KR101842347B1 - Plant system, and fault detecting method thereof - Google Patents

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KR101842347B1
KR101842347B1 KR1020160055622A KR20160055622A KR101842347B1 KR 101842347 B1 KR101842347 B1 KR 101842347B1 KR 1020160055622 A KR1020160055622 A KR 1020160055622A KR 20160055622 A KR20160055622 A KR 20160055622A KR 101842347 B1 KR101842347 B1 KR 101842347B1
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박지훈
김영민
조인석
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두산중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 플랜트 고장 감지를 위하여 자동 학습으로 플랜트를 모델링하는 자동 학습 시스템 및 방법이 개시된다.
개시된 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템은, 플랜트에 대해 각 측정센서를 통해 실시간으로 측정된 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 상기 수집된 센서 데이터에서 정상상태 데이터를 학습하여 학습 데이터를 생성하는 학습데이터 생성부; 상기 생성된 학습 데이터를 모델링(Modeling)하여 플랜트 모델을 생성하는 플랜트 모델부; 및 상기 측정센서를 통해 현재 측정된 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단하는 학습 판단부를 포함하고, 상기 학습데이터 생성부는 상기 학습 판단부의 판단 결과, 학습하기로 판단되면 현재 측정된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하여 상기 플랜트 모델부에 전달하고, 상기 플랜트 모델부는 상기 새로운 학습 데이터를 정해진 주기로 받아들여 플랜트 모델링(Plant Modeling)을 수행하여 상기 플랜트 모델을 업데이트하게 된다.
본 발명에 의하면, 플랜트를 측정한 데이터를 자동으로 학습하여 플랜트의 고장(이상)을 감지할 수 있다.
An automatic learning system and method for modeling a plant with automatic learning for plant fault detection is disclosed.
An automatic learning system for detecting abnormality of a plant includes a data collection unit for collecting sensor data measured in real time through each measurement sensor with respect to a plant; A learning data generation unit that learns steady state data from the collected sensor data to generate learning data; A plant model unit for modeling the generated learning data to generate a plant model; And a learning determination unit for determining whether or not to learn the currently measured sensor data through the measurement sensor. The learning data generation unit generates a learning data based on the currently measured sensor data, The plant modeling unit receives the new learning data at a predetermined cycle and performs plant modeling to update the plant model.
According to the present invention, it is possible to automatically detect the measured data of the plant and detect the failure (abnormality) of the plant.

Description

플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템 및 방법{Plant system, and fault detecting method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic learning system and method for detecting a plant anomaly,

본 발명은 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 현재 시점에서 측정한 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단하고, 학습하기로 판단되면 기존의 학습 데이터와 측정된 센서 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하며, 정해진 주기로 새로운 학습 데이터를 모델링하여 자동 학습을 수행할 수 있도록 하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic learning system and method for detecting a plant anomaly, and more particularly, to an automatic learning system and method for detecting an anomaly of a plant by determining whether to learn sensor data measured at a current point of time, The present invention relates to an automatic learning system and method for detecting a plant anomaly, which can generate new learning data by combining new learning data and model new learning data at a predetermined cycle.

일반적으로 발전 또는 화학 등의 대형 플랜트들은 다양한 종류의 수백 개의 기계 및 전기 설비들이 복잡하게 연결되어 운전되고 있으며 주 제어실이라 불리는 중앙 제어실에서 운전(Operation)을 하게 된다. 이곳의 근무자는 2-10명으로 근래 기업 경쟁력 향상 및 생산성 증대 추구와 맞물려 그 수가 감소하고 있다. 특히, 과거 한 기당 수십 명이 근무하던 화력 발전소의 경우 이제는 5명 내외로 근무자 1인당 관리 및 제어해야 하는 설비의 수가 대폭 증가하였다. 이에 따라 운전 및 조작 방식도 과거 현장 제어반(Local Panel) 조작 방식에서 주 제어반 조작 방식으로 발전되었으며 근래 정보기술(IT)의 발달과 함께 컴퓨터 기반의 MMI(Man-Machine Interface)를 이용한 조작 방식이 주를 이루고 있다.Generally, large plants such as power plants or chemical plants are operated in complex operation with hundreds of machines and electrical equipments of various kinds and operated in a central control room called main control room. The number of people working here is 2-10, which is decreasing due to the recent improvement in corporate competitiveness and productivity. In particular, the number of facilities to be managed and controlled per worker has increased dramatically in the case of thermal power plants where dozens of workers have been working in the past. Accordingly, the operation and operation method has been developed from the operation method of the local panel to the operation method of the main control panel in the past. Recently, the operation method using the computer-based MMI (Man-Machine Interface) Respectively.

그런데, 수십 년의 근무 경력을 가진 숙련된 근무자의 경우에는 각종 상황별 조치 사항을 다양하게 숙지하고 있으며 복잡한 내부 제어 로직을 이해하고 있으나, 경험이 부족한 대부분의 근무자는 발생 상황에 따라 수시로 관련 참고 도서(운전 절차서, 공급자의 설계자료, 내부 도서 등)를 봐야 하는데 이러한 방식의 운전 환경은 신속하고 안정적인 조치를 요하는 플랜트의 운전 측면에서 대단히 취약할 수 밖에 없는 환경이다.However, in the case of skilled workers with decades of work experience, they are familiar with various situations and understand the complex internal control logic, but most of the inexperienced workers are often referred to as related reference books (Operating procedures, supplier design data, internal books, etc.). This type of operating environment is extremely vulnerable to the operation of plants that require quick and stable action.

또한, 운전정보를 표시하는 운전조작용 콘솔(Console)에도 기본적인 운전 정보를 표시해 줄 뿐 각종 상황 발생시 실제 조작에 필요한 정보는 충분히 나타내지 못한다. In addition, it also displays basic operation information in a driving operation console (console) for displaying driving information, and does not sufficiently display information necessary for actual operation in various situations.

따라서, 기본적인 정보만을 제공하는 주제어반의 조작용 콘솔(Console) 외 운전에 관련된 적절한 정보를 신속히 제공하고, 각 상황에 따른 적절한 정보를 제공해 줄 수 있는 시스템이 필요하다. Therefore, there is a need for a system that can provide appropriate information related to operation outside the operation console of the main control panel providing only basic information, and provide appropriate information according to each situation.

즉, 플랜트의 특정기기 관련 운전변수가 정상 운전 상태를 벗어나 위험한 상태에 접근할 경우 그 위험을 경고하여 신속한 조치를 취하도록 하기 위한 기술이 요구되고 있다.In other words, there is a need for a technique to warn a dangerous state when a plant-related operation-related variable deviates from a normal operation state, and to take prompt action.

한국 등록특허공보 제1065767호(등록일 : 2011년09월09일)Korean Registered Patent No. 1065767 (registered on September 09, 2011)

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 현재 시점에서 측정한 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단하고, 학습하기로 판단되면 기존의 학습 데이터와 측정된 센서 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하며, 정해진 주기로 새로운 학습 데이터를 모델링하여 자동 학습을 수행할 수 있도록 하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템 및 방법을 제공함에 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus and method for determining whether to learn sensor data measured at a current point of time, The present invention also provides an automatic learning system and method for detecting anomaly of a plant by modeling new learning data at a predetermined cycle to perform automatic learning.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템은, 플랜트에 대해 각 측정센서를 통해 실시간으로 측정된 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 상기 수집된 센서 데이터에서 정상상태 데이터를 학습하여 학습 데이터를 생성하는 학습데이터 생성부; 상기 생성된 학습 데이터를 모델링(Modeling)하여 플랜트 모델을 생성하는 플랜트 모델부; 및 상기 측정센서를 통해 현재 측정된 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단하는 학습 판단부를 포함하고, 상기 학습데이터 생성부는 상기 학습 판단부의 판단 결과, 학습하기로 판단되면 현재 측정된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하여 상기 플랜트 모델부에 전달하고, 상기 플랜트 모델부는 상기 새로운 학습 데이터를 정해진 주기로 받아들여 플랜트 모델링(Plant Modeling)을 수행하여 상기 플랜트 모델을 업데이트하게 된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an automatic learning system for detecting a plant abnormality, comprising: a data collection unit for collecting sensor data measured in real time through each measurement sensor with respect to a plant; A learning data generation unit that learns steady state data from the collected sensor data to generate learning data; A plant model unit for modeling the generated learning data to generate a plant model; And a learning determination unit for determining whether or not to learn the currently measured sensor data through the measurement sensor. The learning data generation unit generates a learning data based on the currently measured sensor data, The plant modeling unit receives the new learning data at a predetermined cycle and performs plant modeling to update the plant model.

또한, 상기 실시간으로 측정된 센서 데이터를 실측치로 하고, 상기 학습 데이터를 예측치로 하여, 실측치에서 예측치를 뺀 값을 잔차로 생성하며, 생성된 잔차 값이 허용치를 초과하는 경우에 알람 로직(Alarm Logic)에 의해 조기 경보를 출력하는 경보부를 더 포함할 수 있다.The sensor data measured in real time is used as an actual measurement value. The learning data is used as a predictive value. A value obtained by subtracting a predictive value from an actual measurement value is generated as a residual. When the generated residual value exceeds an allowable value, And an alarm unit for outputting an early warning by the alarm unit.

또한, 상기 학습 판단부는 상기 플랜트의 생산 전력이 특정 전력(Power) 이상일 때 각 측정센서를 통해 센서 데이터가 측정된 경우나, 상기 경보부로부터 알람 로직에 따른 조기 경보가 출력되지 않은 경우나, 상기 각 측정센서 별로 일정 시간 기준으로 경보(Alarm)가 발생되지 않은 경우에 상기 현재 측정된 센서 데이터를 학습하기로 결정하게 된다.The learning determination unit may be configured to determine whether the sensor data is measured through each measurement sensor when the production power of the plant is greater than or equal to a specific power or when the early warning is not output from the alarm unit according to the alarm logic, And determines to learn the currently measured sensor data when an alarm is not generated for each measurement sensor on a predetermined time basis.

또한, 상기 학습데이터 생성부는 상기 수집된 센서 데이터에서 전처리(Pre-Processing) 과정을 통해 비정상 데이터를 삭제하여 정상상태 데이터를 생성하고, 생성된 정상상태 데이터를 학습하여 학습 데이터를 생성할 수 있다.The learning data generation unit may generate the steady state data by deleting the abnormal data through the pre-processing process on the collected sensor data, and may generate the learning data by learning the generated steady state data.

그리고, 상기 플랜트에서 고장 난 사례들을 진단 데이터로 저장하고 있는 진단 데이터베이스; 및 상기 진단 데이터베이스에 근거해 진단 로직(Diagnosis Logic)을 이용하여 상기 플랜트의 고장을 진단하고 근본 원인을 추적하는 고장 진단부를 더 포함할 수 있다.A diagnostic database storing the failed cases in the plant as diagnostic data; And a failure diagnosis unit for diagnosing a failure of the plant using the diagnostic logic based on the diagnostic database and for tracking the root cause.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 방법은, (a) 데이터 수집부가 플랜트에 대해 각 측정센서를 통해 측정된 센서 데이터를 수집하는 단계; (b) 학습데이터 생성부가 상기 수집된 센서 데이터에서 정상상태 데이터를 학습하여 학습 데이터를 생성하는 단계; (c) 플랜트 모델부가 상기 생성된 학습 데이터를 모델링(Modeling)하여 플랜트 모델을 생성하는 단계; (d) 학습 판단부가 상기 측정센서를 통해 현재 측정된 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단하는 단계; (e) 학습데이터 생성부가, 상기 학습 판단부의 판단 결과, 학습하기로 판단되면 현재 측정된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하는 단계; 및 (f) 플랜트 모델부가 상기 새로운 학습 데이터를 정해진 주기로 받아들여 플랜트 모델링(Plant Modeling)을 수행하여 상기 플랜트 모델을 업데이트하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an automatic learning method for detecting a plant abnormality, comprising the steps of: (a) collecting sensor data measured through each measurement sensor for a data collection unit; (b) the learning data generation unit learns steady state data from the collected sensor data to generate learning data; (c) generating a plant model by modeling the generated learning data by a plant model unit; (d) determining whether the learning determination unit learns the currently measured sensor data through the measurement sensor; (e) generating a new learning data by combining the currently measured sensor data with existing learning data if it is determined that the learning data is to be learned as a result of the determination by the learning determination unit; And (f) the plant model unit receives the new learning data at a predetermined cycle and performs plant modeling to update the plant model.

또한, 상기 (c) 단계는, 경보부가 실시간으로 측정된 센서 데이터를 실측치로 하고, 상기 학습 데이터를 예측치로 하여, 실측치에서 예측치를 뺀 값을 잔차로 생성하며, 생성된 잔차 값이 허용치를 초과하는 경우에 알람 로직(Alarm Logic)에 의해 조기 경보를 출력하는 것을 더 포함할 수 있다.The step (c) may further include the steps of: generating sensor data measured in real time as an actual value, generating a value obtained by subtracting a predicted value from a measured value as a residual, with the learning data as a predicted value, And outputting an early warning by the alarm logic in the event of a failure.

또한, 상기 (d) 단계는, 상기 학습 판단부가 상기 플랜트의 생산 전력이 특정 전력(Power) 이상일 때 각 측정센서를 통해 센서 데이터가 측정된 경우나, 상기 경보부로부터 알람 로직에 따른 조기 경보가 출력되지 않은 경우나, 상기 각 측정센서 별로 일정 시간 기준으로 경보(Alarm)가 발생되지 않은 경우에 상기 현재 측정된 센서 데이터를 학습하기로 결정하게 된다.In the step (d), when the learning data is measured by each of the measurement sensors when the production power of the plant is higher than or equal to a specific power, or when the early warning according to the alarm logic is output Or if the alarm is not generated on the basis of a predetermined time basis for each of the measurement sensors, it is determined to learn the currently measured sensor data.

또한, 상기 (b) 단계에서 상기 학습데이터 생성부는, 상기 수집된 센서 데이터에서 전처리(Pre-Processing) 과정을 통해 비정상 데이터를 삭제하여 정상상태 데이터를 생성하고, 생성된 정상상태 데이터를 학습하여 상기 학습 데이터를 생성하게 된다.In the step (b), the learning data generation unit may generate steady state data by deleting the abnormal data through a pre-processing process on the collected sensor data, and may learn the generated steady state data, Thereby generating learning data.

그리고, 상기 (c) 단계는, 고장 진단부가 상기 플랜트에서 고장 난 사례들을 진단 데이터로 저장하고 있는 진단 데이터베이스에 근거해 진단 로직(Diagnosis Logic)을 이용하여 상기 플랜트의 고장을 진단하고 근본 원인을 추적하는 것을 더 포함할 수 있다.In the step (c), the fault diagnosis unit diagnoses the fault of the plant using the diagnosis logic based on the diagnosis database storing the faulty cases as the diagnosis data in the plant, and tracks the root cause And < / RTI >

본 발명에 의하면, 플랜트에서 발생하는 다양한 주기의 센서 데이터를 실시간으로 확보하고, 이상 징후 예측을 위한 센서 데이터를 자동으로 학습하여 플랜트 모델을 업데이트 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to acquire sensor data of various periods occurring in a plant in real time, and to automatically update the plant model by learning sensor data for prediction of anomalous indications.

또한, 진단 로직 및 데이터베이스를 활용한 진단 노하우를 자산화 하고, 진단 가이드 시스템을 제공할 수 있다.In addition, we can capitalize diagnostic know-how using diagnostic logic and database, and provide diagnostic guide system.

또한, 항상 신뢰성 높은 예측 모델을 유지함으로써 예측 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, prediction accuracy can be improved by always maintaining a reliable prediction model.

그리고, 플랜트 이상 징후 포착을 위한 기반 시스템을 제공할 수 있으며, 작업자의 전문성과 무관하게 이상 징후에 대한 진단 시스템을 제공하며, 수작업에 따른 작업자의 시간과 노력의 감소를 통한 운영 효율성을 극대화 할 수 있다.In addition, it is possible to provide an infrastructure system for capturing plant anomalies, to provide a diagnostic system for anomalous indications regardless of the operator's expertise, and to maximize operational efficiency by reducing the worker's time and effort by hand have.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플랜트 이상 감지 시스템의 기능 블록을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플랜트를 측정한 센서 데이터로부터 알람을 출력하는 과정과, 플랜트 이상 감지를 위해 자동 학습하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 모수성 모델과 비모수성 모델을 기반으로 하는 앙상블 학습 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모수성 모델과 비모수성 모델을 조합하여 앙상블 학습을 수행하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 현재 측정된 센서 데이터에 대해 데이터 처리를 수행하는 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 현재 측정된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 결합하여 특징에 근거한 새로운 학습 데이터를 생성하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모수성 모델 및 비모수성 모델의 조합에 따라 정확도가 높은 예측 값을 산출한 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a block diagram schematically showing functional blocks of a plant anomaly detection system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an automatic learning method for detecting a plant anomaly according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a process of outputting an alarm from sensor data of a plant according to an embodiment of the present invention, and an automatic learning process for detecting a plant anomaly.
FIG. 4 is a diagram illustrating an ensemble learning process based on the model of the model and the model of non-parametricity according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of performing ensemble learning by combining an aqueous model and a non-parametric model according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of performing data processing on sensor data measured at present according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an example of generating new learning data based on a characteristic by combining sensor data currently measured and existing learning data according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a result of calculating a predicted value with high accuracy according to a combination of an aqueous model and a non-parametric model according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.If any part is referred to as being "on" another part, it may be directly on the other part or may be accompanied by another part therebetween. In contrast, when a section is referred to as being "directly above" another section, no other section is involved.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second and third, etc. are used to describe various portions, components, regions, layers and / or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish any moiety, element, region, layer or section from another moiety, moiety, region, layer or section. Thus, a first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that the presence or absence of other features, regions, integers, steps, operations, elements, and / It does not exclude addition.

"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating relative space such as "below "," above ", and the like may be used to more easily describe the relationship to other portions of a portion shown in the figures. These terms are intended to include other meanings or acts of the apparatus in use, as well as intended meanings in the drawings. For example, when inverting a device in the figures, certain portions that are described as being "below" other portions are described as being "above " other portions. Thus, an exemplary term "below" includes both up and down directions. The device can be rotated by 90 degrees or rotated at different angles, and terms indicating relative space are interpreted accordingly.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플랜트 이상 감지 시스템의 기능 블록을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing functional blocks of a plant anomaly detection system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템(100)은, 데이터 수집부(110)와 학습데이터 생성부(120), 플랜트 모델부(130), 학습 판단부(140), 경보부(150), 진단 데이터베이스(160) 고장 진단부(170)를 포함한다.1, an automatic learning system 100 for detecting a plant abnormality according to the present invention includes a data collection unit 110, a learning data generation unit 120, a plant model unit 130, a learning determination unit 140 An alarm unit 150, and a diagnostic database 160. The diagnosis unit 170 includes a failure diagnosis unit 170,

데이터 수집부(110)는 플랜트에 대해 각 측정센서를 통해 실시간으로 측정된 센서 데이터를 수집한다. The data collecting unit 110 collects sensor data measured in real time through each measurement sensor for the plant.

학습데이터 생성부(120)는 수집된 센서 데이터에서 정상상태 데이터를 학습하여 학습 데이터를 생성한다.The learning data generation unit 120 learns steady state data from the collected sensor data to generate learning data.

플랜트 모델부(130)는 생성된 학습 데이터를 모델링(Modeling)하여 플랜트 모델을 생성한다.The plant modeling unit 130 generates a plant model by modeling the generated learning data.

학습 판단부(140)는 측정센서를 통해 현재 측정된 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단한다.The learning determination unit 140 determines whether to learn the currently measured sensor data through the measurement sensor.

학습데이터 생성부(120)는 학습 판단부의 판단 결과, 학습하기로 판단되면 현재 측정된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하여 플랜트 모델부(130)에 전달하고, 플랜트 모델부(130)는 새로운 학습 데이터를 정해진 주기로 받아들여 플랜트 모델링(Plant Modeling)을 수행하여 기존의 플랜트 모델을 업데이트하게 된다.The learning data generation unit 120 generates new learning data by combining the currently measured sensor data with existing learning data and transmits the new learning data to the plant model unit 130 as a result of the determination by the learning determination unit 120, The unit 130 receives new learning data at a predetermined cycle and performs plant modeling to update the existing plant model.

경보부(150)는 실시간으로 측정된 센서 데이터를 실측치로 하고, 학습 데이터를 예측치로 하여, 실측치에서 예측치를 뺀 값을 잔차로 생성하며, 생성된 잔차 값이 허용치를 초과하는 경우에 알람 로직(Alarm Logic)에 의해 조기 경보를 출력한다.The alarm unit 150 generates sensor data measured in real time as measured values, generates a value obtained by subtracting the predicted value from the measured value as the predicted value, and outputs the alarm logic (Alarm) when the generated residual value exceeds the allowable value. Logic) to output an early warning.

또한, 학습 판단부(140)는 플랜트의 생산 전력이 특정 전력(Power) 이상일 때 각 측정센서를 통해 센서 데이터가 측정된 경우나, 경보부(150)로부터 알람 로직에 따라 조기 경보가 출력되지 않은 경우나, 각 측정센서 별로 일정 시간 기준으로 경보(Alarm)가 발생되지 않은 경우에 현재 측정된 센서 데이터를 학습하기로 결정하게 된다.If the sensor data is measured through each measurement sensor when the production power of the plant is higher than a specific power or the early warning is not output according to the alarm logic from the alarm unit 150 Or if the alarm is not generated for each measurement sensor on a predetermined time basis, it is determined to learn the currently measured sensor data.

또한, 학습데이터 생성부(120)는 수집된 센서 데이터에서 전처리(Pre-Processing) 과정을 통해 비정상 데이터를 삭제하여 정상상태 데이터를 생성하고, 정상상태 데이터를 학습하여 학습 데이터로 생성할 수 있다.In addition, the learning data generation unit 120 may generate the steady state data by deleting the abnormal data through the pre-processing process on the collected sensor data, and may generate the learning data by learning the steady state data.

진단 데이터베이스(160)는 플랜트에서 고장 난 사례들을 진단 데이터로 저장하고 있다.The diagnostic database 160 stores malfunctioning cases as diagnostic data in the plant.

고장 진단부(170)는 진단 데이터베이스(160)에 근거해 진단 로직(Diagnosis Logic)을 이용하여 플랜트의 고장을 진단하고 근본 원인을 추적하게 된다.The failure diagnosis unit 170 diagnoses the failure of the plant using the diagnosis logic based on the diagnosis database 160 and tracks the root cause.

한편, 본 발명에 따른 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템(100)은, 도 1에 도시된 구성 요소 이외에, 각 센서들로부터 센싱하여 수집한 센서 데이터를 원본 데이터로 저장하거나, 센서 데이터에 대해 전처리 과정을 통해 비정상 데이터가 삭제된 정상상태 데이터를 참조 데이터(Reference Data)로 저장하거나, 학습 데이터를 모델링하여 모델 데이터(Model Data)로 저장하기 위한 플랜트 데이터베이스를 더 포함할 수 있다. 그리고, 학습 데이터를 모델링하여 생성한 플랜트 모델을 예측 모델(Prediction Model)로 저장하는 예측 데이터베이스(Prediction DB)를 더 포함할 수 있다.The automatic learning system 100 for detecting a plant abnormality according to the present invention may be configured to store, in addition to the components shown in FIG. 1, sensor data collected by sensing from respective sensors as original data, And a plant database for storing the steady state data in which the abnormal data is deleted through the process as reference data or modeling the learning data and storing the model data as model data. The system may further include a prediction database (Prediction DB) for storing the plant model generated by modeling the learning data as a prediction model.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating an automatic learning method for detecting a plant anomaly according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템(100)은, 먼저 데이터 수집부(110)가서 플랜트에 대해 각 측정센서를 통해 측정된 센서 데이터를 수집한다(S210).Referring to FIG. 2, the automatic learning system 100 for detecting a plant abnormality according to the present invention first acquires sensor data measured by each measurement sensor with respect to the plant by the data collection unit 110 (S210).

즉, 데이터 수집부(110)는 플랜트의 각 영역에 설치된 각각의 측정센서를 통해 예컨대, 5분마다 해당 센서 데이터를 수집하게 되는데(Data Collecting), 배치 스케줄러(Batch Scheduler)에 따라 각 센서들로부터 순차적으로 5분마다 센서 데이터를 각각 수신하여 원본 데이터(Raw Data)로 데이터베이스에 저장하게 되는 것이다. 여기서, 배치 스케줄러는 플랜트의 각 영역에 설치된 측정센서들에 대해, 특정 영역에 있는 측정센서부터 순차적으로 동작하도록 하는 동작 순서와, 각 측정센서들로부터 센서 데이터를 수집하는 순서 등을 배치하는 장치이다.That is, the data collecting unit 110 collects corresponding sensor data, for example, every 5 minutes through each measurement sensor installed in each area of the plant (Data Collecting), and collects the sensor data from each sensor according to a batch scheduler Sensor data is sequentially received every five minutes and stored in the database as original data (raw data). Here, the batch scheduler is an apparatus for arranging operation sequences for operating the measurement sensors installed in the respective regions of the plant sequentially from the measurement sensors in a specific region, and for collecting sensor data from the respective measurement sensors .

이어, 학습데이터 생성부(120)는 수집된 센서 데이터에서 정상상태 데이터를 학습하여 학습 데이터를 생성한다(S220).Next, the learning data generation unit 120 learns steady state data from the collected sensor data to generate learning data (S220).

즉, 학습데이터 생성부(120)는, 실시간으로 수집된 센서 데이터에 대해 전처리(Pre-Processing) 과정을 통해 비정상 데이터를 삭제하여 정상상태 데이터를 생성하고, 전처리 된 정상상태 데이터를 자동으로 학습(Learning)하여 학습 데이터를 생성하게 되는 것이다.That is, the learning data generation unit 120 generates steady state data by deleting the abnormal data through a pre-processing process on the sensor data collected in real time, and automatically learns the preprocessed steady state data Learning is performed to generate learning data.

여기서, 전처리(Pre-Processing) 과정은, 실시간으로 수집한 플랜트 데이터를 실측치로 하고, 학습된 정상상태 데이터를 예측치로 하여, 실측치에서 예측치를 뺀 값을 잔차로 생성해, 생성된 잔차 값이 허용치를 초과하는 경우에 알람 로직(Alarm Logic)에 따라 경보(Alarm)가 발생된 비정상 플랜트 데이터들을 삭제하고 정상 상태의 플랜트 데이터를 생성하는 것이다. 즉, 전처리 과정은 비정상 상태의 데이터가 제거된 정상 상태의 플랜트 데이터만을 생성하는 과정을 의미한다.Here, in the pre-processing step, the plant data collected in real time are taken as measured values, the learned steady-state data is used as a predicted value, and a value obtained by subtracting the predicted value from the measured value is generated as residual, The abnormal plant data in which an alarm is generated is deleted according to the alarm logic and the plant data in the normal state is generated. That is, the preprocessing process refers to a process of generating only normal plant data from which an abnormal state data is removed.

이렇게 전처리 된 정상상태 데이터들에 대해, 학습데이터 생성부(120)는 패턴을 찾아 구분하는 학습 동작을 실행하여 학습 데이터를 생성하는 것이다. 예를 들면, 학습데이터 생성부(120)는 하나 이상 수많은 정상상태 데이터를 서로 비교하고 분류하여 서로의 특징을 찾아가며 스스로 학습한다. 이는 하나의 정상상태 데이터를 학습하는 지도 학습(Supervised Learning)과 달리 여러가지 다른 정상상태 데이터들에 대해 각 데이터의 특징을 스스로 학습하는 비지도 학습(Unsupervised Learning)이라 할 수 있다. For the preprocessed steady state data, the learning data generation unit 120 generates learning data by executing a learning operation for identifying and discriminating patterns. For example, the learning data generation unit 120 compares and classifies one or more steady state data with each other, and learns each other's characteristics and learns oneself. Unlike Supervised Learning, which learns one steady-state data, it is called Unsupervised Learning that learns the characteristics of each data by itself for various other steady-state data.

학습데이터 생성부(120)는 이러한 정상상태 데이터들을 바탕으로 일정한 패턴을 찾아서 아주 작은 특징부터 큰 특징까지를 추출해 특징 지도(Feature Map)를 생성한다. 이때, 학습데이터 생성부(120)는 예를 들면, 여러 단계를 거쳐 특징을 추출하는 CNN(Convolutional Neural Network) 알고리즘을 통해 상위계층으로 올라갈수록 어려운 내용을 학습할 수 있다. The learning data generation unit 120 generates a feature map by searching for a certain pattern based on the steady state data and extracting a very small feature to a large feature. At this time, the learning data generation unit 120 can learn difficult contents as it goes up to the upper layer through, for example, CNN (Convolutional Neural Network) algorithm that extracts features through various stages.

학습데이터 생성부(120)는 주어진 정상상태 데이터에서 특징 지도를 통해 패턴을 찾아 데이터를 분류하는 과정을 통해 새로운 정상상태 데이터에 대해서도 빠른 시간 내에 학습할 수 있다.The learning data generation unit 120 may learn new steady state data in a short period of time through a process of searching for a pattern through a feature map in a given steady state data and classifying the data.

이어, 플랜트 모델부(130)는 생성된 학습 데이터를 모델링(Modeling)하여 플랜트 모델을 생성한다(S230).Next, the plant modeling unit 130 models the generated learning data to generate a plant model (S230).

즉, 플랜트 모델부(130)는 배치 스케줄러(Batch Scheduler)를 통해 정해진 주기마다 예컨대, 5분마다 데이터 수집부(110)에서 실시간으로 수집한 실시간 센서 데이터에 대해 비정상 데이터가 삭제된 정상상태 데이터를 학습하여 획득한 학습 데이터를 모델링하여 플랜트 모델로 생성하고, 플랜트 모델을 참조 데이터(Reference)로 플랜트 데이터베이스(DB)에 저장하게 되는 것이다.That is, the plant modeling unit 130 generates normal state data in which the abnormal data is deleted from the real-time sensor data collected in real time by the data collecting unit 110 every five minutes, for example, every predetermined period through a batch scheduler The learning data obtained by learning is modeled and generated as a plant model, and the plant model is stored in the plant database (DB) as reference data (Reference).

또한, 플랜트 모델부(130)는, 학습 데이터를 모수성(Parametric) 모델 또는 비모수성(Non Parametric) 모델로 모델링(Modeling)하여 예측 모델로서의 플랜트 모델을 생성할 수 있다. 즉, 플랜트 모델부(130)는 학습 모델에 대해, 도 4에 도시된 바와 같이 서로 다른 특징을 지닌 모델 기반으로 예측하기 위해 모수성(Parametric) 모델과 비모수성(Non-Parametric) 모델을 이용하여 모델링을 수행한다.In addition, the plant modeling unit 130 can generate a plant model as a predictive model by modeling the learning data into a parametric model or a non-parametric model. That is, the plant modeling unit 130 uses a parametric model and a non-parametric model to predict a learning model based on a model having different characteristics as shown in FIG. 4 Perform modeling.

또한, 플랜트 모델부(130)는, 모수성 모델과 비모수성 모델에서, 특정 단일 모델들의 장점에 해당하는 기능을 선택하고 약점에 해당하는 기능들을 보완하기 위해, 서로 다른 특징을 갖는 복수의 예측 모델을 조합하여 모델링을 수행할 수 있다.In addition, in order to select functions corresponding to the merits of specific single models in the model model and the non-parametric model and to supplement the functions corresponding to the weak points, the plant model unit 130 includes a plurality of prediction models Can be combined to perform modeling.

즉, 플랜트 모델부(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이 MLRM(Multiple Linear Regression Model), PLS(Partial Least Squares), DPCA(Dynamic Principal Component Analysis), K-NN(Nearest Neighbor) 모델 중 서로 다른 특징을 갖는 복수의 예측 모델을 조합하여 모델링을 수행할 수 있다.That is, as shown in FIG. 4, the plant modeling unit 130 generates a plurality of models, such as a Multiple Linear Regression Model (MLRM), a Partial Least Squares (PLS), a Dynamic Principal Component Analysis (DPCA), and a Nearest Neighbor It is possible to perform modeling by combining a plurality of prediction models having different characteristics.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 MLRM 모델은 ARX(Auto-Regressive eXogeneous)모델과 MLM(Maximum Likelihood Method) 모델을 포함하고, PLS 모델은 GLM(Generalized Linear Model) 모델과 MLM(Maximum Likelihood Method) 모델을 포함하며, DPCA 모델은 ARX 모델과 MLM 모델을 포함하며, K-NN 모델은 비모수성 모델과 RBF(Radial Basis Function) 커널(Kernel)을 포함할 수 있다.4, the MLRM model includes an ARX (Auto Regressive eXogeneous) model and an MLM (Maximum Likelihood Method) model. The PLS model includes a GLM (Generalized Linear Model) model and an MLM DPCA model includes ARX model and MLM model, and K-NN model can include non-parametric model and RBF (Radial Basis Function) kernel.

본 발명에 적용되는 모수성 모델과 비모수성 모델의 장점과 단점은 아래 표 1과 같다.Table 1 below shows the advantages and disadvantages of the model of the model and the model of non-parametricity applied to the present invention.

모델Model 장점Advantages 단점Disadvantages 모수성
모델
Mother water
Model
ARX ModelARX Model ㅇ정교한 모델 설계 가능
ㅇ매우 우수한 성능 발휘
ㅇ공학분야 유명한 모델
ㅇ사용 실적 많음
ㅇ모델 해석이 용이
ㅇ비선형 모델링 가능
ㅇ Sophisticated model design possible
ㅇ Very high performance
ㅇ Famous model in engineering field
ㅇ High performance
ㅇ Easy model interpretation
ㅇ Nonlinear modeling possible
ㅇ시스템 상태의 과정이 아닌 결과를 고려한 모델
ㅇMIMO 시스템 모델링 어려움
ㅇ표현력이 매우 부족함
ㅇ영상, 음성 인식 분야 사용
ㅇ Model considering the result, not the process of system state
ㅇ Difficulty modeling MIMO system
ㅇ Very poor expressiveness
ㅇ Use of video and speech recognition
비모수성
모델
Nonmonopoly
Model
Non
Parametric
Model
Non
Parametric
Model
ㅇk-NN과 같은 기술과 함께 적용시 우수한 성능 발휘 가능ㅇ Excellent performance when applied with technologies such as k-NN ㅇ매우 정교한 학습 데이터에 대한 DB 구축 필요
ㅇ모델의 정교함에 따라 예측 성능 산포 심함
ㅇ DB establishment for highly sophisticated learning data
O Predictive performance is highly dependent on the sophistication of the model
CNN ModelCNN Model ㅇ표현력이 매우 우수
ㅇ일반 NN 대비 모델 성능 우수
ㅇ이미지 처리에 우수한 성능
ㅇ모델 구조 설계가 어려울 경우 유익한 모델
ㅇMIMO 시스템 모델링에 우수
ㅇ Excellent expressiveness
ㅇ Excellent performance compared to general NN model
ㅇ Excellent performance for image processing
ㅇ A useful model when model structure design is difficult
ㅇ Excellent for modeling MIMO system
ㅇ모델 해석이 불가능
ㅇLocal Optimization 발생많음
ㅇ정교한 모델을 만든다는 보장이 없음
ㅇ Model interpretation is impossible
O Local Optimization
ㅇ There is no guarantee of making a sophisticated model.

따라서, 플랜트 모델부(130)는 전술한 각 모델들의 장점과 단점 및 성능 제약 사항을 감안하여 다음 표 2와 같은 검토 결과를 통해 서로 다른 특징을 갖는 복수의 예측 모델을 조합하여 모델링을 수행할 수 있다.Therefore, the plant modeling unit 130 can perform modeling by combining a plurality of prediction models having different characteristics through the examination result as shown in the following Table 2, taking into account the advantages, disadvantages, and performance constraints of the respective models described above have.

모델Model 성능제약사항Performance constraints 검토결과Review the results NN 기반
HTM
NN based
HTM
ㅇ모델별 최적화 필요
ㅇ설정변수 50개로 최적화 어려움
ㅇ정형화된 설계 방법 없음
ㅇ학계에서 인정받지 못함
ㅇ라이센스 문제 있음
O Optimized by model
ㅇ It is difficult to optimize with 50 setting variables.
No formalized design method
ㅇ Not recognized in academia
ㅇ License problem
ㅇ부적합(단, 특정고장에 대한 정밀 검출 필요시 활용 가능함)ㅇ Non-conforming (However, it can be used in case of precise detection of specific fault)
DPCA
PLS
MLRM
DPCA
PLS
MLRM
ㅇ(DPCA) 시간 설정에 따른 성능 변화 심함, 모델별 최적화 필요ㅇ Performance change due to DPCA time setting. ㅇ최적화 알고리즘 적용시 적합 가능성 높음ㅇ Highly suitable for optimization algorithm
ㅇ(공통) Multivariate Regression 방식이기에 특정 센서에서 이상 감지시, 해당 시점의 다른 센서에서도 이상이 감지되는 오류 발생ㅇ (common) Multivariate Regression method, so when an abnormality is detected in specific sensor, error is detected in other sensor at that point. ㅇ구현성과 성능 관점에서 매우 적합함ㅇ Highly suitable for performance and performance k-NN
(VBM)
k-NN
(VBM)
ㅇ모델의 정교함에 따른 성능 변화가 심하기 때문에 기존에 없던 패턴의 신호가 들어 올 경우, 예측 정밀도가 떨어질 가능성 있음ㅇ Because the performance of the model depends on the sophistication of the model, there is a possibility that the accuracy of prediction may be lowered when a signal of a pattern that has not existed comes in. ㅇ구현성과 성능 관점에서 적합함. 특히 정교한 모델을 만들 수 있다면 매우 정확한 예측이 가능.ㅇ Fit in terms of implementation and performance. Especially if you can create sophisticated models, you can make very accurate predictions.
NN 기반
DBN
NN based
DBN
ㅇ모델별 최적화 필요
ㅇLocal Optimization 위험으로 최적화가 어려움
ㅇ정형화 된 설계 방법 없음
ㅇ동적 데이터에 취약
O Optimized by model
ㅇ Local Optimization Difficult to Optimize
No formalized design method
O vulnerable to dynamic data
ㅇ성능 부족으로 부적합.ㅇ Not enough due to lack of performance.
SVM 기반
SVDD
SVR
SVM based
SVDD
SVR
ㅇ데이터 샘플링 영향 큼
ㅇKernel 및 변수 설정에 따른 성능 변화 심함
ㅇ Data sampling effect is significant
ㅇ Severe performance change due to kernel and variable setting
ㅇ성능 부족으로 부적합.ㅇ Not enough due to lack of performance.

즉, 플랜트 모델부(130)는, 특정 고장에 대한 정밀 검출이 필요한 경우에 K-NN 모델을 선택하고, 시간 설정에 따른 성능 변화가 심하여 모델 별 최적화가 필요한 경우에 DPCA 모델과 PLS 모델, MLRM 모델을 선택할 수 있다.That is, the plant modeling unit 130 selects the K-NN model when it is necessary to precisely detect a specific failure, and when the optimization is required for each model due to a severe performance change due to time setting, the DPCA model, the PLS model, You can choose a model.

이에, 플랜트 모델부(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 모수성 모델로서 ARX 모델과 LS(Least Square) Method를 이용하는 MLRM 모델과, 비모수성 모델로서 RBF 커널 등을 이용하는 k-NN 모델을 조합할 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모수성 모델과 비모수성 모델을 조합하여 앙상블 학습을 수행하는 예를 나타낸 도면이다. 따라서, 플랜트 모델부(130)는 (k)라는 데이터를 입력받으면, 도 5에 도시된 바와 같이 학습데이터 생성부(120)에 의해 선택된 MLRM 모델을 통해 x(1)이라는 추정값(Estimated Value_mlrm(k)/Residual_mlrm(k))을 획득하고, k-NN 모델을 통해 x(2)라는 추정값(Estimated Value_kNN(k)/Residual_kNN(k))을 획득하여, 이러한 추정값들 중에서 가장 최적의 하나를 선택하는 배깅(Bagging) 방법으로 앙상블 학습(Ensemble Learning)을 수행하고, 앙상블 학습을 수행한 결과, 다음 수학식1과 같은 추정값(Estimated Value) 및 최적 추정값(Optimal_Estimated Value)

Figure 112016043407953-pat00001
(k)을 얻을 수 있다.5, the plant modeling unit 130 combines the MLRM model using the ARX model and the LS (Least Square) method as the modeling model and the k-NN model using the RBF kernel as the non-parametric model can do. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of performing ensemble learning by combining an aqueous model and a non-parametric model according to an embodiment of the present invention. Therefore, when the plant model unit 130 receives the data (k), the plant model unit 130 generates the estimated value mlm (k) as x (1) through the MLRM model selected by the learning data generation unit 120 as shown in FIG. ) / Residual_mlrm (k), acquires an estimated value x (2) (Estimated Value_kNN (k) / Residual_kNN (k)) through the k-NN model, and selects the most optimal one among these estimated values The ensemble learning is performed by a bagging method and the ensemble learning is performed to obtain an estimated value and an optimal estimated value as shown in Equation 1 below:
Figure 112016043407953-pat00001
(k).

Figure 112016043407953-pat00002
Figure 112016043407953-pat00002

이에, 플랜트 모델부(130)는 정상상태 데이터에 대해 학습 모델을 통해 앙상블 학습(Ensemble Learning)을 수행하여 도 8에 도시된 바와 같이 가장 정확도가 높은 예측 데이터(Optimal_Estimated Value)를 출력할 수 있다. 따라서, 플랜트 모델부(130)는 앙상블 학습에 따라 산출된 최적의 예측 데이터(Optimal_Estimated Value)를 경보 로직(Alarm Logic)에 전달하여 플랜트 이상 감지의 경보에 이용할 수 있도록 한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모수성 모델 및 비모수성 모델의 조합에 따라 정확도가 높은 예측 값을 산출한 결과를 나타낸 도면이다. 도 8에서, 플랜트 모델부(130)는 MLRM, PLS, DPCA, k-NN 모델을 이용하여 앙상블 학습을 수행한 결과 98.6%, 95.1%의 정확도를 갖는 Proposed Method* 값을 출력한다. 또한, 플랜트 모델부(130)는 도 8에 도시된 바와 같이 MLRM, PLS, DPCA, k-NN 모델을 이용할 뿐만 아니라 여기에 자동 학습 알고리즘(Auto-Learning Algorithm)을 이용하여 앙상블 학습을 수행한 결과 98.6%, 97.9%의 정확도를 갖는 Proposed Method** 값을 출력한다.Accordingly, the plant modeling unit 130 can perform ensemble learning on the steady state data through the learning model to output the most accurate prediction data (Optimal_Estimated Value) as shown in FIG. Accordingly, the plant modeling unit 130 transmits the optimal predicted data (Optimal_Estimated Value) calculated according to the ensemble learning to the alarm logic (alarm logic) so that it can be used for alarming the plant abnormality detection. FIG. 8 is a diagram showing a result of calculating a predicted value with high accuracy according to a combination of an aqueous model and a non-parametric model according to an embodiment of the present invention. 8, the plant model unit 130 outputs the Proposed Method * having an accuracy of 98.6% and 95.1% as a result of ensemble learning using the MLRM, PLS, DPCA, and k-NN models. 8, the plant modeling unit 130 uses the MLRM, PLS, DPCA, and k-NN models as well as the ensemble learning using the Auto-Learning Algorithm 98.6%, and outputs the Proposed Method ** value with an accuracy of 97.9%.

이때, 경보부(150)는 실시간으로 측정된 센서 데이터를 실측치(Sensor Data)로 하고, 학습 데이터를 예측치(Estimated Data)로 하여, 도 3에 도시된 바와 같이 실측치에서 예측치를 뺀 값을 잔차로 생성하며(Residual Generation), 생성된 잔차 값이 허용치를 초과하는 경우에 알람 로직(Alarm Logic)에 의해 조기 경보(Alarm)를 출력하게 된다. 또한, 경보부(150)는 잔차 값이 허용치(특정값)를 초과하는 경우에 조기 알람을 발생하지만, 실측치가 허용치(특정값)을 초과하는 경우에도 플랜트 고장에 대한 조기 알람을 발생할 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플랜트를 측정한 센서 데이터로부터 알람을 출력하는 과정과, 플랜트 이상 감지를 위해 자동 학습하는 과정을 나타낸 도면이다. At this time, the alarm unit 150 sets the sensor data measured in real time as the sensor data, sets the learning data as the estimated data, subtracts the predicted value from the measured value as shown in FIG. 3, (Residual Generation), and when the generated residual value exceeds the allowable value, an alarm is output by the alarm logic. In addition, the alarm unit 150 generates an early alarm when the residual value exceeds an allowable value (specific value), but may generate an early alarm for a plant failure even when the measured value exceeds an allowable value (specific value). FIG. 3 is a diagram illustrating a process of outputting an alarm from sensor data of a plant according to an embodiment of the present invention, and an automatic learning process for detecting a plant anomaly.

도 3에 도시된 바와 같이, 고장 진단부(170)는 플랜트에서 고장 난 사례들을 진단 데이터로 저장하고 있는 진단 데이터베이스(160)에 근거해 진단 로직(Diagnosis Logic)을 이용하여 플랜트의 고장을 진단하고, 진단 결과(Diagnosis Result)에 따라 근본 원인을 추적하게 된다.3, the failure diagnosis unit 170 diagnoses the failure of the plant using the diagnosis logic based on the diagnosis database 160 storing the failure cases in the plant as the diagnosis data , And the root cause is tracked according to the diagnosis result (Diagnosis Result).

여기서, 진단 데이터베이스(160)에 저장되어 있는 고장 난 사례들에 대한 데이터는 실시간으로 측정한 플랜트 데이터를 실측치로 하고, 학습된 정상상태 데이터를 예측치로 하여, 실측치에서 예측치를 뺀 값을 잔차로 생성해, 생성된 잔차 값이 허용치를 초과하는 경우에 알람 로직(Alarm Logic)에 따라 경보(Alarm)가 발생된 비정상 상태의 플랜트 데이터들과, 비정상 상태의 플랜트 데이터들이 제거된 정상 상태의 플랜트 데이터를 별도로 분리해 저장한 데이터들이다. 비정상 상태의 데이터에 대해 예를 들면, 운전변수와의 상관 관계를 통해 해당 기기별 진동, 압력, 온도, 유량 등이 허용치를 초과하는 데이터들이다. 이때, 허용치를 초과하는 의미는 일정 기준 범위에서 상한선 및 하한선을 벗어나는 것을 나타낸다.Here, the data on the failure cases stored in the diagnostic database 160 are obtained by taking the plant data measured in real time as actual values, using the learned steady state data as the predicted values, and subtracting the predicted value from the actual values, In the case where the generated residual value exceeds the allowable value, the abnormal state plant data in which an alarm is generated according to the alarm logic and the normal state plant data in which the abnormal state of the plant data are removed These data are stored separately. For example, data of abnormality state exceeding the allowable value by vibration, pressure, temperature, flow rate, etc. of the corresponding device through correlation with the operating variable. At this time, the meaning exceeding the allowable value indicates that the upper limit and the lower limit are out of a predetermined reference range.

따라서, 고장 진단부(170)는 진단 데이터베이스(160)에 저장된 고장 난 사례들에 대한 데이터에 근거해, 도 3에 도시된 바와 같이 알람이 발생된 플랜트 데이터가 입력되면, 진단 로직(알고리즘)에 따라 진동이 허용치를 초과했는지, 압력이 허용치를 초과했는지, 온도가 허용치를 초과했는지 등으로 진단 결과를 출력하게 된다. 즉, 고장 진단부(170)에서 출력된 진단 결과를 통해, 실시간으로 수집한 플랜트 데이터 중 일부에 알람이 발생한 경우에 무슨 이유로 알람이 발생했는지에 대한 근본적인 원인(온도, 진동, 압력 등)을 추적할 수 있게 되는 것이다.3, when the plant data in which the alarm is generated is inputted, the failure diagnosis unit 170 determines whether or not the diagnosis logic (algorithm) is executed based on the data of the failure cases stored in the diagnosis database 160 The diagnostic result is output based on whether the vibration exceeds the allowable value, whether the pressure exceeds the allowable value, whether the temperature exceeds the allowable value, and the like. (Temperature, vibration, pressure, and the like) as to why an alarm occurs for some reason when an alarm occurs in a part of the plant data collected in real time through the diagnosis result outputted from the failure diagnosis unit 170 It will be possible to do.

한편, 학습 판단부(140)는 전술한 바와 같이 각 측정센서를 통해 현재 시점에서 측정된 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단(결정)한다(S240).Meanwhile, the learning determination unit 140 determines (determines) whether to learn the sensor data measured at the current point through each measurement sensor as described above (S240).

여기서, 학습 판단부(140)는 플랜트의 생산 전력이 특정 전력(Power) 이상일 때 각 측정센서를 통해 센서 데이터가 측정된 경우나, 경보부(150)로부터 알람 로직에 따른 조기 경보가 출력되지 않은 경우나, 각 측정센서 별로 일정 시간 기준으로 경보(Alarm)가 발생되지 않은 경우에 현재 측정된 센서 데이터를 학습하기로 결정(판단)할 수 있다.Here, if the sensor data is measured through each measurement sensor when the production power of the plant is greater than or equal to a specific power, or if the early warning according to the alarm logic is not output from the alarm unit 150 Or to learn (measure) the currently measured sensor data when an alarm is not generated on a predetermined time basis for each measurement sensor.

이어, 학습 판단부(140)의 판단 결과, 현재 측정된 센서 데이터에 대해 학습하기로 결정된 경우(S250-예), 학습데이터 생성부(120)는 현재 측정된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성한다(S260).If the learning determination unit 140 determines to learn about the currently measured sensor data (S250-YES), the learning data generation unit 120 generates a combination of the currently measured sensor data and existing learning data And generates new learning data (S260).

즉, 학습데이터 생성부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 경보부(150)로부터 입력된 알람 정보(Alarm Information)에 근거해 알람이 발생되지 않은 경우, 즉, 현재 시점에서 측정된 센서 데이터(Sensor Data)가 정상상태 데이터이므로, 데이터 수집부(110)로부터 입력된 센서 데이터에 대해, 도 6에 도시된 바와 같이 데이터 처리(Data Processing)를 수행하여 기존의 학습 데이터 즉 모델링 데이터(Modeling Data)에 추가 데이터(Additional Data)로 인가하여 새로운 학습 데이터를 생성하는 것이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 현재 측정된 센서 데이터에 대해 데이터 처리를 수행하는 예를 나타낸 도면이다. 여기서, 기존의 모델링 데이터는 이전의 회차에 정상상태 데이터를 학습한 학습 데이터를 통해 생성된 플랜트 모델에 대한 데이터(2,000개)이고, 추가 데이터는 이번 회차에 수집된 센서 데이터(288개)이다. 기존 데이터에 추가 데이터를 인가하여 새로운 학습 데이터를 생성하는 예를 아래에서 구체적으로 설명한다.3, if the alarm is not generated based on the alarm information input from the alarm unit 150, that is, if the alarm data is not generated based on the sensor data measured at the current time 6, data processing is performed on the sensor data inputted from the data collecting unit 110 to obtain existing learning data, that is, modeling data, (Additional Data) to generate new learning data. 6 is a diagram illustrating an example of performing data processing on sensor data measured at present according to an embodiment of the present invention. Here, the existing modeling data is the data (2,000 pieces) for the plant model generated through the learning data obtained by learning the steady state data in the previous cycle, and the additional data is the sensor data (288 pieces) collected in the current cycle. An example of generating new learning data by applying additional data to existing data will be described in detail below.

먼저, 학습데이터 생성부(120)는 현재 측정된 센서 데이터(288개)를 기존의 학습 데이터 세트(2,000개)에 결합시켜 특정 특징(feature)에 근거한 새로운 데이터를 추출한다. 즉, 학습데이터 생성부(120)는 데이터의 특징에 대해 규모(Magnitude)와 각도(Angle) 두 가지로 설정하고, N1 Norm, N2 Norm, N-Infinity Norm 등과 같은 기술을 기반으로 각 데이터 셋의 규모(Magnitude)와 각도(Angle)를 구한다. 예를 들면, 1차원 방법(1 Dimension Method)에서는 규모(Magnitude), 2차원 방법(2 Dimension Method)에서는 규모(Magnitude)와 각도(Angle) 1개, 3차원 방법(3 Dimension Method)에서는 규모(Magnitude)와 각도(Angle) 2개, , N 차원 방법(N Dimension Method)에서는 규모(Magnitude)와 각도(Angle) N-1 개를 데이터의 특징으로 설정하고 계산을 수행하게 되는 것이다.First, the learning data generation unit 120 combines the currently measured sensor data (288) with the existing learning data set (2,000) to extract new data based on a specific feature. That is, the learning data generation unit 120 sets the magnitude and the angle of the characteristic of the data to two, and sets the learning data of each data set based on the technology such as N1 Norm, N2 Norm, and N-Infinity Norm. Obtain the magnitude and angle (Angle). For example, in the 1 Dimension Method, the magnitude is 1, in the 2 Dimension Method, in the Magnitude and Angle 1, in the 3 Dimension Method, in the Dimension Method, Magnitude and Angle, and Magnitude and Angle N-1 in the N Dimension Method are set as characteristics of data and calculation is performed.

여기서, 플랜트 데이터의 개수가 2,000 개이고, 경보부(150)에서 경보(Alarm)가 출력됨에 따라 경보부(150)로부터 알람 정보가 입력되며, 현재 측정되어 입력된 센서 데이터가 288 개인 경우, 학습데이터 생성부(120)는 기존의 플랜트 데이터(Xm_Pool) 2,000 개에 현재 측정된 센서 데이터(indexAddData) 288 개를 더한 총 데이터(Xm_PoolOn) 2,288 개에 대해 도 3에 도시된 바와 같이 특징에 근거한 데이터 처리(Data Processing)를 수행한다. 여기서, 추가 데이터(indexAddData)는 최대 288 개이고, 자동 학습을 하면 하루 288 이하의 값이 학습데이터 생성부(120)에 입력된다.When the number of the plant data is 2,000 and the alarm information is input from the alarm unit 150 as the alarm is output from the alarm unit 150 and the sensor data currently measured and inputted is 288, The data processing unit 120 performs data processing based on the characteristic data as shown in FIG. 3 for 2,288 pieces of total data (Xm_PoolOn) obtained by adding 288 pieces of the sensor data indexAddData currently measured to 2,000 pieces of the existing plant data (Xm_Pool) ). Here, the maximum number of additional data indexAddData is 288, and a value of 288 or less per day is input to the learning data generation unit 120 by automatic learning.

도 6에 도시된 바와 같이, 학습데이터 생성부(120)는 기존의 학습 데이터(Xm_Pool) 2,000개에 추가 데이터(indexAddData) 값이 0부터 288 값이 입력되면, 전체 데이터(number XmPoolOn) 2,288개를 획득하고, 획득된 전체 데이터에 대해 분류(Sort)를 수행한다. 즉, 학습데이터 생성부(120)는 기존의 데이터 2,000개와 현재 수집된 센서 데이터 288개를 합한 2,288개의 데이터에 대해, 특정 데이터 간격으로 분류하고 소수점 이하를 버려서 새로운 학습 데이터를 생성하는 것이다.6, when the value of the additional data (indexAddData) is 0 to 288 in 2,000 existing learning data (Xm_Pool), the learning data generating unit 120 generates 2,288 pieces of total data (number XmPoolOn) And performs sorting on the obtained whole data. That is, the learning data generation unit 120 classifies the 2,288 data, which is the sum of the existing data 2,000 and the currently collected sensor data 288, into a specific data interval and discards less than a decimal point to generate new learning data.

먼저, 학습데이터 생성부(120)는 데이터 간격(interval)에 대해, 다음 수학식 1에 따라 전체 데이터 개수(2,288)를 플랜트 데이터 개수(2,000)로 나누어 1.144를 획득한다.First, the learning data generation unit 120 divides the total number of data (2,288) by the number of plant data (2,000) to obtain 1.144 for the data interval (interval) according to the following equation (1).

Figure 112016043407953-pat00003
Figure 112016043407953-pat00003

따라서, 학습데이터 생성부(120)는 규모(magnitude)가 2,288 개의 전체 데이터를 1.144 간격으로 분류(sort)하면, 1.14, 2.28, , 6.864, 8.008로 되지만 소수점 이하를 버려서 1, 2, , 6, 8이라는 값을 얻게 된다. 이때, 7번째는 빠지게 된다.Accordingly, the learning data generation unit 120 may divide the entire data of 2,288 magnitudes into 1.144 intervals, which results in 1.14, 2.28, 6.864, and 8.008, 8 is obtained. At this time, the seventh is missing.

이러한 과정으로 학습데이터 생성부(120)는 도 7에 도시된 바와 같이 현재 측정된 센서 데이터(Xm_PoolOn)(288 개)와 기존의 학습 데이터(Xm_Pool)(2,000 개)를 결합하고, 비정상 데이터를 삭제하여 새로운 학습 데이터(Xm) 2,000 개를 생성하게 되는 것이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 현재 측정된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 결합하여 특징에 근거한 새로운 학습 데이터를 생성하는 예를 나타낸 도면이다. 따라서, 학습데이터 생성부(120)는 이런 과정으로 생성된 새로운 학습 데이터를 플랜트 모델부(130)에 전달한다.7, the learning data generation unit 120 combines the currently measured sensor data Xm_PoolOn (288) with the existing learning data Xm_Pool (2,000), and deletes the abnormal data 2,000 pieces of new learning data Xm are generated. 7 is a diagram illustrating an example of generating new learning data based on a characteristic by combining sensor data currently measured and existing learning data according to an embodiment of the present invention. Accordingly, the learning data generation unit 120 transmits the new learning data generated in this process to the plant model unit 130. [

이어, 플랜트 모델부(130)는 새로운 학습 데이터를 정해진 주기로 받아들여 플랜트 모델링을 수행하여 기존의 플랜트 모델을 업데이트한다(S270).Then, the plant modeling unit 130 receives the new learning data at a predetermined cycle and performs plant modeling to update the existing plant model (S270).

예컨대, 플랜트 모델부(130)는 새로운 학습 데이터 2,000 개를 정해진 주기, 예컨대, 하루에 한 번(1회) 자동 학습(Auto-Learning)을 수행한 후 기존의 플랜트 모델에 적용하여 기존의 플랜트 모델을 새로 업데이트하게 되는 것이다.For example, the plant modeling unit 130 applies 2,000 new learning data to an existing plant model after performing a predetermined cycle, for example, once a day (once) Is newly updated.

따라서, 플랜트의 이상 감지에 이용하는 예측 데이터를 정확하게 산출하여 이용하게 됨으로써 조기에 플랜트 이상을 정확하게 감지하여 경보해 줄 수 있다.Therefore, by accurately calculating and using the predictive data used for the abnormality detection of the plant, the abnormality of the plant can be accurately detected and alarmed early.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 현재 시점에서 측정한 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단하고, 학습하기로 판단되면 기존의 학습 데이터와 측정된 센서 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하며, 정해진 주기로 새로운 학습 데이터를 모델링하여 자동 학습을 수행할 수 있도록 하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is determined whether to learn sensor data measured at the present time. If it is determined that learning is to be performed, new learning data is generated by combining existing learning data and measured sensor data, It is possible to realize an automatic learning system and method for plant anomaly detection that allows automatic learning to be performed by modeling new learning data in a cycle.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .

100 : 자동 학습 시스템 110 : 데이터 수집부
120 : 학습데이터 생성부 130 : 플랜트 모델부
140 : 학습 판단부 150 : 경고부
160 : 진단 DB 170 : 고장 진단부
100: automatic learning system 110: data collection unit
120: learning data generation unit 130: plant model unit
140: learning determination unit 150: warning unit
160: Diagnosis DB 170:

Claims (10)

플랜트에 대해 센서 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
상기 수집된 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단하는 학습 판단부;
상기 학습 판단부의 판단 결과에 따라 상기 수집된 센서 데이터를 바탕으로 학습 데이터를 생성하는 학습데이터 생성부; 및
상기 생성된 학습 데이터를 바탕으로 모델링(Modeling)하여 플랜트 모델을 생성하는 플랜트 모델부;
를 포함하고,
상기 학습데이터 생성부는 상기 학습 판단부의 판단 결과, 학습하기로 판단되면 상기 수집된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하여 상기 플랜트 모델부에 전달하고,
상기 플랜트 모델부는 상기 새로운 학습 데이터를 바탕으로 모델링(modeling)하여 상기 플랜트 모델을 업데이트하고,
상기 학습데이터 생성부는 상기 수집된 센서 데이터와 상기 기존의 학습 데이터를 합친 전체 데이터를 크기 기준으로 소팅하여 정렬하고, 상기 전체 데이터의 개수를 구하고, 상기 전체 데이터의 개수를 상기 플랜트 모델부에서 사용하는 학습 데이터의 개수로 나누어 인터벌을 구하고, 상기 인터벌에 1부터 상기 학습 데이터의 개수까지의 자연수를 곱한 뒤 버림을 하여 선택을 위한 자연수들을 결정하고, 정렬된 상기 전체 데이터에서 상기 선택을 위한 자연수 번째에 해당하는 데이터들을 상기 새로운 학습 데이터로 선택하는,
플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템.
A data collection unit for collecting sensor data for a plant;
A learning determination unit for determining whether to learn the collected sensor data;
A learning data generation unit for generating learning data based on the collected sensor data according to a determination result of the learning determination unit; And
A plant model unit for generating a plant model by modeling based on the generated learning data;
Lt; / RTI >
Wherein the learning data generation unit generates new learning data by combining the sensor data and existing learning data and transmits the new learning data to the plant model unit,
The plant model unit updates the plant model by modeling based on the new learning data,
Wherein the learning data generation unit sorts and sorts all the data obtained by combining the collected sensor data and the existing learning data on the basis of the size and obtains the total number of the data and uses the total number of the data in the plant model unit And dividing the interval by the number of learning data to multiply the interval by a natural number from 1 to the number of learning data and then discarding the natural numbers to determine natural numbers for selection, Selecting the corresponding data as the new learning data,
Automatic learning system for plant fault detection.
제 1 항에 있어서,
상기 수집된 센서 데이터를 실측치로 하고, 상기 학습 데이터를 예측치로 하여, 실측치에서 예측치를 뺀 값을 잔차로 생성하며, 생성된 잔차 값이 허용치를 초과하는 경우에 조기 경보를 출력하는 경보부;
를 더 포함하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템.
The method according to claim 1,
An alarm unit which takes the collected sensor data as measured values, generates a value obtained by subtracting a predicted value from a measured value as a predicted value, and outputs an early warning when the generated residual value exceeds an allowable value;
Further comprising an automatic learning system for plant anomaly detection.
제 2 항에 있어서,
상기 학습 판단부는 상기 플랜트의 생산 전력이 특정 전력(Power) 이상일 때 각 측정센서를 통해 센서 데이터가 측정된 경우나, 상기 경보부로부터 조기 경보가 출력되지 않은 경우나, 상기 각 측정센서 별로 일정 시간 기준으로 경보(Alarm)가 발생되지 않은 경우에 상기 수집된 센서 데이터를 학습하기로 결정하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템.
3. The method of claim 2,
The learning determination unit may be configured to determine whether the sensor data is measured through each measurement sensor when the production power of the plant is greater than or equal to a specific power or when the early warning is not output from the alarm unit, And determines to learn the collected sensor data when an alarm is not generated.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 플랜트에서 고장 난 사례들을 진단 데이터로 저장하고 있는 진단 데이터베이스; 및
상기 진단 데이터베이스에 근거해 상기 플랜트의 고장을 진단하고 근본 원인을 추적하는 고장 진단부;
를 더 포함하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 시스템.
The method according to claim 1,
A diagnostic database storing the failed cases in the plant as diagnostic data; And
A failure diagnostic unit for diagnosing a failure of the plant based on the diagnostic database and for tracking a root cause;
Further comprising an automatic learning system for plant anomaly detection.
(a) 데이터 수집부가 플랜트에 대해 각 측정센서를 통해 측정된 센서 데이터를 수집하는 단계;
(b) 학습데이터 생성부가 상기 수집된 센서 데이터 중 정상상태 데이터를 바탕으로 학습 데이터를 생성하는 단계;
(c) 플랜트 모델부가 상기 생성된 학습 데이터를 바탕으로 모델링(Modeling)하여 플랜트 모델을 생성하는 단계;
(d) 학습 판단부가 상기 측정센서를 통해 현재 측정된 센서 데이터를 학습할 것인지 여부를 판단하는 단계,
(e) 학습데이터 생성부가, 상기 학습 판단부의 판단 결과, 학습하기로 판단되면 현재 측정된 센서 데이터와 기존의 학습 데이터를 조합하여 새로운 학습 데이터를 생성하는 단계; 및
(f) 플랜트 모델부가 상기 새로운 학습 데이터를 바탕으로 모델링하여 상기 플랜트 모델을 업데이트하는 단계;를 포함하고,
상기 (e) 단계는,
상기 현재 측정된 센서 데이터와 상기 기존의 학습 데이터를 합친 전체 데이터를 크기 기준으로 소팅하여 정렬하는 단계;
상기 전체 데이터의 개수를 구하는 단계;
상기 전체 데이터의 개수를 상기 플랜트 모델부에서 사용하는 학습 데이터의 개수로 나누어 인터벌을 구하는 단계;
상기 인터벌에 1부터 상기 학습 데이터의 개수까지의 자연수를 곱한 뒤 버림을 하여 선택을 위한 자연수들을 결정하는 단계; 및
정렬된 상기 전체 데이터에서 상기 선택을 위한 자연수 번째에 해당하는 데이터들을 상기 새로운 학습 데이터로 선택하는 단계;
를 포함하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 방법.
(a) collecting sensor data measured by each measurement sensor for a data collection unit plant;
(b) generating a learning data based on the steady state data among the collected sensor data;
(c) generating a plant model by modeling the plant model based on the generated learning data;
(d) determining whether the learning determination unit learns the currently measured sensor data through the measurement sensor,
(e) generating a new learning data by combining the currently measured sensor data with existing learning data if it is determined that the learning data is to be learned as a result of the determination by the learning determination unit; And
(f) modeling the plant model based on the new learning data and updating the plant model,
The step (e)
Sorting and sorting the total data including the currently measured sensor data and the existing learning data by a size reference;
Obtaining the total number of data;
Dividing the total number of data by the number of learning data used in the plant model unit to obtain an interval;
Multiplying the interval by a natural number from 1 to the number of learning data, and discarding the natural number to determine natural numbers for selection; And
Selecting data corresponding to a natural number for the selection from the sorted total data as the new learning data;
And an automatic learning method for plant anomaly detection.
제 6 항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 경보부가 실시간으로 측정된 센서 데이터를 실측치로 하고, 상기 학습 데이터를 예측치로 하여, 실측치에서 예측치를 뺀 값을 잔차로 생성하며, 생성된 잔차 값이 허용치를 초과하는 경우에 조기 경보를 출력하는 것을 더 포함하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 방법.
The method according to claim 6,
In the step (c), the alarm unit generates sensor data measured in real time as measured values, generates a residual value by subtracting the predicted value from the measured value as the predicted value, and if the generated residual value exceeds the allowable value Further comprising outputting an early warning to the plant.
제 7 항에 있어서,
상기 (d) 단계는, 상기 학습 판단부가 상기 플랜트의 생산 전력이 특정 전력(Power) 이상일 때 각 측정센서를 통해 센서 데이터가 측정된 경우나, 상기 경보부로부터 조기 경보가 출력되지 않은 경우나, 상기 각 측정센서 별로 일정 시간 기준으로 경보(Alarm)가 발생되지 않은 경우에 상기 현재 측정된 센서 데이터를 학습하기로 결정하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step (d) includes the steps of: when the learning data is measured through each measurement sensor when the production power of the plant is higher than a specific power, or when the early warning is not output from the alarm unit, And determining to learn the currently measured sensor data when an alarm is not generated for each measurement sensor on a predetermined time basis.
제 6 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 상기 학습데이터 생성부는, 상기 수집된 센서 데이터에서 전처리(Pre-Processing) 과정을 통해 비정상 데이터를 삭제하여 정상상태 데이터를 생성하고, 생성된 정상상태 데이터를 학습하여 상기 학습 데이터를 생성하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 방법.
The method according to claim 6,
In the step (b), the learning data generation unit generates steady state data by deleting the abnormal data through a pre-processing process on the collected sensor data, and learns the generated steady state data, The method comprising the steps of:
제 7 항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 고장 진단부가 상기 플랜트에서 고장 난 사례들을 진단 데이터로 저장하고 있는 진단 데이터베이스에 근거해 상기 플랜트의 고장을 진단하고 근본 원인을 추적하는 것을 더 포함하는, 플랜트 이상 감지를 위한 자동 학습 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step (c) further comprises: diagnosing a failure of the plant based on a diagnostic database storing failure cases in the plant as diagnostic data, and tracking the root cause. Automatic learning method.
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