KR20220132818A - AI Gas Leak Detection System with Self-Diagnosis Function and operating Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자가진단 기능을 구비한 AI(인공지능) 가스누출 감지시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스누출 감지시스템의 정상적인 작동여부를 주기적으로 진단하고 그 진단데이터를 지속적으로 데이터베이스에 저장하여 확보된 누적정보를 기계학습 데이터로 활용함으로써, 복잡성이 크게 증대되고 있는 가스누출 감지시스템의 신뢰성을 제고하고, 전문성이 부족한 시스템 관리자도 가스누출 상태를 쉽게 인지할 수 있으면서도 과도한 알람(경보)에 따른 피로감 등의 역기능을 줄일 수 있는 자가진단 기능을 구비한 AI 가스누출 감지시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an AI (artificial intelligence) gas leak detection system having a self-diagnosis function, and more particularly, to periodically diagnose whether the gas leak detection system operates normally and to continuously store and secure the diagnostic data in a database By utilizing the accumulated information as machine learning data, the reliability of the gas leak detection system, which is greatly increasing in complexity, is improved, and even system administrators with insufficient expertise can easily recognize the gas leak state, but feel fatigue due to excessive alarms (alarms). It relates to an AI gas leak detection system with a self-diagnosis function that can reduce adverse functions such as
산업현장이나 가정에서 이용하는 가스누출 감지시스템은 가스누출을 감지하는 각종 센서신호가 유무선 통신수단을 통해 관제서버에 전송되고, 관제서버의 분석·제어과정을 거쳐 가스설비의 이상여부가 중앙관제소나 관리자 단말기를 통해 시각(디스플레이), 청각(스피커), 촉각(진동 모터) 등으로 알릴 수 있도록 설계하는 것이 일반적이다. 최근에는 가스안전 관리의 중요성이 크게 강조되면서 가스센서의 종류가 다양해지고 관제서버의 기능도 더욱 고도화되어 가스누출 감지시스템의 구조가 점점 복잡해지고 있으며, 관리자에게 요구되는 전문지식의 수준도 나날이 높아지고 있다. 특히 가스시설의 관리자 입장에서는 가스누출 감지시스템의 비정상 동작으로 발생할 수 있는 알람(경보)오류에 예민하게 반응할 수밖에 없으며, 잦은 알람(경보)오류는 자칫 경각심의 이완을 초래할 수도 있기 때문에 가스누출 감지시스템이 정상적으로 작동하는 것을 담보한 상태의 알람(경보) 필요성이 절실하게 요구되고 있다.In the gas leak detection system used in industrial sites or at home, various sensor signals that detect gas leaks are transmitted to the control server through wired and wireless communication means, and through the analysis and control process of the control server, the abnormality of the gas facilities is checked by the central control center or manager. It is common to design the terminal so that it can be notified visually (display), auditory (speaker), tactile sense (vibration motor), etc. Recently, as the importance of gas safety management has been greatly emphasized, the types of gas sensors have been diversified and the functions of the control server have become more advanced. . In particular, gas facility managers have no choice but to react sensitively to alarm (alarm) errors that may occur due to abnormal operation of the gas leak detection system. There is an urgent need for an alarm (alarm) in a state that guarantees the normal operation of the system.
그러한 현실적 요구를 반영하여 가스누출 감지시스템의 정상작동 여부를 점검하는 자가진단 기능이 구비된 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 특허 제10-1084482호(선행특허 1)는 자가진단이 가능한 가스누설 차단제어장치 및 그 진단방법을 개시하고 있는데, 위 선행특허 1은 가스누설 경보기가 정상적으로 장착 및 연결되어 있다는 것을 전제로 관리자의 조작신호에 따라 가스차단기가 정상적으로 작동했는지 여부를 탐지부 또는 표시부를 통해 간접적으로 확인할 수 있는 기능이 예시되어 있다. 그러나 관리자의 조작신호가 없는 상태에서 가스누설 경보기가 정상적으로 작동하는지를 진단하는 기능이 결여되어 알람(경보)의 신뢰도 수준은 기대에 미치지 못하고 있었다. Reflecting such realistic needs, technology development with a self-diagnosis function to check whether the gas leak detection system is operating normally is continuously being made. Patent No. 10-1084482 (Prior Patent 1) discloses a gas leak blocking control device capable of self-diagnosis and a diagnostic method thereof. A function that can indirectly check whether the gas circuit breaker operates normally through the detection unit or the display unit according to the operation signal is exemplified. However, the reliability level of the alarm (alarm) was not up to the expectations as the function to diagnose whether the gas leak alarm was operating normally in the absence of an operation signal from the manager was lacking.
또한, 실용신안등록 제20-278916호(선행특허 2)에는 가스누설경보가 발생한 시간을 년, 월, 일, 시간 단위로 메모리에 저장하였다가 사용자가 확인키를 누르면, 그 저장정보들이 일괄적으로 화면에 출력되어 확인이 가능하도록 구성하여, 가스누출 주기의 예상이 가능하고 그 예상주기에 따라 해당 가스설비를 사전에 정비할 수 있다는 기술사항이 개시되어 있다. 그러나 위 선행특허 2도 단순히 작업자가 가스누설 경보기의 경보발생 이력을 확인하여 가스누출 주기를 인위적으로 예상하는 것일 뿐, 그 경보발생이 가스경보기의 정상작동에 의한 것인지 아니면 오작동에 의한 것인지를 명확히 구별할 수 없다는 문제점이 있었다.In addition, in Utility Model Registration No. 20-278916 (Prior Patent 2), the time when the gas leak alarm occurred is stored in the memory in units of year, month, day, and hour, and when the user presses the OK key, the stored information is collectively stored. It is configured so that it can be checked and output on the screen, so that the gas leakage cycle can be predicted and the corresponding gas facility can be maintained in advance according to the expected cycle. However, in Patent 2 above, it is simply that the operator predicts the gas leak cycle by checking the alarm history of the gas leak alarm, and clearly distinguishes whether the alarm is caused by the normal operation or malfunction of the gas alarm. The problem was that it couldn't be done.
결국, 위 선행특허 1, 2는 모두 가스누출 감지시스템의 정상동작 여부를 시스템적으로 자동 진단하는 것이 아니라 관리자의 의도적 조작을 통해 인위적으로 진단이 이루어진다는 점에서 사용자의 조작생략이나 조작실수에 따른 알람(경보)오류의 발생가능성을 완전히 배제할 수 없고, 과도한 알람(경보)으로 인한 피로감과 불편함 등의 역기능을 근본적으로 해소하기에는 여전히 한계가 있을 수밖에 없었다.After all, in the above prior patents 1 and 2, in that the diagnosis is made artificially through intentional manipulation of the administrator, rather than systematically automatically diagnosing whether the gas leak detection system is operating normally, the The possibility of an alarm (alarm) error cannot be completely excluded, and there is still a limit to fundamentally solving adverse functions such as fatigue and discomfort caused by excessive alarm (alarm).
본 발명은 위 배경기술이 안고 있는 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, The present invention has been made in view of the problems with the above background art,
알람오류 등 과도한 알람으로 인한 불편을 해소하면서도 사용자의 편의성이 향상된 AI 가스누출 감지시스템 및 그 운영방법의 제공을 목적으로 한다.The purpose of this is to provide an AI gas leak detection system with improved user convenience and an operation method thereof while resolving the inconvenience caused by excessive alarms such as alarm errors.
또한 시스템의 이상유무를 자체적으로 진단하는 기능을 구비하고, 그 진단기능을 통해 확보한 누적정보를 학습데이터로 활용하여 최적의 시스템 운영환경이 설정되어 알람(경보)의 신뢰도를 높일 수 있는 가스누출 감지시스템 및 그 운영방법의 제공을 목적으로 한다.In addition, it has a function of self-diagnosing whether there is an abnormality in the system, and by using the accumulated information obtained through the diagnosis function as learning data, an optimal system operating environment is set to increase the reliability of the alarm (alarm). The purpose is to provide a detection system and its operating method.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AI 가스누출 감지시스템은 가스사용 영역과 가스공급 영역에 설치된 복수의 가스누출 감지센서, 가스누출 경보기 및 경보수단이 통신네트워크를 통해 관제서버와 연결되고, 위 관제서버에는 자가진단 유닛을 추가로 구비하고, 그 자가진단 유닛은 자가진단 정보를 저장하는 데이터베이스와 기계학습 알고리즘 및 디스플레이를 포함하며, 그 자가진단 유닛에는 모의시험용 진단신호를 각 감지센서로 전송할 수 있는 송신수단과, 각 감지센서로부터 상기 모의시험용 진단신호에 대응한 피드백신호를 수신할 수 있는 수신수단이 구비된 것을 특징으로 한다.In the AI gas leak detection system according to a preferred embodiment of the present invention, a plurality of gas leak detection sensors, gas leak alarms and alarm means installed in a gas use area and a gas supply area are connected to a control server through a communication network, and the control server is further provided with a self-diagnosis unit, the self-diagnosis unit includes a database for storing self-diagnosis information, a machine learning algorithm, and a display, and the self-diagnosis unit includes a transmission capable of transmitting a diagnostic signal for a simulation test to each detection sensor It is characterized in that it is provided with means and a receiving means capable of receiving a feedback signal corresponding to the diagnostic signal for the simulation test from each detection sensor.
또한, 본 발명의 AI 가스누출 감지시스템은 모의시험용 진단신호의 송신주기를 가스설비의 사용시간에 따라 가변적으로 설정하고, 기계학습 알고리즘은 데이터 베이스에 저장된 자가진단의 누적정보를 통해 AI 예측모델을 생성하도록 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the AI gas leak detection system of the present invention sets the transmission cycle of the simulation test diagnostic signal variably according to the usage time of the gas facility, and the machine learning algorithm uses the accumulated information of self-diagnosis stored in the database to generate the AI prediction model. It is characterized in that it is configured to create.
또한, 본 발명의 AI 가스누출 감지시스템은 AI 예측모델에 각 센서의 영점조정이 필요하거나 고장여부를 예측하는 기능, 가스누출 판단시 경보신호의 발생여부를 결정하는 기능, 가스센서의 교체시기를 예측하는 기능, 가스센서의 에이징 커브(Aging Curve)에 대응하여 초기에 설정된 기준값의 보정시기와 바람직한 보정치를 제시하는 기능, 가스누출 사태의 심각성에 따라 알람(경보)의 우선순위를 결정하는 기능 중 적어도 하나 이상의 기능이 포함되도록 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the AI gas leak detection system of the present invention has a function to predict whether each sensor needs zero adjustment or a failure in the AI prediction model, a function to determine whether an alarm signal is generated when a gas leak is determined, and a replacement time for the gas sensor Among the functions for predicting, the function to suggest the correction time and desired correction value of the initially set reference value in response to the aging curve of the gas sensor, and the function to determine the priority of the alarm (alarm) according to the severity of the gas leak It is characterized in that it is configured to include at least one or more functions.
한편, 본 발명의 AI 가스누출 감지시스템을 운영하는 방법은 미리 설정된 자가진단 주기에 도달했는지를 인식하고, 모의시험용 진단신호를 각 센서에 송신하는 단계, 각 센서로부터 모의시험용 진단신호에 반응하여 생성되는 피드백신호를 수신하는 단계, 상기 피드백 신호와 미리 저장된 기준값과 비교하는 단계, 위 피드백 신호가 기준값의 범위를 벗어나는지 여부를 판단하여 기준값의 범위 이내에 있으면 정상으로 판단하고 그 진단결과를 데이터베이스(DB)에 저장하는 단계, 상기 피드백신호가 기준값 범위를 벗어나면 비정상으로 판단하여 해당 피드백신호를 AI 예측모델에 입력하는 단계, 위 AI 예측모델에 의한 비정상 판단이 우선경보 대상으로 예측되면 경보를 발생하는 단계, 상기 AI 예측모델에 의한 비정상 판단이 센서기능의 허용한계를 벗어나면 경보를 발생하는 단계 및 위 AI 예측모델에 의한 비정상 판단이 센서기능의 허용한계를 벗어날 정도가 아니라면, 경보를 발생시키지 않고 디스플레이를 통해 문자안내 표시를 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method of operating the AI gas leak detection system of the present invention recognizes whether a preset self-diagnosis period has been reached, transmits a diagnostic signal for a simulation test to each sensor, and generates in response to a diagnostic signal for a simulation test from each sensor receiving a feedback signal, comparing the feedback signal with a reference value stored in advance, determining whether the feedback signal is out of the range of the reference value, and if it is within the range of the reference value, it is determined as normal and the diagnosis result is stored in the database (DB) ), when the feedback signal is outside the reference value range, it is determined as abnormal, and the corresponding feedback signal is input to the AI prediction model. Step, generating an alarm when the abnormal determination by the AI prediction model is outside the permissible limit of the sensor function, and if the abnormal determination by the AI prediction model is not outside the permissible limit of the sensor function, without generating an alarm It characterized in that it consists of the step of displaying the character guide through the display.
또한, 본 발명의 AI 가스누출 감지시스템의 운영방법은 모의시험용 진단신호의 송신주기를 가스설비의 사용시간에 따라 가변적으로 설정하고, 기계학습 알고리즘은 데이터 베이스에 저장된 자가진단의 누적정보를 통해 AI 예측모델을 생성하는 단계가 더 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the operating method of the AI gas leak detection system of the present invention sets the transmission cycle of the simulation test diagnostic signal variably according to the use time of the gas facility, and the machine learning algorithm uses AI through accumulated information of self-diagnosis stored in the database. It is characterized in that the step of generating a predictive model is further provided.
본 발명에 의하면, 수많은 센서가 설치되어 상시적으로 작동되는 시스템에서 모든 센서들을 효율적으로 점검할 수 있고, 실제로 가스누출이 있음에도 경보시스템이 정상작동을 하지 않거나 가스누출이 없는데도 오작동에 의한 오류경보가 발생하는 등의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, all sensors can be efficiently checked in a system in which numerous sensors are installed and operated all the time, and the alarm system does not operate normally even when there is actually a gas leak, or an error alarm due to a malfunction is provided even when there is no gas leak. It has the effect of solving problems such as those that occur.
또한, 수많은 센서들에 대해 미리 교체주기를 예측하여 안내하기 때문에 가스누출 감지시스템의 관리 효율성을 제고할 수 있고, 알람(경보)오류 등의 과도한 알람으로 인한 불편을 해소하면서도 사용자의 편의성이 향상됨은 물론, 자가진단 결과에 대한 알람방식의 이원화로 불필요한 경보발생을 줄일 수 있기 때문에 빈번한 알람(경보)으로 인한 관리자의 경각심 이완을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the replacement cycle of numerous sensors is predicted and guided in advance, the management efficiency of the gas leak detection system can be improved, and the user convenience is improved while eliminating the inconvenience caused by excessive alarms such as alarm (alarm) errors. Of course, it is possible to reduce the occurrence of unnecessary alarms by dualizing the alarm method for self-diagnosis results, so it is effective to prevent the manager from relaxing the alarm due to frequent alarms (alarms).
도 1은 종래 가스누출 감지시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 AI 가스누출 감지시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명에서 전제하고 있는 기계학습에 의한 자가진단 유닛의 구성 및 기능을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명에서 목표로 하는 예측모델을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 본 발명의 AI 가스누출 감지시스템의 운영방법을 설명하기 위한 예시도이다.1 is a configuration diagram for explaining a conventional gas leak detection system.
2 is a block diagram for explaining the AI gas leak detection system of the present invention.
3 is an exemplary diagram for explaining the configuration and function of a self-diagnosis unit based on machine learning premised in the present invention.
4 is an exemplary diagram for explaining a prediction model targeted in the present invention.
5 is an exemplary view for explaining the operation method of the AI gas leak detection system of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AI 가스누출 감지시스템 및 그 운영방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an AI gas leak detection system and an operating method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
참고로, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성이나 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에 그에 대한 상세한 설명은 생략한다는 점을 밝혀둔다. 그리고 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미나 과도하게 축소된 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.For reference, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known configuration or function may unnecessarily obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. And it should be noted that the technical terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be interpreted as meanings generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, and excessively comprehensive It should not be construed as a human meaning or an excessively reduced meaning.
도 1은 종래의 가스누출 감지시스템의 구성을 보여주고 있다. 통상적으로 가스시설은 사소한 부주의에도 엄청난 피해를 유발할 수 있기 때문에 가스시설에 대한 안전설비를 구축하고, 그 안전설비를 상시 작동시키는 것은 당연한 의무사항으로 받아들여지고 있다. 도 1의 가스누출 감지시스템은 다수의 센서와 누출경보기를 구비하고, 누출경보기에서 각 센서로부터 전송받은 감지신호와 미리 세팅된 기준값을 비교하여 가스누출 여부를 판별한 다음, 그 판별결과에 따라 경보를 발생하도록 구성되어 있다. 도 1에 예시된 시스템은 실내 가스설비에서의 누출여부를 경보하는 ‘사용영역 경보기’와 실외에 위치하는 가스공급설비에서의 누출여부를 경보하는 ‘공급영역 경보기’로 구분하고 있는데, 도 1 시스템에서의 신호전송은 센서→누출경보기→경보수단(또는 관제센터)의 일방향 통신으로 이루어지고, 누출경보기의 경보발생신호는 통신네트워크를 통해 스마트폰 등의 경보수단이나 관제서버로 전송되어 관리자가 가스누출 사실을 신속하게 인지할 수 있도록 지원하는 방식으로 운영되고 있다. 1 shows the configuration of a conventional gas leak detection system. In general, since gas facilities can cause enormous damage even with the slightest negligence, it is accepted as a natural duty to build safety facilities for gas facilities and to operate the safety facilities at all times. The gas leak detection system of FIG. 1 is provided with a plurality of sensors and a leak alarm, and the leak alarm compares the detection signal received from each sensor with a preset reference value to determine whether there is a gas leak, and then an alarm according to the determination result is configured to occur. The system illustrated in FIG. 1 is divided into a 'use area alarm' that alerts whether there is a leak in an indoor gas facility and a 'supply area alarm' that alerts whether a leak occurs in a gas supply facility located outdoors. Signal transmission is made in one-way communication between sensor → leak alarm → alarm means (or control center). It is operated in a way that supports the rapid recognition of leaks.
그러나 도 1의 종래 시스템은 최초 시공단계에서의 세팅조건을 이용하면서 경보(알람)발생이 있을 때만 관리자가 안전조치를 취하거나 시스템의 정상동작 여부를 점검하기 위해서는 사용자의 조작을 통해 수동으로 점검이 이루어진다. 그 때문에 수많은 센서가 설치되어 상시적으로 작동되는 시스템에서 모든 센서들을 효율적으로 점검하고 관리하기가 쉽지 않았다. 이는 실제로 가스누출이 있음에도 경보시스템이 정상작동을 하지 않거나 가스누출이 없는데도 오작동에 의한 경보가 발생하는 등의 문제에 관리자가 신속히 대처하기에는 한계가 있을 수밖에 없었다. 더욱이 지금까지는 센서들을 설비로부터 분리시켜 불량여부를 일일이 확인하고 있으며, 그 확인과정이 관리자의 주관적 판단 또는 경험에만 의존하는 경향이 강하여 여러 종류의 센서들을 신속하고 정확하게 점검하기 어려운 현실적인 문제가 있었다. 또한 수많은 센서들에 대해 미리 성능저하 여부를 판단하여 오류가 발생하기 전에 교체해 주는 것이 아니라 성능저하로 측정오류가 발견된 뒤에 사후적으로 교체해 왔기 때문에 효율적인 시스템 관리 측면에서는 여전히 기대수준을 충족하지 못하고 있었다.However, in the conventional system of FIG. 1, the manager takes safety measures only when an alarm (alarm) occurs while using the setting conditions in the initial construction stage, or manually through the user's operation to check whether the system is operating normally. is done For this reason, it was not easy to efficiently check and manage all sensors in a system in which numerous sensors were installed and operated all the time. This meant that there was a limit to the manager's ability to quickly respond to problems such as the alarm system not operating normally even though there was actually a gas leak, or an alarm caused by a malfunction even though there was no gas leak. Furthermore, until now, sensors have been separated from the equipment to check for defects, and the verification process has a strong tendency to depend only on the manager's subjective judgment or experience, making it difficult to quickly and accurately check various types of sensors. In addition, many sensors were not able to meet the expected level in terms of efficient system management because they were replaced after a measurement error was discovered due to performance degradation, rather than being replaced before an error occurred by judging whether the performance deteriorated in advance. .
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 보여주고 있다. 도 2의 가스누출 감지시스템은 하드웨어적으로는 통신네트워크를 양방향 통신이 가능하도록 구성하고, 관제서버에 자가진단 유닛(100)과 데이터베이스(DB)를 추가한 것이 특징이고, 소프트웨어적으로는 주기적 자가진단 기능과 함께 그 자가진단 결과의 데이터를 DB에 지속적으로 축적하고, 그 누적된 데이터를 기계학습(Machine Learning) 자료로 활용함으로써, 최적의 경보발생(AI 경보발생)이 가능하고, 과도한 경보발생 또는 오작동 경보발생으로 인한 피로감 등의 역기능을 방지하는데 그 기술적 특징이 있다. The present invention is to overcome the above problems of the prior art, Figure 2 shows a preferred embodiment of the present invention. The gas leak detection system of FIG. 2 is characterized in that the communication network is configured to enable bidirectional communication in terms of hardware, and a self-
일반적으로 센서의 오작동이나 시스템배선의 연결결함으로 인해 경보오류가 발생하거나 긴급 상황에 따른 경보발생이 필요함에도 경보기가 작동하지 않는 경우 등은 감지시스템의 신뢰도에 매우 큰 영향을 미치게 된다.In general, when an alarm error occurs due to a sensor malfunction or a connection fault in the system wiring, or when an alarm does not work even when an alarm needs to be generated according to an emergency situation, the reliability of the detection system is greatly affected.
따라서 본 발명은 양방향 통신이 가능하도록 통신네트워크를 구성하고, 관리서에 구비된 자가진단 유닛(100)을 통해 각 센서와 누출경보기 등에 진단용 모의진단 신호를 보내고 그 모의진단 신호에 반응한 피드백 신호를 전송받아 시스템의 정상동작 여부를 판별할 수 있도록 구성하고 있다. 이때 정상동작 여부는 피드백 신호와 미리 설정한 기준값을 비교하여 판별하고, 그 진단결과는 관제서버의 DB에 지속적으로 저장하여 기계학습 알고리즘(110)의 학습 데이터로 활용할 수 있도록 구성된다.Therefore, the present invention configures a communication network to enable two-way communication, sends a diagnostic simulation signal to each sensor and leak alarm, etc. through the self-
여기에서 자가진단 유닛(100)은 기계학습 알고리즘(110)과 디스플레이(120)를 포함시켜 독립된 제품으로 제작하는 것도 가능하다. 이는 도 1과 같은 종래의 시스템의 누출경보기나 관제서버에 간단히 부착하여 사용할 수 있기 때문에 단품으로 시장출시가 가능하다는 장점을 갖게 될 것이다.Here, the self-
도 3은 본 발명에서 전제하고 있는 기계학습에 의한 자가진단 유닛(100)의 구성 및 기능을 설명하기 위한 예시도이다. 도 3의 자가진단 유닛(100)은 경보발생이라는 정답이 주어진 상태에서의 지도학습(Supervised Learning)을 통해 AI 예측모델을 찾아내고 그 AI 예측모델을 통해 신규진단 데이터의 특징을 분석하여 안전조치의 필요성을 안내하도록 설계된다.3 is an exemplary diagram for explaining the configuration and function of the self-
기계학습은 시스템이 수학적 최적화 및 통계분석 기법을 기반으로 사람의 도움 없이도 데이터로부터 일정한 신호와 패턴을 익히고, 그것을 바탕으로 다음에 일어날 상황을 예측하여 적절한 의사결정을 내리는 기계학습 알고리즘(110)으로 이루어지는데, 이는 이미 널리 통용되고 있는 다양한 오픈소스를 이용할 수 있기 때문에 그러한 알고리즘(110)을 구현하는데 특별한 기술적 어려움은 없을 것이다. 특히, 잘 알려진 것처럼, 기계학습 알고리즘(110)에 의해 생성된 AI 예측모델의 핵심은 데이터의 양으로, 그 데이터의 양이 많을수록 품질이 좋아지기 때문에 주기적 진단결과에 대한 데이터를 지속적으로 누적시켜 저장하고, 그 누적된 데이터를 최대한 활용하여 예측모델의 품질을 높여가는 방식으로 본 발명의 시스템을 설계하는 것이 바람직할 것이다. Machine learning consists of a
도 4는 본 발명에서 목표로 하는 예측모델이 예시되어 있다. 도 4의 예측모델은 각종 센서의 출력을 인식하여 그 센서의 영점조정이 필요하거나 고장여부를 예측하는 기능, 가스누출 판단시 경보신호의 발생여부를 결정하는 기능, 가스센서의 교체시기를 예측하는 기능, 가스센서의 에이징 커브(Aging Curve)에 대응하여 초기에 설정된 기준값의 보정시기와 바람직한 보정값을 제시하는 기능, 가스누출 사태의 심각성에 따라 알람(경보)의 우선순위를 결정하는 기능 중 적어도 하나 이상의 기능이 포함되도록 설계하는 것이 바람직할 것이다. 이때 AI 예측모델을 도출하는 기계학습 알고리즘(110)은 가스설비의 규모나 시스템의 설치환경을 고려하여 누출경보기 또는 관제서버의 자가진단 유닛(100) 중 어느 곳에 설치해도 무방하다.4 illustrates a prediction model targeted in the present invention. The prediction model of FIG. 4 recognizes the output of various sensors and predicts whether the sensor needs zero adjustment or failure, a function to determine whether an alarm signal is generated when judging a gas leak, and a function to predict the replacement time of the gas sensor At least among the function, the function to present the desired correction value and the correction time of the initially set reference value in response to the aging curve of the gas sensor, and the function to determine the priority of the alarm (alarm) according to the severity of the gas leak situation It would be desirable to design to include more than one function. At this time, the
가스설비는 대부분 분진, 수분, 부식, 고압 등의 열악한 환경에 노출되는 경우가 많기 때문에 그러한 환경요인에 대한 센서신호의 신뢰성이 확보되어야 하고, 더욱이 센서의 장시간 사용으로 인해 주요 부품들의 열화에 의한 검출신호의 왜곡이 발생할 수 있기 때문에 각 센서에 대한 자가진단은 주기적으로 수행되어야 한다. 이때 가스설비의 시공초기에는 자가진단 주기를 월단위의 간격 등의 긴 주기로 설정하고, 시간이 지남에 따라 주단위, 일단위 등으로 그 주기가 점차 단축되도록 설계하는 것이 바람직할 것이다.Since most gas facilities are exposed to harsh environments such as dust, moisture, corrosion, and high pressure, the reliability of the sensor signal for such environmental factors must be secured. Because signal distortion may occur, self-diagnosis of each sensor should be performed periodically. At this time, it would be desirable to set the self-diagnosis cycle to a long cycle such as monthly intervals in the initial stage of construction of gas facilities, and to design so that the cycle is gradually shortened as time passes by weekly or daily units.
그러한 주기적 자가진단의 결과 데이터는 관제서버의 데이터베이스(DB)에 지속적으로 누적되도록 저장하고 그 누적정보를 기계학습 알고리즘(110)의 학습데이터로 활용하면, 누적정보의 양이 늘어날수록 기계학습 알고리즘(110)에 의한 AI 예측모델의 품질이 더욱 향상되는 효과가 있을 것이다.If the result data of such periodic self-diagnosis is stored to be continuously accumulated in the database (DB) of the control server and the accumulated information is used as the learning data of the
한편, 가스설비의 안전조치를 안내할 필요성이 있을 때, 우선순위가 높은 알람(경보)에 대하여는 스피커 등에 의한 청각수단을 이용하고, 우선순위가 낮은 알람(경보)은 자가진단 유닛(100)에 구비된 디스플레이(120)를 통해 문자메시지로 안내하도록 설계하는 것이 바람직할 것이다. 특히, 우선순위가 높은 알람은 기준값의 범위를 좁게 설정하여 스피커 등의 청각수단을 통해 신속한 경보음이 발생되도록 설계하고, 우선순위가 낮은 알람은 기준값의 범위를 넓게 설정하여 디스플레이(120) 등의 시각수단을 통해 안내되도록 설계하면, 과도한 경보나 알람(경보)오류로 인한 관리자의 피로감과 경각심 이완 등의 역기능을 해소하는데 도움이 될 것이다. On the other hand, when there is a need to guide the safety measures of gas facilities, an auditory means such as a speaker is used for an alarm (alarm) with a high priority, and an alarm (alarm) with a low priority is sent to the self-
그리고 DB에 저장된 데이터를 주기적으로 스캐닝하여 확인되지 않은 알람발생이 있었는지 또는 알람(경보)이 필요함에도 시스템 오류로 인해 알람발생을 생략한 이력이 존재하는지를 파악하여 관리자에게 안내하도록 설계하는 것도 시스템의 신뢰도 제고에 기여하게 될 것이다. In addition, the system is designed to inform the administrator by periodically scanning the data stored in the DB to determine whether there are any unconfirmed alarm occurrences or whether there is a history of omitting alarm occurrences due to system errors even when an alarm (alarm) is required. This will contribute to enhancing reliability.
또한, 자가진단기능을 통해 센서로부터의 감지신호가 기준값(임계치)을 벗어나는지 여부를 판단할 때, 자가진단 시점에 맞춰 기준값을 주간이나 야간 또는 계절 등의 환경요인을 고려하여 자동으로 보정할 수 있도록 설계하면, 가스누출 감지시스템의 신뢰도 증진을 기대할 수 있을 것이다. 예를 들어, 평상시 가스시설물 주변의 가스농도를 측정하여 평균값을 산출하고, 그 평균값의 일정범위 내에서 기준값이 자동으로 조정되도록 설계하는 것도 하나의 좋은 사례가 될 것이다.In addition, when judging whether the detection signal from the sensor deviates from the reference value (threshold) through the self-diagnosis function, the reference value can be automatically corrected in consideration of environmental factors such as daytime, nighttime, or season at the time of self-diagnosis. If designed to do so, it can be expected that the reliability of the gas leak detection system will be improved. For example, it would be a good example to measure the concentration of gas around a gas facility to calculate an average value, and to design a reference value to be automatically adjusted within a certain range of the average value.
도 5는 본 발명의 가스누출 감지시스템의 운영방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for explaining the operation method of the gas leak detection system of the present invention step by step.
본 발명은 AI 가스누출 감지시스템의 주기적인 자가진단을 전제로 하고 있다. 이때의 자가진단 주기는 가스설비의 에이징 커브를 고려하여 시공초기에는 길게 설정하고 일정기간이 경과하면 점점 짧아지도록 설정하고 있다. 예를 들면, 보통 AS기간에 해당되는 시공초기 1년 정도는 월단위로 진단주기를 설정하고, 1년 후에는 주단위, 2년 후에는 일단위 등으로 그 주기가 점차 짧아지도록 설계되어 있다.The present invention is premised on periodic self-diagnosis of the AI gas leak detection system. At this time, the self-diagnosis cycle is set to be long at the initial stage of construction in consideration of the aging curve of the gas facility, and to become shorter after a certain period of time has elapsed. For example, it is designed to set the diagnosis cycle on a monthly basis for about 1 year in the initial construction period, which is usually an AS period, and to shorten the cycle gradually, such as weekly after 1 year and daily after 2 years.
본 발명의 가스누출 시스템에 대한 자가진단을 수행하기 위해서는 먼저 자가진단 유닛(100)에서 미리 설정된 자가진단 주기의 도달여부를 인식하고, 모의시험용 진단신호를 각 센서에 송신한다. 이때의 모의시험용 진단신호는 사전에 시뮬레이션 과정을 거쳐 설계한 형태의 신호를 이용한다.In order to perform the self-diagnosis of the gas leak system of the present invention, first, the self-
다음으로 자가진단 유닛(100)은 각 센서로부터 모의시험용 진단신호에 반응하여 생성되는 피드백신호를 수신하고, 그 피드백 신호와 미리 저장된 기준값과 비교하는 단계를 진행한다. 이때 시공초기에는 각 센서의 피드백신호를 초기 기준값과 비교하고, 일정기간이 경과하면 보정된 기준값과 비교하도록 설계하는 것이 바람직하다. Next, the self-
그 다음 단계로는 피드백 신호가 기준값의 범위를 벗어나는지 여부를 판단하여 기준값의 범위 이내에 있으면 정상으로 판단하고 그 진단결과를 데이터베이스(DB)에 저장한다. DB에 저장된 진단결과는 진단수행 때마다 순차적으로 누적되어 기계학습 데이터로 활용할 수 있는 기반을 제공하게 된다. 그리고 피드백신호가 기준값 범위를 벗어나면 비정상으로 판단하여 해당 피드백신호를 AI 예측모델에 입력하게 된다. 그 후 AI 예측모델에 의한 분석결과가 우선경보 대상으로 예측되면 가스누출 감지시스템의 작동이 비정상이라는 사실을 알릴 수 있도록 경보를 발생한다. 이때 경보의 형태는 비정상의 심각성을 알리기 위해 스피커나 사이렌 등의 청각수단을 활용하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 분석결과가 우선경보 대상이 아니라고 예측되면 다음단계로 센서기능의 이상여부를 판단하고, 센서기능이 허용한계를 벗어날 정도의 이상이 있는 경우에는 경보를 발생시킨다. In the next step, it is determined whether the feedback signal is out of the range of the reference value, and if it is within the range of the reference value, it is determined as normal, and the diagnosis result is stored in the database (DB). The diagnosis results stored in the DB are sequentially accumulated each time a diagnosis is performed, providing a basis that can be utilized as machine learning data. And if the feedback signal is out of the reference value range, it is determined to be abnormal and the corresponding feedback signal is input to the AI prediction model. After that, if the analysis result by the AI prediction model is predicted as a priority alarm target, an alarm is generated to inform that the operation of the gas leak detection system is abnormal. In this case, it would be desirable to use an auditory means such as a speaker or siren to inform the severity of the abnormality. In addition, if it is predicted that the analysis result is not a priority alarm target, the next step is to determine whether the sensor function is abnormal, and if there is an abnormality to the extent that the sensor function is out of the allowable limit, an alarm is generated.
다른 한편으로, 센서기능의 이상여부가 허용한계를 벗어날 정도가 아니라면, 단순한 경보오류로 예측되거나 센서의 교체시기 또는 기준값의 보정시기가 임박한 것으로 예측될 경우, 경보를 발생시키지 않고 그 예측결과를 관리자가 인지할 수 있도록 디스플레이(120)에 문자안내 표시를 하게 된다. 이와 같이 자가진단 결과에 대한 알람(경보) 방식을 이원화시켜 운영하면. 불필요한 경보발생을 줄일 수 있고, 알람(경보)오류나 빈번한 알람(경보)으로 인한 불편을 해소하면서도 관리자의 경각심 이완을 방지할 수 있는 장점을 갖게 될 것이다.On the other hand, if the abnormality of the sensor function is not beyond the permissible limit, if it is predicted as a simple alarm error, or the replacement time of the sensor or the time of correction of the reference value is predicted to be imminent, the prediction result is not generated by the manager A character guide is displayed on the
위와 같은 본 발명에 의하면, 수많은 센서가 설치되어 상시적으로 작동되는 시스템에서 모든 센서들을 효율적으로 점검할 수 있고, 실제로 가스누출이 있음에도 경보시스템이 정상작동을 하지 않거나 가스누출이 없는데도 오작동에 의한 오류경보가 발생하는 등의 문제를 관리자가 신속히 파악할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. According to the present invention as described above, it is possible to efficiently check all sensors in a system in which numerous sensors are installed and operated at all times, and the alarm system does not operate normally even when there is actually a gas leak, or an error caused by a malfunction even when there is no gas leak It can be expected that the administrator can quickly identify problems such as alarms.
또한, 수많은 센서들에 대해 미리 교체주기를 예측하여 안내하기 때문에 가스누출 감지시스템에 대한 관리의 효율성을 제고할 수 있다.In addition, it is possible to improve the efficiency of the management of the gas leak detection system because it predicts and guides the replacement cycle for a number of sensors in advance.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 그러나 본 발명의 요지를 벗어나는지 여부는 오로지 청구범위의 기재에 의하여 정해진다는 사실에 유의해야 할 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and any person skilled in the art may make various modifications within the scope without departing from the gist of the present invention. It will be possible. However, it should be noted that whether it departs from the gist of the present invention is determined solely by the description of the claims.
100 : 자가진단 유닛
110 : 기계학습 알고리즘
120 : 디스플레이100: self-diagnosis unit
110: machine learning algorithm
120: display
Claims (10)
상기 관제서버에는 자가진단 유닛(100)을 더 구비하되,
상기 자가진단 유닛(100)은 자가진단 정보를 저장하는 데이터베이스와 기계학습 알고리즘(110) 및 디스플레이(120)를 포함하여 구성되고,
상기 자가진단 유닛(100)에는 모의시험용 진단신호를 상기 각 감지센서로 전송하는 송신수단과, 상기 각 감지센서로부터 상기 모의시험용 진단신호에 대응한 피드백신호를 수신하는 수신수단이 더 포함되도록 구성한 것을 특징으로 하는 AI 가스누출 감지시스템In the AI gas leak detection system comprising a plurality of gas leak detection sensors, gas leak alarms and alarm means installed in a gas use area and a gas supply area are connected to a control server through a communication network,
The control server further includes a self-diagnosis unit 100,
The self-diagnosis unit 100 is configured to include a database for storing self-diagnosis information, a machine learning algorithm 110 and a display 120,
The self-diagnosis unit 100 is configured to further include a transmission means for transmitting a diagnostic signal for a simulation test to each detection sensor, and a reception means for receiving a feedback signal corresponding to the diagnostic signal for a simulation test from each detection sensor. AI gas leak detection system featuring
상기 모의시험용 진단신호의 송신주기는 가스설비의 사용기간에 따라 가변적으로 설정한 것이 특징인 AI 가스누출 감지시스템According to claim 1,
AI gas leak detection system, characterized in that the transmission period of the diagnostic signal for the simulation test is set variably according to the period of use of the gas facility
상기 기계학습 알고리즘(110)은 상기 가스누출 경보기 또는 관제서버에 설치할 수 있도록 구성한 것이 특징인 AI 가스누출 감지시스템According to claim 1,
AI gas leak detection system, characterized in that the machine learning algorithm 110 is configured to be installed in the gas leak alarm or control server
상기 기계학습 알고리즘(110)은 상기 데이터 베이스에 저장된 자가진단의 누적정보가 입력되어 AI 예측모델을 생성하도록 구성한 것이 특징인 AI 가스누출 감지시스템3. The method of claim 1 or 2,
AI gas leak detection system, characterized in that the machine learning algorithm 110 is configured to generate an AI prediction model by inputting accumulated information of self-diagnosis stored in the database
상기 AI 예측모델은 상기 각 센서의 영점조정이 필요하거나 고장여부를 예측하는 기능, 가스누출 판단시 경보신호의 발생여부를 결정하는 기능, 가스센서의 교체시기를 예측하는 기능, 가스센서의 에이징 커브(Aging Curve)에 대응하여 초기에 설정된 기준값의 보정시기와 바람직한 보정치를 제시하는 기능, 가스누출 사태의 심각성에 따라 알람(경보)의 우선순위를 결정하는 기능 중 적어도 하나 이상의 기능을 포함하는 것이 특징인 AI 가스누출 감지시스템5. The method of claim 4,
The AI prediction model has a function of predicting whether each sensor needs zero adjustment or a failure, a function of determining whether an alarm signal is generated when a gas leak is determined, a function of predicting the replacement time of the gas sensor, and the aging curve of the gas sensor It is characterized in that it includes at least one function among a function of presenting a correction time and a desired correction value of the initially set reference value in response to the aging curve, and a function of determining the priority of an alarm (alarm) according to the severity of the gas leak situation. AI gas leak detection system
미리 설정된 진단주기에 도달했는지를 인식하고, 모의시험용 진단신호를 각 센서에 송신하는 단계,
각 센서로부터 모의시험용 진단신호에 반응하여 생성되는 피드백신호를 수신하는 단계,
상기 피드백 신호와 미리 저장된 기준값과 비교하는 단계,
상기 피드백 신호가 기준값의 범위를 벗어나는지 여부를 판단하여 기준값의 범위 이내에 있으면 정상으로 판단하고 그 진단결과를 데이터베이스(DB)에 저장하는 단계,
상기 피드백신호가 기준값 범위를 벗어나면 비정상으로 판단하여 해당 피드백신호를 AI 예측모델에 입력하는 단계,
상기 AI 예측모델에 의한 비정상 판단이 우선경보 대상으로 예측되면 경보를 발생하는 단계,
상기 AI 예측모델에 의한 비정상 판단이 센서기능의 허용한계를 벗어나면 경보를 발생하는 단계,
상기 AI 예측모델에 의한 비정상 판단이 센서기능의 허용한계를 벗어날 정도가 아니라면, 경보를 발생시키지 않고 디스플레이(120)를 통해 문자안내 표시를 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 AI 가스누출 감지시스템의 운영방법A method of operating an AI gas leak detection system in which a plurality of gas leak detection sensors, gas leak alarms and alarm means installed in a gas use area and a gas supply area are connected to a control server through a communication network, the method comprising:
Recognizing whether a preset diagnostic cycle has been reached, and transmitting a diagnostic signal for a simulation test to each sensor;
Receiving a feedback signal generated in response to a diagnostic signal for a simulation test from each sensor;
comparing the feedback signal with a pre-stored reference value;
determining whether the feedback signal is out of the range of the reference value, determining whether the feedback signal is within the range of the reference value, determining that it is normal, and storing the diagnosis result in a database (DB);
When the feedback signal is out of the reference value range, determining that it is abnormal and inputting the corresponding feedback signal to the AI prediction model;
generating an alarm when abnormal judgment by the AI prediction model is predicted as a priority alarm target;
generating an alarm when the abnormal judgment by the AI prediction model is outside the allowable limit of the sensor function;
Operation of an AI gas leak detection system, characterized in that the step of displaying text guidance through the display 120 without generating an alarm if the abnormal determination by the AI prediction model is not beyond the allowable limit of the sensor function Way
상기 모의시험용 진단신호의 송신단계는 가스설비의 사용기간에 따라 가변적으로 설정한 것을 특징으로 하는 AI 가스누출 감지시스템의 운영방법7. The method of claim 6,
The operation method of the AI gas leak detection system, characterized in that the transmission of the diagnostic signal for the simulation test is set variably according to the period of use of the gas facility.
상기 모의시험용 진단신호는 시뮬레이션 과정을 거쳐 미리 정해진 형태의 신호를 이용하는 것을 특징으로 하는 AI 가스누출 감지시스템의 운영방법8. The method of claim 7,
The operating method of the AI gas leak detection system, characterized in that the diagnostic signal for the simulation test uses a signal of a predetermined form through a simulation process
상기 AI 예측모델은 상기 각 센서의 영점조정이 필요하거나 고장여부를 예측하는 기능, 가스누출 판단시 경보신호의 발생여부를 결정하는 기능, 가스센서의 교체시기를 예측하는 기능, 가스센서의 에이징 커브(Aging Curve)에 대응하여 초기에 설정된 기준값의 보정시기와 바람직한 보정치를 제시하는 기능, 가스누출 사태의 심각성에 따라 알람(경보)의 우선순위를 결정하는 기능 중 적어도 하나 이상의 기능으로부터 생성된 예측결과를 이용하는 것을 특징으로 하는 AI 가스누출 감지시스템의 운영방법7. The method of claim 6,
The AI prediction model has a function of predicting whether each sensor needs zero adjustment or a failure, a function of determining whether an alarm signal is generated when a gas leak is determined, a function of predicting the replacement time of the gas sensor, and the aging curve of the gas sensor Prediction result generated from at least one function among the function of presenting the correction time and the desired correction value of the initially set reference value in response to the aging curve, and the function of determining the priority of the alarm (alarm) according to the severity of the gas leak situation Operation method of AI gas leak detection system, characterized in that using
상기 피드백 신호와 미리 저장된 기준값과 비교하는 단계는 가스설비의 시공초기에는 각 센서의 피드백신호를 초기 기준값과 비교하고, 일정기간이 경과하면 보정된 기준값과 비교하는 것을 특징으로 하는 AI 가스누출 감지시스템의 운영방법7. The method of claim 6,
The step of comparing the feedback signal with the pre-stored reference value comprises comparing the feedback signal of each sensor with an initial reference value at the initial stage of construction of the gas facility, and comparing it with a corrected reference value after a certain period of time has elapsed. operation method
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KR101084482B1 (en) | 2011-08-23 | 2011-11-22 | 김은경 | Gas leakage shutoff control apparatus and its self diagnostic method |
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KR102281640B1 (en) | 2021-07-26 |
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