、各センサ装置11は、加速度センサ20の違いを要因とする有意差を示すF値が小さくなるように、サンプリングレートおよび出力データレートが調整される。加速度センサ20の違いを要因とする有意差を示すF値は、再現性のある安定したエイリアシング波形が得られる場合、小さくなる。よって、各センサ装置11は、再現性のある安定したエイリアシング波形が得られるように、サンプリングレートおよび出力データレートが調整される。 As a result, each sensor device 11 adjusts the sampling rate and the output data rate so that the F value indicating a significant difference due to the difference in the acceleration sensor 20 becomes small. The F value indicating a significant difference due to the difference in the acceleration sensor 20 becomes small when a reproducible and stable aliasing waveform can be obtained. Therefore, each sensor device 11 adjusts the sampling rate and the output data rate so as to obtain a reproducible and stable aliasing waveform.

なお、調整部50は、加速度センサ20のサンプリングレートおよび出力データレートの何れか一方の設定を調整するものとしてもよい。 The adjusting unit 50 may adjust either the sampling rate or the output data rate of the acceleration sensor 20.

各センサ装置11は、それぞれ計測時期ごとに、サンプリングの位相をずらして、各加速度センサ20により、加速度のサンプリングを行い、測定データを予兆検出装置15へ送信する。 Each sensor device 11 shifts the sampling phase for each measurement time, samples the acceleration by each acceleration sensor 20, and transmits the measurement data to the sign detection device 15.

ここで、具体的な一例を用いて説明する。図10は、不安定なエイリアシングが発生していない場合の一例を示す図である。図10の(A)〜(D)には、固有振動数振が10HzのSin波を100Hzで位相を変えて10秒間サンプリングしたデータによる波形60A〜60Dが示されている。Sin波は、小型の振動台で発生させ、振動台に固定したセンサ装置11により加速度の計測を行った。 Here, a specific example will be described. FIG. 10 is a diagram showing an example in the case where unstable aliasing does not occur. In FIGS. 10A to 10D, waveforms 60A to 60D based on data obtained by sampling a sine wave having a natural frequency of 10 Hz with a phase change of 100 Hz for 10 seconds are shown. The sine wave was generated by a small shaking table, and the acceleration was measured by the sensor device 11 fixed to the shaking table.

波形60A〜60Dは、サンプリングした際の位相が異なるため、位相にずれが発生している。図10の(A)〜(D)には、波形60A〜60Dそれぞれの周波数ごとの振幅を示すフーリエスペクトル61A〜61Dが示されている。フーリエスペクトル61A〜61Dは、例えば、波形60A〜60Dに対して、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)により1Hz〜25Hzのバンドパスフィルタのフィルタリングを行って、フーリエスペクトルを算出したものである。不安定なエイリアシングが発生していない場合、図10に示ように、フーリエスペクトル61A〜61Dは、サンプリングの位相がずれていても類似しており、10Hzで振幅に顕著なピークがある。図10に示したフーリエスペクトル61A〜61Dでは、F値が0.2と算出される。 Since the waveforms 60A to 60D have different phases when sampled, the phases are out of phase. In FIGS. 10A to 10D, Fourier spectra 61A to 61D showing the amplitudes of the waveforms 60A to 60D for each frequency are shown. The Fourier spectra 61A to 61D are obtained by, for example, filtering the waveforms 60A to 60D by a band path filter of 1 Hz to 25 Hz by a fast Fourier transform (FFT) to calculate the Fourier spectrum. In the absence of unstable aliasing, the Fourier spectra 61A-61D are similar even if the sampling is out of phase, with a significant peak in amplitude at 10 Hz, as shown in FIG. In the Fourier spectra 61A to 61D shown in FIG. 10, the F value is calculated to be 0.2.

図11は、不安定なエイリアシングが発生している場合の一例を示す図である。図11の(A)〜(D)には、固有振動数振が75HzのSin波を100Hzで位相を変えて10秒間サンプリングしたデータによる波形62A〜62Dが示されている。Sin波は、小型の振動台で発生させ、振動台に固定したセンサ装置11により加速度の計測を行った。 FIG. 11 is a diagram showing an example of a case where unstable aliasing occurs. In FIGS. 11A to 11D, waveforms 62A to 62D based on data obtained by sampling a sine wave having a natural frequency of 75 Hz with a phase change of 100 Hz for 10 seconds are shown. The sine wave was generated by a small shaking table, and the acceleration was measured by the sensor device 11 fixed to the shaking table.

波形62A〜62Dも、サンプリングした際の位相が異なるため、位相にずれが発生している。図11の(A)〜(D)には、波形62A〜62Dそれぞれの周波数ごとの振幅を示すフーリエスペクトル63A〜63Dが示されている。フーリエスペクトル63A〜63Dは、例えば、波形62A〜62Dに対して、高速フーリエ変換により1Hz〜25Hzのバンドパスフィルタのフィルタリングを行って、フーリエスペクトルを算出したものである。不安定なエイリアシングが発生している場合、図11に示ように、フーリエスペクトル63A〜63Dは、サンプリングの位相がずれたことにより、波形が変化して様々な周波数にノイズが発生している。図11に示したフーリエスペクトル63A〜63Dでは、F値が5.02と算出される。 The waveforms 62A to 62D also have different phases when sampled, so that the phases are out of phase. In FIGS. 11A to 11D, Fourier spectra 63A to 63D showing the amplitudes of the waveforms 62A to 62D for each frequency are shown. The Fourier spectra 63A to 63D are obtained by, for example, filtering the waveforms 62A to 62D by a bandpass filter of 1 Hz to 25 Hz by a fast Fourier transform to calculate the Fourier spectrum. When unstable aliasing occurs, as shown in FIG. 11, in the Fourier spectra 63A to 63D, the waveform changes due to the out-of-phase sampling, and noise is generated at various frequencies. In the Fourier spectra 63A to 63D shown in FIG. 11, the F value is calculated to be 5.02.

F値が小さくなるように各センサ装置11の加速度センサ20のサンプリングレートおよび出力データレートを調整することにより、予兆検出装置15は、各センサ装置11から再現性のある安定したエイリアシング波形の測定データが得られるようになる。 By adjusting the sampling rate and output data rate of the acceleration sensor 20 of each sensor device 11 so that the F value becomes small, the sign detection device 15 can measure the measurement data of the reproducible and stable aliasing waveform from each sensor device 11. Will be obtained.

図7の説明に戻る。格納部51は、各種のデータの格納を行う。例えば、格納部51は、ゲートウェイ12から受信される各センサ装置11の測定データを測定データ40として記憶部33に格納する。 Returning to the description of FIG. The storage unit 51 stores various types of data. For example, the storage unit 51 stores the measurement data of each sensor device 11 received from the gateway 12 in the storage unit 33 as the measurement data 40.

分析部52は、測定データ40の分散分析を行う。例えば、分析部52は、測定データ40に記憶された3軸方向の加速度から、所定方向に対する加速度の振幅を求め、加速度の分散分析を行う。所定方向は、例えば、重力方向であってもよく、重力方向に直交する何れかの方向であってもよく、加速度の振幅が最も大きくなる方向であってよく、予め定めた方向であってもよい。また、分析部52は、3軸方向のそれぞれの軸方向ごとに加速度の分散分析を行ってもよい。 The analysis unit 52 performs an analysis of variance of the measurement data 40. For example, the analysis unit 52 obtains the amplitude of the acceleration in a predetermined direction from the acceleration in the three-axis direction stored in the measurement data 40, and performs an analysis of variance of the acceleration. The predetermined direction may be, for example, the direction of gravity, any direction orthogonal to the direction of gravity, the direction in which the amplitude of acceleration is maximum, or the direction determined in advance. good. Further, the analysis unit 52 may perform analysis of variance of acceleration for each of the three axial directions.

ここで、設備は、故障が発生しつつあると、振動が変化する。そこで、測定データ40に記憶された複数の計測時期のデータの分散分析を行うことで、振動が変化しているかを判別できる。 Here, the vibration of the equipment changes when a failure is occurring. Therefore, it is possible to determine whether or not the vibration is changing by performing an analysis of variance of a plurality of measurement timing data stored in the measurement data 40.

分析部52は、測定データ40に基づき、計測時期別に、各加速度センサ20により計測された加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出する。そして、分析部52は、算出した各フーリエスペクトルから、計測時期別に、フーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出する。 Based on the measurement data 40, the analysis unit 52 calculates a Fourier spectrum of a predetermined target band for a waveform indicating a change in acceleration measured by each acceleration sensor 20 for each measurement time. Then, the analysis unit 52 calculates the variance value for each frequency of the Fourier spectrum from each of the calculated Fourier spectra for each measurement time.

図12は、フーリエスペクトルの一例を示す図である。図12の(A)〜(D)には、固有振動数振が10HzのSin波を100Hzで位相を変えて10秒間サンプリングしたデータによる波形64A〜64Dが示されている。Sin波は、小型の振動台で発生させ、振動台に固定したセンサ装置11により加速度の計測を行った。 FIG. 12 is a diagram showing an example of a Fourier spectrum. In FIGS. 12A to 12D, waveforms 64A to 64D based on data obtained by sampling a sine wave having a natural frequency of 10 Hz with a phase change of 100 Hz for 10 seconds are shown. The sine wave was generated by a small shaking table, and the acceleration was measured by the sensor device 11 fixed to the shaking table.

波形64A〜64Dは、サンプリングした際の位相が異なるため、位相にずれが発生している。図12の(A)〜(D)には、波形64A〜64Dそれぞれの周波数ごとの振幅を示すフーリエスペクトル65A〜65Dが示されている。分析部52は、周波数ごとに、フーリエスペクトル65A〜65Dの値の分散を算出する。例えば、分析部52は、同じ周波数ごとに、フーリエスペクトル65A〜65Dの値の分散値を算出する。図12の(E)には、フーリエスペクトル65A〜65Dの周波数ごとの分散値を示した波形67が示されている。以下では、波形67のように、フーリエスペクトルの周波数ごとの分散値を示した波形を「フーリエスペクトル分散波形」とも称する。 Since the waveforms 64A to 64D have different phases when sampled, the phases are out of phase. In FIGS. 12A to 12D, Fourier spectra 65A to 65D showing the amplitudes of the waveforms 64A to 64D for each frequency are shown. The analysis unit 52 calculates the variance of the values of the Fourier spectra 65A to 65D for each frequency. For example, the analysis unit 52 calculates the variance value of the values of the Fourier spectra 65A to 65D for each same frequency. FIG. 12 (E) shows a waveform 67 showing the dispersion values of the Fourier spectra 65A to 65D for each frequency. Hereinafter, a waveform showing a dispersion value for each frequency of the Fourier spectrum, such as waveform 67, is also referred to as a “Fourier spectrum dispersion waveform”.

分析部52は、各計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行ってF値を算出する。例えば、分析部52は、測定データ40から3つ以上の計測時期について、計測時期別にフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値を算出する。これにより、計測時期ごとに、図12の(E)に示すフーリエスペクトル分散波形67が算出される。そして、分析部52は、算出した3つ以上の計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行ってF値を算出する。 The analysis unit 52 calculates the F value by performing the analysis of variance of the variance value for each frequency of the Fourier spectrum at each measurement time. For example, the analysis unit 52 calculates the variance value for each frequency of the Fourier spectrum for each measurement time for three or more measurement times from the measurement data 40. As a result, the Fourier spectrum dispersion waveform 67 shown in FIG. 12 (E) is calculated for each measurement time. Then, the analysis unit 52 calculates the F value by performing the analysis of variance of the variance value for each frequency of the calculated Fourier spectra of the three or more measurement periods.

例えば、上記の(1)式について、計測時期の違いを水準iで識別するものとし、iの計測時期の周波数jのフーリエスペクトルの分散値をXijとする。分析部52は、分散分析の対象とする全ての計測時期のフーリエスペクトル分散波形の全体平均μ ̄を求める。例えば、分析部52は、全ての計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の全体平均μ ̄を求める。また、分析部52は、分散分析の対象とする各計測時期について、iの計測時期のフーリエスペクトル分散波形の平均μi ̄を求める。例えば、分析部52は、iの計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の平均μi ̄を求める。そして、分析部52は、上記の(2)〜(4)式を用いて、分散分析の対象とする全ての計測時期のフーリエスペクトル分散波形の全体の平方和SSTotalと、個々の計測時期のフーリエスペクトル分散波形の平方和SSAと、誤差の平方和SSErrorとを求める。nは、各計測時期の測定値のサンプリング数である。 For example, in the above equation (1), the difference in measurement time is identified by the level i, and the variance value of the Fourier spectrum of the frequency j at the measurement time of i is X ij . The analysis unit 52 obtains the overall average μ ̄ of the Fourier spectrum dispersion waveforms of all the measurement periods targeted for the analysis of variance. For example, the analysis unit 52 obtains the overall average μ ̄ of the variance values for each frequency of the Fourier spectrum at all measurement periods. Further, the analysis unit 52 obtains the average μ i  ̄ of the Fourier spectrum dispersion waveform of the measurement time of i for each measurement time to be analyzed by the variance analysis. For example, the analysis unit 52 obtains the average μ i  ̄ of the variance values for each frequency of the Fourier spectrum at the measurement time of i. Then, the analysis unit 52 uses the above equations (2) to (4) to determine the total sum of squares SS Total of the Fourier spectrum variance waveforms of all the measurement periods targeted for analysis of variance and the individual measurement periods. Find the sum of squares SS A of the Fourier spectrum ANOVA waveform and the sum of squares SS Error of the error. n is the number of samples of the measured value at each measurement period.

分析部52は、平方和SSAを平方和SSAの自由度で除算して、計測時期の違いを要因とする平均平方MSAを算出する。また、分析部52は、平方和SSErrorを平方和SSErrorの自由度で除算して、誤差の違いを要因とする平均平方MSErrorを算出する。平方和SSAの自由度は、分散分析の対象とする計測時期の数から1引いた値となる。SSErrorの自由度は、それぞれの計測時期で計測した加速度のデータ数から1引いた値の合計値となる。 Analysis unit 52, by dividing the sum of squares SS A degree of freedom of the sum of squares SS A, calculates the mean square MS A to cause a difference in the measurement period. The analysis unit 52, by dividing the sum of squares SS Error degrees of freedom of sum of squares SS Error, calculates the mean square MS Error to cause the difference in error. Freedom of sum of squares SS A is 1 minus the number of measurement time to the subject of analysis of variance. The degree of freedom of SS Error is the total value obtained by subtracting 1 from the number of acceleration data measured at each measurement period.

分析部52は、平均平方MSAと、平均平方MSErrorから、上記の(6)式を用いて、F値を算出する。 The analysis unit 52 calculates the F value from the mean square MS A and the mean square MS Error using the above equation (6).

算出されたF値は、計測時期の違いを要因とする有意差を示している。 The calculated F value indicates a significant difference due to the difference in measurement time.

ここで、動きのある設備の振動は、正常に動作している場合でも一定ではなく、設備の動作状態によって変化する場合がある。例えば、監視対象が空調設備の場合、空調設備は、気温の変化等の影響により、一日のうちの時刻によっても動作状態が変化する。F値の算出に用いる3つ以上の計測時期は、監視対象が同様の動作状態である計測時期とすることが好ましい。例えば、監視対象が空調設備のファンベルトであり、空調設備が経時的に動作状態が変化するものの、各日において同様の時刻に同様の動作状態となる場合、分析部52は、各日の同じ時刻を計測時期とするデータからF値を算出することが好ましい。 Here, the vibration of moving equipment is not constant even when it is operating normally, and may change depending on the operating state of the equipment. For example, when the monitoring target is an air conditioner, the operating state of the air conditioner changes depending on the time of day due to the influence of changes in temperature and the like. It is preferable that the three or more measurement periods used for calculating the F value are measurement periods in which the monitored object is in the same operating state. For example, if the monitoring target is a fan belt of an air conditioner, and the air conditioner changes its operating state over time, but the operating state changes at the same time on each day, the analysis unit 52 performs the same operation on each day. It is preferable to calculate the F value from the data whose measurement time is the time.

また、F値の算出に用いる計測時期は、監視対象が正常に動作している動作状態の計測時期を含むことが好ましい。例えば、監視対象が空調設備のファンベルトであり、計測時期Aにおいて空調設備が正常に動作している場合、分析部52は、計測時期Aを含む複数の計測時期の測定データ40からF値を算出することが好ましい。 Further, the measurement time used for calculating the F value preferably includes the measurement time of the operating state in which the monitored object is operating normally. For example, when the monitoring target is a fan belt of the air conditioning equipment and the air conditioning equipment is operating normally at the measurement time A, the analysis unit 52 obtains an F value from the measurement data 40 of a plurality of measurement times including the measurement time A. It is preferable to calculate.

ここで、具体的な一例を用いて説明する。図13は、異なる計測時期のフーリエスペクトルの一例を示す図である。図13の(A)〜(D)には、計測時期1〜4の周波数ごとの分散値を示したフーリエスペクトル分散波形68A〜68Dが示されている。図13の(A)〜(D)は、固有振動数振が10HzのSin波を200Hzで位相を変えて10秒間サンプリングした測定データからフーリエスペクトルを算出し、算出した各フーリエスペクトルから計測時期別にフーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出したものである。Sin波は、小型の振動台で発生させ、振動台に固定したセンサ装置11により加速度の計測を行った。ただし、計測時期4では、設備の故障予兆を模擬するために、振動台とセンサ装置11を固定しているボルトをゆるめ、多少がたを与えて計測した。 Here, a specific example will be described. FIG. 13 is a diagram showing an example of Fourier spectra having different measurement periods. In FIGS. 13A to 13D, Fourier spectrum dispersion waveforms 68A to 68D showing the dispersion values for each frequency of the measurement periods 1 to 4 are shown. In FIGS. 13 (A) to 13 (D), a Fourier spectrum is calculated from measurement data obtained by sampling a sine wave having a natural frequency frequency of 10 Hz at 200 Hz with a phase change of 200 Hz for 10 seconds, and each calculated Fourier spectrum is used for each measurement time. The dispersion value for each frequency of the Fourier spectrum is calculated. The sine wave was generated by a small shaking table, and the acceleration was measured by the sensor device 11 fixed to the shaking table. However, at the measurement time 4, in order to simulate a sign of failure of the equipment, the bolts fixing the shaking table and the sensor device 11 were loosened, and the measurement was performed with some backlash.

分析部52は、計測時期ごとのフーリエスペクトルの分散分析を行ってF値を算出する。例えば、図13に示したフーリエスペクトル分散波形68A〜68Cの分散分析を行った場合、F値が0.15と算出される。一方、図13に示したフーリエスペクトル分散波形68A〜68Dの分散分析を行った場合、F値が1.29と算出される。このように、設備の故障を模擬したフーリエスペクトル分散波形68Dを加えて分散分析を行った場合、F値が大きく算出される。 The analysis unit 52 performs analysis of variance of the Fourier spectrum for each measurement period to calculate the F value. For example, when the ANOVA of the Fourier spectrum dispersion waveforms 68A to 68C shown in FIG. 13 is performed, the F value is calculated to be 0.15. On the other hand, when the ANOVA of the Fourier spectrum dispersion waveforms 68A to 68D shown in FIG. 13 is performed, the F value is calculated to be 1.29. In this way, when the ANOVA is performed by adding the Fourier spectrum dispersion waveform 68D simulating the failure of the equipment, the F value is calculated to be large.

このように、設備に異常が発生しておらず、各計測時期の振動に変化が小さい場合、分析部52により算出されるF値は、小さな値となる。一方、設備に異常が発生しつつあり、各計測時期の振動が変化している場合、分析部52により算出されるF値は、大きな値となる。よって、F値を評価することにより、振動が変化しているかを判別でき、故障が発生しつつあると判別できる。 As described above, when no abnormality has occurred in the equipment and the change in vibration at each measurement period is small, the F value calculated by the analysis unit 52 is a small value. On the other hand, when an abnormality is occurring in the equipment and the vibration at each measurement time is changing, the F value calculated by the analysis unit 52 becomes a large value. Therefore, by evaluating the F value, it can be determined whether the vibration is changing, and it can be determined that a failure is occurring.

図7の説明に戻る。検出部53は、分析部52による分析結果に基づき、監視対象の故障の予兆を検出する。例えば、検出部53は、分析部52により、計測時期ごとのフーリエスペクトルの分散分析を行って算出された、計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値が所定の第2の閾値以上であるか判定する。そして、検出部53は、F値が第2の閾値以上である場合、故障の予兆がありと検出する。第2の閾値は、例えば、1とするが、これに限定されるものではなく、故障の予兆とみなすF値に応じて定めればよい。また、第2の閾値も、外部から設定可能としてもよい。 Returning to the description of FIG. The detection unit 53 detects a sign of a failure to be monitored based on the analysis result by the analysis unit 52. For example, in the detection unit 53, the F value indicating a significant difference due to the difference in the measurement time, which is calculated by the analysis unit 52 by performing the analysis of variance of the Fourier spectrum for each measurement time, is equal to or larger than a predetermined second threshold value. Is determined. Then, when the F value is equal to or higher than the second threshold value, the detection unit 53 detects that there is a sign of failure. The second threshold value is, for example, 1, but is not limited to this, and may be set according to the F value regarded as a sign of failure. Further, the second threshold value may also be set from the outside.

報知部54は、検出部53により、監視対象の故障の予兆が検出された場合、監視対象に対する故障の検出を報知する。例えば、報知部54は、表示部32に監視対象に対する故障の検出を報知するメッセージ等を表示する。また、報知部54は、管理者等が使用する外部の端末装置へ監視対象に対する故障の検出を報知する情報を送信する。 When the detection unit 53 detects a sign of a failure of the monitoring target, the notification unit 54 notifies the monitoring target of the detection of the failure. For example, the notification unit 54 displays a message or the like notifying the display unit 32 of the detection of a failure with respect to the monitoring target. In addition, the notification unit 54 transmits information for notifying the detection of a failure to the monitoring target to an external terminal device used by the administrator or the like.

これにより、予兆検出装置15は、故障の予兆を検出できる。 As a result, the sign detection device 15 can detect the sign of failure.

[処理の流れ]
予兆検出装置15が実施する各種の処理について説明する。最初に、予兆検出装置15がセンサ装置11の加速度センサ20のサンプリングレートおよび出力データレートをチューニングするチューニング処理の流れについて説明する。
[Processing flow]
Various processes performed by the sign detection device 15 will be described. First, the flow of the tuning process in which the sign detection device 15 tunes the sampling rate and the output data rate of the acceleration sensor 20 of the sensor device 11 will be described.

図14は、チューニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。このチューニング処理は、所定の調整タイミング、例えば、センサ装置11を設置したタイミングや、日時や月次などの定期的なタイミング、管理者によって指示されたタイミングで実行される。 FIG. 14 is a flowchart showing an example of the procedure of the tuning process. This tuning process is executed at a predetermined adjustment timing, for example, the timing at which the sensor device 11 is installed, the periodic timing such as the date and time or monthly, or the timing instructed by the administrator.

調整部50は、所定の調整タイミングで、センサ装置11に対して、チューニング開始を指示する指示情報と、変更するサンプリングレートおよび出力データレートの設定情報を送信する(ステップS10)。 The adjusting unit 50 transmits the instruction information instructing the start of tuning and the setting information of the sampling rate and the output data rate to be changed to the sensor device 11 at a predetermined adjustment timing (step S10).

センサ装置11は、チューニング開始を指示する指示情報と、設定情報とを受信すると、設定情報に含まれる出力データレートの値を各加速度センサ20に設定して加速度のサンプリングを所定期間行う。そして、センサ装置11は、サンプリングされた加速度の測定データを予兆検出装置15へ送信する。 When the sensor device 11 receives the instruction information for instructing the start of tuning and the setting information, the sensor device 11 sets the value of the output data rate included in the setting information in each acceleration sensor 20 and performs acceleration sampling for a predetermined period. Then, the sensor device 11 transmits the sampled acceleration measurement data to the sign detection device 15.

調整部50は、測定データを受信したか否かを判定する(ステップS11)。測定データを受信していない場合(ステップS11:No)、再度ステップS11へ移行する。 The adjusting unit 50 determines whether or not the measurement data has been received (step S11). If the measurement data has not been received (step S11: No), the process proceeds to step S11 again.

測定データを受信した場合(ステップS11:Yes)、調整部50は、受信した測定データから、加速度センサ20ごとに、加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出する(ステップS12)。調整部50は、加速度センサ20ごとのフーリエスペクトルの分散分析を行って、加速度センサ20の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する(ステップS13)。 When the measurement data is received (step S11: Yes), the adjusting unit 50 calculates the Fourier spectrum of a predetermined target band for the waveform indicating the change in acceleration for each acceleration sensor 20 from the received measurement data (step S11: Yes). S12). The adjusting unit 50 performs analysis of variance of the Fourier spectrum for each acceleration sensor 20 and calculates an F value indicating a significant difference due to the difference in the acceleration sensor 20 (step S13).

調整部50は、算出したF値が第1の閾値未満であるか判定する(ステップS14)。F値が第1の閾値未満ではない場合(ステップS14:No)、調整部50は、サンプリングレートおよび出力データレートの変更回数が所定回以上となったか否かを判定する(ステップS15)。変更回数が所定回以上となっていない場合(ステップS15:No)、調整部50は、サンプリングレートおよび出力データレートを変更する(ステップS16)。例えば、調整部50は、現在設定しているサンプリングレートよりもレートの高いサンプリングレートに変更する。また、調整部50は、変更するサンプリングレート以上の頻度で更新される出力データレートのうち、最も低い出力データレートに変更する。 The adjusting unit 50 determines whether the calculated F value is less than the first threshold value (step S14). When the F value is not less than the first threshold value (step S14: No), the adjusting unit 50 determines whether or not the sampling rate and the output data rate have been changed a predetermined number of times or more (step S15). When the number of changes is not more than a predetermined number (step S15: No), the adjusting unit 50 changes the sampling rate and the output data rate (step S16). For example, the adjusting unit 50 changes to a sampling rate higher than the currently set sampling rate. Further, the adjusting unit 50 changes to the lowest output data rate among the output data rates updated at a frequency equal to or higher than the sampling rate to be changed.

調整部50は、変更したサンプリングレートおよび出力データレートの設定情報をセンサ装置11に対して送信し(ステップS17)、上述のステップS11へ移行する。 The adjusting unit 50 transmits the changed sampling rate and output data rate setting information to the sensor device 11 (step S17), and proceeds to step S11 described above.

一方、変更回数が所定回以上となった場合(ステップS15:Yes)、調整部50は、算出されたF値が最も小さくなるサンプリングレートおよび出力データレートを特定する(ステップS18)。調整部50は、チューニング終了を指示する指示情報と、特定したサンプリングレートおよび出力データレートを含んだ設定情報とを送信し(ステップS19)、処理を終了する。 On the other hand, when the number of changes becomes a predetermined number or more (step S15: Yes), the adjusting unit 50 specifies the sampling rate and the output data rate at which the calculated F value is the smallest (step S18). The adjustment unit 50 transmits instruction information for instructing the end of tuning and setting information including the specified sampling rate and output data rate (step S19), and ends the process.

一方、F値が第1の閾値未満となった場合(ステップS14:Yes)、調整部50は、F値が算出されたサンプリングレートおよび出力データレートを特定する(ステップS20)。調整部50は、チューニング終了を指示する指示情報と、特定したサンプリングレートおよび出力データレートを含んだ設定情報とを送信し(ステップS21)、処理を終了する。 On the other hand, when the F value becomes less than the first threshold value (step S14: Yes), the adjusting unit 50 specifies the sampling rate and the output data rate from which the F value is calculated (step S20). The adjustment unit 50 transmits instruction information for instructing the end of tuning and setting information including the specified sampling rate and output data rate (step S21), and ends the process.

次に、予兆検出装置15が故障の予兆を検出する予兆検出処理の流れについて説明する。図15は、予兆検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。この予兆検出処理は、所定のタイミング、例えば、各センサ装置11から測定データが受信したタイミングで実行される。 Next, the flow of the sign detection process in which the sign detection device 15 detects the sign of failure will be described. FIG. 15 is a flowchart showing an example of the procedure of the sign detection process. This sign detection process is executed at a predetermined timing, for example, when measurement data is received from each sensor device 11.

格納部51は、受信したセンサ装置11の測定データを測定データ40として記憶部33に格納する(ステップS50)。 The storage unit 51 stores the received measurement data of the sensor device 11 as measurement data 40 in the storage unit 33 (step S50).

分析部52は、センサ装置11別に、センサ装置11から3つ以上の計測時期の測定データが得られているか判定する(ステップS51)。3つ以上の計測時期の測定データが得られていない場合(ステップS51:No)、処理を終了する。 The analysis unit 52 determines whether or not three or more measurement data of the measurement time are obtained from the sensor device 11 for each sensor device 11 (step S51). When the measurement data of three or more measurement times is not obtained (step S51: No), the process ends.

一方、3つ以上の計測時期の測定データが得られている場合(ステップS51:Yes)、分析部52は、計測時期別に、各加速度センサ20により計測された加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出する(ステップS52)。そして、分析部52は、算出した各フーリエスペクトルから、計測時期別に、フーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出する(ステップS53)。分析部52は、各計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行って、計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する(ステップS54)。 On the other hand, when measurement data of three or more measurement periods are obtained (step S51: Yes), the analysis unit 52 determines a waveform indicating the change in acceleration measured by each acceleration sensor 20 for each measurement period. The Fourier spectrum of the target band of is calculated (step S52). Then, the analysis unit 52 calculates the variance value for each frequency of the Fourier spectrum from each of the calculated Fourier spectra for each measurement time (step S53). The analysis unit 52 performs analysis of variance of the variance value for each frequency of the Fourier spectrum of each measurement time, and calculates an F value indicating a significant difference due to the difference in the measurement time (step S54).

検出部53は、算出された計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値が第2の閾値以上であるか判定する(ステップS55)。F値が第2の閾値未満である場合(ステップS55:No)、処理を終了する。 The detection unit 53 determines whether the F value indicating the significant difference due to the calculated difference in measurement time is equal to or greater than the second threshold value (step S55). When the F value is less than the second threshold value (step S55: No), the process ends.

一方、F値が第2の閾値以上である場合(ステップS55:Yes)、検出部53は、監視対象の故障の予兆があると検出する(ステップS56)。報知部54は、監視対象に対する故障の検出を報知し(ステップS57)、処理を終了する。 On the other hand, when the F value is equal to or higher than the second threshold value (step S55: Yes), the detection unit 53 detects that there is a sign of failure to be monitored (step S56). The notification unit 54 notifies the monitoring target of the detection of a failure (step S57), and ends the process.

[効果]
上述してきたように、本実施例に係る予兆検出装置15は、監視対象に設置された3つ以上の加速度センサ20により、それぞれサンプリングの位相をずらしてサンプリングされた加速度の測定データ40を記憶部33に記憶する。予兆検出装置15は、測定データ40の分散分析を行う。予兆検出装置15は、析結果に基づき、監視対象の故障の予兆を検出する。これにより、予兆検出装置15は、故障の予兆を検出できる。
[effect]
As described above, the sign detection device 15 according to the present embodiment stores the measurement data 40 of the acceleration sampled by shifting the sampling phase by three or more acceleration sensors 20 installed in the monitoring target. Store in 33. The sign detection device 15 performs an analysis of variance of the measurement data 40. The sign detection device 15 detects a sign of failure to be monitored based on the analysis result. As a result, the sign detection device 15 can detect the sign of failure.

また、本実施例に係る予兆検出装置15は、3つ以上の加速度センサ20によりそれぞれサンプリングされる加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出する。予兆検出装置15は、算出した加速度センサ20ごとのフーリエスペクトルの分散分析を行って加速度センサ20の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する。予兆検出装置15は、F値が最も小さくなるように、または、F値が第1の閾値未満となるように、加速度センサ20のサンプリングレートおよび出力データレートの何れか一方または両方の設定を調整する。これにより、予兆検出装置15は、再現性のある安定したエイリアシング波形の信号が得られるように、センサ装置11の加速度センサ20の出力データレートおよびサンプリングレートを調整できる。これにより、予兆検出装置15は、センサ装置11から再現性のある安定したエイリアシング波形の測定データが得られるようになるため、故障の予兆の検出精度を向上させることができる。 Further, the sign detection device 15 according to the present embodiment calculates a Fourier spectrum of a predetermined target band for a waveform indicating a change in acceleration sampled by three or more acceleration sensors 20 respectively. The sign detection device 15 performs analysis of variance of the calculated Fourier spectrum for each acceleration sensor 20 and calculates an F value indicating a significant difference due to the difference in the acceleration sensor 20. The sign detection device 15 adjusts one or both of the sampling rate and the output data rate of the acceleration sensor 20 so that the F value becomes the smallest or the F value becomes less than the first threshold value. do. As a result, the sign detection device 15 can adjust the output data rate and the sampling rate of the acceleration sensor 20 of the sensor device 11 so that a signal having a stable aliasing waveform with reproducibility can be obtained. As a result, the sign detection device 15 can obtain reproducible and stable measurement data of the aliasing waveform from the sensor device 11, so that the accuracy of detecting the sign of failure can be improved.

また、本実施例に係る予兆検出装置15は、3つ以上の加速度センサ20により、それぞれサンプリングの位相をずらして所定の計測時期ごとに所定期間サンプリングされた加速度の測定データ40を記憶する。予兆検出装置15は、測定データ40から、計測時期別に各加速度センサ20により計測された加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出する。予兆検出装置15は、算出した各フーリエスペクトルから計測時期別にフーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出する。予兆検出装置15は、算出した各計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行って計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する。予兆検出装置15は、算出されたF値が所定の第2の閾値以上の場合、故障の予兆がありと検出する。これにより、予兆検出装置15は、故障の予兆を検出できる。 Further, the sign detection device 15 according to the present embodiment stores the measurement data 40 of the acceleration sampled for a predetermined period at a predetermined measurement time by shifting the sampling phase by three or more acceleration sensors 20. From the measurement data 40, the sign detection device 15 calculates a Fourier spectrum of a predetermined target band for a waveform indicating a change in acceleration measured by each acceleration sensor 20 for each measurement time. The sign detection device 15 calculates the variance value for each frequency of the Fourier spectrum for each measurement time from each calculated Fourier spectrum. The sign detection device 15 performs analysis of variance of the variance value for each frequency of the calculated Fourier spectrum of each measurement time, and calculates an F value indicating a significant difference due to the difference in the measurement time. The sign detection device 15 detects that there is a sign of failure when the calculated F value is equal to or higher than a predetermined second threshold value. As a result, the sign detection device 15 can detect the sign of failure.

また、本実施例に係る予兆検出装置15は、測定データ40から3つ以上の計測時期について、計測時期別に各フーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出する。予兆検出装置15は、算出した3つ以上の計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行って計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する。これにより、予兆検出装置15は、分散分析により、計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出できる。 Further, the sign detection device 15 according to the present embodiment calculates the variance value for each frequency of each Fourier spectrum for each measurement time for three or more measurement times from the measurement data 40. The sign detection device 15 performs analysis of variance of the variance value for each frequency of the Fourier spectrum of the calculated three or more measurement timings, and calculates the F value indicating a significant difference due to the difference in the measurement timings. As a result, the sign detection device 15 can calculate an F value indicating a significant difference due to a difference in measurement time by analysis of variance.

また、本実施例に係る予兆検出装置15は、監視対象が同様の動作状態の複数の計測時期の測定データ40から計測時期別に各フーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出する。予兆検出装置15は、算出した複数の計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行って計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する。これにより、予兆検出装置15は、故障の予兆を精度よく検出できる。 Further, the sign detection device 15 according to the present embodiment calculates the variance value for each frequency of each Fourier spectrum for each measurement time from the measurement data 40 of a plurality of measurement times in which the monitoring target is in the same operating state. The sign detection device 15 performs analysis of variance of the variance values of the calculated Fourier spectra of the Fourier spectra at a plurality of measurement times for each frequency, and calculates an F value indicating a significant difference due to the difference in the measurement times. As a result, the sign detection device 15 can accurately detect the sign of failure.

また、本実施例に係る予兆検出装置15は、監視対象が正常に動作している動作状態の計測時期を含む複数の計測時期の測定データから計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する。これにより、予兆検出装置15は、正常に動作している動作状態からの振動の変化を精度よく検出でき、故障の予兆を精度よく検出できる。 Further, the sign detection device 15 according to the present embodiment shows a significant difference due to the difference in the measurement time from the measurement data of a plurality of measurement times including the measurement time of the operating state in which the monitored object is operating normally. Calculate the value. As a result, the sign detection device 15 can accurately detect the change in vibration from the operating state in which it is operating normally, and can accurately detect the sign of failure.

また、本実施例に係るセンサ装置11は、3つ以上の加速度センサ20が同一の基板に設けられ、サンプリングの期間中、3つ以上の加速度センサ20により1つずつ順に加速度の計測を繰り返す。これにより、センサ装置11は、サンプリングの位相をずらして各加速度センサ20により加速度を計測できる。 Further, in the sensor device 11 according to the present embodiment, three or more acceleration sensors 20 are provided on the same substrate, and the acceleration measurement is repeated one by one by the three or more acceleration sensors 20 during the sampling period. As a result, the sensor device 11 can measure the acceleration by each acceleration sensor 20 by shifting the sampling phase.

さて、これまで開示の装置に関する実施例について説明したが、開示の技術は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の実施例を説明する。 Although the embodiments relating to the disclosed device have been described so far, the disclosed technique may be implemented in various different forms other than the above-described embodiments. Therefore, other examples included in the present invention will be described below.

例えば、上記の実施例では、センサ装置11が、ゲートウェイ12およびネットワークNを介して予兆検出装置15と通信する場合について説明したが、開示の装置はこれに限定されない。例えば、センサ装置11と予兆検出装置15とが直接無線通信を行ってもよい。また、センサ装置11が、例えば、920MHz帯マルチホップ無線などのマルチホップ無線通信に対応してマルチホップ無線ネットワークを構成し、各センサ装置11が直接または他のセンサ装置11を介して予兆検出装置15と通信を行ってもよい。 For example, in the above embodiment, the case where the sensor device 11 communicates with the sign detection device 15 via the gateway 12 and the network N has been described, but the disclosed device is not limited thereto. For example, the sensor device 11 and the sign detection device 15 may directly perform wireless communication. Further, the sensor device 11 constitutes a multi-hop wireless network corresponding to multi-hop wireless communication such as, for example, a 920 MHz band multi-hop radio, and each sensor device 11 directly or via another sensor device 11 is a sign detection device. You may communicate with 15.

また、上記の実施例では、センサ装置11が測定データを予兆検出装置15へ送信し、予兆検出装置15が測定データの分散分析を行って、故障の予兆を検出する場合について説明したが、開示の装置はこれに限定されない。例えば、センサ装置11に分析部52、検出部53および報知部54の機能を持たせて、センサ装置11が測定データの分散分析を行い、故障の予兆の検出を行ってもよい。この場合、センサ装置11が本発明の予兆検出装置に該当する。また、センサ装置11に調整部50の機能を持たせて、センサ装置11が各加速度センサ20の出力データレートおよびサンプリングレートのチューニングを自立的に行ってもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the sensor device 11 transmits the measurement data to the sign detection device 15 and the sign detection device 15 performs the analysis of variance of the measurement data to detect the sign of failure has been described. The device is not limited to this. For example, the sensor device 11 may be provided with the functions of the analysis unit 52, the detection unit 53, and the notification unit 54, and the sensor device 11 may perform analysis of variance of the measurement data and detect a sign of failure. In this case, the sensor device 11 corresponds to the sign detection device of the present invention. Further, the sensor device 11 may be provided with the function of the adjusting unit 50, and the sensor device 11 may independently tune the output data rate and the sampling rate of each acceleration sensor 20.

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的状態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、調整部50、格納部51、分析部52、検出部53および報知部54の各処理部が適宜統合されてもよい。また、各処理部の処理が適宜複数の処理部の処理に分離されてもよい。さらに、各処理部にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。 Further, each component of each of the illustrated devices is a functional concept, and does not necessarily have to be physically configured as shown in the figure. That is, the specific state of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or part of the device is functionally or physically distributed / physically in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be integrated and configured. For example, each processing unit of the adjustment unit 50, the storage unit 51, the analysis unit 52, the detection unit 53, and the notification unit 54 may be integrated as appropriate. Further, the processing of each processing unit may be appropriately separated into the processing of a plurality of processing units. Further, each processing function performed in each processing unit may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic. ..

[予兆検出プログラム]
また、上記の実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。そこで、以下では、上記の実施例と同様の機能を有するプログラムを実行するコンピュータシステムの一例を説明する。図16は、予兆検出プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
[Sign detection program]
Further, the various processes described in the above-described embodiment can also be realized by executing a program prepared in advance on a computer system such as a personal computer or a workstation. Therefore, an example of a computer system that executes a program having the same function as that of the above embodiment will be described below. FIG. 16 is a diagram showing a computer that executes a sign detection program.

図16に示すように、コンピュータ300は、CPU(Central Processing Unit)310、HDD(Hard Disk Drive)320、RAM(Random Access Memory)340を有する。これら300〜340の各部は、バス400を介して接続される。 As shown in FIG. 16, the computer 300 includes a CPU (Central Processing Unit) 310, an HDD (Hard Disk Drive) 320, and a RAM (Random Access Memory) 340. Each of these 300 to 340 parts is connected via the bus 400.

HDD320には上記の格納部51、分析部52、検出部53、報知部54および調整部50と同様の機能を発揮する予兆検出プログラム320aが予め記憶される。なお、予兆検出プログラム320aについては、適宜分離してもよい。 The HDD 320 stores in advance a sign detection program 320a that has the same functions as the storage unit 51, the analysis unit 52, the detection unit 53, the notification unit 54, and the adjustment unit 50. The sign detection program 320a may be separated as appropriate.

また、HDD320は、各種情報を記憶する。例えば、HDD320は、上述の測定データ40など故障の予兆の検出に用いる各種データを記憶する。 Further, the HDD 320 stores various information. For example, the HDD 320 stores various data used for detecting a sign of failure, such as the above-mentioned measurement data 40.

そして、CPU310が、予兆検出プログラム320aをHDD320から読み出して実行することで、実施例の各処理部と同様の動作を実行する。すなわち、予兆検出プログラム320aは、格納部51、分析部52、検出部53、報知部54および調整部50と同様の動作を実行する。 Then, the CPU 310 reads the sign detection program 320a from the HDD 320 and executes it to execute the same operation as each processing unit of the embodiment. That is, the sign detection program 320a executes the same operations as the storage unit 51, the analysis unit 52, the detection unit 53, the notification unit 54, and the adjustment unit 50.

なお、上記した予兆検出プログラム320aについては、必ずしも最初からHDD320に記憶させることを要しない。 The above-mentioned sign detection program 320a does not necessarily have to be stored in the HDD 320 from the beginning.

例えば、コンピュータ300に挿入されるフレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、DVDディスク、光磁気ディスク、ICカードなどの「可搬用の物理媒体」にプログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ300がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。 For example, the program is stored in a "portable physical medium" such as a flexible disk (FD), a CD-ROM, a DVD disk, a magneto-optical disk, or an IC card inserted into the computer 300. Then, the computer 300 may read the program from these and execute the program.

さらには、公衆回線、インターネット、LAN、WANなどを介してコンピュータ300に接続される「他のコンピュータ(またはサーバ)」などにプログラムを記憶させておく。そして、コンピュータ300がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしてもよい。 Further, the program is stored in an "other computer (or server)" connected to the computer 300 via a public line, the Internet, a LAN, a WAN, or the like. Then, the computer 300 may read the program from these and execute the program.

10 予兆検出システム
11 センサ装置
15 予兆検出装置
20 加速度センサ
21 メモリ
22 マイコン
23 無線通信部
30 通信部
31 操作部
32 表示部
33 記憶部
34 制御部
40 測定データ
50 調整部
51 格納部
52 分析部
53 検出部
54 報知部
10 Predictive detection system 11 Sensor device 15 Predictive detection device 20 Accelerometer 21 Memory 22 Microcomputer 23 Wireless communication unit 30 Communication unit 31 Operation unit 32 Display unit 33 Storage unit 34 Control unit 40 Measurement data 50 Adjustment unit 51 Storage unit 52 Analysis unit 53 Detection unit 54 Notification unit

Claims (11)

監視対象に設置された3つ以上の加速度センサにより、それぞれサンプリングの位相をずらしてサンプリングされた加速度の測定データを記憶する記憶部と、
前記測定データの分散分析を行う分析部と、
前記分析部による分析結果に基づき、前記監視対象の故障の予兆を検出する検出部と、
を有することを特徴とする予兆検出装置。
A storage unit that stores measurement data of acceleration sampled by shifting the sampling phase by three or more acceleration sensors installed in the monitoring target.
An analysis unit that performs analysis of variance of the measurement data,
Based on the analysis result by the analysis unit, the detection unit that detects a sign of failure of the monitoring target and the detection unit
A sign detection device characterized by having.
前記3つ以上の加速度センサによりそれぞれサンプリングされる加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出し、算出した前記加速度センサごとのフーリエスペクトルの分散分析を行って前記加速度センサの違いを要因とする有意差を示すF値を算出し、当該F値が最も小さくなるように、または、前記F値が第1の閾値未満となるように、前記加速度センサのサンプリングレートおよび出力データレートの何れか一方または両方の設定を調整する調整部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の予兆検出装置。
A Fourier spectrum of a predetermined target band for a waveform showing a change in acceleration sampled by each of the three or more acceleration sensors is calculated, and a dispersion analysis of the calculated Fourier spectrum for each acceleration sensor is performed to obtain the acceleration sensor. The sampling rate and output data of the accelerometer are calculated so that the F value indicating a significant difference due to the difference is the smallest, or the F value is less than the first threshold value. The predictive detection device according to claim 1, further comprising an adjusting unit for adjusting the setting of either one or both of the rates.
前記記憶部は、前記3つ以上の加速度センサにより、それぞれサンプリングの位相をずらして所定の計測時期ごとに所定期間サンプリングされた加速度の測定データを記憶し、
前記分析部は、前記測定データから、前記計測時期別に各加速度センサにより計測された加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出し、算出した各フーリエスペクトルから前記計測時期別にフーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出し、算出した各計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行って前記計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出し、
前記検出部は、前記分析部により算出されたF値が所定の第2の閾値以上の場合、故障の予兆がありと検出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の予兆検出装置。
The storage unit stores the measurement data of the acceleration sampled for a predetermined period at a predetermined measurement time by shifting the sampling phase by the three or more acceleration sensors.
From the measurement data, the analysis unit calculates a Fourier spectrum of a predetermined target band for a waveform indicating a change in acceleration measured by each acceleration sensor for each measurement time, and from each calculated Fourier spectrum for each measurement time. The dispersion value for each frequency of the Fourier spectrum is calculated, and the variance analysis of the dispersion value for each frequency of the calculated Fourier spectrum at each measurement time is performed to calculate the F value indicating a significant difference due to the difference in the measurement time. death,
The sign detection device according to claim 1 or 2, wherein the detection unit detects that there is a sign of failure when the F value calculated by the analysis unit is equal to or higher than a predetermined second threshold value.
前記分析部は、前記測定データから3つ以上の計測時期について、前記計測時期別にフーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出し、算出した前記3つ以上の計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行って前記計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の予兆検出装置。
The analysis unit calculates the variance value for each frequency of the Fourier spectrum for each of the measurement timings for three or more measurement timings from the measurement data, and calculates the variance value for each frequency of the Fourier spectrum of the three or more measurement timings. The predictive detection device according to claim 3, wherein an analysis of variance of the variance value is performed to calculate an F value indicating a significant difference due to the difference in measurement time.
前記分析部は、前記監視対象が同様の動作状態の複数の計測時期の測定データから前記計測時期別にフーリエスペクトルの振動数ごとの分散値を算出し、算出した前記複数の計測時期のフーリエスペクトルの周波数ごとの分散値の分散分析を行って前記計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する
ことを特徴とする請求項3または4に記載の予兆検出装置。
The analysis unit calculates the variance value for each frequency of the Fourier spectrum for each measurement period from the measurement data of a plurality of measurement periods in which the monitoring target is in the same operating state, and calculates the Fourier spectrum of the plurality of measurement periods. The predictive detection device according to claim 3 or 4, wherein the F value indicating a significant difference due to the difference in measurement time is calculated by performing analysis of variance of the dispersion value for each frequency.
前記分析部は、前記監視対象が正常に動作している動作状態の計測時期を含む複数の計測時期の測定データから前記計測時期の違いを要因とする有意差を示すF値を算出する
ことを特徴とする請求項3から5の何れか1つに記載の予兆検出装置。
The analysis unit calculates an F value indicating a significant difference due to the difference in the measurement timing from the measurement data of a plurality of measurement timings including the measurement timing of the operating state in which the monitoring target is operating normally. The predictive detection device according to any one of claims 3 to 5, which is characterized.
監視対象に設置された3つ以上の加速度センサにより、それぞれサンプリングの位相をずらしてサンプリングされた加速度の測定データを記憶する記憶部に記載された前記測定データの分散分析を行い、
分析結果に基づき、前記監視対象の故障の予兆を検出する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする予兆検出方法。
Three or more accelerometers installed in the monitoring target perform analysis of variance of the measurement data described in the storage unit that stores the measurement data of the acceleration sampled by shifting the sampling phase.
Detecting signs of failure of the monitored object based on the analysis results,
A predictive detection method characterized by a computer performing processing.
監視対象に設置された3つ以上の加速度センサにより、それぞれサンプリングの位相をずらしてサンプリングされた加速度の測定データを記憶する記憶部に記載された前記測定データの分散分析を行い、
分析結果に基づき、前記監視対象の故障の予兆を検出する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする予兆検出プログラム。
Three or more accelerometers installed in the monitoring target perform analysis of variance of the measurement data described in the storage unit that stores the measurement data of the acceleration sampled by shifting the sampling phase.
Detecting signs of failure of the monitored object based on the analysis results,
A predictive detection program characterized by having a computer perform processing.
監視対象に設置され、3つ以上の加速度センサにより、それぞれサンプリングの位相をずらしてサンプリングされた加速度の測定データを送信するセンサ装置と、
前記センサ装置から受信した前記測定データを記憶する記憶部と、前記測定データの分散分析を行う分析部と、前記分析部による分析結果に基づき、前記監視対象の故障の予兆を検出する検出部と、を有する予兆検出装置と、
を備えたことを特徴とする予兆検出システム。
A sensor device installed in the monitoring target and transmitting measurement data of the sampled acceleration by shifting the sampling phase by three or more acceleration sensors.
A storage unit that stores the measurement data received from the sensor device, an analysis unit that performs analysis of variance of the measurement data, and a detection unit that detects a sign of failure of the monitoring target based on the analysis result by the analysis unit. With a sign detector with,
A sign detection system characterized by being equipped with.
前記センサ装置は、3つ以上の加速度センサが同一の基板に設けられ、サンプリングの期間中、前記3つ以上の加速度センサにより1つずつ順に加速度の計測を繰り返す
ことを特徴とする請求項9に記載の予兆検出システム。
The ninth aspect of the sensor device is characterized in that three or more acceleration sensors are provided on the same substrate, and acceleration measurement is repeated one by one by the three or more acceleration sensors during a sampling period. Described predictive detection system.
前記予兆検出装置は、
前記3つ以上の加速度センサによりそれぞれサンプリングされる加速度の変化を示す波形についての所定の対象帯域のフーリエスペクトルを算出し、算出した前記加速度センサごとのフーリエスペクトルの分散分析を行って各加速度センサによりサンプリングされる波形の有意差を示すF値を算出し、当該F値が最も小さくなるように、または、前記F値が第1の閾値未満となるように、前記加速度センサのサンプリングレートおよび出力データレートの何れか一方または両方の設定を調整する調整部をさらに有し、
前記センサ装置は、前記3つ以上の加速度センサが、前記調整部により調整されたサンプリングレートおよび出力データレートの何れか一方または両方の設定でそれぞれサンプリングの位相をずらして加速度をサンプリングする
ことを特徴とする請求項9または10に記載の予兆検出システム。
The sign detection device is
A Fourier spectrum of a predetermined target band is calculated for a waveform indicating a change in acceleration sampled by each of the three or more accelerometers, and a dispersion analysis of the calculated Fourier spectrum for each accelerometer is performed by each accelerometer. The sampling rate and output data of the accelerometer are calculated so that the F value indicating a significant difference between the sampled waveforms is calculated so that the F value is the smallest or the F value is less than the first threshold value. It also has an adjustment unit that adjusts one or both of the rate settings.
The sensor device is characterized in that the three or more acceleration sensors sample acceleration by shifting the sampling phase at one or both of the sampling rate and the output data rate adjusted by the adjusting unit. The sign detection system according to claim 9 or 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6651210B1 (en) * 2019-07-25 2020-02-19 株式会社Ane Solar power facility monitoring system
JP7406382B2 (en) * 2020-01-16 2023-12-27 三菱重工業株式会社 Sign detection device and sign detection method
CN117345680B (en) * 2023-12-04 2024-04-02 杭州景业智能科技股份有限公司 Ventilator detection method, ventilator detection device, computer equipment and storage medium

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0462450A (en) * 1990-06-30 1992-02-27 Kawatetsu Adobantetsuku Kk Method and device for detecting abnormality of ball screw
JPH1026613A (en) * 1996-07-11 1998-01-27 Hihakai Kensa Kk Method and device for monitoring fatigue deterioration of pipe, etc.
JP3313040B2 (en) * 1997-01-23 2002-08-12 日本発条株式会社 Design support system for structures, etc.
JP3777453B2 (en) * 1999-06-18 2006-05-24 財団法人理工学振興会 Structure monitoring system
DE102006004941B4 (en) * 2006-02-03 2008-01-10 Areva Np Gmbh Method and device for detecting the location of a pulse-like mechanical action on a system part
JP2009074985A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Nissan Diesel Motor Co Ltd Vibration monitoring device and vibration monitoring method
CA2814083A1 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Rolls-Royce Corporation System and method for detecting fault conditions in a drivetrain using torque oscillation data
JP6483972B2 (en) * 2014-07-29 2019-03-13 Jfeアドバンテック株式会社 Signal processing method and signal processing apparatus
JP2017062196A (en) * 2015-09-25 2017-03-30 日本精工株式会社 Bearing damage sing diagnosis device
US10102531B2 (en) * 2016-01-13 2018-10-16 Donald Remboski Real time failure analysis and accurate warranty claim assesment

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