异常检测装置、异常检测方法制造方法及图纸

在噪声的信号源在极短时间中变化的情况下，有效地抑制噪声，仅高效地提取来自监控对象运转部的信号的周期成分。在被控制以恒定周期重复进行相同动作的测量装置中，利用运转音的每个频率的音量以控制周期的常数倍的周期重复相同模式的性质，从传感器信号分离周期成分和非周期成分，由此，高精度地分离提取监控对象运转部的周期音，并执行异常检测处理(参照图7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及异常检测装置、异常检测方法及计算机可读取的存储介质，例如涉及从利用A/D变换器进行数字变换后的信号检测该信号中的异常的异常检测技术。
技术介绍
从装置维护的观点来看，强烈希望检测装置内的运转部的齿轮的磨损、驱动部的动作不良的异常检测技术。特别地，装置内的运转部由于声音、振动、变形这样的物理量导致易于发生异常变化，因此，使用麦克风、振动传感器、应变式传感器这样的传感器来检测异常。但是，在例如这些传感器中，即使在进行异常检测的对象的运转部附近配备传感器，对象的运转部以外的信号混杂，大多难以以足够的信号-噪音比(S/N比)对对象的信号进行检测。因此，需要从所得到的传感器信号中仅提取对象的运转部的信号的信号分离技术。在存在多个对象的运转部的情况下，需要从所得到的传感器信号中分别提取各运转部的信号。至此，作为信号分离技术，主要研究了使用多个传感器信号的分离技术。这些技术是利用传感器间的时间差或振幅差根据每个信号源而不同来分离信号的技术。作为代表性的信号源分离技术，存在最小方差波束形成器法等自适应滤波器法。在该自适应滤波器法中，可以使用仅通过对象的运转部的信号而不通过其他信号的多个输入型滤波器来分离声音。自适应滤波器法原理上能够抑制来自传感器元件数量-1个的信号源的信号。因此，作为信号源，在除了异常检测的监控对象的运转部以外仅存在传感器元件数量-1个信号源的情况下，原理上能够高精度地提取来自监控对象的运转部的信号。另一方面，已知，在存在多于传感器元件数量-1个信号源的情况下，来自监控对象的运转部的信号的提取精度劣化。但是，即使是以长时间看存在多于传感器元件数量-1个信号源的情况下，也并非总是从全部信号源发出信号。例如，在信号源为运转部的情况下，与装置的动作模式对应地动作或者停止，因此，仅在动作的情况下从该信号源发出信号。因此，认为，即使是以长时间看存在多于传感器元件数量-1个信号源的情况下，如果以短时间看则大多是仅存在传感器元件数量-1个以下的信号源。在利用该情况的现有的自适应滤波器法中，具有如下结构，以高效地抑制各时间的信号源为目的，与时时刻刻得到的传感器信号相适应地使多个输入型滤波器的形状发生变化(参照非专利文献1)。这样，作为提取监控对象信号的技术，一般地，使用不断改变滤波器的值以便与声场环境的变化相适应地高效地抑制各时刻的噪声的自适应滤波器的噪声抑制法。现有技术文献非专利文献非专利文献1：L.J.GriffithandC.W.Jim、“Analternativeapproachtolinearlyconstrainedadaptivebeamforming、”IEEETrans.AnntenasPropagation、vol.30、i.1、pp.27-34、Jan.～1982.
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在非专利文献1所公开的这样的结构中，形状的变化越急剧则追随性能越劣化。即使因声音、振动不是10kHz左右的取样率，如果信号源的种类在至少数秒中未变化则可以进行追随，然而在信号源的种类以1秒以内极短时间的时间间隔进行变化的情况下，则追随困难。在自适应滤波器中，为了学习应当消失的噪声的信息要有数秒的时间，因此，来不及追随于声场环境以1秒以内的短时间进行变化的测量装置的运转音，无法成功抑制噪声。这与将被控制为以恒定周期重复进行相同动作的测量装置为对象的情况是相同的。本专利技术是鉴于这样的状况而作出的，提供一种用于在被控制为以恒定周期重复进行相同动作的测量装置中，高效地抑制相对于声场环境以短时间(例如，1秒以内)进行变化的测量装置的运转音的噪声，并提取监控对象信号的技术。用于解决课题的手段为了解决上述课题，专利技术人着眼于，在被控制为以恒定周期重复进行相同动作的测量装置中，运转音的每频率的音量是以控制周期的常数倍的周期重复相同模式的周期音；以及运转音以外的周围的噪声是与控制周期无关地存在的非周期音。并且，本专利技术中，假设以控制周期的常数倍周期重复的周期音与非周期音混杂后的信号混合在传感器信号中，对各周期音、非周期音进行分离。并且，从分离后的周期音中提取经由与监控对象的运转音相同的传递处理而达到传感器的成分，并针对提取出的成分进行异常检测。也就是说，本专利技术的异常检测装置执行学习处理和异常检测处理。学习处理是，针对音量以测量装置的控制周期的常数倍变化的周期成分和与控制周期无关地变动的非周期成分混杂的传感器信号，使用控制周期的信息对传感器信号执行最大似然估计，由此，分离周期成分和所述非周期成分，并计算以概率方式表示该分离出的周期成分的特征量的变动的概率分布的处理。此外，异常检测处理是，将在学习处理中使用的传感器信号以外的传感器信号作为检查对象，使用学习处理的结果检测信号的异常的处理。与本专利技术相关的进一步特征，根据本说明书的描述、附图而变得明确。此外，通过要素及多种要素的组合、以及以下详细的描述和附加的权利要求的范围的形态而达成并实现本专利技术的形态。需要理解，本说明书的记述只是典型的例示，没有任何对本专利技术的权利要求的范围或应用例进行限定的意思。专利技术效果根据本专利技术，能够高精度地从来自各种运转部的信号成分与来自装置外部的噪声成分混合后的传感器信号提取监控对象运转部的信号。附图说明图1是表示设置本专利技术的异常检测装置的测量装置的硬件结构例的图。图2是表示本专利技术实施方式的异常检测装置的概略结构的框图。图3是示意性图示了由测量装置的测量传感器104收录的信号的每个时间频率的成分的图。图4是表示本专利技术实施方式的显示画面1400的结构例的图。图5是表示初始设定画面的结构例的图。图6是用于说明本专利技术实施方式的异常检测装置的全体处理概要的流程图。图7是表示本专利技术实施方式的异常检测装置所执行的学习程序400的处理结构的图。图8是表示各周期成分和非周期成分的音量的推定例的图。图9是表示周期成分统计量DB404的数据构造的图。图10是表示在登记成分DB407中保持的各监控对象运转部的传递函数的数据构造的图。图11是表示要写入到正常成分DB405中的、来自监控对象运转部的信号的数据表结构的图。图12是表示本专利技术实施方式的周期成分/非周期成分学习部403的细节的图。图13是用于说明每频率周期成分/非周期成分学习部802的处理细节的流程图。图14是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异常检测装置，其检测通过测量装置所具有的多个测量传感器测量出的传感器信号的异常，其特征在于，所述异常检测装置具有：存储器，其存储所述测量出的传感器信号，即音量以所述测量装置的控制周期的常数倍变化的周期成分和与所述控制周期无关地变动的非周期成分混杂的传感器信号；以及处理器，其检测所述传感器信号的异常，所述处理器执行以下处理：从所述存储器读出所述传感器信号，使用所述控制周期的信息对所述传感器信号执行最大似然估计，由此分离所述周期成分和所述非周期成分，并计算以概率方式表示该分离出的周期成分的特征量的变动的概率分布的学习处理；以及从所述存储器读出在所述学习处理中使用的传感器信号以外的传感器信号作为检查对象，使用所述学习处理的结果来检测作为所述检查对象的传感器信号的异常的异常检查处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.21 JP 2013-2180081.一种异常检测装置，其检测通过测量装置所具有的多个测量传感器测
量出的传感器信号的异常，其特征在于，
所述异常检测装置具有：
存储器，其存储所述测量出的传感器信号，即音量以所述测量装置的控制
周期的常数倍变化的周期成分和与所述控制周期无关地变动的非周期成分混
杂的传感器信号；以及
处理器，其检测所述传感器信号的异常，
所述处理器执行以下处理：
从所述存储器读出所述传感器信号，使用所述控制周期的信息对所述传感
器信号执行最大似然估计，由此分离所述周期成分和所述非周期成分，并计算
以概率方式表示该分离出的周期成分的特征量的变动的概率分布的学习处理；
以及
从所述存储器读出在所述学习处理中使用的传感器信号以外的传感器信
号作为检查对象，使用所述学习处理的结果来检测作为所述检查对象的传感器
信号的异常的异常检查处理。
2.根据权利要求1所述的异常检测装置，其特征在于，
所述传感器信号包含来自所述测量装置具有的包含监控对象运转部的多
个运转部的音响信号，
在所述学习处理中，所述处理器根据预先设定的所述监控运转部的传递函
数和来自所述监控运转部的音响信号的周期成分的时间恒定信息，提取来自所
述监控运转部的音响信号的所述周期成分。
3.根据权利要求2所述的异常检测装置，其特征在于，
在所述学习处理中，所述处理器执行以下处理：将所述传感器信号分割为
多个频带，并将各频带的信号分离为所述周期成分和所述非周期成分的处理；
以及根据所述各频带的信号的相关性提取所述监视对象运转部的周期成分的
序列解决处理。
4.根据权利要求2所述的异常检测装置，其特征在于，
在所述异常检测处理中，所述处理器使用通过所述学习处理而得的所述周
期成分的参数，针对作为所述检查对象的传感器信号执行最大似然估计，由此，
将作为所述检查对象的传感器信号分离为所述周期成分和所述非周期成分，并
根据分离而得的该周期成分的音响特征量和在所述学习处理中计算出的所述
监控对象运转部的所述概率分布，检测作为所述检查对象的传感器信号的异
常。
5.根据权利要求4所述的异常检测装置，其特征在于，
在所述异常检测处理中，所述处理器执行如下处理：将作为所述检查对象
的传感器信号分割为多个频带，并使用除去来自所述监控对象运转部以外的
运转部的信号的滤波器，将各频带的信号分离为所述周期成分和所述非周期
成分，并取出所述监控对象运转部的周期成分的信号。
6.根据权利要求2所述的异常检测装置，其特征在于，
所述处理器还执行，将表示所述监控运转部的动作是正常还是异常的异常
检测处理的结果显示在显示装置的显示画面上的处理。
7.根据权利要求2所述的异常检测装置，其特征在于，
所述处理器还执行如下处理：从所述多个运转部设定所述监控对象运转
部，并在显示装置中显示用于与该监控对象运转部对应地设定所述多个测量传
感器的各自的强度的初始设定画面。
8.一种异常检测方法，其检测通过测量装置所具有的多个测量传感器测
量出的传感器信号的异常，其特征在于，
所述异常检测方法包含以下步骤：
处理器从存储所述测量出的传感器信号的存储器读出所述传感器信号的
步骤，所述传感器信号是音量以所述测量装置的控制周期的常数倍变化的周期
成分和与所述控制周期无关地变动的非周期成分混杂的传感器信号；
所述处理器通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：户上真人，川口洋平，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本;JP