KR101204499B1 - Ultrasonic apparatus having an image for diagnosis of electrical facilities - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배전선로 및 송전선로의 전력설비에 사용되는 기자재에서 발생하는 불량 개소를 시각적으로 인지할 수 있는, 영상기능이 부가된 전력설비 진단용 초음파 진단장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus for power equipment diagnosis, in which an image function is added, which visually recognizes a defective point generated in equipment used in power equipment of a distribution line and a transmission line.
배전 선로나 송전선로에 위치하는 애자, 변압기, 개폐기, 차단기, 접속재 등의 설비는 주변의 환경 변화와 내구연한 경과에 따른 파손 및 수목접촉, 조류 등의 외적 요인에 의해 정전사고를 유발하게 된다. 종래에는 선로 순시원을 통해 육안으로 점검하는 순시 방법과 활선 상태에서 활선차를 이용하거나 포크형 현수 애자 분담 전압 측정기를 사용하여 분담전압을 측정하는 활선 기별 점검 방법, 전력 설비에서 열화가 진행될 때 발생되는 열을 측정하여 배전 선로의 이상 여부를 판단하는 열화상 측정 방법, RFI(Radio Frequency Interference)를 이용한 점검 방법, 코로나 방전에 대한 자와선 대역 측정 방법, 설비의 손상 부위에서 발생하는 초음파 대역의 신호를 분석하여 고장 여부를 판단하는 초음파검출 방법 등이 사용되고 있다.Facilities such as insulators, transformers, switchgear, breakers, and connection materials located in distribution lines or transmission lines may cause an electrostatic accident due to external factors such as damage, tree contact, and tide due to changes in the surrounding environment and durability. Conventionally, an instantaneous method for visual inspection through a line instantaneous source, a liveline inspection method for measuring a sharing voltage by using a live vehicle in a live state or a fork-type suspension insulator voltage sharing meter, and a deterioration in a power facility Thermal image measuring method to determine abnormality of distribution line by measuring heat, checking method using RFI (Radio Frequency Interference), measuring method of magnetic field band for corona discharge, ultrasonic band signal generated from damaged part of facility Ultrasonic detection methods, such as to determine whether the failure by analyzing the has been used.
RFI를 측정하는 방법은 도시 밀집지역이나 최근 늘어나는 전파사용량의 증가 때문에 불량 설비에서만 발생되는 노이즈를 분별하는 과정이 어려워서 효과적으로 원격에서 불량설비를 측정하는 장비를 제공하는 것에는 아직 비경제적이다.The method of measuring RFI is difficult to distinguish the noise generated only from the poor facilities due to the increase in the use of urban areas or the recent increase in the use of radio waves, and it is still uneconomical to provide the equipment to effectively measure the remote facilities.
또한 열화상 카메라는 열을 수반되지 않은 특고압 선로의 경우에는 정확한 탐지가 곤란할 수 있다.In addition, thermal imaging cameras may be difficult to detect accurately in the case of extra-high voltage lines that do not involve heat.
자외선 대역 측정방법은 전리층에서 차단되는 자외선 C의 범위 내에서 측정을 하기 위한 장비들이 개발되고 있으나, 주간에는 전리층에서 누설되는 자외선 C의 분포 때문에 오차가 심하게 되며 고가의 자외선 측정 장비를 사용하는 데 따른 경제적 부담이 따르게 된다.UV band measurement method has been developed to measure within the range of UV C blocked in the ionosphere, but during the day due to the distribution of UV C leaked from the ionosphere, the error is severe and due to the use of expensive UV measurement equipment There is an economic burden.
따라서 외부에서 원격으로 전력설비를 더욱 간편하게 측정할 수 있는 불량설비 측정수단을 제공할 필요성이 있다.Therefore, there is a need to provide a bad facility measuring means that can more easily measure the power equipment from the outside remotely.
초음파 검출방법은 국내공개특허공보 2012-0016423에 개시된 바와 같이 전력설비에 대하여 원격에서 초음파센서 어레이로부터 초음파를 인가받아 전기신호를 추출하고 이 신호성분을 분석하여 전력설비의 이상상태를 검출한다.In the ultrasonic detection method, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2012-0016423, an ultrasonic signal is remotely applied to an electric power plant to extract an electric signal, and the signal component is analyzed to detect an abnormal state of the electric power plant.
이러한 판정 방법은 신호 검출 단계에서 실시간으로 이루어지는 것이 아니라 의심 설비로부터 수집된 신호 데이터를 별도의 상태 판정 프로그램을 이용하여 이루어지게 된다.This determination method is not performed in real time in the signal detection step, but is performed using a separate state determination program on the signal data collected from the suspect facility.
종래의 기술들은 고정되고 대형화된 전력설비에 대한 것이어서 외부의 노이즈로부터 차단되어 있는 상태이기 때문에 이상 유무를 측정하는 데는 시간적 제약이 없었다.Since the conventional techniques are for fixed and large-scale power facilities, and are isolated from external noise, there is no time constraint for measuring anomalies.
그러나 전국에 약 50M 경간으로 세워진 배전 전주 및 산악지대에 설치된 송전 전주를 대상으로 진단하기 위해서는 현장에서 휴대가 가능하고 실시간으로 고장부위를 정확하게 탐지할 수 측정장치가 필요하다.However, in order to diagnose the distribution poles installed in the 50m span nationwide and the transmission poles installed in the mountainous area, it is necessary to have a measuring device that is portable in the field and accurately detects the failure part in real time.
또한, 현장에서 간편하게 초음파 신호를 분석하고 불량설비를 실시간으로 현장에서 판독하고 불량설비에 대한 불량 위치를 시각적인 정보로 출력하여 표시하거나 저장할 수 있는 초음파 진단장치가 요구 된다.
In addition, there is a need for an ultrasonic diagnostic apparatus that can easily analyze the ultrasonic signal in the field, read the defective equipment in real time in the field, and display or store the defective position of the defective equipment as visual information.
본 발명은 과제는 송배전선로에 설치된 설비의 불량에 의해 발생되는 초음파 대역의 신호를 검출하여 신호의 이상 유무를 분석 판단하고 그 결과를 시각적인 정보로 변환하고, 해당 불량설비의 실시간 영상과 합성함으로써 설비의 불량 여부 및 위치를 시각적으로 정확하게 판별할 수 있는 영상 기능을 가진 전기설비 진단용 초음파 진단장치를 제공하는 것에 있다.The object of the present invention is to detect the signal of the ultrasonic band generated by the failure of the equipment installed in the transmission and distribution line to analyze and determine the abnormality of the signal, convert the result into visual information, and synthesized with the real-time image of the defective equipment The present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosing electrical installations having an image function capable of visually and accurately determining whether a facility is defective or not.
또한, 본 발명은 불량 패턴의 특징을 데이터베이스로 저장하여 초음파로 측정된 데이터를 저장된 패턴과 대비하여 불량 유무를 판단함으로써, 휴대가 용이하고 정확한 불량 유형을 판별할 수 있는 전기설비 진단용 초음파진단장치를 제공하는 것에 있다.
In addition, the present invention provides an ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosis of electrical equipment that is easy to carry and can determine the exact type of defects by storing the characteristics of the defect pattern in a database to determine the presence or absence of the defect compared to the stored pattern of ultrasound data. It is to offer.
상기 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,
본 발명의 일 측면에 따른 영상기능이 부가된 전력설비를 진단하는 초음파 장치는,According to an aspect of the present invention, an ultrasound apparatus for diagnosing a power facility to which an imaging function is added is provided.
일정 영역의 범위 내에 위치한 설비 대상물의 초음파 신호를 집음기로 수집하는 초음파수집모듈; 상기 초음파 수집모듈이 지향하는 방향의 상기 설비 대상물의 영상을 촬영하여 영상신호를 수신하는 영상수신모듈; 상기 수집된 초음파 신호로부터 파형의 고유한 특성인자의 패턴을 추출하여 불량 여부를 판별할 수 있는 특성인자 패턴으로 변환하는 기능을 수행하는 초음파신호 패턴처리기; 불량유형에 따른 파형의 고유한 특성인자의 표준패턴을 저장한 패턴 데이터베이스; 상기 변환된 특성인자 패턴과의 상기 패턴 데이터베이스에 저장된 패턴 유형들과 패턴 정합 여부를 검사하여 고장 여부를 판독하는 판독모듈; 상기 판독된 결과를 시각적으로 변환하고 상기 촬영된 영상 신호와 합성하여 합성된 영상신호로 출력하는 영상 제어부; 상기 합성된 영상신호를 받아 상기 대상물의 이미지에 상기 불량 위치 정보를 함께 출력하는 디스플레이부; 를 포함한다.Ultrasonic collection module for collecting the ultrasonic signal of the installation object located in the range of a certain region with a collector; An image receiving module for receiving an image signal by capturing an image of the facility object in a direction directed by the ultrasonic collection module; An ultrasonic signal pattern processor which performs a function of extracting a pattern of characteristic characteristics of a waveform from the collected ultrasonic signals and converting the characteristic characteristic pattern into a characteristic factor pattern capable of determining a defect; A pattern database storing standard patterns of characteristic characteristics of the waveforms according to the defect types; A reading module that checks whether patterns match with pattern types stored in the pattern database with the converted characteristic factor pattern and reads a failure; An image controller for visually converting the read result and synthesizing it with the photographed image signal and outputting the synthesized image signal; A display unit which receives the synthesized video signal and outputs the defective position information together to the image of the object; It includes.
본 발명의 일 측면에서, 상기 영상수신모듈의 카메라의 화각은 상기 집음기의 초음파 빔 폭보다 크게 설정되며, 측정거리 10 ~ 20m에서 상기 집음기에서 수신된 음원의 중심점이 상기 카메라의 화면의 중심점에 위치되도록 장착한 것을 특징으로 한다.In one aspect of the invention, the angle of view of the camera of the image receiving module is set larger than the ultrasonic beam width of the sound collector, the center point of the sound source received from the sound collector at a measuring distance of 10 to 20m is located at the center point of the screen of the camera It is characterized in that the mounting.
또한, 상기 영상수신모듈의 카메라의 화각은 6°~ 12°의 범위에 있으며, 상기 집음기의 초음파 빔 폭은 2°~ 4°범위에서 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the angle of view of the camera of the image receiving module is in the range of 6 ° ~ 12 °, the ultrasonic beam width of the collector is characterized in that formed in the range of 2 ° ~ 4 °.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 초음파 진단장치는, In addition, according to another aspect of the invention, the ultrasonic diagnostic apparatus,
특정 주파수 대역의 지향성을 가지는 초음파 신호를 발생시켜 검사하고자 하는 기자재로부터 반사되어 돌아오는 음파를 상기 초음파 포집기를 이용해 수신하여 대상 기자재까지의 거리를 산출하여 거리 신호를 발생시키는 초음파 거리 측정부; 및 온도, 습도 등을 측정하여 측정 신호를 발생시키는 온도, 습도 센서부를 포함하는 환경 인자 수집 모듈을 더 포함할 수 있다.An ultrasonic distance measuring unit for generating an ultrasonic signal having a directivity of a specific frequency band and receiving a sound wave reflected from the equipment to be inspected by using the ultrasonic collector to calculate a distance to a target equipment to generate a distance signal; And an environmental factor collection module including a temperature and humidity sensor unit for measuring a temperature and humidity to generate a measurement signal.
또한, 상기 환경 인자 수집 모듈은 위치정보 발생기를 더 포함하며,In addition, the environmental factor collection module further includes a location information generator,
상기 위치정보발생기는 GPS수신기를 포함하고, 상기 GPS 수신기에서 수신된 위치정보와 상기 초음파 거리 측정부에서 측정한 거리정보, 또한, 상기 카메라의 입체적 지향각을 측정하여 상기 측정된 데이터를 이용하여 실제 불량설비의 위치를 산출하여 측정 대상물의 현재 위지 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.The location information generator includes a GPS receiver, the location information received from the GPS receiver and the distance information measured by the ultrasonic distance measuring unit, and by measuring the three-dimensional orientation angle of the camera to actually use the measured data Computing the location of the defective equipment is characterized in that to generate the current position information of the measurement object.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 판독모듈에서 판독결과, 상기 설비대상물이 불량 시설물로 판독될 경우에는 상기 설비대상물의 이미지가 출력되는 상기 디스플레이 화면의 중심점에 불량의 종류에 따라 원의 색깔을 다르게 하거나 원의 크기를 다르게 출력되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another aspect of the present invention, the color of the circle according to the type of the defect in the center point of the display screen on which the image of the object is output when the result of the reading in the reading module, the installation object is read as a defective facility Differently or the size of the circle is characterized in that it is output differently.
또한, 상기 디스플레이 화면 일측에 상기 초음파 패턴 처리기에서 처리된 영상 패턴신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.The method may include outputting an image pattern signal processed by the ultrasonic pattern processor to one side of the display screen.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.Specific details for achieving the above object will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be configured in various different forms, and the present embodiments may be completed by the disclosure of the present invention and have a general knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is provided to inform the full scope of the invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 초음파에 의하여 불량 여부를 간단하게 판독할 수 있으며, 불량대상물의 이미지에 불량위치를 이미지로 표시하여 저장함으로써, 불량위치와 불량 정도를 쉽게 인지할 수 있으며, 초음파에 측정된 전기 시설물들의 이력을 신속하고 효과적으로 관리할 수 있는 할 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to simply read whether the defect by the ultrasonic wave, and by displaying the defective position in the image of the defective object as an image, it is possible to easily recognize the defective position and the degree of failure, ultrasonic This has the effect of being able to quickly and effectively manage the history of measured electrical installations.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 패턴을 간결하게 추출된 고조파 패턴과 반복률 패턴을 중복하여 패턴 DB와 대비함으로써, 불량을 판단하는데 신뢰도를 높일 수 있으며, DB용량을 최소화하여 신속하게 입력과 판독작업을 실시간으로 진행을 할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by repeatedly comparing the harmonic pattern and the repetition rate pattern extracted from the pattern with the pattern DB, it is possible to increase the reliability in determining the failure, and to quickly input and read the work by minimizing the DB capacity. It is effective to proceed in real time.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 검사 패턴의 특징적인 인자만을 분석하도록 함으로서(즉, 각 패턴의 특징적인 인자를 간결 명료하게 함으로서), 이러한 분석들이 프로세서 및 시스템에 부담을 최소화할 수 있기 때문에 현장에서 실시간으로 판독을 할 수 있고 시스템의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
According to one embodiment of the present invention, by analyzing only the characteristic factors of each test pattern (i.e., succinctly clarifying the characteristic factors of each pattern), since such analyzes can minimize the burden on the processor and the system. This can be read in real time in the field and increases the efficiency of the system.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기능을 가진 초음파 진단장치의 내부구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 수신된 초음파 신호로부터 불량 설비 패턴을 판단하여 디스플레이로 출력하는 일련의 과정을 도시한 것이다.
도 3은 일반적인 초음파 센서의 물리적 강도를 표시한 것이다.
도 4는 일반적인 초음파의 지향특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일반적인 광학계의 화각을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 집음기와 카메라의 빔 폭 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 촬영된 프레임과 초음파 검출 표적 영역의 관계에 따른 고장 지점의 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 수용가 LP전선이 침식된 사례에서 검출된 초음파 입력신호와 상기 입력신호를 패턴처리기에서 변환된 파형 패턴을 도시한 것이다.
도 9는 현수애자에 균열이 발생된 사례에서 검출된 초음파 입력신호와 상기 입력신호를 패턴처리기에서 변환된 파형 패턴을 도시한 것이다.
도 10은 아크 흔적이 확인되었던 불량 현수 애자 사례에서 검출된 초음파 입력신호와 상기 입력신호를 패턴처리기에서 변환된 파형 패턴을 도시한 것이다.
도 11은 수용가 LP전선이 침식된 사례에서 검출된 초음파 입력신호와 상기 입력신호를 패턴처리기에서 변환된 파형 패턴을 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 화면에 신호의 세기와 검출된 파형의 패턴이 표시되는 것을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram illustrating an internal configuration of an ultrasound diagnostic apparatus having an imaging function according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 illustrates a series of processes for determining a defective equipment pattern from a received ultrasonic signal and outputting the defective equipment pattern to a display.
Figure 3 shows the physical strength of a typical ultrasonic sensor.
4 is a view for explaining the directivity of the general ultrasonic wave.
5 is a view for explaining an angle of view of a general optical system.
6 is a view for explaining a beam width system of the collector and the camera according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a method of determining a failure point according to the relationship between the photographed frame and the ultrasonic detection target region.
8 illustrates an ultrasonic input signal detected in a case where a consumer LP wire is eroded and a waveform pattern converted from the input signal by a pattern processor.
9 illustrates an ultrasonic input signal detected in a case where a crack is generated in the suspension insulator and a waveform pattern converted from the input signal by a pattern processor.
FIG. 10 illustrates an ultrasonic wave input signal detected in a case of a poor suspension insulator in which an arc trace was confirmed, and a waveform pattern converted from the input signal by a pattern processor.
FIG. 11 illustrates an ultrasonic input signal detected in a case where a consumer LP wire is eroded and a waveform pattern converted from the input signal by a pattern processor.
12 is a view for explaining that a signal intensity and a pattern of a detected waveform are displayed on a display screen according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.The present invention may be modified in various ways and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
참고로, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성 요소를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.For reference, in the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with other components in between. It also includes the case.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
본 발명은 가공 송전 및 배전 설비의 애자 및 스위칭류 접속부위 등이 지지부위와 충전부위 간에 절연 불량으로 인하여 누설 전류가 발생하는 것을 원격에서 점검할 수 있도록 하는 초음파 진단장치이다.The present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus for remotely checking that insulators and switching flow connection portions of overhead power transmission and distribution facilities are caused by a poor insulation between a support portion and a charging portion.
가공 배전선로의 전력 설비에서 절연불량으로 인하여 접지 또는 지지대를 통하여 방전되는 전류가 발생되는 경우 Arcing, 및 Corona 현상에 의하여 그 주위에 있는 공기분자를 교란시켜 고유의 초음파신호를 발생시키는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단장치는 공중에 흩어져 있는 신호음을 수집 측정하여 불량 개소를 신속하게 검출할 수 있도록 구성된다. When the current discharged through the ground or the support due to poor insulation in the power equipment of the overhead distribution line generates a unique ultrasonic signal by disturbing the air molecules around it by Arcing and Corona phenomenon, Ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment is configured to be able to quickly detect the defective location by collecting and measuring the signal sound scattered in the air.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a specific content for the practice of the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 기능을 가진 초음파 진단장치의 내부구성을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an internal configuration of an ultrasound diagnostic apparatus having an imaging function according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단장치는 초음파수집모듈(11), 영상수신모듈(12), 환경인자 수집 모듈(13), 초음파 신호처리기(21), 중앙처리장치(MCU 20), 초음파신호 패턴처리기(22), 저장장치(24), 판독모듈(23), 영상제어부(30) 디스플레이부(35) 오디오부(34)를 포함한다.Referring to Figure 1, the ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention
초음파 수집모듈(11)은 설비로부터 발생되는 초음파신호를 수신하여 불량 여부를 판독하기 위한 초음파 신호의 입력 수단이다.The
초음파 수집모듈(11)은 원통형 나팔 관 형상의 집음기를 가진 검출장치로서 차량으로 이동할 경우에도 외부 노이즈에 영향을 최소화하면서 일정 영역의 범위 내에 위치한 전력설비의 초음파 신호수집을 가능하게 해준다. The
또한, 초음파센서와 증폭회로를 수신기안에 배치하여 센서와 회로 간에 발생할 수 있는 노이즈를 최소화하여 증폭된 신호를 신호처리기(21)로 보낸다.In addition, the ultrasonic sensor and the amplifying circuit is disposed in the receiver to minimize the noise that may occur between the sensor and the circuit to send the amplified signal to the
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파수집모듈(12)은 외부 노이즈를 차단하기 위하여 단면이 점차 작아지는 원통형 나팔관 타입의 하우징과 상기 좁아진 하우징의 밑면에 초음파센서를 설치한 구조이다.
상기 하우징의 내주면의 연장 방향으로 형성되는 초음파 탐지 영역 외에서 발생하는 주변 노이즈가 차단되면서, 조준된 영역으로부터 오는 초음파 신호를 수신할 수 있게 구성된다.The ambient noise generated outside the ultrasonic detection region formed in the extending direction of the inner circumferential surface of the housing is blocked, and is configured to receive the ultrasonic signal from the aimed region.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 수집모듈(11)은 외부에서 내부로 점점 좁아지는 원통형 나팔관 타입의 하우징을 구비한 형태이므로, 하우징의 개구 방향으로 진행되어 오는 음파는 개구 내로 진행되어 초음파 센서에 의해 검출되지만, 하우징의 측면으로 진행되어 음파 등은 하우징에 의해 차단되어 초음파 센서에 도달되지 않거나 미약하게 검출하게 된다. 즉, 나팔관 타입의 하우징의 개구 방향으로 진행되어온 음파의 진행은 허용하고 주변 방향으로 진행되어온 음파를 차단하는 노이즈 여과 기능을 하게 된다(본 발명의 일 실시예에서는 센서부와 집음기를 통합한 장치를 초음파 포집기라 칭한다.).Since the
영상수신모듈(12)은 초음파 포집기가 지향하는 지향 방향의 영상을 촬영하는 카메라 영상 신호의 입력 수단이다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 영상수신모듈(12)에 포함된 영상 신호의 입력수단은 CCD 또는 CMOS 센서를 사용한 디지털 카메라이며, 카메라의 화각의 중심축은 상기 초음파 포집기의 음향 빔 폭의 중심축과 일치하도록 세팅된다.The input means of the image signal included in the
본 발명의 또 다른 실시예에서는 영상수신모듈(12)은 복수의 입력 단자를 포함하며, 초음파 포집기에 장착된 주 카메라의 영상 신호 연결을 위한 제 1 영상 입력 단자와 고장 부위의 정밀 확대 정지 영상을 얻기 위해 필드스코프에 장착된 카메라 모듈의 영상신호 연결을 위한 제 2 영상 입력 단자를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the
환경인자 수집 모듈(13)은 입력된 초음파 신호의 분석에 영향을 주는 환경 정보인 온도, 습도, 거리에 대한 정보를 제공하는 환경인자 수집 수단이다.The environmental
환경인자 수집 모듈(13)은 특정 주파수 대역의 지향성을 가지는 특정 초음파 신호를 발생시켜 검사하고자 하는 기자재로부터 반사되어 돌아오는 음파를 상기 초음파 신호의 입력 수단인 초음파 포집기를 이용해 수신하여 대상 기자재까지의 거리를 산출하여 측정 대상물의 거리 신호를 발생하는 초음파 거리 측정부와; 온도, 습도 등을 측정하여 측정 신호를 발생하는 온도, 습도 센서부를 포함한다.The environmental
또한, 상기 환경인지 수집 모듈(13)에는 대상물의 위치정보에 대한 신호를 발생시키는 위치 정보 발생기를 포함할 수 있다.In addition, the environmental
상기 위치정보 발생기는 GPS수신기를 포함하며, 상기 GPS 수신기에서 수신된 위치정보와 초음파 거리 측정부에서 측정한 거리정보, 또한, 카메라의 입체적 지향각을 측정하며, 상기 측정된 데이터를 이용하여 실제 불량설비의 위치를 산출하여 측정 대상물의 현재 위지 정보를 생성한다.The location information generator includes a GPS receiver, the location information received from the GPS receiver and distance information measured by the ultrasonic distance measuring unit, and also measures the three-dimensional orientation angle of the camera, the actual failure by using the measured data The location of the equipment is calculated to generate the current position information of the object to be measured.
또한, 상기 위치정보 발생기는 고장이 판별된 전력기자재의 위치 정보를 측정물 데이터 저장 수단에 동시에 전자 지도상에 기록하여 고장 위치를 고장 정보와 함께 기재하여 저장할 수 있다.In addition, the location information generator may record the location information of the power equipment, the failure is determined on the electronic map at the same time to the measurement data storage means to describe the location of the failure along with the failure information.
상기 초음파 거리 측정부의 특정 초음파 발생기는 상기 초음파 포집기 내부에 설치될 경우, 상기 초음파 포집기와 동일한 축 상을 중심축으로 지향하도록 설치될 수 있다.When the ultrasonic generator of the ultrasonic distance measuring unit is installed inside the ultrasonic collector, the ultrasonic generator may be installed to be directed toward the central axis on the same axis as the ultrasonic collector.
또한, 상기 초음파 거리 측정부는 상기 영상수신모듈에 설치될 경우, 상기 영상수신모듈(12)의 촬영렌즈와 동일한 중심축을 지향하도록 설치되어 상기 카메라 모니터에서 촬영되는 이미지의 중심점을 향하도록 설치될 수 있다.When the ultrasonic distance measuring unit is installed in the image receiving module, the ultrasonic distance measuring unit may be installed to face the same central axis as the photographing lens of the
초음파 신호처리기(21)는 불량에 의해 발생되는 초음파 대역의 신호를 필터링하고 신호를 증폭하며 증폭된 신호를 MCU와 초음파신호 패턴처리기(22)로 전달한다. The
초음파신호 패턴처리기(22)는 입력된 초음파 신호로부터 파형의 고유한 특성인자의 패턴을 추출하여 불량 여부를 판별할 수 있는 특성인자 패턴으로 변환하는 기능을 수행하는 수단이다.The ultrasonic
본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 초음파 신호처리기(21)를 초음파신호 패턴처리기(22) 내에 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the
전력설비에서 발생된 초음파 신호음은 현장여건에 따라 최대값의 대역이 조금씩 변하게 되는데, 초음파 신호처리기(21)에서 증폭된 신호는 초음파신호 패턴처리기(22)로 전송되어 초음파신호 패턴처리기(22)에 포함된 FFT(Fast Fourier Transform) 분석장치에서 특성인자 패턴으로 변환하게 된다.Ultrasonic signal sound generated in the power equipment is changed to the band of the maximum value little by little depending on the site conditions, the signal amplified in the
또한, 초음파신호 패턴처리기(22)는 Peak Band Pass Filter을 통해 현재 신호음의 최고치의 주파수를 인식하여 그 대역만을 필터링하는 것을 포함할 수 있다.In addition, the ultrasonic
Peak Band Pass Filter는 다른 대역에서 발생되는 노이즈를 제거하고 순수패턴을 변조 및 증폭회로로 보냄으로써 신호대 잡음비를 효율적으로 유지할 수 있다.The Peak Band Pass Filter effectively maintains the signal-to-noise ratio by removing noise from other bands and sending pure patterns to the modulation and amplifying circuits.
또한, 초음파신호 패턴처리기(22)는 FFT분석 장치를 거친 데이터에 대하여 검파기와 Loop filter를 거치면서 설정된 값의 파형이 나올 때까지 증폭하는 AGC(Automatic Gaing Control)장치를 포함할 수 있다. AGC 장치는 미세한 신호음을 원거리에서도 인지할 수 있도록 증폭을 하여 음원을 찾아 패턴 유형을 판독하는데 유효하게 사용된다. In addition, the ultrasonic
판독모듈(23)은 입력 패턴과의 패턴데이터베이스(24)에 저장된 패턴 유형들을 대비하여 불량 여부를 판독하고 불량 종류 및 정도를 진단한다. The
즉, 판독모듈(23)은 고장신호 표준 패턴 정보와 입력된 초음파 신호로부터 추출한 특성인자의 패턴 정합 여부를 검사하여 전기 설비의 불량 여부를 판별하게 된다.That is, the
또한, 판독모듈(23)은 수신된 초음파 신호음의 실효값, 이득, 파형의 종류별 가산치를 정량화하고 여기에 온도, 습도, 거리 등 기준 환경 변수와 차이에 대한 보정값을 가산하여 전기 설비의 불량의 정도를 산출한다.In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따른 저장장치(24)는 패턴 데이터베이스(51)와 측정물 데이터베이스(52)로 구분된다.The
패턴 데이터베이스(51)는 불량유형에 따른 파형의 고유한 특성인자의 표준패턴을 누적 저장한 데이터베이스로서, 환경요인의 영향이 없는 순수패턴과 환경요인이 포함된 패턴을 구분하여 저장될 수 있다.The
측정물 데이터베이스(52)는 측정물의 환경인자, 초음파데이터 및 특성인자, 정지영상 및 동영상이 저장된다.The measured
또한, 측정물 데이터베이스에는 측정대상물이 기재된 전자지도를 포함할 수 있다.In addition, the measurement database may include an electronic map describing the measurement object.
중앙처리장치(MCU 20)는 각 제어부의 기능을 제어하고 초음파와 영상입력신호를 판독 저장, 출력하는 일련의 과정을 종합적으로 제어하는 마이크로프로세서 장치이다.The central processing unit (MCU 20) is a microprocessor device that controls the functions of each control unit and comprehensively controls a series of processes of reading, storing, and outputting ultrasound and image input signals.
중앙처리장치(MCU 20)에서는 입력된 초음파 신호를 사람이 청취 가능한 범위의 가청 주파수로 변환시켜 헤드폰(스피커)을 통하여 음을 청취할 수 있게 한다.The central processing unit (MCU 20) converts the input ultrasonic signal into an audible frequency in a range that can be heard by a human being so that the user can listen to the sound through headphones (speakers).
본 발명의 일 실시예에서는 초음파 패턴 처리기(22)에서 변환된 순수 특성인자 패턴을 가청 주파수로 변환하여 오디오(34)를 통하여 음을 청취할 수 있도록 하였다.In the exemplary embodiment of the present invention, the pure characteristic factor pattern converted by the
영상제어부(30)는 생성된 고장 영상 정보에 초음파 판독모듈에서 판독한 정도에 따라 고장위치를 영상프레임에 합성하여 표시하도록 제어한다. The
상기 영상제어부(30)는 영상 합성부(31)와 영상 패턴 입력부(32)를 포함한다.The
영상 합성부(31)는 고장의 정도에 대한 정보를 포함시켜 피검사 기자재의 동영상 또는 정지영상과 합성 영상으로 구성함으로써 운용자가 청각과 시각을 통해 실시간으로 고장 유무, 종류 및 위험도를 인식할 수 있도록 하고 그러한 종합된 영상 정보를 선택적으로 저장할 수 있도록 한다.The
영상 패턴 입력부(32)는 검출된 특성 패턴을 화면 하부 또응 다른 일측에 별도로 표시될 수 있도록 영상 패턴신호를 출력하게 된다.The image
또한, 패턴 입력부(32)에서는 초음파 거리 측정부에서 측정된 거리 정보를 상기 영상 패턴 신호와 함께 출력될 수 있도록 할 수 있다.
In addition, the
디스플레이부(35)는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 진단장치가 지향하는 위치에 대한 영상을 출력하며 불량으로 판단되는 부분에 대하여는 불량위치와 불량 정도를 알 수 있도록 합성하여 출력한다.The
디스플레이부(35)는 해당 설비를 직접 파인더 모니터로 겨냥하면서 촬영할 수 있도록 영상수신모듈(12)인 카메라부의 파인더에 장착될 수 있다.The
또한, 상기 디스플레이부(35)는 별도 모니터로 차량 내부에 장착하고 상기 영상수신모듈(12)과 초음파 수집모듈(11), 환경인자수집모듈(13)은 하나의 입력장치로 구성하여 차량 외부에 장착될 수 있다.
In addition, the
오디오부(34)는 상기 영상과 함께 초음파 신호의 크기에 따른 음향을 출력하여 사용자가 상기 입력장치를 조절하여 불량설비를 탐지하고 음원의 중심점을 정확하게 지향할 수 있도록 한다.
The
도 2는 수신된 초음파 신호로부터 불량 설비 패턴을 판단하여 디스플레이로 출력하는 일련의 과정을 도시한 것이다.2 illustrates a series of processes for determining a defective equipment pattern from a received ultrasonic signal and outputting the defective equipment pattern to a display.
초음파 신호 수신 단계(50)는 디스플레이부(35)의 시각정보와 오디오부(34)의 음향 정보를 통하여 초음파 포집기가 불량설비를 지향하여 초음파신호를 수신하는 단계이다.The ultrasonic
초음파 신호 수신 단계(50)에서는 음원의 중심점을 확인하는 동기화 과정을 포함할 수 있다.The ultrasonic
전술한 바와 같이 초음파 수집모듈인 초음파 포집기와 영상 수집모듈인 카메라는 동일 지향점을 갖도록 설치된 것이다.As described above, the ultrasonic collector, the ultrasonic collector, and the camera, the image collector, are installed to have the same directing point.
조준경 또는 모니터 화면을 보면서 초음파 진단장치를 설비를 향하여 미세하게 움직이게 되면, 초음파의 세기가 최고 세기가 될 때, 이를 감지하여 MCU(20)에서 동기 신호음을 발하게 되며 동시에 디스플레이 화면 중심점에 불량위치를 나타나게 된다.If the ultrasonic diagnostic apparatus is moved toward the facility while looking at the sight or the monitor screen, the ultrasonic diagnostic apparatus detects when the ultrasonic intensity reaches the highest intensity and emits a synchronous signal from the
상기 MCU(20)에서는 수집된 신호 중 설정된 초음파 대역 내에서 입력되는 신호를 실시간으로 대비하여 가장 큰 입력신호가 발생하도록 지향하게 될 때, 동기 신호음을 발생될 수 있도록 설정된다.The
초음파 수집모듈(11)의 초음파 신호가 최고조로 달할 때는 나팔관의 중심이 정확히 전력설비의 불량 위치와 일치하였을 때이며, 카메라의 화각은 초음파 포집기의 빔 폭과 조준점이 일치하도록 정렬시킨 것이므로 카메라에 수신되는 영상에서 중심점에 불량 위치가 표시될 수 있다.When the ultrasonic signal of the
즉, 본 발명의 일 실시예에서는 10 ~ 20m 범위의 물체를 촬영할 때, 집음기에서 수신된 음원의 중심점이 상기 카메라의 화면의 중심점에 위치되도록 초기에 세팅된다.That is, in one embodiment of the present invention, when photographing an object in the range of 10 to 20m, the center point of the sound source received from the sound collector is initially set to be located at the center point of the screen of the camera.
상기 초음파 포집기가 초음파 대역 내에서 가장 큰 입력신호가 발생하도록 지향하게 되면 음원 발생지와 지향하는 중심이 정확하게 일치되며, 또한 같은 지향각을 갖는 카메라의 출력인 영상출력의 중심부도 음원의 중심부와 일치하게 된다.When the ultrasonic collector is directed to generate the largest input signal in the ultrasonic band, the source and the center of the sound source are exactly matched, and the center of the image output, which is the output of the camera having the same direction angle, also coincides with the center of the sound source. do.
초음파 신호 수신 단계(50)를 거쳐 입력된 신호는 초음파 신호처리기(21)와 초음파신호 패턴처리기(22)에서 파형의 고유한 특성인자를 갖는 특성인자 패턴을 추출하는 특성인자 패턴 추출단계(101)를 거치게 된다.The signal input through the ultrasonic
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파신호 패턴의 특성인자 패턴 추출은 실제 고장 전력기자재로부터 검출한 음파의 파형 데이터를 분석해서 그 고장 내용을 대표하는 패턴에 대한 상대적인 특징을 추출하게 된다.Characteristic pattern extraction of the ultrasonic signal pattern according to an embodiment of the present invention is to analyze the waveform data of the sound wave detected from the actual fault power equipment to extract the relative characteristics of the pattern representing the fault content.
즉, 고장 유형에 대한 상대적인 특징을 추출하여 고장 패턴과 대비하게 되면 파형이 일부 차이가 있더라고 고장 유형을 용이하게 판단할 수 있게 된다.That is, by extracting the relative characteristics of the failure type and contrasting with the failure pattern, it is possible to easily determine the failure type even though the waveform has some differences.
불량 판독단계(102)에서는 특성인자 추출단계(101)에서 특성인자 패턴으로 변환된 신호를 고장패턴이 저장된 패턴 데이터베이스(24)의 고장유형에 대한 표준패턴과 대비하여 유사한 패턴이 있는지를 검색한다.In the
본 발명의 일 실시예에서는 입력 패턴과의 정합도가 떨어지는 표준 패턴들을 배제시켜 나가는 대조 배제법(contrast exclusion method)을 적용한다. 즉 설정된 다양한 표준 패턴과 모두 부합하지 않는 경우, 이상이 없는 정상 기자재로 판별한다. In an embodiment of the present invention, a contrast exclusion method is applied to exclude standard patterns that are less matched with the input pattern. In other words, if it does not meet all the various standard patterns set, it is determined as normal equipment without any abnormalities.
또한, 이상이 없다고 판단한 신호에서 기존의 패턴 인식으로 식별되지 않는 고장이 발견될 경우, 표준 패턴에 그러한 신규 패턴을 저장(107단계)하여 등록함으로써 학습할 수 있는 누적 데이터를 축적하여 인식률을 향상시킬 수 있다. 즉, 고장 전력기자재의 입력 초음파 신호로부터 추출한 특성인자의 패턴이 표준 패턴 데이터베이스에서 누락된 것으로 판명된 경우, 신규 입력모드로 전환하여 신규 패턴을 표준 패턴 데이터베이스에 등록하여 판독율을 높일 수 있도록 하는 자기 학습 기능을 포함하며, 생성된 고장 영상 정보는 고장의 종류와 위험도를 포함하여 저장된다. In addition, when a failure that is not identified by the existing pattern recognition is found in the signal determined that there is no abnormality, the new pattern is stored and registered in the standard pattern (step 107) to accumulate accumulated data that can be learned to improve the recognition rate. Can be. That is, when the pattern of the characteristic factor extracted from the input ultrasonic signal of the faulty power equipment is found to be missing from the standard pattern database, the magnetic pattern is changed to the new input mode to register the new pattern in the standard pattern database to increase the read rate. It includes a learning function, and the generated fault image information is stored including the type of the fault and the degree of risk.
OSD 정보 구성단계(103)에서는 불량 판독단계(102)에서 고장유형에 대한 패턴과 대비하여 불량으로 판단된 경우, MCU(20)에서 고장유형의 패턴으로부터 고장의 종류 및 위험도 정보를 추출하여 영상이미지와 합성될 수 있는 OSD(on screen display) 정보를 구성한다.In the OSD
이미지 합성 단계(104)에서는 OSD 정보 구성단계(103)의 OSD(on screen display) 정보를 화면의 중심점에 영상이미지와 합성하게 된다.In the
측정된 전기설비가 이미지로 디스플레이되는 중심점에 불량 정도에 따라 원의 크기를 달리하여 표시하거나, 또는 원내의 색깔을 달리하여 표시한다.In the center point where the measured electrical equipment is displayed as an image, the size of the circle is displayed according to the degree of defect or the color of the circle is displayed.
예를 들면, 누설의 진행 정도가 경미하여 계속 관찰하여야 하는 대상은 그린색 또는 반경 5mm의 원, 현재 위험 상태는 아니나 추후 교체하여야 하는 대상은 주황색 또는 반경 7.5mm의 원, 위한 상태로서 즉시 교체하여야 하는 대상은 적색, 또는 반경 10mm의 원으로 표시한다.For example, if the leakage progress is slight, the object to be observed continuously is green or a circle with a radius of 5 mm, and the object that is not presently dangerous but must be replaced later is an orange or a circle with a radius of 7.5 mm. The object to be indicated is indicated by a red or circle of 10 mm radius.
본 발명의 일 실시예인 도 12를 참조하면, 합성된 이미지 화면에서 불량 위치가 중심점에 원(적색)으로 표시된다.Referring to FIG. 12, an embodiment of the present invention, a defective position is displayed as a circle (red) on a center point in a synthesized image screen.
아울러 검출된 특성 패턴은 화면 하부에 별도로 표시될 수 있도록 영상 패턴신호를 출력하게 된다.In addition, the detected characteristic pattern outputs an image pattern signal so as to be separately displayed at the bottom of the screen.
본 발명의 일 실시예에 따른 도 12를 참조하면, 불량설비의 영상화면(41)에 판독 결과에 따른 원의 크기를 추출하여 OSD신호(43)를 형성하게 된다.Referring to FIG. 12 according to an embodiment of the present invention, an
상기 이를 대상 물체의 이미지와 합성하여 모니터에 합성화면(44)으로 표시한다.The image is synthesized with the image of the target object and displayed on the monitor as a
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신된 초음파 신호로부터 특성 패턴(42)을 추출하여 상기 디스플레이된 합성 화면(44)의 하부에 표시할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 화면에 신호의 세기와 검출된 파형의 패턴이 표시되는 것을 나타낸다.12 illustrates that a signal intensity and a pattern of a detected waveform are displayed on a display screen according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면 디스플레이된 합성 화면(44)의 하부에 되는 특성패턴(45)이 표시되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 초음파 발생부에서 발생된 특정 초음파를 수신하여 측정된 거리 정보를 상기 영상 패턴 신호와 함께 출력될 수 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, distance information measured by receiving a specific ultrasonic wave generated by an ultrasonic wave generator may be output together with the image pattern signal.
출력단계(105)는 지향된 전기 설비의 이미지에 불량 위치 및 불량 정도를 표시하는 디스플레이 단계이다.The
도 3 내지 도 7은 영상수신모듈(12)에서 수신된 화면에 초음파 수신모듈에서 수신된 신호에 판독에 따라 불량 정보를 표시하는 것을 설명하기 위한 것이다.3 to 7 illustrate the display of defect information on the screen received by the
도 3은 일반적인 초음파 센서의 물리적 강도를 표시한 것으로서, sensitivity(112)와 SPL(Sound Pressure Level)DB(111)를 나타낸 것이며, 도 4는 일반적인 초음파의 지향특성을 나타낸 것이다.3 shows the physical strength of a general ultrasonic sensor, and shows a
도 3을 참조하면, 일반적으로 초음파 센서는 물리적 구조에 기인하여 도 3에서 보인 바와 같이 감도가 좋아지는 공진 주파수 대역(40kHz대역)을 갖는다.Referring to FIG. 3, in general, the ultrasonic sensor has a resonant frequency band (40 kHz band) where sensitivity is improved as shown in FIG. 3 due to a physical structure.
또한, 도 3에서 나타낸 바와 같이 센서면 직각 정면에서 감도의 최고점을 가지는 지향 특성을 가지며 이러한 특성은 초음파 발생원의 방향을 판별하는데 유용하다.In addition, as shown in Figure 3 has a directing characteristic having the highest point of sensitivity in the front of the sensor plane perpendicular to the front surface, this characteristic is useful for determining the direction of the ultrasonic wave source.
그러나 도 4를 참조하면, 일반적인 초음파 센서의 지향 특성은 신호 레벨의 3dB 저하 각도로 정의되는 빔 폭(Beam Width)이 40°이상이 되어 전기설비에 대한 초음파 진단기의 운용거리인 10m ~ 20m 거리에서 표적 영역이 지나치게 넓어져 발생원의 정확한 위치를 판별하기 어려운 문제점이 있으며 거리에 반비례하여 감쇄되는 음파특성을 고려하면 최대 감도인 -60dB도 충분치 못하다.However, referring to Figure 4, the general characteristic of the ultrasonic sensor is a beam width (Beam Width) is defined as a 3dB drop angle of the signal level is more than 40 ° at a distance of 10m ~ 20m which is the operating distance of the ultrasonic diagnostic device for the electrical equipment It is difficult to determine the exact location of the source because the target area is too wide, and the maximum sensitivity of -60dB is not enough even considering the sound wave characteristics that are attenuated in inverse proportion to the distance.
본 발명의 일 실시예에서는 이러한 문제점들을 보완하기 위해서 집음기(Sound Collector)를 이용한다. 집음기는 표적 영역(Target Area) 밖에서 발생되는 음파를 차단하고 포집된 초음파를 센서에 집중시켜 증폭하는 장치로서 특히 직진성이 좋은 40kHz 대역의 검출 초음파 주파수 대역에서의 집음 성능은 매우 효과적이다.One embodiment of the present invention uses a sound collector (Sound Collector) to compensate for these problems. The sound collector is a device for blocking sound waves generated outside the target area and concentrating and amplifying the collected ultrasonic waves on the sensor. In particular, the sound collection performance in the detection ultrasonic frequency band in the straight 40kHz band is very effective.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 집음기와 카메라의 빔 폭 시스템을 도시한 것이다.6 shows a beam width system of a collector and a camera according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 집음기에서는 3°의 빔 폭(122)으로 20m 거리에서 대략 반경 50cm의 표적 영역을 중심영역으로 검출할 수 있게 된다. Referring to FIG. 6, in the sound collector according to the exemplary embodiment of the present invention, a target area having a radius of approximately 50 cm at a distance of 20 m with a
본 발명의 또 다른 실시예에서는 측정이 요구되는 전기 설비 대상물의 크기 및 종류에 따라 2˚ ~ 4˚의 집음기를 사용할 수도 있다. 이 경우의 유효거리는 10m ~ 200m에서 유효하게 사용할 수 있게 된다.In another embodiment of the present invention, a collector of 2 ° to 4 ° may be used depending on the size and type of the electrical installation object to be measured. In this case, the effective distance can be effectively used at 10m to 200m.
한편, 초음파 포집기와 동일한 축선 상을 중심축으로 지향하도록 설치된 카메라부에서 검출한 영상의 경우, 광학계의 화각(Field of View; FOV)이 초음파 검출에서의 빔 폭과 같은 작용을 하게 된다. On the other hand, in the case of the image detected by the camera unit provided to direct the same axis on the same axis as the ultrasonic collector, the field of view (FOV) of the optical system has the same effect as the beam width in the ultrasonic detection.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서의 촬영 영상은 초음파 표적 영역과 달리 고장 초음파 신호의 발생 부위뿐만 아니라 기자재 전체의 모습을 담아야 하기 때문에 상대적으로 넓은 각도로 설정하여야 한다. Referring to FIG. 6, unlike the ultrasound target area, the photographed image should be set at a relatively wide angle because it should contain not only the generation site of the faulty ultrasound signal but also the entire equipment.
일반적으로 많이 쓰이는 22.9KV의 전선로의 경우 도심에서는 대부분 16m의 전주에 설비를 장착하며 도심 외 지역에서는 12m, 14m의 전주 상에 전기설비들이 장착된다.In general, the most popular 22.9KV electric cable line is installed at 16m poles in the city center and electric facilities are installed at 12m and 14m poles outside the city center.
이러한 전주 상에 설치된 전기설비들을 도로에서 차량을 이용하여 진단하기 위해서는 측정 거리가 10 ~ 20m 범위에서 측정하는 것이 휴대성 및 신뢰성이나 경제적인 면으로 볼 때, 가장 효율적인 것으로 실험되었다.In order to diagnose the electric equipments installed on the electric poles by vehicle on the road, the measurement distance was measured in the range of 10 to 20m, which is the most efficient in terms of portability, reliability, and economics.
본 발명의 일 실시예에서는 20m 거리에서 반경 50cm의 표적 영역과 3°의 빔 폭을 가진 초음파 포집기에 의한 표적 영역보다 상대적으로 넓은 범위인 가로 세로 3m의 영상을 촬영하기 위한 카메라의 화각은 9°가 적정 화각으로 실험되었다.In an embodiment of the present invention, the camera's angle of view for capturing an image of 3 m in width and width, which is relatively wider than the target area by an ultrasound collector having a radius of 50 cm and a beam width of 3 ° at a distance of 20 m, is 9 °. Was tested at the appropriate angle of view.
도 5는 광학계의 화각을 나타낸 도면이다.5 is a view illustrating an angle of view of an optical system.
도 5를 참조하면 광학계의 화각은 다음 식으로 표시된다.5, the angle of view of the optical system is represented by the following equation.
화각(2θ) = 2 ×{tan-1 (h/f'}Angle of view (2θ) = 2 × {tan -1 (h / f '}
(f': 초점거리, 2θ:화각 h:대상물의 이미지 반경)(f ': focal length, 2θ: angle of view h: image radius of the object)
위 식을 참조하여 거리 및 대상물의 크기를 고려하여 영상수신모듈에 해당하는 카메라의 화각을 결정할 수 있다.Referring to the above equation, the angle of view of the camera corresponding to the image receiving module can be determined in consideration of the distance and the size of the object.
도 6을 참조하면, 전술한바와 같이 실제 불량제품에 대한 불량부위와 카메라(75)에 표시되는 불량부위의 표시를 비교할 때, 초음파 포집기(72)의 빔 폭(122)이 3°일 경우, 9°화각(121)이 측정이 요구되는 설비대상물의 전체 윤곽을 나타내면서 실제 불량위치를 정확하게 표시할 수 있는 것으로 실험되었다.Referring to FIG. 6, when comparing the defective part of the actual defective product and the display of the defective part displayed on the
즉, 위와 같은 조건에서 불량설비의 위치를 표시하는 것이 실제 불량부위를 표시하는 것과 가장 유사하게 불량위치 정보가 표시되는 것으로 실험되었다.In other words, it was tested that displaying the location of the defective equipment is most similar to displaying the actual defective portion under the above conditions.
전기설비의 절연이 파괴되어 누설전류가 흐르는 전기설비의 누설위치로부터 초음파 포집기가 불량 신호음이 발생하는 중심 부위를 정확하게 지향하면서, 상기 초음파 포집기의 빔 폭의 약 3배의 화각을 가진 모니터의 화면으로 영상이 출력되었을 때, 모니터의 중심점인 음원의 중심위치에 정확하게 상기 누설위치가 위치하게 된다.From the leakage position of the electrical equipment where the insulation of the electrical equipment is destroyed and the leakage current flows, the ultrasonic collector is directed to the screen of the monitor having an angle of view approximately three times the beam width of the ultrasonic collector while accurately pointing the center portion where the bad signal sound is generated. When the image is output, the leaked position is exactly positioned at the center of the sound source, which is the center point of the monitor.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서는, 측정 대상 거리 10 ~ 20m의 범위의 거리에서, 거리에서 카메라는 7˚ ~ 11°화각을 사용하고, 2°~ 4°빔 폭을 가진 초음파 포집기를 채용할 경우에도, 동일하게 화면의 중앙에 해당 설비의 불량위치가 정확하게 표시될 수 있었다.In another embodiment of the present invention, at a distance in the range of 10 to 20 m, the camera uses a 7 ° to 11 ° angle of view and employs an ultrasonic collector having a beam width of 2 ° to 4 ° at a distance. Even in this case, the defective location of the equipment could be displayed accurately in the center of the screen.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 촬상 소자로 1/4”, 130만 화소 CCD(Charge Coupled Device)를 적용하였으며, 이때 광학계는 약 28mm의 초점거리를 사용하였다.In a specific embodiment of the present invention, a 1/4 ″ and 1.3 million pixel CCD (Charge Coupled Device) were used as the imaging device, and the optical system used a focal length of about 28 mm.
더 좁은 화각이 필요할 수도 있으나, 이는 보다 긴 초점 거리를 필요로 하므로 광학계에 부담을 주게 되므로 장비의 크기가 커지게 되고 경제적으로 불합리하게 된다.Narrower angles of view may be required, but this requires a longer focal length, which puts strain on the optics, resulting in larger equipment and economical irrationality.
일반적인 동영상에서 초당 30 프레임 이상이면 인간의 시각은 연속적인 자연스러운 영상으로 인식하는 것으로 알려져 있으며 국내 디지털 방송의 경우 초당 60프레임으로 동영상을 송출하고 있다. It is known that human vision is recognized as continuous natural video when 30 frames per second or more is normal in general video, and domestic digital broadcasting transmits video at 60 frames per second.
그러나 본 발명의 일 실시예에서는 동영상의 연속성보다는 고장 지점의 위치 검출을 목적으로 하는 것으로서, 실험결과 위 고장지점 검색 목적을 위하여는 초당 3 ~ 5프레임이 적당한 것으로 확인되었다.However, in one embodiment of the present invention, the purpose of the detection of the location of the failure point rather than the continuity of the video, it was confirmed that 3 to 5 frames per second is suitable for the purpose of the failure point search.
필요 이상의 프레임 속도는 저장 장치의 용량에 부담을 주게 되며, 또한 그 이하로 할 경우는 고장 부위가 누락될 수 있다.
A frame rate higher than necessary will put a burden on the capacity of the storage device, and if it is lower than this, a failure site may be missed.
본 발명의 사용 양상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상기능이 부가된 전기설비진단용 초음파 진단장치를 차량에 탑재하여 전기 설비를 진단할 수 있도록 하였다.According to an embodiment of the present invention, an ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosing electrical installations having an imaging function according to an embodiment of the present invention may be mounted on a vehicle to diagnose electrical installations.
차량으로 진단 시에는 시속 10km로 차량을 서행으로 주행하면서 진단을 실시하였으며, 이때, 주행시 초당 2.8m를 이동하면서 동일 지점이 4회에 걸쳐 화면에 촬영되도록 하였다.When the vehicle was diagnosed as a vehicle, the diagnosis was conducted by driving the vehicle at a slow speed of 10 km per hour. At this time, the same spot was photographed four times while moving 2.8 m per second during driving.
도 7은 촬영된 프레임과 초음파 검출 표적 영역의 관계에 따른 고장 지점의 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining a method of determining a failure point according to the relationship between the photographed frame and the ultrasonic detection target region.
도 7을 참조하면 프레임 화면에서 초음파 검출 표적 영역은 화면 중앙 1/3 영역을 차지하게 된다.Referring to FIG. 7, the ultrasound detection target area occupies a center 1/3 of the screen on the frame screen.
도 7의 (나)프레임별 화면을 보면 프레임#1에서 프레임#10까지 촬영되는 ehdd안 프레임#5, #6에서 불량 개소가 포착된 것을 나타낸다.Looking at the frame-by-frame screen of FIG. 7, a defective point is captured in
도 7는 예시를 표시한 것이고 그 영역 밖에서도 신호 검출이 계속적으로 이루어지게 된다.7 shows an example and signal detection is continuously performed outside the area.
또한, 고장 위치에 가까워지면서 신호 검출과 분석이 개시되며 분석 완료시까지 촬영은 계속 진행하게 된다. In addition, the detection and analysis of the signal is initiated as the failure position approaches, and the imaging continues until the analysis is completed.
그리고 고장 신호로 최종 판정이 나면 촬영이 중지되고 최대 레벨이 수신된 프레임으로 이동하게 된다.When the final decision is made based on the failure signal, shooting stops and the maximum level moves to the received frame.
이때, 판독 결과에 대한 영상 정보를 제어하는 영상제어부(30)에 의하여, 도 7(다)의 화면과 같이 정지 화면 중앙부인 불량위치에 불량 정도를 표시하게 되며, 화면과 경고음으로 운용자에게 후속 처리를 요구할 수 있도록 하였다.At this time, by the
본 발명의 일 실시예에서는 운용자의 조작에 의해 정지 모드는 해제되고 촬영과 진단을 계속 진행할 수 있도록 하였다.In an embodiment of the present invention, the stop mode is released by the operator's operation and the imaging and diagnosis can be continued.
도 8 내지 도 11은 입력된 초음파 신호의 패턴 인자를 추출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.8 to 11 are diagrams for explaining the extraction of the pattern factor of the input ultrasonic signal.
전력 설비에서 고장 패턴 분석을 위한 특징 추출에서 가장 비중을 차지하는 패턴은 진폭과 FFT(Fast Fourier Transform) 분석을 통한 전력 주파수의 고조파의 레벨이다. 일상 주변의 환경에서 동일 검출 주파수 대역에서 다양한 초음파 발생원이 존재하지만 고장 전력 기자재에서 발생되는 초음파 대역의 신호는 전력 주파수의 정수배 고조파 변조 성분을 가지게 된다. The most important pattern in feature extraction for failure pattern analysis in power plants is the level of harmonics in power frequency through amplitude and fast fourier transform (FFT) analysis. In the surrounding environment, various ultrasonic generators exist in the same detection frequency band, but the signals in the ultrasonic band generated from the faulty power equipment have an integer harmonic modulation component of the power frequency.
도 8은 수용가 LP전선이 침식된 사례에서 발생되는 초음파 파형 및 변환된 파형 패턴을 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates the ultrasonic wave waveform and the converted waveform pattern generated when the consumer LP wire is eroded.
도 8(a)는 수용가 LP전선이 침식된 사례에서 검출된 입력신호를 나타낸 것이다.Figure 8 (a) shows the input signal detected in the case of eroding the consumer LP cable.
도 8(a)의 검출 파형은 진폭과 파형의 변화 매우 커서 파형 자체로 특징 추출이 어렵게 된다. 도 8(b)는 검출된 입력신호에 대한 초음파신호 패턴처리기(22)에서 변환된 결과를 보여준다. The detection waveform of FIG. 8 (a) has a very large change in amplitude and waveform, making it difficult to extract features by the waveform itself. 8 (b) shows the result of the ultrasonic
도 8(a)에서 검출된 입력 신호를 초음파신호 패턴처리기(22)에서 FFT 분석을 거치게 되면, 도 8(b)와 같이 60Hz, 120Hz, 180Hz, 240Hz에서 고조파 성분을 확인할 수 있게 되므로, 변환 처리된 고장 패턴만으로도 고장 여부를 판단하는데 유용하게 사용될 수 있다.When the input signal detected in FIG. 8 (a) is subjected to FFT analysis in the ultrasonic
도 9는 현수 애자에 균열이 발생된 사례에서 검출된 초음파 파형 및 변환된 파형 패턴을 도시한 것이다.FIG. 9 illustrates the ultrasonic wave waveform and the converted waveform pattern detected in the case where a crack is generated in the suspension insulator.
도 9(a)는 현수 애자에 균열이 발생된 사례에서 검출된 입력신호를 나타낸 것이고, 도 9(b)는 검출된 입력신호에 대한 초음파신호 패턴처리기(22)에서 변환된 결과를 보여준다.FIG. 9 (a) shows the input signal detected in the case where the crack is generated in the suspension insulator, and FIG. 9 (b) shows the result of the ultrasonic
도 9에서도 검출 파형의 패턴처리기(22)에서 FFT 분석을 통한 고조파 패턴 변환 결과, 60Hz와 120Hz의 성분이 매우 높게 확인됐으므로 고장 여부를 식별할 수 있게 된다. 그러나 도 9(a)를 살펴보면 도 8(a)에서와 달리 특이한 점을 발견할 수 있는데 그것은 파형 패턴의 반복 규칙성이다. 9, as a result of harmonic pattern conversion through the FFT analysis in the
연속된 피크 파형들이 일정한 주기로 반복되는 데 그 주파수는 대략 120Hz이다. 이러한 반복률(Repetition Rate)은 FFT 분석 결과에서 확인한 120Hz 고조파 성분 검출과 관련성이 있게 된다. Successive peak waveforms are repeated at regular intervals with a frequency of approximately 120 Hz. This repetition rate is related to the detection of the 120 Hz harmonic component found in the FFT analysis.
실제적으로 반복률 패턴의 추출은 고조파 주기보다 짧은 120Hz 윈도우를 설정하여 이동시키면서 평균값을 취하고 그 결과 파형의 각 주기가 확률적으로 일정 범위 이내일 경우 다시 한번 평균을 내서 구한다.In practice, the extraction of the repetition rate pattern takes the average value by setting and moving the 120Hz window shorter than the harmonic period, and as a result, once each period of the waveform is stochastic within a certain range, it is averaged once again.
도 9의 사례를 보면, 고조파 패턴과 반복률 패턴 분석이 고장 여부 판별에 모두 유효하게 작용하여 불량 여부 판독에 대한 신뢰성을 높여줄 수 있게 된다.In the example of FIG. 9, the harmonic pattern and the repetition rate pattern analysis both effectively work to determine whether a failure occurs, thereby increasing the reliability of reading a defect.
도 10은 아크 흔적이 확인되었던 불량 현수 애자에 대한 초음파 파형 및 변환된 파형 패턴을 도시한 것이다.FIG. 10 shows the ultrasonic waveform and transformed waveform pattern for the poor suspension insulator where the arc trace was identified.
도 10(a)를 참조하면, 입력된 파형의 진폭도 충분하고 검출 파형에서 반복률 패턴도 확인이 되나, 도 10(b)를 참조하면, 패턴처리기(22)에서 FFT 분석을 거친 패턴 분석에서는 120Hz의 고조파만 미미하게 검출되었으므로 반복률 패턴을 고려하지 않고 FFT 분석만으로는 고장 여부를 정확하게 판독할 수 없는 사례라 할 것이다.Referring to FIG. 10 (a), the amplitude of the input waveform is sufficient and the repetition rate pattern is also confirmed in the detected waveform. Referring to FIG. 10 (b), the
도 11은 개폐기의 충전 부위가 개폐기 까치집에 의한 접촉 사례에 대한 초음파고장 파형 및 변환된 파형 패턴을 도시한 것이다.FIG. 11 illustrates an ultrasonic failure waveform and a converted waveform pattern for a case where the charging part of the switch is contacted by the switchgear;
도 11(a)는 검출된 입력신호를 나타낸 것이고, 도 11(b)는 검출된 입력신호에 대한 초음파신호 패턴처리기(22)에서 FFT 분석 결과 변환된 결과를 보여준다.FIG. 11 (a) shows the detected input signal, and FIG. 11 (b) shows the result of FFT analysis by the ultrasonic
도 11을 참조하면, 검출 파형의 진폭이 미미하고 또한, 초음파신호 패턴처리기(22)에서 FFT 분석 결과에서도 고조파 패턴도 확인되지 않고 있다. Referring to FIG. 11, the amplitude of the detection waveform is insignificant, and the harmonic pattern is not confirmed in the FFT analysis result in the ultrasonic
그러나 검출 신호 파형에서는 작은 신호들이지만 명확히 120Hz의 반복 특성을 확인할 수 있다. 이러한 반복률 패턴의 주파수는 120Hz 뿐만 아니라 60Hz 또는 240Hz의 경우도 발견되고 있다.However, although the signals are small in the detection signal waveform, the repetition characteristic of 120 Hz can be clearly seen. The frequency of this repetition rate pattern is found not only at 120 Hz but also at 60 Hz or 240 Hz.
상기 사례들에서 고조파 패턴과 반복률 패턴의 경우에 한정하여 고장 분석의 실시 예를 나타내었으나 본 발명이 종래 기술과의 가장 큰 차이점은 간결하게 추출된 고조파 패턴과 반복률 패턴을 중복하여 패턴 DB와 대비함으로써, 불량을 판단하는데 신뢰도를 높인 점에 있다고 하겠다.In the above examples, the embodiment of the fault analysis is shown only in the case of harmonic patterns and repetition rate patterns, but the biggest difference from the prior art is that the present invention compares a harmonic pattern and a repetition rate pattern that are simply extracted by comparing the pattern DB with the pattern DB. In other words, it is said that the reliability is increased in determining the defect.
본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 인식은 패턴처리기에서의 특징 추출(feature extraction)과 판독모듈에서 고주파 패턴과 반복률 패턴을 병행하는 패턴 정합 검사(pattern matching examination)을 통해 이루어진다. Pattern recognition according to an embodiment of the present invention is performed through a feature matching in the pattern processor and a pattern matching examination in parallel with the high frequency pattern and the repetition rate pattern in the reading module.
본 발명의 일 실시예에 따른 특징 추출은 실제 고장 전력기자재로부터 검출한 음파의 파형 데이터를 분석해서 그 고장 내용을 대표하는 공통적인 고유 특징, 즉 패턴을 추출하는 과정이다. 패턴 정합 검사는 특징 추출을 통해 얻어진 인식 대상 패턴을 표준 패턴(template)으로 설정하고, 이 표준 패턴과 입력 패턴을 비교하는 과정이 포함될 수 있다. The feature extraction according to an embodiment of the present invention is a process of analyzing waveform data of a sound wave detected from an actual fault power material and extracting a common unique feature, that is, a pattern representing the fault content. The pattern matching check may include a process of setting a recognition target pattern obtained through feature extraction as a standard pattern, and comparing the standard pattern with an input pattern.
통상적으로 문자와 같은 형태 인식이나 음성 인식의 경우, 표준 패턴과 가장 유사한 것을 인식 결과값으로 한다. 그러나 고장 검출의 경우 고장의 내용보다는 고장 여부의 신속한 판별이 더 중요하므로 본 발명의 일 실시예에서는 입력 패턴과의 정합도가 떨어지는 표준 패턴들을 배제시켜 나가는 대조 배제법(contrast exclusion method)을 적용한다. In general, in the case of a form recognition such as a character or a speech recognition, a recognition result value is most similar to a standard pattern. However, in the case of failure detection, it is more important to quickly determine the failure than the contents of the failure, and according to an embodiment of the present invention, a contrast exclusion method is applied to exclude standard patterns that are less matched with the input pattern. .
즉 설정된 다양한 표준 패턴과 모두 부합하지 않는 경우, 이상이 없는 정상 기자재로 판별한다. 또한, 기존의 패턴 인식으로 식별되지 않는 고장이 발견될 경우, 표준 패턴에 그러한 신규 패턴을 등록함으로써 인식률을 향상시킬 수 있다.In other words, if it does not meet all the various standard patterns set, it is determined as normal equipment without any abnormalities. In addition, when a failure is found that is not identified by the existing pattern recognition, the recognition rate can be improved by registering such a new pattern in the standard pattern.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는, 패턴을 고조파 패턴과 반복률 패턴으로 간결 명료하게 정의함으로써, 그러한 고장 분석을 사후에 하지 않고 실시간으로 검출과 동시에 진행을 할 수 있는 효과가 있다.As described above, in one embodiment of the present invention, by clearly defining the pattern as a harmonic pattern and a repetition rate pattern, there is an effect that the detection and progress can be performed in real time without performing such a failure analysis.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 검사 패턴의 특징적인 인자만을 분석하도록 함으로서(즉, 각 패턴의 특징적인 인자를 간결 명료하게 함으로서), 이러한 분석들이 프로세서 및 시스템에 부담을 최소화할 수 있기 때문에 현장에서 실시간으로 판독을 할 수 있고 시스템의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.That is, according to one embodiment of the present invention, by analyzing only the characteristic factors of each test pattern (i.e., concisely clarifying the characteristic factors of each pattern), these analyzes can minimize the burden on the processor and the system. This allows for real-time readings in the field and increases the efficiency of the system.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 기재된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The scope of protection of the present invention should be construed by the appended claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
11: 초음파 수집모듈
12: 영상수신모듈
13: 환경수집모듈
20: MCU
21: 초음파 신호처리기
22: 초음파신호 패턴처리기
23: 판독모듈
24: 저장장치
30: 영상제어부
31: 영상 합성부
32: 영상 패턴 입력부
34: 오디오
35: 디스플레이부
41: 설비 대상물
42: 패턴 처리된 초음파 파형
43: 초음파 세기에 따른 OSD 신호 구성
44: 측정된 불량설비의 디스플레이 합성화면
45: 측정된 불량설비의 패턴이 표시되는 디스플레이 화면
51: 패턴데이터베이스
52: 측정물 데이터베이스
72: 초음파 수집 모듈
75: 영상수집모듈의 카메라
121: 카메라의 화각
122: 초음파 포집기의 빔 폭11: Ultrasonic collection module
12: video receiving module
13: Environment Collection Module
20: MCU
21: Ultrasonic Signal Processor
22: ultrasonic signal pattern processor
23: reading module
24: storage
30: image control unit
31: video synthesis unit
32: image pattern input unit
34: Audio
35: display unit
41: installation object
42: patterned ultrasonic waveform
43: OSD signal composition according to ultrasonic intensity
44: Display composite screen of measured defective equipment
45: Display screen showing the pattern of the defective equipment measured
51: pattern database
52: workpiece database
72: ultrasonic collection module
75: camera of the image acquisition module
121: angle of view of the camera
122: beam width of the ultrasonic collector
Claims (18)
일정 영역의 범위 내에 위치한 설비 대상물의 초음파 신호를 집음기로 수집하는 초음파수집모듈:
상기 초음파 수집모듈이 지향하는 방향과 같은 중심축선을 갖는 영상을 촬영하여 영상신호를 수신하는 영상수신모듈;
상기 수집된 초음파 신호로부터 파형의 고유한 특성인자의 패턴을 추출하여 불량 여부를 판별할 수 있는 특성인자 패턴으로 변환하는 기능을 수행하는 초음파신호 패턴처리기;
불량유형에 따른 파형의 고유한 특성인자의 표준패턴을 저장한 패턴 데이터베이스;
상기 변환된 특성인자 패턴과 상기 패턴 데이터베이스에 저장된 패턴 유형들과 패턴 정합 여부를 검사하여 고장 여부를 판독하는 판독모듈;
상기 판독된 결과를 시각적으로 변환하고 상기 촬영된 영상 신호와 합성하여 합성된 영상신호로 출력하는 영상 제어부;
상기 합성된 영상신호를 받아 상기 설비 대상물의 이미지에 불량 위치 정보를 함께 출력하는 디스플레이부;
를 포함하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
In the ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosing power equipment,
Ultrasonic collection module for collecting ultrasonic signals of equipment objects located within the range of a certain area with a collector:
An image receiving module for receiving an image signal by capturing an image having a central axis in the same direction that the ultrasonic collection module is directed;
An ultrasonic signal pattern processor which performs a function of extracting a pattern of characteristic characteristics of a waveform from the collected ultrasonic signals and converting the characteristic characteristic pattern into a characteristic factor pattern capable of determining a defect;
A pattern database storing standard patterns of characteristic characteristics of the waveforms according to the defect types;
A reading module that checks whether the pattern matches with the converted characteristic factor pattern and the pattern types stored in the pattern database and reads a failure;
An image controller for visually converting the read result and synthesizing it with the photographed image signal and outputting the synthesized image signal;
A display unit which receives the synthesized video signal and outputs defective location information to the image of the facility object;
Ultrasonic diagnostic device for diagnosis of electrical equipment with an imaging function including a
특정 주파수 대역의 지향성을 가지는 초음파 신호를 발생시켜 검사하고자 하는 기자재로부터 반사되어 돌아오는 음파를 초음파 포집기를 이용해 수신하여 대상 기자재까지의 거리를 산출하여 거리 신호를 발생시키는 초음파 거리 측정부; 와 온도 및 습도를 측정하여 측정 신호를 발생시키는 온도, 습도 센서부:를 포함하는 환경 인자 수집 모듈; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 1,
An ultrasonic distance measuring unit generating a distance signal by generating an ultrasonic signal having directivity of a specific frequency band and receiving a sound wave reflected from the equipment to be inspected using an ultrasonic collector to calculate a distance to the target equipment; And a temperature and humidity sensor unit for measuring a temperature and humidity to generate a measurement signal; Ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosing electrical installations with the added image function, characterized in that it further comprises
상기 환경 인자 수집 모듈은 위치정보 발생기를 더 포함하며,
상기 위치정보발생기는 GPS수신기를 포함하며, 상기 GPS 수신기에서 수신된 위치정보, 상기 거리 측정부에서 측정한 거리정보 및 상기 영상수신모듈의 카메라의 입체적 지향각에 대한 측정 데이터정보로부터 상기 판독모듈에서 고장으로 판독된 설비 대상물의 고장 위치를 산출하여 상기 불량 위치 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 2,
The environmental factor collection module further includes a location information generator,
The position information generator includes a GPS receiver, the position information received from the GPS receiver, the distance information measured by the distance measuring unit and the measurement data information on the three-dimensional orientation angle of the camera of the image receiving module in the reading module Ultrasonic diagnostic device for diagnosis of electrical equipment with an image function, characterized in that for generating the fault location information by calculating the fault location of the equipment object read out by the fault
상기 위치정보 발생기는 상기 불량 위치 정보를 전자 지도상에 기록하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 3,
The location information generator records the defective location information on an electronic map, characterized in that the ultrasonic diagnostic apparatus for electric equipment diagnosis with the addition of the image function
상기 초음파신호 패턴처리기는 FFT(Fast Fourier Transform) 분석장치 및 현재 신호음의 최고치의 주파수를 인식하여 그 대역만을 필터링하는 Peak Band Pass Filter; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 1,
The ultrasonic signal pattern processor includes: a fast fourier transform (FFT) analyzer and a peak band pass filter for recognizing a frequency of the highest value of the current signal sound and filtering only a band thereof; Ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosing electrical installations with the added image function, characterized in that it comprises a
상기 초음파신호 패턴처리기는 상기 FFT분석 장치를 거친 데이터에 대하여 검파기와 Loop filter를 거치면서 설정된 값의 파형이 나올 때까지 증폭하는 AGC(Automatic Gaing Control)장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 5,
The ultrasonic signal pattern processor further includes an AGC (Automatic Gaing Control) device for amplifying the data passed through the FFT analysis device through a detector and a loop filter until a waveform of a set value is obtained. Ultrasonic diagnostic device for diagnosing electrical equipment
상기 판독모듈은 전원주파수의 정수배로 발생되는 고주파 패턴과 전원주파수의 2배로 발생하는 반복률 패턴을 병행하여 판독하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 1,
The reading module is an ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosis of electrical equipment having an imaging function, characterized in that the high frequency pattern generated by an integer multiple of the power frequency and the repetition rate pattern generated by two times the power frequency are read in parallel.
상기 반복률 패턴의 추출은 120Hz 주기로 이동시키면서 평균값을 취하고 그 결과 파형의 주기가 일정 범위 이내일 경우 다시 한번 평균을 내어 패턴을 추출하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 7, wherein
The extraction of the repetition rate pattern takes an average value while moving in a 120 Hz period, and as a result, if the period of the waveform is within a predetermined range, the apparatus is added with an image function.
상기 영상수신모듈은 상기 초음파수집모듈에 장착된 주 카메라의 영상 신호 연결을 위한 제 1 영상 입력 단자와 고장 부위의 정밀 확대 정지 영상을 얻기 위해 필드스코프에 장착된 보조 카메라 모듈의 영상신호 연결을 위한 제 2 영상 입력 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 1,
The image receiving module is a first image input terminal for connecting the video signal of the main camera mounted on the ultrasonic collection module and for connecting the video signal of the auxiliary camera module mounted on the field scope to obtain a precise magnified still image of the failure site. Ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosis of electrical equipment with the addition of a video function comprising a second image input terminal
상기 영상수신모듈의 카메라의 화각은 상기 집음기의 초음파 빔 폭보다 크게 설정되며, 측정거리 10 ~ 20m에서 상기 집음기에서 수신된 음원의 중심점이 상기 카메라의 화면의 중심점에 위치되도록 설정된 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 1,
The angle of view of the camera of the image receiving module is set to be larger than the ultrasonic beam width of the sound collector, the center point of the sound source received from the sound collector at a measuring distance of 10 to 20m is set to be located at the center point of the screen of the camera Ultrasonic diagnostic device for diagnosis of electric equipment with function
상기 영상수신모듈의 카메라의 화각은 상기 집음기의 초음파 빔 폭보다 3배 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 10,
Ultrasonic diagnostic device for diagnosis of electrical equipment with an imaging function, characterized in that the angle of view of the camera of the image receiving module is set to be three times larger than the ultrasonic beam width of the sound collector.
상기 영상수신모듈의 카메라의 화각은 6°~ 12°의 범위로 형성되며, 상기 집음기의 초음파 빔 폭은 2°~ 4°범위에서 형성되는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 10,
The angle of view of the camera of the image receiving module is formed in the range of 6 ° ~ 12 °, the ultrasonic beam width of the sound collector is formed in the range of 2 ° ~ 4 ° Ultrasonic diagnostics for electrical equipment diagnosis with the imaging function, characterized in that formed Device
상기 영상수신모듈의 카메라의 화각은 9°이며, 상기 집음기의 초음파 빔 폭은 3°로 형성되는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 10,
The angle of view of the camera of the image receiving module is 9 °, the ultrasonic beam width of the sound collector is 3 ° characterized in that the ultrasonic diagnostic apparatus for electrical equipment diagnosis with the addition of the image function
상기 영상수신모듈의 카메라가 상기 설비 대상물을 향하여 미세한 구간을 이동하면서 조준시, 상기 미세한 구간에서 초음파의 세기가 최고 세기가 될 때를 감지하여 오디오장치로 동기 신호음을 출력하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 1,
When the camera of the image receiving module moves a fine section toward the facility object, the video function detects when the intensity of the ultrasonic wave reaches the maximum intensity in the fine section and outputs a synchronization signal sound to the audio device. Ultrasonic diagnostic equipment for electric equipment diagnosis
상기 초음파 신호를 발생시키는 특정 초음파 발생기는 상기 초음파 포집기 내부에서, 상기 초음파 포집기와 동일한 축 상을 중심축으로 지향하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 2,
A specific ultrasonic generator for generating the ultrasonic signal is mounted inside the ultrasonic collector, so as to direct the same axis on the same axis as the ultrasonic collector, characterized in that the ultrasonic diagnostic apparatus for electrical equipment diagnosis with the addition of the image function
상기 판독모듈은 상기 판독모듈에서 판독결과, 기존의 패턴 데이터 베이스에 저장되지 않은 새로운 고장 패턴으로 판단되는 경우, 패턴 데이터베이스에 상기 새로운 고장 패턴을 입력할 수 있는 신규 입력모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 1,
The reading module may include a new input mode for inputting the new failure pattern to a pattern database when it is determined that the reading module determines that a new failure pattern is not stored in the existing pattern database. Ultrasonic Diagnosis Device for Diagnosing Electrical Facilities with Image Function
상기 판독모듈에서 판독결과, 상기 설비대상물이 불량 시설물로 판독될 경우에는 상기 설비대상물의 이미지가 출력되는 상기 디스플레이 화면의 중심점에 원으로 불량위치를 표시하되, 불량의 정도에 따라 상기 원의 색깔을 다르게 하거나 원의 크기를 다르게 출력되는 것을 특징으로 하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치
The method of claim 1,
As a result of the reading in the reading module, when the equipment object is read as a defective facility, the defective position is displayed as a circle at the center point of the display screen on which the image of the equipment object is output. Ultrasonic diagnostic device for diagnosis of electrical equipment with imaging function, characterized in that differently or the size of the circle is output differently
상기 디스플레이 화면 일측에 상기 초음파신호 패턴 처리기에서 처리된 영상 패턴신호를 출력하는 것을 포함하는 영상기능이 부가된 전기설비 진단용 초음파 진단장치 18. The method of claim 17,
Ultrasonic diagnostic apparatus for diagnosis of electrical equipment with an imaging function, including outputting the image pattern signal processed by the ultrasonic signal pattern processor on one side of the display screen
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