KR101045479B1

KR101045479B1 - 다인자 계측시스템

Info

Publication number: KR101045479B1
Application number: KR1020110036957A
Authority: KR
Inventors: 강경모
Original assignee: 강경모
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2011-06-30

Abstract

본 발명은 다인자 계측에 관한 것으로, 주변환경의 물리적요소를 감지할 수 있는 센서, 상기 센서에 의해 감지된 정보를 처리하기 위한 검출신호처리부 및 상기 검출신호처리부에서 처리된 신호를 송신하는 송신부를 포함하고, 동일한 피감지물에 설치되는 복수의 센서모듈 및 상기 복수의 센서모듈에 의해 송신된 신호를 수신하는 수신부, 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 처리하는 신호처리부 및 상기 신호처리부의 처리에 의해 상기 센서로부터 감지된 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 관리서버를 포함하되, 상기 신호처리부는, 상기 복수의 센서모듈 중 특정 센서모듈의 감지값과 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값을 비교하여 상기 특정 센서모듈의 불량여부를 판별하는 것이 가능하여, 센서로부터 감지되는 정보의 적합여부를 판별하는데 있어 신뢰성을 높일 수 있고, 다각적이고 다양한 원인을 체크할 수 있는 다인자 계측시스템을 제공한다.

Description

다인자 계측시스템{MEASURING SYSTEM WITH MULTI-SENSOR}

본 발명은 다인자 계측시스템으로서, 보다 상세하게는 다수의 인자를 측정할 수 있는 다수의 센서들로부터 정확하게 그 값을 감지하고 시스템에 발생된 문제에 신속히 대응할 수 있는 다인자 계측시스템에 관한 것이다.

근자에 들어 과학기술, 특히 컴퓨터 및 통신기술의 눈부신 발전은 각종 산업의 많은 현장의 혁신 및 일반 생활 속의 편리함으로 급격히 접목되고 있는 실정이다. 그에 따라 산업현장에 대한 정보나 생활환경에 대한 정보 등을 컴퓨터 및 통신기술과 연계하여 시스템의 효율적인 운용 및 다양한 생활의 편리함을 제공하기 위한 센서 네트워크에 관한 기술이 날로 발전되어 가고 있다.

즉, 다수의 센서에 의해 산업기기나 주변의 물리적 환경(온도, 습도 등)을 감지한 후, 감지된 물리적 환경에 대한 정보를 송신하여 관리서버에서 수신하게 되면, 관리서버에서는 다수의 센서가 위치한 주변의 물리적환경을 모니터링할 수 있게 되는 것이다. 따라서 관리자는 관리서버로 입력되는 정보를 통해 각 센서들이 위치한 주변의 물리적환경을 파악할 수 있게 되는 것이며, 각 센서가 위치한 주변의 물리적 환경을 수동 또는 실시하기에 따라서는 자동으로 제어할 수 있게 되는 것이다.

그런데 이와 같은 현재의 센서 네트워크 시스템은 센서가 원거리에 설치되고 원격의 관리서버에서 모니터링 및 제어를 하기 위한 것이므로, 각 센서나 송수신환경을 현장에서 직접 관리할 수가 없다.

즉, 기계, 설비나 구조물의 물리적환경을 감지하기 위한 센서가 설치된 경우, 센서나 송수신환경에 문제가 발생하는 경우에 즉각적으로 대응하기가 어렵다.

또한, 설치 후 검증이나 고장으로 인한 사고 방지 등을 위해 정기적으로 이상 상태 진단이 필요한데, 이러한 진단 또한 원격지에서는 어려운 점이 있다.

그래서, 전문가에 의해 육안검사에 의존하는 경우, 과도한 검사 인력을 필요로 하며, 더욱이 이러한 진단은 검사자의 숙련도나 검사 조건 등에 따라 그 결과에 있어서 많은 차이가 발생되는 문제점이 있으므로, 근래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기계, 설비, 구조물을 실시간으로 계측하여 이상 유무를 통보할 수 있는 장치나 설비에 대한 연구와 개발이 꾸준히 이어지고 있는 실정이다.

이에 대한 구체적인 예로서, 구조물에 로드셀, 가속도 센서, 온도 센서 등을 각각 설치하고 설치된 센서들로부터 검출된 신호를 유무선 통신을 이용하여 전송하고, 전송된 신호를 근거로 구조물의 이상 유무를 확인하는 종래기술이 개발된 바 있다.

하지만, 이러한 종래기술은 각각의 센서에 의해 검출된 값을 개별적으로 판별하여 이상여부를 판단하게 되고, 또한 송수신환경에 문제가 있는 경우 그 파악이 곤란하여 송수신환경 상의 문제임에도 센서를 교체하는 등의 무용의 자원이 낭비되는 문제도 있었다.

게다가, 종래기술에 의하면 특정한 물리량만의 계측이 가능하여 산업설비의 다양한 요소를 계측하기 위해서는 다수의 기능을 가진 각각의 센서가 구비되어야 하는 한계 또한 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다양한 요소를 하나의 장치로서 계측이 가능하고, 센서로부터 감지되는 정보의 적합여부를 판별하는데 있어 신뢰성을 높일 수 있고, 다각적이고 다양한 원인을 체크할 수 있는 다인자 계측시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 다인자 계측시스템은, 주변환경의 물리적요소를 감지할 수 있는 센서, 상기 센서에 의해 감지된 정보를 처리하기 위한 검출신호처리부 및 상기 검출신호처리부에서 처리된 신호를 송신하는 송신부를 포함하고, 동일한 피감지물에 설치되는 복수의 센서모듈 및 상기 복수의 센서모듈에 의해 송신된 신호를 수신하는 수신부, 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 처리하는 신호처리부 및 상기 신호처리부의 처리에 의해 상기 센서로부터 감지된 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 관리서버를 포함하되, 상기 신호처리부는, 상기 복수의 센서모듈 중 특정 센서모듈의 감지값과 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값을 비교하여 상기 특정 센서모듈의 불량여부를 판별하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 관리서버는 상기 센서모듈의 감지값에 대한 데이터 및 기설정된 오차범위를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 신호처리부는, 상기 특정 센서모듈의 감지값과 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값을 비교하여 그 편차가 상기 저장부에 오차범위 이상인 경우 불량으로 판별하는 것을 구체적인 특징으로 하며,

또한, 상기 특정 센서모듈의 송신부는 복수 개 마련되고, 상기 관리서버의 상기 신호처리부는, 상기 특정 센서모듈의 복수의 송신부로부터 수신된 복수의 감지값 각각을 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값과 비교하여 상기 특정 센서모듈의 복수의 송신부의 불량여부를 판별하는 것을 구체적인 특징으로 하며, 여기서 상기 관리서버는 상기 센서모듈의 감지값에 대한 데이터 및 기설정된 오차범위를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 신호처리부는, 상기 특정 센서모듈의 복수의 송신부로부터 수신된 복수의 감지값 중 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값과의 편차가 상기 기설정된 오차범위 내인 감지값을 송신한 송신부를 정상으로 판별하고, 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값과의 편차가 상기 기설정된 오차범위 밖의 감지값을 송신한 송신부를 불량으로 판별하는 것을 더 구체적인 특징으로 한다.

더불어, 상기 센서는 복수의 물리적요소의 계측이 가능한 멀티센서로서 구현될 수 있는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고, 상기 센서모듈은, 검사를 위한 특정신호를 발생시키는 검사신호발생부를 더 포함하여, 상기 검사신호발생부에서 생성된 신호를 처리하여 송신하는 것을 또 다른 구체적인 특징으로 하고,

상기 관리서버는, 상기 센서모듈을 제어하는 신호를 송신할 수 있는 송신부; 를 더 포함하여, 관리자의 요청에 의한 제어신호를 상기 송신부를 통해 송신함으로써, 상기 검사신호발생부의 제어가 가능한 것을 또 다른 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면,

특정 센서의 이상여부를 판단함에 있어, 이웃한 센서의 감지값과 비교함에 따라 이상여부 판단의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

이상여부 판단의 신뢰성이 향상되므로, 원인파악이 정확하고 빠르게 이루어져 원인파악에 드는 인적, 시간적 손실을 줄일 수 있다.

또한, 센서 이외의 원인에 의한 오류의 분석이 가능하다.

센서 이외의 원인에 의한 오류의 분석이 가능하므로, 원인파악을 정확하게 할 수 있어 이상없는 센서를 교체하는 등의 자원적 낭비를 줄일 수 있다.

그리고, 산업설비의 다양한 물리요소들을 하나의 장치, 즉 멀티센서에 의해 계측이 가능하므로, 다수의 각기 다른 기능의 센서를 복합적으로 설치하지 않아도 되어 경제적이다.

도1은 본 발명에 따른 다인자 계측시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도2는 본 발명에 따른 다인자 계측시스템의 센서모듈을 도식화한 것이다.
도3은 본 발명에 따른 센서모듈의 일 구성인 멀티센서에 대해 도식화한 것이다.
도4는 본 발명에 따른 다인자 계측시스템의 관리서버를 도식화한 것이다.
도5는 본 발명에 따른 다인자 계측시스템을 이용하여 감지된 값을 비교하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도1은 본 발명에 따른 다인자 계측시스템을 개략적으로 도시한 것이고, 도2는 본 발명에 따른 다인자 계측시스템의 센서모듈을 도식화한 것이며, 도3은 센서모듈의 일 구성을 도식화한 것이고, 도4는 본 발명에 따른 다인자 계측시스템의 관리서버를 도식화한 것이다.

도1 내지 도4를 참조하면, 본 발명에 따른 다인자 계측시스템(100)은 복수의 센서모듈(n-1, n, n+1) 및 관리서버(120)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 다인자 계측시스템(100)은 산업설비 등의 피감지물(O)에 복수의 센서모듈(n-1, n, n+1)이 설치되고, 복수의 센서모듈(n-1, n, n+1)에 의해 감지된 물리량을 원격지에 설치된 관리서버(120)가 수신하여 모니터링하고 제어할 수 있는 시스템으로, 복수의 센서모듈(n-1, n, n+1)과 관리서버(120)의 통신은 유무선에 의해 가능하나, 설치와 운영의 편리를 위해 무선에 의하는 것이 바람직하다.

복수의 센서모듈(n-1, n, n+1) 각각은 멀티센서(111), 검출신호처리부(112) 및 송신부(113,114)를 포함한다.

멀티센서(111)는 피감지물(O)에 설치되어 물리량을 감지하기 위한 수단인데, 본 발명에서의 멀티센서(111)는 독립적인 물리요소를 계측하는 센서가 통합된 모듈로 구성되어 하나의 장치로서 복수의 계측기능을 수행할 수 있도록 구성된 것이다.

즉, 도3에 도시된 일 예와 같이 멀티센서(111)는 가속도 센서, 온도 센서, 압력 센서, 기울기 센서, 독성가스 센서, 그외 다른 기능의 기타 센서 등이 하나의 모듈로서 통합구성될 수 있는 것으로, 이와 같이 멀티기능을 수행하는 멀티센서(111)에 의해 피감지물(O)을 검사하는데 필요한 모든 물리량을 하나의 장치로서 계측하여 관리할 수 있게 된다.

멀티센서(111)에 의해 감지된 물리량은 검출신호처리부(112)로 전달되어 검출신호처리부(112)에서는 감지된 물리량을 송신할 수 있도록 디지털적으로 신호처리를 수행한다.

검출신호처리부(112)에서 변환된 신호는 송신부(113,114)를 통해서 외부로 송신된다.

원격지에 존재하는 관리서버(120)는 수신부(121), 신호처리부(122), 출력부(123), 저장부(124)를 포함한다.

수신부(121)는 센서모듈(n-1, n, n+1)의 송신부(113,114)에서 송신된 신호를 수신하기 위한 구성으로, 수신된 신호는 신호처리부(122)로 전달되어 신호처리부(122)에서 필요한 처리를 수행하게 된다.

본 발명의 다인자 계측시스템(100)의 신호처리부(122)는 피감지물(O)에 설치된 복수의 센서모듈(n-1, n, n+1) 중 특정 센서모듈(n)의 감지값과 그에 이웃한 센서모듈(n-1, n+1)의 감지값을 비교하는 것에 의해 특정 센서모듈(n)의 불량여부를 판별하여, 이를 출력부(123)를 통해 출력하거나 경보부(미도시)를 통해 경보함으로써, 관리자가 멀티센서(111)나 검출신호처리부(112)의 불량을 파악하여 대응할 수 있도록 하는 것이다.

즉, 특정 센서모듈(n)의 감지값을 이웃하는 센서모듈(n-1, n+1)의 감지값과 비교하여 그 편차가 특정 오차범위 이상인 경우에 판별하게 되는 것인데, 이를 위해 관리서버(120)의 저장부(124)는 센서모듈(n-1, n, n+1)로부터 전송되는 감지값을 실시간으로 저장하고 그 평균값 및 정상적인 오차범위가 설정되어 마련되어, 특정 센서모듈(n)의 감지값과 이웃하는 센서모듈(n-1, n+1)의 감지값의 편차를 저장부(124)에 기저장된 오차범위 이내인지 이상인지를 판단하게 되는 것이다.

도4는 이를 이해하기 위한 그래프로, 도4에는 특정 센서모듈(n)과 그 이웃한 센서모듈(n-1, n+1)에 대해 감지값(H)을 도시한 것이다.

관리서버(120)로 수신된 각 센서모듈(n-1, n, n+1)의 감지값이 도4에서와 같이 차이가 나는 것을 예로 들어 설명하면, 관리서버(120)의 신호처리부(122)에서는 그 편차를 계산하여 저장부(124)에 기저장된 오차범위와 비교를 통해 센서모듈의 불량여부를 판단하게 된다.

즉, 특정 센서모듈(n)의 감지값(h)과 이웃한 센서모듈(n-1, n+1)의 감지값(h1, h2)의 차이가 오차범위의 임계치(c)보다 크면 불량으로 판단하게 되고, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

이와 같이 불량인 센서모듈이 확인됨에 따라 관리자는 즉각적이고 정확하게 대처가 가능하다.

응용적으로, 본 발명에 따른 다인자 계측시스템(100)의 센서모듈(n-1, n, n+1)의 송신부는 복수개로 마련되어 송신부의 이상여부를 판별할 수 있게 구성될 수 있다.

즉, 특정 센서모듈(n)에는 제1송신부(113) 및 제2송신부(114)로 복수의 송신부가 마련되고, 관리서버(120)에서는 두 송신부(113, 114)로부터 송신되는 신호를 모두 수신하여 처리하게 된다.

두 송신부(113, 114)로부터 송신된 신호는 관리서버(120)의 수신부(121)를 통해 신호처리부(122)로 수신되고, 신호처리부(122)에서는 하나의 멀티센서(111)에 의해 감지된 하나의 감지값이 복수의 송신부에 의해 중복되어 전송된 복수의 감지값 각각을 이웃한 센서모듈(n-1, n+1)로부터 수신된 감지값과 비교함으로써, 특정 센서모듈(n)의 복수의 송신부(113, 114) 중 불량한 송신부를 판단하게 된다.

앞서와 마찬가지로, 관리서버(120)의 저장부(124)에는 오차범위가 기설정되어 있고, 제1송신부(113)와 제2송신부(114)를 통해 송신된 각각의 감지값을 이웃한 센서모듈의 감지값과 비교하여 그 편차가 기설정된 오차범위 내인 송신부를 정상으로 판단하여 저장부(124)에 저장 및 출력부(123)를 통해 출력을 수행하고, 오차범위 밖인 송신부는 불량으로 판단하여 미출력하며 경보 등의 조치를 취한다.

이에 대한 비교식은 상술된 수학식 1과 같다.

추가적 응용으로, 본 발명에 따른 다인자 계측시스템(100)의 센서모듈(n-1, n, n+1)에는 검사신호발생부(115)가 더 구성될 수 있고, 관리서버(120)에는 송신부(125)가 더 구성될 수 있다.

검사신호발생부(115)는 임의의 특정한 신호를 발생시켜 발생된 임의의 신호가 검출신호처리부(112)로 전송되도록 하는데, 멀티센서(111)에 의해 검출된 값이 아닌 임의의 값을 전송하여 검출신호처리부(112)나 송신부(113, 114)의 이상을 체크하기 위한 구성이다. 검사방법은 앞서 살핀 바와 동일한 방식으로 불량여부를 체크할 수 있으며, 검사신호발생부(115)의 제어는 관리자의 입력부(미도시)를 통한 입력에 의해 제어부(미도시)가 제어신호를 발생시켜 송신부(125)를 통해 송신되도록 하여 가능하도록 구성된다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 다인자 계측시스템은 동일한 피감지물에 설치된 복수의 센서모듈로부터 검출되는 각 감지값을 비교함에 의해 센서의 불량여부를 검출할 수 있고, 복수의 송신부에 의해 송신부의 불량여부를 정확하게 파악이 가능하며, 관리서버의 제어에 의해 임의의 신호에 의해 검사를 수행할 수 있음으로해서, 원격지에 설치되는 기계, 설비, 구조물의 상태를 정확하고 신속하게 파악하여 대응할 수 있는 계측시스템이다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

100 : 다인자 계측시스템
O : 피감지물
n-1, n, n+1 : 센서모듈
120 : 관리서버

Claims

주변환경의 물리적요소를 감지할 수 있는 센서, 상기 센서에 의해 감지된 정보를 처리하기 위한 검출신호처리부 및 상기 검출신호처리부에서 처리된 신호를 송신하는 송신부를 포함하고, 동일한 피감지물에 설치되는 복수의 센서모듈; 및
상기 복수의 센서모듈에 의해 송신된 신호를 수신하는 수신부, 상기 수신부에 의해 수신된 신호를 처리하는 신호처리부 및 상기 신호처리부의 처리에 의해 상기 센서로부터 감지된 정보를 출력하는 출력부를 포함하는 관리서버; 를 포함하되,
상기 신호처리부는, 상기 복수의 센서모듈 중 특정 센서모듈의 감지값과 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값을 비교하여 상기 특정 센서모듈의 불량여부를 판별하며,
상기 특정 센서모듈의 송신부는 복수 개 마련되고,
상기 관리서버의 상기 신호처리부는, 상기 특정 센서모듈의 복수의 송신부로부터 수신된 복수의 감지값 각각을 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값과 비교하여 상기 특정 센서모듈의 복수의 송신부의 불량여부를 판별하는 것을 특징으로 하는
다인자 계측시스템.
제1항에 있어서,
상기 관리서버는 상기 센서모듈의 감지값에 대한 데이터 및 기설정된 오차범위를 저장하는 저장부; 를 더 포함하고,
상기 신호처리부는, 상기 특정 센서모듈의 감지값과 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값을 비교하여 그 편차가 상기 저장부에 저장된 오차범위 이상인 경우 불량으로 판별하는 것을 특징으로 하는
다인자 계측시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 센서는 복수의 물리적요소의 계측이 가능한 멀티센서로서 구성되는 것을 특징으로 하는
다인자 계측시스템.
제1항에 있어서,
상기 관리서버는 상기 센서모듈의 감지값에 대한 데이터 및 기설정된 오차범위를 저장하는 저장부; 를 더 포함하고,
상기 신호처리부는, 상기 특정 센서모듈의 복수의 송신부로부터 수신된 복수의 감지값 중 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값과의 편차가 상기 기설정된 오차범위 내인 감지값을 송신한 송신부를 정상으로 판별하고, 상기 특정 센서모듈에 이웃한 센서모듈의 감지값과의 편차가 상기 기설정된 오차범위 밖의 감지값을 송신한 송신부를 불량으로 판별하는 것을 특징으로 하는
다인자 계측시스템.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 센서모듈은, 검사를 위한 특정신호를 발생시키는 검사신호발생부; 를 더 포함하여, 상기 검사신호발생부에서 생성된 신호를 처리하여 송신하는 것을 특징으로 하는
다인자 계측시스템.
제5항에 있어서,
상기 관리서버는, 상기 센서모듈을 제어하는 신호를 송신할 수 있는 송신부; 를 더 포함하여, 관리자의 요청에 의한 제어신호를 상기 송신부를 통해 송신함으로써, 상기 검사신호발생부의 제어가 가능한 것을 특징으로 하는
다인자 계측시스템.
제1항에 있어서,
상기 복수의 센서모듈과 상기 관리서버의 통신은 무선방식에 의하는 것을 특징으로 하는
다인자 계측시스템.
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