本文描述的實(shí)施例一般而言涉及偏差估計(jì)裝置和方法以及故障診斷裝置和方法。

背景技術(shù)：

其中在傳感器的測(cè)量值中出現(xiàn)的恒定誤差(偏差)的故障被稱為“偏差故障”。當(dāng)估計(jì)在偏差故障中生成的偏差量時(shí)，在測(cè)量值被外部因素干擾的情況下，存在估計(jì)值的準(zhǔn)確度由于受干擾影響而降低的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

[圖1]圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置的功能配置的框圖；

[圖2]圖2是示例性測(cè)量數(shù)據(jù)組的圖；

[圖3]圖3是圖1中的偏差估計(jì)裝置的硬件配置的框圖；

[圖4]圖4是圖1中的偏差估計(jì)裝置的操作的流程圖；

[圖5]圖5是測(cè)量值的不穩(wěn)定部分和穩(wěn)定部分的圖；

[圖6]圖6是示例性的偏差估計(jì)結(jié)果的圖；

[圖7]圖7是根據(jù)第二實(shí)施例的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示意性配置的圖；

[圖8]圖8是根據(jù)第四實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置的功能配置的框圖；

[圖9]圖9是包括定性變量的示例性測(cè)量數(shù)據(jù)的圖；

[圖10]圖10是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的流程圖；

[圖11]圖11是根據(jù)第五實(shí)施例的故障診斷裝置的功能配置的框圖；

[圖12]圖12是示例性閾值數(shù)據(jù)組的圖；

[圖13]圖13是閾值數(shù)據(jù)組的另一例的圖；

[圖14]圖14是故障診斷裝置的操作的流程圖；

[圖15]圖15是偏差故障的示例性診斷結(jié)果的圖；以及

[圖16]圖16是根據(jù)第六實(shí)施例的故障診斷裝置的功能配置的框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖解釋實(shí)施例。本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。

在下面的描述中，“傳感器”輸出單一種類的測(cè)量值。因此，傳感器不總是一對(duì)一地對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量的物理設(shè)備，因?yàn)樵O(shè)備可以在單個(gè)測(cè)量動(dòng)作中輸出若干種測(cè)量值。在下面的描述中，通過(guò)多個(gè)傳感器描述輸出若干種測(cè)量值的設(shè)備。

根據(jù)實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置估計(jì)傳感器的測(cè)量值中所包括的偏差。偏差估計(jì)裝置包括參考模型構(gòu)建器、臨時(shí)偏差生成器、校正測(cè)量值計(jì)算器、相似度計(jì)算器、相似度選擇器、得分計(jì)算器以及估計(jì)偏差確定器。在下面的描述中，在單個(gè)測(cè)量動(dòng)作中傳感器的測(cè)量值被稱為“測(cè)量值包”。參考模型構(gòu)建器構(gòu)建測(cè)量值包的參考模型。臨時(shí)偏差生成器為每個(gè)傳感器生成臨時(shí)偏差并將它們作為臨時(shí)偏差包輸出。臨時(shí)偏差是傳感器的測(cè)量值中所包括的偏差的臨時(shí)估計(jì)值，并且偏差包意味著每個(gè)傳感器的偏差的組。校正測(cè)量值計(jì)算器通過(guò)使用臨時(shí)偏差包來(lái)為每個(gè)測(cè)量值包計(jì)算校正測(cè)量值包。相似度計(jì)算器計(jì)算每個(gè)校正測(cè)量值包相對(duì)于參考模型的相似度。相似度選擇器根據(jù)相似度的值從為每個(gè)校正測(cè)量值包計(jì)算的相似度之中來(lái)選擇相似度的一部分。得分計(jì)算器基于所選擇的相似度計(jì)算指示整個(gè)校正測(cè)量值包相對(duì)于參考模型的相似度的得分。估計(jì)偏差確定器為每個(gè)傳感器確定估計(jì)偏差。估計(jì)偏差是傳感器的測(cè)量值中所包括的偏差的估計(jì)值。

(第一實(shí)施例)

將參考圖1至圖6來(lái)描述根據(jù)第一實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置和方法。根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置和方法估計(jì)傳感器的測(cè)量值中所包括的偏差。偏差是包括在測(cè)量值中的恒定誤差。要估計(jì)其偏差的傳感器包括任何傳感器，諸如溫度傳感器和濕度傳感器。

首先，將參考圖1至圖3來(lái)描述根據(jù)第一實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置。圖1是根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置的功能配置的框圖。如圖1中所圖示的，偏差估計(jì)裝置包括測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1、數(shù)據(jù)提取器2、參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3、目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、參考模型構(gòu)建器5、參考模型儲(chǔ)存器6、臨時(shí)偏差生成器7、校正測(cè)量值計(jì)算器8、相似度計(jì)算器9、相似度選擇器10、得分計(jì)算器11、估計(jì)偏差確定器12以及估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13。

測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1儲(chǔ)存通過(guò)多次測(cè)量獲得的測(cè)量值包。如前所述，測(cè)量值包是傳感器在單次測(cè)量動(dòng)作中的測(cè)量值。每個(gè)測(cè)量值包和對(duì)應(yīng)的相關(guān)信息包被鏈接并儲(chǔ)存在測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1中，作為測(cè)量數(shù)據(jù)。與測(cè)量動(dòng)作相關(guān)的單個(gè)或多個(gè)信息被稱為“相關(guān)信息包”。測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1儲(chǔ)存多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，作為測(cè)量數(shù)據(jù)組。

圖2是儲(chǔ)存在測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1中的示例性測(cè)量數(shù)據(jù)組的圖。在圖2中，測(cè)量數(shù)據(jù)組包括具有測(cè)量編號(hào)1至6的六個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)包括具有傳感器A至D的四個(gè)測(cè)得值的測(cè)量值包以及具有三個(gè)相關(guān)信息A至C的相關(guān)信息包。以這種方式，每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)包括一個(gè)測(cè)量值包和一個(gè)相關(guān)信息包。相關(guān)信息是例如測(cè)量日期和測(cè)量狀態(tài)。但是，相關(guān)信息不限于這些。

數(shù)據(jù)提取器2從儲(chǔ)存在測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1中的多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)之中提取參考數(shù)據(jù)組和目標(biāo)數(shù)據(jù)組。

參考數(shù)據(jù)組是測(cè)量數(shù)據(jù)組的一部分，所述測(cè)量數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包被假設(shè)為幾乎不包括偏差或不包括偏差，因?yàn)閷?duì)應(yīng)的傳感器正常地操作。參考數(shù)據(jù)組被用作估計(jì)每個(gè)傳感器的偏差的參考。數(shù)據(jù)提取器2例如在傳感器的檢查之后緊接著的預(yù)定時(shí)段中提取多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，作為參考數(shù)據(jù)組。這里，可以可選地設(shè)置提取測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)組的一部分的時(shí)段。由數(shù)據(jù)提取器2提取的參考數(shù)據(jù)組儲(chǔ)存在參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3中。

目標(biāo)數(shù)據(jù)組是將要描述的偏差估計(jì)目標(biāo)或故障診斷目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)組的一部分。偏差估計(jì)裝置估計(jì)包括在目標(biāo)數(shù)據(jù)組中的測(cè)量值包中的偏差。數(shù)據(jù)提取器2提取例如最近預(yù)定時(shí)段中的多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，作為目標(biāo)數(shù)據(jù)組。這里，可以可選地設(shè)置提取測(cè)量數(shù)據(jù)作為目標(biāo)數(shù)據(jù)組的一部分的時(shí)段。由數(shù)據(jù)提取器2提取的目標(biāo)數(shù)據(jù)組儲(chǔ)存在目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4中。

參考模型構(gòu)建器5基于儲(chǔ)存在參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3中的參考數(shù)據(jù)組來(lái)構(gòu)建參考模型。參考模型是可被用于在相似度計(jì)算器9中計(jì)算測(cè)量值包與參考數(shù)據(jù)組中的測(cè)量值包之間的相似度的數(shù)學(xué)模型。

當(dāng)滿足可以使用該方法來(lái)計(jì)算相似度的條件時(shí)，參考模型構(gòu)建器5可以通過(guò)使用任何方法(諸如，主成分分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))來(lái)構(gòu)建參考模型。下面將描述由參考模型構(gòu)建器5構(gòu)建參考模型的方法。由參考模型構(gòu)建器5構(gòu)建的參考模型儲(chǔ)存在參考模型儲(chǔ)存器6中。

臨時(shí)偏差生成器7為每個(gè)傳感器生成臨時(shí)偏差，并將它們作為臨時(shí)偏差包輸出。臨時(shí)偏差是偏差的臨時(shí)估計(jì)值。偏差估計(jì)裝置根據(jù)將要描述的得分來(lái)評(píng)估多個(gè)臨時(shí)偏差包，并從臨時(shí)偏差包之中確定所估計(jì)的偏差包。估計(jì)偏差包由估計(jì)偏差組成，并且估計(jì)偏差是作為偏差估計(jì)裝置的估計(jì)結(jié)果而獲得的偏差的估計(jì)值。

臨時(shí)偏差生成器7生成與目標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量值包具有相同維度的臨時(shí)偏差包。即，當(dāng)目標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量值包包括n個(gè)測(cè)量值并且由n維向量表示時(shí)，臨時(shí)偏差包也是n維向量。此時(shí)，傳感器i的測(cè)量值變成對(duì)應(yīng)于測(cè)量值包的向量的第i個(gè)元素，并且傳感器i的臨時(shí)偏差變成對(duì)應(yīng)于臨時(shí)偏差包的向量的第i個(gè)元素。

例如，當(dāng)目標(biāo)數(shù)據(jù)是圖2中所圖示的測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，目標(biāo)數(shù)據(jù)中的測(cè)量值包包括四個(gè)測(cè)量值。因此，測(cè)量值包由四維向量表示。在這種情況中，臨時(shí)偏差包也由四維向量表示。例如，傳感器A(i＝1)的測(cè)量值變成對(duì)應(yīng)于測(cè)量值包的向量的第一元素，并且傳感器A的臨時(shí)偏差變成對(duì)應(yīng)于臨時(shí)偏差包的向量的第一元素。

臨時(shí)偏差生成器7可以通過(guò)使用任何方法(諸如，遺傳算法和粒子群優(yōu)化)來(lái)生成臨時(shí)偏差包。下面將描述通過(guò)臨時(shí)偏差生成器7生成臨時(shí)偏差包的方法。

校正測(cè)量值計(jì)算器8通過(guò)根據(jù)由臨時(shí)偏差生成器7生成的臨時(shí)偏差包校正儲(chǔ)存在目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4中的目標(biāo)數(shù)據(jù)組中的測(cè)量值包來(lái)計(jì)算校正測(cè)量值包。傳感器的校正測(cè)量值是通過(guò)從傳感器的測(cè)量值中減去傳感器的臨時(shí)偏差而獲得的值。在下面的描述中，由校正測(cè)量值包和與鏈接到用于計(jì)算校正測(cè)量值包的測(cè)量值包的相關(guān)信息包組成的數(shù)據(jù)被稱為校正數(shù)據(jù)。校正測(cè)量值計(jì)算器8生成多個(gè)校正數(shù)據(jù)，作為校正數(shù)據(jù)組。

校正數(shù)據(jù)的測(cè)量值包與目標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量值包具有相同的維度。即，當(dāng)目標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量值包是n維時(shí)，校正數(shù)據(jù)的測(cè)量值包也是n維。而且，由于校正測(cè)量值計(jì)算器8生成相對(duì)于每個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的校正數(shù)據(jù)，因此生成與包括在目標(biāo)數(shù)據(jù)組中的目標(biāo)數(shù)據(jù)一樣多的多個(gè)校正數(shù)據(jù)。

相似度計(jì)算器9通過(guò)使用儲(chǔ)存在參考模型儲(chǔ)存器6中的參考模型來(lái)計(jì)算由校正測(cè)量值計(jì)算器8生成的校正數(shù)據(jù)組中的每個(gè)校正數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)組之間的相似度。計(jì)算出的相似度越高意味著校正數(shù)據(jù)中的測(cè)量值包與參考數(shù)據(jù)組中的那些包越相似。

這里考慮的是，作為將偏差添加到不包括偏差的測(cè)量值的結(jié)果來(lái)獲得的目標(biāo)數(shù)據(jù)中測(cè)量值包中的每個(gè)測(cè)量值。校正數(shù)據(jù)中的測(cè)量值包是從目標(biāo)數(shù)據(jù)中的測(cè)量值包中減去臨時(shí)偏差包的結(jié)果。因此，校正數(shù)據(jù)中測(cè)量值包的相似度越高意味著目標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量值包中所包括的偏差包與臨時(shí)偏差包之間的距離越近。

相似度計(jì)算器9為每個(gè)校正數(shù)據(jù)計(jì)算相似度。相似度計(jì)算器9生成包括相似度和與在計(jì)算該相似度中使用的校正數(shù)據(jù)相同的相關(guān)信息包的相似度數(shù)據(jù)。由于相似度計(jì)算器9為每個(gè)校正數(shù)據(jù)生成相似度數(shù)據(jù)，因此生成與包括在校正數(shù)據(jù)組中的校正數(shù)據(jù)一樣多的多個(gè)相似度數(shù)據(jù)(相似度數(shù)據(jù)組)?？梢杂上嗨贫扔?jì)算器9通過(guò)使用任何方法來(lái)計(jì)算相似度。下面將描述由相似度計(jì)算器9計(jì)算相似度的方法。

相似度選擇器10根據(jù)由相似度計(jì)算器9計(jì)算出的多個(gè)相似度數(shù)據(jù)的相似度選擇多個(gè)相似度數(shù)據(jù)。由相似度選擇器10選擇的相似度數(shù)據(jù)組用于計(jì)算將要描述的得分。下面將描述相似度選擇器10選擇相似度數(shù)據(jù)的方法。

得分計(jì)算器11基于由相似度選擇器10選擇的相似度數(shù)據(jù)組來(lái)計(jì)算得分。得分是這樣的值，其中基于參考模型儲(chǔ)存器6中的參考模型來(lái)評(píng)估校正數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包與參考數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包之間的相似度。得分是例如包括在所選的相似度數(shù)據(jù)組中的相似度的平均值、中值和模式。但是，得分不限于這些。下面將描述通過(guò)得分計(jì)算器11計(jì)算得分的方法。

估計(jì)偏差確定器12基于由得分計(jì)算器7計(jì)算的得分從由臨時(shí)偏差生成器7生成的多個(gè)臨時(shí)偏差包之中確定估計(jì)偏差包。具體而言，估計(jì)偏差確定器12使臨時(shí)偏差生成器7重復(fù)地生成臨時(shí)偏差包，直到滿足預(yù)定的終止條件，然后，將所生成的多個(gè)臨時(shí)偏差包中具有最大得分的臨時(shí)偏差包確定為估計(jì)偏差包。即，估計(jì)偏差確定器12通過(guò)搜索具有最大得分的臨時(shí)偏差包來(lái)確定估計(jì)偏差包。由估計(jì)偏差確定器12確定的估計(jì)偏差包儲(chǔ)存在估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13中，作為偏差估計(jì)裝置的估計(jì)結(jié)果。

接下來(lái)，將參考圖3描述根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置的硬件配置。通過(guò)如圖3中所圖示的計(jì)算機(jī)設(shè)備100配置根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置。計(jì)算機(jī)設(shè)備100包括CPU 101、輸入接口102、顯示設(shè)備103、通信設(shè)備104、主儲(chǔ)存設(shè)備105和外部?jī)?chǔ)存設(shè)備106，并且利用總線107將它們彼此連接。

中央處理單元(CPU)101執(zhí)行主儲(chǔ)存設(shè)備105中的偏差估計(jì)程序。偏差估計(jì)程序是用于實(shí)現(xiàn)上面提到的偏差估計(jì)裝置的功能配置的程序。CPU 101執(zhí)行偏差估計(jì)程序，并且相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)每個(gè)功能配置。

輸入接口102將來(lái)自輸入設(shè)備(諸如，鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和觸摸面板)的操作信號(hào)輸入到偏差估計(jì)裝置。輸入接口102例如是USB和以太網(wǎng)。但是，輸入接口102不限于這些。關(guān)于參考數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)的周期等的信息可以經(jīng)由輸入接口102輸入到偏差估計(jì)裝置。

顯示設(shè)備103顯示從偏差估計(jì)裝置輸出的視頻信號(hào)。顯示設(shè)備103例如是液晶顯示器(LCD)、陰極射線管(CRT)和等離子體顯示器(PDP)。但是，顯示設(shè)備103不限于這些。諸如儲(chǔ)存在估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13中的估計(jì)偏差包的信息可以由顯示設(shè)備103顯示。

偏差估計(jì)裝置通過(guò)通信設(shè)備104與外部設(shè)備無(wú)線地或有線地通信。通信設(shè)備104是例如調(diào)制解調(diào)器和路由器。但是，通信設(shè)備104不限于這些。諸如測(cè)量數(shù)據(jù)、參考數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)的信息可以經(jīng)由通信設(shè)備104從外部設(shè)備輸入。在這種情況下，偏差估計(jì)裝置不必包括測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1、數(shù)據(jù)提取器2、參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3和目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4。

主儲(chǔ)存設(shè)備105儲(chǔ)存偏差估計(jì)程序、執(zhí)行偏差估計(jì)程序的必要數(shù)據(jù)、通過(guò)執(zhí)行偏差估計(jì)程序所生成的數(shù)據(jù)等。偏差估計(jì)程序在主儲(chǔ)存設(shè)備105中執(zhí)行。主儲(chǔ)存設(shè)備105例如是RAM、DRAM和SRAM。但是，主儲(chǔ)存設(shè)備105不限于這些。測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1、參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3、目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、參考模型儲(chǔ)存器6和估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13可以構(gòu)建在主儲(chǔ)存設(shè)備105中。

外部?jī)?chǔ)存設(shè)備106儲(chǔ)存偏差估計(jì)程序、執(zhí)行偏差估計(jì)程序的必要數(shù)據(jù)、通過(guò)執(zhí)行偏差估計(jì)程序所生成的數(shù)據(jù)等。當(dāng)執(zhí)行偏差估計(jì)程序時(shí)，這些程序和數(shù)據(jù)被讀出并儲(chǔ)存在主儲(chǔ)存設(shè)備105中。外部?jī)?chǔ)存設(shè)備106例如是硬盤(pán)、光盤(pán)、閃存和磁帶。但是，外部?jī)?chǔ)存設(shè)備106不限于這些。測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1、參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3、目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、參考模型儲(chǔ)存器6和估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13可以構(gòu)建在主儲(chǔ)存設(shè)備105中。

偏差估計(jì)程序可以預(yù)先安裝到計(jì)算機(jī)設(shè)備100，并且可以儲(chǔ)存在諸如CD-ROM的儲(chǔ)存介質(zhì)中。而且，偏差估計(jì)程序可以被上傳到互聯(lián)網(wǎng)上。

接下來(lái)，將參考圖4至圖6描述根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)方法。圖4是根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置的操作的流程圖。偏差估計(jì)裝置通過(guò)多次搜索來(lái)確定估計(jì)偏差包。下面將通過(guò)使用具體的例子來(lái)詳細(xì)描述偏差估計(jì)裝置的操作。

首先，當(dāng)?shù)谝淮嗡阉鏖_(kāi)始時(shí)，參考模型構(gòu)建器5在步驟S1中構(gòu)建參考模型。首先，數(shù)據(jù)提取器2從測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1提取參考數(shù)據(jù)組和目標(biāo)數(shù)據(jù)組，然后將它們分別儲(chǔ)存在參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3和目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4中。分別儲(chǔ)存在參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3和目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4中的參考數(shù)據(jù)組和目標(biāo)數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包如下表示。

公式1

參考數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包：

目標(biāo)數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包：

在上面提到的公式中，K指示參考數(shù)據(jù)的數(shù)量，N指示目標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)量，以及n指示傳感器的數(shù)量。而且，相應(yīng)測(cè)量值包的相應(yīng)元素(例如，x₁)是包括n個(gè)測(cè)量值的n維向量。

接下來(lái)，參考模型構(gòu)建器5從參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3獲得參考數(shù)據(jù)組，并且根據(jù)主成分分析獲得參考數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包的主成分和對(duì)應(yīng)于主成分的特征值。主成分和特征值由下面的公式表示。

公式2

主成分：

特征值：

在上面提到的公式中，主成分的第i個(gè)元素p_i對(duì)應(yīng)于特征值的第i個(gè)元素λ_i。參考模型構(gòu)建器5從最大值中提取前85％的特征值，并且從對(duì)應(yīng)于所提取的特征值的主成分構(gòu)建下面的參考模型P.

公式3

以這種方式構(gòu)建的參考模型P儲(chǔ)存在參考模型儲(chǔ)存器6中。參考模型不限于上面提到的參考模型P，并且可以通過(guò)使用其它方法來(lái)構(gòu)建。而且，提取出的特征值不限于前85％。

在步驟S2中，臨時(shí)偏差生成器7如下初始化變量b、b_f、MS、TS和IC。

公式4

變量b是用于由臨時(shí)偏差生成器7生成的最新臨時(shí)偏差包的變量。變量b_f是用于具有最大得分的臨時(shí)偏差包的變量。如上所述，由于臨時(shí)偏差包與目標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量值包具有相同的維度，因此變量b和b_f是n維向量。變量b和b_f的第i個(gè)元素是傳感器i的臨時(shí)偏差。

而且，變量MS是用于最大得分的變量。值-Inf表示值計(jì)算中的負(fù)無(wú)窮大。變量TS是用于由得分計(jì)算器11計(jì)算出的最新得分的變量。變量IC是用于增量的變量。變量IC用于確定處理的終止條件。

校正測(cè)量值計(jì)算器8在步驟S3中生成校正數(shù)據(jù)組。如上所述，通過(guò)從目標(biāo)數(shù)據(jù)中的測(cè)量值包減去臨時(shí)偏差包來(lái)生成校正數(shù)據(jù)中的測(cè)量值包。因此，校正數(shù)據(jù)組表示如下。

公式5

目標(biāo)數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包：

校正數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包：

相似度計(jì)算器9在步驟S4中計(jì)算包括在校正數(shù)據(jù)組中的每個(gè)校正數(shù)據(jù)相對(duì)于參考模型的相似度。首先，相似度計(jì)算器9計(jì)算每個(gè)校正數(shù)據(jù)相對(duì)于參考模型的誤差。誤差表示如下。

公式6

第i個(gè)校正數(shù)據(jù)的誤差：

校正數(shù)據(jù)組中的誤差：

接下來(lái)，相似度計(jì)算器9基于上面提到的誤差計(jì)算每個(gè)校正數(shù)據(jù)相對(duì)于參考模型的相似度。相似度表示如下。

公式7

第i個(gè)校正數(shù)據(jù)的相似度：

校正數(shù)據(jù)組中的相似度：

相應(yīng)地，計(jì)算每個(gè)校正數(shù)據(jù)的相似度s_i，并生成相似度組S。相似度不限于上面提到的相似度s_i，并且可以通過(guò)使用其它方法來(lái)計(jì)算。

在步驟S5中，相似度選擇器10從相似度組S之中的最大值中選擇10％內(nèi)的相似度。將所選擇的多個(gè)相似度代入變量R。

得分計(jì)算器11在步驟S6中計(jì)算臨時(shí)偏差包b的得分TS。在本實(shí)施例中，包括在變量R中的相似度的平均值被計(jì)算為得分TS。即，得分TS是相似度組S的前10％相似度的平均值。通過(guò)以這種方式計(jì)算得分TS，可以在傳感器的測(cè)量值如下的條件下提高偏差的估計(jì)準(zhǔn)確度。

如圖5中所圖示的，考慮其中目標(biāo)數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包被分成兩個(gè)部分的條件，即，測(cè)量值包根據(jù)外部因素急劇變化的不穩(wěn)定部分和由于幾乎沒(méi)有外部因素或沒(méi)有外部因素而可以在儲(chǔ)存在測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1中的測(cè)量數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包中頻繁觀察到的穩(wěn)定部分。

在這種條件下，與穩(wěn)定部分相比，更難以從不穩(wěn)定部分正確地估計(jì)偏差包。這是因?yàn)?，?lái)自外部因素的噪聲有可能作用在使偏差難以估計(jì)的方向上。因此，優(yōu)選的是，通過(guò)使用穩(wěn)定部分中的相似度來(lái)計(jì)算得分TS，以便提高偏差包的估計(jì)準(zhǔn)確度。

這里，所認(rèn)為的是，穩(wěn)定部分中的相似度具有成為來(lái)自包括在相似度組S中的相似度之中具有較大值的相似度的強(qiáng)烈趨勢(shì)。這是因?yàn)榉€(wěn)定部分指示頻繁觀察到的測(cè)量值包，并且參考數(shù)據(jù)組非常有可能包括與目標(biāo)數(shù)據(jù)組的穩(wěn)定部分中的測(cè)量值包相似的測(cè)量值包。

另一方面，認(rèn)為不穩(wěn)定部分中的相似度具有成為包括在相似度組S中的相似度中具有較小值的相似度的強(qiáng)烈趨勢(shì)。這是因?yàn)椴环€(wěn)定部分指示很少觀察到的測(cè)量值包，并且參考數(shù)據(jù)組非常不可能包括與目標(biāo)數(shù)據(jù)組的不穩(wěn)定部分中的測(cè)量值包相似的測(cè)量值包。

因此，如本實(shí)施例那樣，通過(guò)使用具有較大值的相似度(即，相似度組S中所包括的相似度之中穩(wěn)定部分的相似度)來(lái)計(jì)算得分TS，能夠降低不穩(wěn)定部分的影響，并且能夠提高對(duì)偏差包的估計(jì)準(zhǔn)確度。

在步驟S7中，估計(jì)偏差確定器12將由得分計(jì)算器11計(jì)算出的得分TS與最大得分MS進(jìn)行比較。在第一次搜索中，由于如上所述最大得分MS被初始化為負(fù)無(wú)窮大，因此MS<TS(步驟S7：是)。過(guò)程前進(jìn)到步驟S8。

在步驟S8中，估計(jì)偏差確定器12如下更新變量IC、MS和b_f。

公式8

MS←TS

b_f←b

即，估計(jì)偏差確定器12初始化變量IC、將最大得分MS設(shè)置為得分TS，并將對(duì)應(yīng)于最大得分MS的臨時(shí)偏差包b_f設(shè)置為對(duì)應(yīng)于得分TS的臨時(shí)偏差包b。相應(yīng)地，第一次搜索結(jié)束。

之后，估計(jì)偏差確定器12在步驟S9中請(qǐng)求臨時(shí)偏差生成器7生成新的臨時(shí)偏差包b。臨時(shí)偏差生成器7通過(guò)將預(yù)定噪聲添加到當(dāng)前b_f來(lái)生成新的臨時(shí)偏差包b。偏差估計(jì)裝置開(kāi)始第二次搜索。

n維隨機(jī)數(shù)向量可被用作噪聲，以生成新的臨時(shí)偏差包b。例如，從以下正態(tài)分布生成該隨機(jī)數(shù)向量。

公式9

N(0,ε²)，平均數(shù)為0并且標(biāo)準(zhǔn)偏差為ε的正態(tài)分布

在第二次搜索中，當(dāng)?shù)梅諸S等于或小于最大得分MS時(shí)(步驟S7：否)，過(guò)程前進(jìn)到步驟S10。

在步驟S10中，估計(jì)偏差確定器12如下更新變量IC。

公式10

IC←IC+1

即，估計(jì)偏差確定器12將1加到變量IC。在這個(gè)時(shí)候，不更新最大得分MS和對(duì)應(yīng)于最大得分MS的臨時(shí)偏差包b_f。

在步驟S11中，估計(jì)偏差確定器12確定變量IC是否超過(guò)100。在IC≤100的情況下(步驟S11：否)，過(guò)程前進(jìn)到步驟S9。反之，在IC>100的情況下(步驟S11：是)，過(guò)程前進(jìn)到步驟S12。

在步驟S12中，估計(jì)偏差確定器12將在那個(gè)時(shí)候已經(jīng)被設(shè)置的臨時(shí)偏差包b_f確定為偏差估計(jì)裝置的估計(jì)結(jié)果，即，估計(jì)偏差包。

即，偏差估計(jì)裝置重復(fù)臨時(shí)偏差包的生成和根據(jù)得分的評(píng)估并且搜索具有最大得分的臨時(shí)偏差包，直到滿足終止條件。然后，偏差估計(jì)裝置輸出具有最大得分的臨時(shí)偏差包，作為估計(jì)偏差包。

以這種方式確定的估計(jì)偏差包儲(chǔ)存在估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13中。儲(chǔ)存在估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13中的估計(jì)偏差包可以由顯示設(shè)備103顯示。

這里，圖6是在顯示設(shè)備103上顯示的示例性估計(jì)結(jié)果的圖。如上所述，估計(jì)的偏差包與測(cè)量值包具有相同的維度。因此，如圖6中所圖示，包括在估計(jì)偏差包中的值可以相對(duì)于每個(gè)傳感器(傳感器A至D)顯示。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置和方法通過(guò)使用穩(wěn)定部分中的相似度來(lái)計(jì)算得分，并且可以將具有最大得分的臨時(shí)偏差包確定為估計(jì)偏差包。因此，可以防止由外部因素引起的估計(jì)準(zhǔn)確度的降低，并且可以提高偏差包的估計(jì)準(zhǔn)確度。

而且，由于作為估計(jì)結(jié)果獲得的估計(jì)偏差包與測(cè)量值包具有相同的維度，因此用戶可以容易地從估計(jì)結(jié)果識(shí)別出哪個(gè)測(cè)量值的傳感器被估計(jì)以包括偏差。因此，用戶可以容易地使用估計(jì)結(jié)果進(jìn)行決策和故障診斷。

在步驟S5中，由相似度選擇器10選擇的相似度不限于前10％的相似度。相似度選擇器10可以選擇例如前20％的相似度和等于或大于預(yù)定閾值的相似度。

而且，在步驟S6中，由得分計(jì)算器11計(jì)算的得分不限于所選擇的相似度的平均值。得分可以是所選擇相似度的中值和模式。

此外，步驟S11中的終止條件不限于IC>100，并且可以是IC>10和IC>1000。而且，可以由搜索的次數(shù)的總數(shù)來(lái)確定終止條件。在這種情況下，在步驟S8中，優(yōu)選的是，IC不復(fù)位并且

公式11

IC←IC+1

(第二實(shí)施例)

將參考圖7來(lái)描述根據(jù)第二實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置和方法。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)建參考模型。其它部件類似于第一實(shí)施例的部件。

圖7是在本實(shí)施例中使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)的圖。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層和輸出層與測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量值包具有相同的n維。可以根據(jù)用途可選地設(shè)置對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的其它結(jié)構(gòu)(即，中間層的結(jié)構(gòu))的限制。例如，在AIChE Journal 1999年第37卷第2期第233-243頁(yè)由M.A.Kramer所公開(kāi)的“Nonlinear principal component analysis using autoassociative neural networks”中公開(kāi)的“Autoassociative Neural Network”可被用作神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

在根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置中，參考模型構(gòu)建器5使得圖7中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)參考數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包。具體而言，參考模型構(gòu)建器5構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使得當(dāng)輸入是參考數(shù)據(jù)組的多個(gè)測(cè)量值包中的一個(gè)測(cè)量值包時(shí)，到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和結(jié)果輸出相同。參考模型構(gòu)建器5的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)可以具有使得輸入和結(jié)果輸出相同的目的之外的其它目的。例如，其中一個(gè)目的是防止神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)取極值。在本實(shí)施例中，參考模型是從參考模型構(gòu)建器5的學(xué)習(xí)所得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

這里，將描述根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)方法。首先，在步驟S1中參考模型構(gòu)建器5構(gòu)建參考模型f。參考模型f是已經(jīng)執(zhí)行學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，表示為函數(shù)。到參考模型f的輸入和結(jié)果輸出兩者具有相同的維度。

之后，在步驟S3之前的過(guò)程類似于第一實(shí)施例的過(guò)程。即，在步驟S3中校正測(cè)量值計(jì)算器8生成以下校正數(shù)據(jù)組。

公式12

目標(biāo)數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包：

校正數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包：

在步驟S4中相似度計(jì)算器9計(jì)算包括在校正數(shù)據(jù)組中的每個(gè)校正數(shù)據(jù)相對(duì)于參考模型f的相似度。首先，相似度計(jì)算器9計(jì)算每個(gè)校正數(shù)據(jù)相對(duì)于參考模型的誤差。在本實(shí)施例中誤差表示如下。

公式13

第i個(gè)校正數(shù)據(jù)的誤差：

校正數(shù)據(jù)組中的誤差：

接下來(lái)，相似度計(jì)算器9基于上面提到的誤差計(jì)算每個(gè)校正數(shù)據(jù)相對(duì)于參考模型f的相似度。相似度表示如下，其采用與第一實(shí)施例相同的形式。

公式14

第i個(gè)校正數(shù)據(jù)的相似度：

校正數(shù)據(jù)組中的相似度：

相應(yīng)地，計(jì)算每個(gè)校正數(shù)據(jù)的相似度s_i，并且生成相似度組S。此后的每個(gè)步驟都類似于第一實(shí)施例的步驟。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可以通過(guò)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)建參考模型。而且，可以通過(guò)添加除了使得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入和結(jié)果輸出相同的目的之外的其它目的來(lái)容易地構(gòu)建根據(jù)用途的參考模型。

(第三實(shí)施例)

將描述根據(jù)第三實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置和方法。在本實(shí)施例中，通過(guò)使用相似度的最大值和中值來(lái)計(jì)算得分。其它部件類似于第一實(shí)施例的那些部件。

在根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置中，相似度選擇器10從由相似度計(jì)算器9計(jì)算的相似度之中選擇最大相似度和中值相似度。得分計(jì)算器11基于由相似度選擇器10選擇的兩個(gè)相似度來(lái)計(jì)算得分。

這里，將描述根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)方法。步驟S1至S4中的根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置的操作類似于第一實(shí)施例的那些操作。在步驟S4中，假設(shè)類似于第一實(shí)施例獲得以下相似度組S。

公式15

校正數(shù)據(jù)組中的相似度：

在本實(shí)施例中，在步驟S5中相似度選擇器10從相似度組S之中選擇最大值s_a和中值s_b。

得分計(jì)算器11基于由相似度選擇器10選擇的兩個(gè)相似度s_a和s_b如下計(jì)算得分，并將其代入變量TS中。

公式16

通過(guò)以這種方式計(jì)算得分，可以在下面指示的條件下提高偏差的估計(jì)準(zhǔn)確度。

考慮其中外部因素對(duì)測(cè)量值包的影響減小相對(duì)于參考模型的相似度的條件。在這個(gè)條件下，當(dāng)執(zhí)行適當(dāng)?shù)钠罟烙?jì)時(shí)，預(yù)期的是來(lái)自相似度組S中的中值s_b的離群值分布在小于中值s_b的一側(cè)，并且在高于中值s_b一側(cè)的離群值是不太可能的。因此，當(dāng)相似度組S中的中值s_b和最大值s_a之間的差大時(shí)，偏差估計(jì)不合適的可能性被認(rèn)為高。但是，即使當(dāng)中值s_b接近最大值s_a時(shí)，在s_a和s_b本身小的情況下，該估計(jì)也不被認(rèn)為是正確的估計(jì)。因此，采用s_a的平方根與s_b的平方根之差作為得分，以便減小s_a和s_b之差并增加s_a和s_b的值。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可以基于相似度組S的中值s_b和最大值s_a來(lái)計(jì)算得分。本實(shí)施例的得分可以單獨(dú)使用，并且可以與如在第一實(shí)施例中所描述的得分一起使用。

(第四實(shí)施例)

將參考圖8至圖10來(lái)描述根據(jù)第四實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置和方法。在本實(shí)施例中，測(cè)量值包包括定性變量，并且通過(guò)將它們的偏差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的定量變量來(lái)估計(jì)它們的偏差。

這里，圖8是根據(jù)本實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置的功能配置的框圖。如圖8中所圖示的，偏差估計(jì)裝置還包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14。其它部件與第一實(shí)施例的那些部件類似。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14將儲(chǔ)存在測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1中的測(cè)量數(shù)據(jù)組中所包括的定性變量轉(zhuǎn)換為定量變量。定性變量是不能被表達(dá)為數(shù)量的變量，諸如對(duì)象名稱(“人”、“汽車”等)和狀態(tài)(“存在”、“不存在”等)。

圖9是包括定性變量的示例性測(cè)量數(shù)據(jù)組的圖。如圖9中所圖示的，測(cè)量數(shù)據(jù)組的每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)包括測(cè)量日期、對(duì)象名稱、X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)。測(cè)量日期在相關(guān)信息包中，并且對(duì)象名稱、X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)在測(cè)量值包中。圖9的測(cè)量數(shù)據(jù)組是從例如圖像傳感器獲得的。

圖9中的對(duì)象名稱指示在圖像傳感器中拍攝的對(duì)象的名稱，并且X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)是其起點(diǎn)位于圖像上的點(diǎn)并且指示在圖像傳感器中拍攝的對(duì)象的位置的笛卡爾坐標(biāo)。由于諸如“人”和“汽車”的對(duì)象名稱不能被表達(dá)為數(shù)量，因此對(duì)象名稱是定性變量。另一方面，由于X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)可以被指示為數(shù)量，因此它們是定量變量。即，圖9中的測(cè)量數(shù)據(jù)組既包括定量變量又包括定性變量。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14從測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1獲得如圖9中的測(cè)量數(shù)據(jù)組，并將包括在測(cè)量數(shù)據(jù)組中的定性變量轉(zhuǎn)換為定量變量。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14的從定性變量到定量變量的轉(zhuǎn)換可以根據(jù)可選方法(諸如，獨(dú)熱碼(one-hot)表示)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14轉(zhuǎn)換的測(cè)量數(shù)據(jù)作為新的測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1中。偏差估計(jì)裝置可以通過(guò)使用由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14轉(zhuǎn)換的測(cè)量數(shù)據(jù)組來(lái)估計(jì)包括在定性變量的測(cè)量值中的偏差。

例如，在圖像傳感器中，當(dāng)“人”在參考狀態(tài)下被頻繁地測(cè)量并且“汽車”在由圖像傳感器進(jìn)行的測(cè)量包括偏差的情況下被頻繁地測(cè)量時(shí)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14將定性測(cè)量值“人”和“汽車”分別轉(zhuǎn)換成“人”和“汽車”的測(cè)量頻率。測(cè)量頻率是定量的，并且可被用來(lái)間接地估計(jì)圖像傳感器的偏差。

這里，將參考圖10描述從定性變量到定量變量的轉(zhuǎn)換方法。圖10是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14的操作的流程圖。

首先，在步驟S13中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14從測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1獲得測(cè)量數(shù)據(jù)組，并將所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包劃分為定性變量部分和定量變量部分。這里，假設(shè)由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14從測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包由N行n列的表Xr表示，包括由n個(gè)傳感器測(cè)量N次的測(cè)量值。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14從表Xr提取N行m列的表Xc。Xc只包括定性變量，并且數(shù)字m指示定性變量的數(shù)量。而且，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14從表Xr提取N行(n-m)列的表Xv。Xv僅包括定量變量，并且數(shù)字(n-m)指示定量變量的數(shù)量。相應(yīng)地，表Xr被劃分為僅包括定性變量的表Xc和僅包括定量變量的表Xv。

在步驟S14中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14將表Xc轉(zhuǎn)換為獨(dú)熱碼表示，并創(chuàng)建N行h列的表Xw。數(shù)字h依賴于包括在表Xc中的每個(gè)定性變量的可能值的數(shù)量。例如，當(dāng)表Xc具有N行和一個(gè)定性變量“對(duì)象名稱”并且它從兩個(gè)可能的值(即，“人”和“汽車”)取值時(shí)，表Xw變成N行兩列的表。

在步驟S15中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14將表Xw與表Xv連接，并創(chuàng)建表Xz。表Xz具有N行和(n-m+h)列。

在步驟S16中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14通過(guò)使用測(cè)量Xz的每行中的值的測(cè)量日期為每個(gè)可選的時(shí)段(例如，一小時(shí)或一天)將表Xz的相應(yīng)行進(jìn)行分組。用于分組行的測(cè)量日期是從由測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)組的相關(guān)信息包中提取的。當(dāng)表Xz針對(duì)每一天分組時(shí)，例如，在假設(shè)第i個(gè)組是Xz[i]的情況下，01/01至01/02的組是Xz[0]并且01/02至01/03的組是Xz[1]。

接下來(lái)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14為每個(gè)組創(chuàng)建1行(n-m+h)列的表。在本實(shí)施例中，為Xz[i]創(chuàng)建的表儲(chǔ)存Xz[i]的每列的平均值。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14創(chuàng)建表Z，其中所創(chuàng)建的表被連接。當(dāng)已經(jīng)創(chuàng)建了M個(gè)組時(shí)，表Z具有M行和(n-m+h)列。

在步驟S17中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14通過(guò)使用從測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)組的相關(guān)信息包來(lái)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)于表Z的相關(guān)信息包。例如，當(dāng)表Z的第一行表示從01/01至01/02的平均測(cè)量值時(shí)，創(chuàng)建諸如“測(cè)量周期：01/01至01/02”的相關(guān)信息，并且將它關(guān)聯(lián)為表Z的第一行的相關(guān)信息。相應(yīng)地，創(chuàng)建具有表Z作為測(cè)量值包的新測(cè)量數(shù)據(jù)組和來(lái)自原始測(cè)量數(shù)據(jù)組的上面提到的相關(guān)信息作為相關(guān)信息包的新測(cè)量數(shù)據(jù)組。所創(chuàng)建的新測(cè)量數(shù)據(jù)組被儲(chǔ)存在測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1中。

利用上面的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本實(shí)施例，可以估計(jì)測(cè)量值是定性的傳感器(諸如圖像傳感器)的偏差。而且，即使當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量值包既包括定性變量又包括定量變量時(shí)，也可以通過(guò)將定性變量轉(zhuǎn)換為定量變量來(lái)估計(jì)每個(gè)傳感器的偏差。

(第五實(shí)施例)

將參考圖11至圖15來(lái)描述根據(jù)第五實(shí)施例的故障診斷裝置和方法。在本實(shí)施例中，基于由根據(jù)上述實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置和方法估計(jì)的估計(jì)偏差來(lái)診斷傳感器的故障。這里，圖11是故障診斷裝置的功能結(jié)構(gòu)的框圖。如圖11中所圖示的，故障診斷裝置包括偏差估計(jì)裝置、閾值儲(chǔ)存器15、故障診斷器16和診斷結(jié)果儲(chǔ)存器17。

偏差估計(jì)裝置可以可選地從根據(jù)上述實(shí)施例的偏差估計(jì)裝置之中選擇。在圖11中，關(guān)于偏差估計(jì)裝置的結(jié)構(gòu)，除估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13以外的其它部件在圖中未示出。

閾值儲(chǔ)存器15儲(chǔ)存用于確定在傳感器中是否發(fā)生偏差故障的閾值。閾值與由對(duì)應(yīng)傳感器的測(cè)量值具有相同的單位，并且由用戶根據(jù)傳感器的規(guī)范等來(lái)設(shè)置。閾值儲(chǔ)存器15將閾值與對(duì)應(yīng)的傳感器名稱和測(cè)量值單位儲(chǔ)存為閾值數(shù)據(jù)。這里，圖12和圖13是儲(chǔ)存在閾值儲(chǔ)存器15中的多個(gè)示例性閾值數(shù)據(jù)的圖。每個(gè)閾值數(shù)據(jù)包括傳感器名稱、閾值和圖12中的單元。即，在圖12的閾值數(shù)據(jù)中，為每個(gè)傳感器設(shè)置單個(gè)閾值。例如，傳感器A的閾值為1℃。

在圖13的閾值數(shù)據(jù)中，每個(gè)閾值數(shù)據(jù)包括傳感器名稱、季節(jié)、閾值和單位。即，為每個(gè)傳感器設(shè)置多個(gè)季節(jié)，并且為每個(gè)季節(jié)設(shè)置閾值。例如，傳感器A在夏季的閾值為1℃，而在冬季的閾值為3℃。以這種方式，當(dāng)對(duì)應(yīng)于傳感器的相關(guān)信息可用時(shí)，可以為相關(guān)信息的每個(gè)值設(shè)置傳感器的閾值。相應(yīng)地，可以提高故障診斷的準(zhǔn)確度。

故障診斷器16基于儲(chǔ)存在估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13中的每個(gè)傳感器的估計(jì)偏差和儲(chǔ)存在閾值儲(chǔ)存器15中的每個(gè)傳感器的閾值來(lái)診斷在每個(gè)傳感器中是否發(fā)生偏差故障。當(dāng)估計(jì)的偏差大于閾值時(shí)，故障診斷器16做出在傳感器中發(fā)生偏差故障的診斷。故障診斷器16的診斷結(jié)果儲(chǔ)存在診斷結(jié)果儲(chǔ)存器17中。

通過(guò)使計(jì)算機(jī)設(shè)備100執(zhí)行與偏差估計(jì)裝置類似的故障診斷程序，可以實(shí)現(xiàn)故障診斷裝置的每個(gè)功能配置。

接下來(lái)，將參考圖14和15描述根據(jù)本實(shí)施例的故障診斷方法。圖14是根據(jù)本實(shí)施例的故障診斷裝置的操作的流程圖。

在步驟S18中，故障診斷器16從閾值儲(chǔ)存器15中提取要診斷的傳感器的閾值。當(dāng)要作為診斷目標(biāo)的傳感器的數(shù)量為n時(shí)，提取n個(gè)閾值。故障診斷器16將每個(gè)提取出的閾值代入稱為H的變量。

在步驟S19中，故障診斷器16從估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13中提取要診斷的傳感器的估計(jì)偏差。當(dāng)要診斷的傳感器的數(shù)量為n時(shí)，提取n個(gè)估計(jì)偏差。故障診斷器16將每個(gè)提取出的估計(jì)偏差的絕對(duì)值代入稱為ba的變量。通過(guò)使用估計(jì)偏差的絕對(duì)值，可以在不考慮估計(jì)偏差是正還是負(fù)的情況下執(zhí)行故障診斷。

在步驟S20中，故障診斷器16通過(guò)將傳感器的變量H與傳感器的變量ba進(jìn)行比較來(lái)診斷傳感器中是否發(fā)生偏差故障。故障診斷器16做出變量ba大于變量H的傳感器具有偏差故障的診斷。另一方面，故障診斷器16做出變量ba等于或小于變量H的傳感器處于正常狀態(tài)的診斷。故障診斷器16的診斷結(jié)果儲(chǔ)存在診斷結(jié)果儲(chǔ)存器17中。儲(chǔ)存在診斷結(jié)果儲(chǔ)存器17中的診斷結(jié)果可以由顯示設(shè)備103顯示。

這里，圖15是由顯示設(shè)備103顯示的多個(gè)示例性診斷結(jié)果的圖。在圖15中，每個(gè)傳感器的診斷結(jié)果包括傳感器名稱、估計(jì)偏差、閾值和單位。例如，由于傳感器A的估計(jì)偏差為2℃并且閾值為1℃(H<ba)，因此傳感器A被診斷為有故障。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可以通過(guò)使用由上述偏差估計(jì)裝置和方法作出的估計(jì)偏差來(lái)診斷傳感器的偏差故障。

在步驟S19中，可以將估計(jì)偏差的原始值而不是估計(jì)偏差的絕對(duì)值代入變量ba。在這種情況下，可以在閾值儲(chǔ)存器15中設(shè)置用于傳感器的故障診斷的上閾值極限值或下閾值極限值。而且，可以設(shè)置兩個(gè)閾值，即，上閾值極限值和下閾值極限值。在這些情況下，當(dāng)估計(jì)偏差的值在由上閾值極限值和/或下閾值極限值所限定的范圍之外時(shí)，故障診斷器16可以診斷發(fā)生偏差故障。

(第六實(shí)施例)

將參考圖16來(lái)描述根據(jù)第六實(shí)施例的故障診斷裝置和方法。在本實(shí)施例中，基于得分診斷由傳感器測(cè)量的傳感器或設(shè)備的故障。這里，圖16是故障診斷裝置的功能結(jié)構(gòu)的框圖。如圖16中所圖示的，故障診斷裝置包括測(cè)量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器1、數(shù)據(jù)提取器2、參考數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器3、目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4、參考模型構(gòu)建器5、參考模型儲(chǔ)存器6、相似度計(jì)算器9、相似度選擇器10、得分計(jì)算器11、閾值儲(chǔ)存器15、故障診斷器16以及診斷結(jié)果儲(chǔ)存器17。由于故障診斷裝置不估計(jì)傳感器的偏差，因此不同于根據(jù)第五實(shí)施例的故障診斷裝置，故障診斷裝置不必包括臨時(shí)偏差生成器7、校正測(cè)量值計(jì)算器8、估計(jì)偏差確定器12和估計(jì)偏差儲(chǔ)存器13。

在本實(shí)施例中，相似度計(jì)算器9基于儲(chǔ)存在參考模型儲(chǔ)存器6中的參考模型和儲(chǔ)存在目標(biāo)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器4中的目標(biāo)數(shù)據(jù)組來(lái)計(jì)算相似度。這里，計(jì)算出的相似度越低意味著一些故障發(fā)生的可能性越高。

相似度計(jì)算器9為每個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算相似度。相似度計(jì)算器9生成包括相似度和與計(jì)算相似度時(shí)所使用的目標(biāo)數(shù)據(jù)相同的相關(guān)信息的相似度數(shù)據(jù)。由于相似度計(jì)算器9為每個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)生成相似度數(shù)據(jù)，因此生成與包括在目標(biāo)數(shù)據(jù)組中的目標(biāo)數(shù)據(jù)一樣多的多個(gè)相似度數(shù)據(jù)(相似度數(shù)據(jù)組)。由相似度計(jì)算器9計(jì)算相似度的方法如上所述。

相似度選擇器10根據(jù)由相似度計(jì)算器9計(jì)算出的多個(gè)相似度數(shù)據(jù)的相似度選擇多個(gè)相似度數(shù)據(jù)。由相似度選擇器10選擇的相似度數(shù)據(jù)組被用來(lái)計(jì)算得分。用于通過(guò)相似度選擇器10選擇相似度數(shù)據(jù)的方法如上所述。

得分計(jì)算器11基于由相似度選擇器10選擇的相似度數(shù)據(jù)組來(lái)計(jì)算得分。得分是這樣的值，其中目標(biāo)數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包與參考數(shù)據(jù)組的測(cè)量值包之間的相似度是基于參考模型儲(chǔ)存器6中的參考模型來(lái)評(píng)估的。得分是例如包括在所選的相似度數(shù)據(jù)組中的相似度的平均值、中值和模式。但是，得分不限于這些。用于通過(guò)得分計(jì)算器11計(jì)算得分的方法如上所述。

閾值儲(chǔ)存器15儲(chǔ)存用于確定在傳感器或由傳感器測(cè)量的設(shè)備中是否發(fā)生了某些故障的閾值。閾值用于得分并且可選地由用戶設(shè)置。閾值作為閾值數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在閾值儲(chǔ)存器15中。閾值數(shù)據(jù)根據(jù)諸如要診斷的傳感器的種類的相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)要診斷的傳感器包括溫度計(jì)和濕度計(jì)時(shí)，對(duì)應(yīng)的閾值可以是1.0。當(dāng)傳感器僅包括溫度計(jì)時(shí)，對(duì)應(yīng)的閾值可以是2.0。當(dāng)由目標(biāo)數(shù)據(jù)組的相關(guān)信息包指示的條件僅與閾值儲(chǔ)存器15中儲(chǔ)存的一個(gè)匹配時(shí)，與條件相關(guān)的閾值用于目標(biāo)數(shù)據(jù)組的故障診斷。另一方面，當(dāng)目標(biāo)數(shù)據(jù)組的條件與儲(chǔ)存在閾值儲(chǔ)存器15中的多個(gè)條件匹配時(shí)，根據(jù)預(yù)定方法生成用于目標(biāo)數(shù)據(jù)組的故障診斷的閾值。要生成的閾值例如是對(duì)應(yīng)于所匹配的條件的閾值的最大值、最小值和平均值。但是，生成閾值的方法不限于這些。而且，用于在任何條件下的故障診斷的閾值數(shù)據(jù)可以由用戶準(zhǔn)備并儲(chǔ)存在閾值儲(chǔ)存器15中。

故障診斷器16基于目標(biāo)數(shù)據(jù)組的條件通過(guò)使用由得分計(jì)算器11計(jì)算的得分和從閾值儲(chǔ)存器15中提取的得分的閾值來(lái)診斷傳感器或由傳感器測(cè)量的設(shè)備中是否發(fā)生了某些故障。當(dāng)計(jì)算出的得分小于閾值時(shí)，故障診斷器16做出傳感器或由傳感器測(cè)量的設(shè)備中發(fā)生了某些故障的診斷。故障診斷器16的診斷結(jié)果儲(chǔ)存在診斷結(jié)果儲(chǔ)存器17中。

故障診斷裝置可以通過(guò)執(zhí)行上述步驟S1、S4至S6、S18和S20中的處理來(lái)做出傳感器或由傳感器測(cè)量的設(shè)備中發(fā)生了某些故障的診斷。

即，在步驟S1中參考模型構(gòu)建器5構(gòu)建參考模型。在步驟S4中，相似度計(jì)算器9基于參考模型計(jì)算包括在目標(biāo)數(shù)據(jù)組中的每個(gè)目標(biāo)數(shù)據(jù)的相似度。在步驟S5中，相似度選擇器10選擇相似度組S的前10％中的相似度。在步驟S6中，得分計(jì)算器11計(jì)算目標(biāo)數(shù)據(jù)組的得分TS。在步驟S18中，故障診斷器16基于目標(biāo)數(shù)據(jù)組的條件從閾值儲(chǔ)存器15提取得分的閾值。在步驟S20中，故障診斷器16通過(guò)將得分與閾值進(jìn)行比較來(lái)診斷傳感器或由傳感器測(cè)量的設(shè)備中是否發(fā)生了故障。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，可以通過(guò)使用得分來(lái)診斷傳感器或由傳感器測(cè)量的設(shè)備的故障。

雖然已經(jīng)描述了某些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅僅是作為例子給出的，并且不意在限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，可以以各種其它形式實(shí)施本文描述的新穎方法和系統(tǒng)；此外，在不背離本發(fā)明的精神的情況下，可以對(duì)本文描述的方法和系統(tǒng)的形式進(jìn)行各種省略、替換和改變。所附權(quán)利要求及其等同物意在覆蓋落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的此類形式或修改。