KR101211372B1 - 차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명인 차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법은,
각 장치별로부터 일정한 주기로 검지한 데이터를 수집하는 단계;를 수행한 후 당해 주기에 수집된 데이터들의 평균과 상기 평균으로부터 각각의 데이터와의 편차를 연산하는 단계;를 수행한 후 운행관제센터에 전송하기 위하여 차량번호를 기록하는 단계;를 수행한 후 상기 측정된 장치의 번호를 기록하는 단계;를 수행한 후 상기 연산된 평균을 기록하는 단계;를 수행하고 편차를 표시할 비트 사이즈를 기록하는 단계;를 수행한 후 해당 장치로부터 측정된 편차를 순차적으로 기록하는 단계;를 수행하여 각 장치에서의 한 주기내의 측정된 데이터를 전송하며, 운행관제센터에서는 상기 전송된 차량번호와 장치번호를 구분한 후 이어서 전송된 평균과 편차를 구분할 비트 사이즈 단위로 각 편차를 구하여 평균과 연산함으로서 당해 차량의 해당 장치의 결함을 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 편차법에 의하여 축소된 데이터를 준실시간으로 전송할 수 있어 다수의 운행차량으로부터 전송되는 대량의 데이터로 인한 네트워크 트래픽을 감소시키고 또한 상기 전송된 데이터를 단순한 복원과정을 통해 운행관제센터에서 바로 이용할 수 있어 준실시간으로 차량의 결함을 감지할 수 있어 데이터 전송에 있어 신속성과 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법{The Method Of Reducing Data Using Deviation Rule For Quasi-Realtime Processing In Health Monitoring Of Vehicles}

본 발명은 차량 전체의 결함을 감시하는 시스템에 있어서 전송되는 데이터를 압축하지 않고 크기를 줄이는 편차법에 의한 데이터 축소 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 운행상의 안전을 위하여 관리하는 운행관제센터에서 차량의 각 장치에 대하여 주기적으로 센서를 이용하여 측정한 데이터를 운행관제센터에 송신함에 있어 전송되는 데이터를 압축하지 않고 데이터의 크기를 줄이도록 데이터의 편차를 이용한 편차법에 의하여 전송함으로써 네트워크의 트래픽을 감소시키고 시스템 자원의 활용률을 낮추며 랜덤액세스가 가능한 방식으로 준실시간으로 처리할 수 있게 하는 데이터 축소 방법에 관한 것이다.

최근 산업의 발전에 따라 자동차, 화물차량, 고속 열차의 필요성이 더욱 증가하고 이러한 차량의 증가와 차량의 고속화에 따른 문제로서 발생하는 많은 차량 사고로 인한 피해가 있어왔다. 이러한 차량의 사고는 점점 더 대형화되어 그에 따른 년간 물질적 인명적 피해는 전쟁으로 인한 피해와 비교될 정도에 이르고 있다.

이러한 사고의 원인으로는 운전자의 실수도 있지만 차량의 결함에 따라 발생하는 경우가 많아 선진국들은 점점 더 이러한 차량들에 대한 국가적인 관리의 필요성을 인정하고 있다.

하지만 차량들의 결함여부에 대하여 보다 더 신속하게 대응하기 위하여 차량 내에 설치된 중요 장치들에 대하여 센싱하여 이를 관리하는 운행관제센터에 그 정보를 전송하여 차량에서 발생할 수 있는 결함을 미리 파악하여 결함 차량에서 발생할 수 있는 사고를 예방하고자 한다.

하지만 운행하고 있는 많은 수의 차량의 다수의 중요한 장치에 대하여 준실시간적으로 감시할 수 있도록 일정한 주기로 측정된 데이터를 운행관제센터로 전송하는 경우 그 전송하고 처리되는 데이터의 용량은 방대하여 네트워크의 큰 대역폭이 필요하며 전송되는 데이터의 저장을 위하여 많은 자원이 필요하기에, 준실시간으로 또는 필요한 경우 언제든지 데이터를 액세스할 수 있도록 차량으로부터 발생하는 데이터의 축소가 요구된다.

대용량의 데이터를 압축 방법에 있어서, 종래의 음성데이터를 압축시키는 MP3압축방법은 MPEG 규격 중 오디오 압축기술의 일부분으로 사람이 알아듣지 못하는 소리대역을 삭제하는 손실압축이며, 정지영상을 압축시키는 JPEG압축방법은 화면에서 중복되는 정보를 삭제하여 컬러정지영상을 압축시키는 것이고, GIF압축방법은 비손실압축이나 256색만을 표현할 수 있어 데이터의 한계가 있으며, 동영상을 압축시키는 MPEG은 많은 데이터를 압축할 수 있다.

하지만 상기의 데이터 압축방법은 청각 또는 시각적으로 덜 민감한 음성이나 영상 정보를 삭제하는 손실압축으로서 정보의 손실을 동반하고, 무손실압축의 경우에도 압축 및 복원을 위한 복잡한 연산과정을 요구하여 빠른 속도의 프로세서와 대량의 메모리와 같은 자원을 많이 요구한다.

특히 운행되고 있는 차량의 중요 장치의 결함여부를 감시하는 결함 감시 시스템은 차량내 각 장치의 상태정보에 대한 데이터는 그 비트수에 있어서 영상데이터에 비해 많이 적지만, 차량내에 감시용으로 사용되는 각종 센서와 그 센서로부터의 정보를 처리하는 임베디드 시스템에서의 프로세서는 상기의 압축을 위한 연산을 수행하기에는 부족하여 불가피하게 지연이 발생하는 경우가 있다.

이는 차량에서 중요 장치의 작은 결함이라도 빠르게 대처하고자 준실시간으로 감시하는 결함 감시 시스템에서 데이터의 지연은 큰 문제점이 되며, 압축된 데이터는 원래의 데이터로 환원하지 않으면 바로 사용할 수도 없고 일정량의 데이터가 모이기 전에는 압축을 수행할 수도 없어 즉시 데이터를 송신할 필요가 있을 때는 압축을 사용하는 것이 적절치 않은 경우가 있다.

또한, 차량의 각 장치로부터 전송되는 데이터는 그 정보에 있어 정확성이 요구되는바 무손실압축이 전제되어야 함에도 불구하고 상기의 데이터압축기술은 손실압축이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 차량의 부품 상태들을 센서 등으로 지속적으로 검지해 차량 전체의 결함 감시(Health monitoring)를 하고 검지된 데이터를 주기적으로 운행관제센터로 송신한다. 이 때 많은 수의 차량에서 전송된 데이터가 계속적으로 운행관제센터에서 수신되어야 하므로 데이터를 압축하지 않고 데이터 크기를 줄일 수 있는, 압축을 위한 복잡한 연산을 수행하지 않아 임베디드 시스템에 적합한 알고리즘을 제공하며 또한 전송된 데이터를 운행관제센터의 서버에 저장하게 하는 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법은, 차량의 여러 부품의 결함여부를 감시하는 데이터의 변화를 이용하여 그 변화인 편차를 전송하는 방법으로 전체 데이터를 축소하는 것으로서,

각 장치별로부터 일정한 주기로 검지한 데이터를 수집하는 단계;를 수행한 후 당해 주기에 수집된 데이터들의 평균과 상기 평균으로부터 각각의 데이터와의 편차 즉, 데이터로부터 연산된 평균을 빼서 각 편차를 구하는 단계;를 수행한 후 운행관제센터에 전송하기 위하여 차량번호를 기록하는 단계;를 수행한 후 상기 측정된 장치번호를 기록하는 단계;를 수행한 후 상기 연산된 평균을 기록하는 단계;를 수행하고 편차를 표시할 비트 사이즈를 기록하는 단계;를 수행한 후 해당 장치로부터 측정된 값의 편차를 순차적으로 기록하는 단계;를 수행하여 하나의 장치에서의 한 주기내의 측정된 데이터들을 전송하며, 운행관제센터에서는 상기 전송된 차량번호와 장치번호를 구분한 후 이어서 전송된 평균과 편차를 표시할 비트 사이즈 단위로 각 편차를 구하여 평균과 연산하여 원래의 데이터로 복원함으로써 상기 복원된 데이터로부터 차량의 해당 장치의 결함을 감지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법에 의하면, 차량에서 구동되는 각 장치의 상태를 센서에 의해 검지하여 전송할 장치별 측정 데이터를 간단한 편차법을 통하여 데이터를 축소하고 이를 준실시간으로 전송할 수 있도록 하여 다수의 운행차량으로부터 전송되는 대량의 데이터로 인한 네트워크 트래픽을 감소시키고 또한 상기 전송된 데이터를 단순한 복원과정을 통해 운행관제센터에서 전송된 정보를 랜덤액세스 즉, 필요시마다 정보를 액세스하여 확인할 수 있도록 준실시간으로 차량의 결함 감지에 이용할 수 있어 데이터 전송면에서 신속성과 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 한 주기에서의 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 및 전송 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서에 의해 검지된 원본 데이터 비트수의 예시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편차법에 의하여 생성된 축소된 데이터 비트수의 예시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 한 주기내 운행관제센터에 전송되는 데이터 비트의 순서도.

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법의 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명의 핵심은 운행관제센터에서 관제하고 있는 다수의 차량의 각 부품의 결함 감시함에 있어서, 다수의 차량의 각 부품별로 센서로 검지하여 전송되는 대량의 원본데이터로 인한 네트워크 트래픽을 감소시키고 많은 메모리요구를 절감시키며, 준실시간 감시를 유지하도록 검지되는 원본 데이터의 평균으로부터 연산한 편차를 전송하여 전송되는 전체 데이터를 축소함으로써 네트워크 트래픽을 감소시키고 메모리를 절감하면서 준실시간 감시가 용이하도록 하는 것이다.

본 발명은 운행관제센터에서 감시하는 모든 차량의 각 장치에서 일정한 주기로 검지되는 데이터(예, 엔진 출력값)의 한 주기의 실시예로서,

도 1에 도시된 바와 같이 차량내의 엔진으로부터 한 주기에 센싱하여 측정된 데이터를 수집한다(110).

상기 수집된 데이터들의 평균과 상기 평균으로부터 한 주기내 각각의 데이터와의 편차를 연산한다(120).

상기의 연산을 통하여 각각의 데이터를 편차로서 표현하는 것을 편차법이라고 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 편차는 한 주기단위로 측정된 데이터들의 평균을 빼서 구한 값으로서 양수 또는 음수로 나타날 수 있으나 그 부호비트를 포함함에도 불구하고 원본데이터에서 사용되는 비트수 보다 작은 비트수로 나타낼 수 있다. 특히 통상적으로 안정된 동작상태에서 발생되는 작은 폭의 변화는 원본데이터의 비트수보다 훨씬 작은 비트수로서 표현이 가능하다.

하지만 그 비트수는 각 주기마다 부품의 동작상태의 변동에 따라서 가변적으로 변하므로 한 주기내 편차의 최대값으로부터 편차 표현에 필요한 만큼만의 비트 사이즈가 계산된다.

또한 평균 및 편차를 구하는 연산은 간단한 사칙연산에 의하여 이루어져 데이터의 감소 및 이의 복원에도 준실시간 감시를 저해할 정도의 연산시간을 요구하지 않는다.

상기 연산을 수행한 후 도 4에 도시된 바와 같이, 운행관제센터에 보낼 데이터의 구분을 위하여 먼저 도 4(a)의 16 비트로 구성된 차량번호를 기록한다.(130) 상기 차량번호의 정보를 기록한 후 도 4(b)의 16 비트로 구성된 상기 측정된 장치 번호를 기록한다(140). 이로써 운행관제센터에서는 다수의 차량의 여러 장치들을 구분할 수 있다. 다만 상기의 차량번호 및 장치 번호를 표시하는 비트의 수는 구분이 용이하도록 정해질 수 있다.

상기 기초정보데이터를 기록한 후 도 4(c)의 16 비트로 구성된 상기 연산된평균과 도 4(d)의 16 비트로 구성된 비트사이즈를 기록한다(150, 160).

상기 평균과 비트사이즈의 비트수는 그 크기가 용도 따라서 변경될 수 있다.

상기 평균과 비트사이즈의 기록 후 정해진 비트사이즈로 표현된 도 4(e)(f)의 8 비트로 구성된 측정된 편차 데이터를 순차적으로 기록한다(170).

그리고 해당 장치에 관한 측정 편차의 기록이 마쳤으면 다른 장치에 관한 기록을 할 것이 있는지 확인한다(180).

상기의 확인으로 다른 장치의 기록이 필요하면 다시 장치번호의 기록인 도 4(b)에서 평균인 도 4(c), 비트사이즈인 도 4(d), 측정데이터의 편차인 도 4(e)(f)까지의 한 주기 내의 데이터를 순차적으로 기록하여 해당 차량의 중요 장치들에 대하여 한 주기 내에서의 측정데이터를 네트워크를 통하여 운행관제센터에 전송한다(190).

상기 편차가 운행관제센터에 순차적으로 전송되지 못하는 경우를 방지하기 위하여 편차들의 전단에 그 순서를 표시하는 데이터를 첨부하는 것도 경우에 따라 필요할 것이다.

운행관제센터에서는 상기 전송된 차량번호와 장치번호로부터 각 장치별로 구분하며 전송된 평균과 비트 사이즈로 구분되는 각 편차를 평균과 연산하여 원본 데이터를 복원하여 저장한다(210).

상기의 저장된 복원데이터로부터 운행관제센터에서는 필요시 차량의 장치별데이터에 랜덤하게 액세스하여 원하는 장치의 결함을 감지한다(220).

상기의 편차법에 의해 차량의 각 장치에서 검지되는 데이터를 운행관제센터로 송신하여 관제센터에서 다수의 차량으로부터 데이터들을 받을 때 한번에 받는 데이터양을 줄이기 위해 각 차량에서 데이터의 크기를 축소시키는 알고리즘이다.

본 명세서에는 본 발명에 따른 차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허청구범위 및 첨부도면의 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있으며, 이것 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

100 차량에서의 절차 110 데이터 수집 단계
120 연산단계 130 기초정보데이터 기록단계
140 평균 기록단계 150 비트사이즈 기록단계
160 편차 기록단계 200 운행관제센터에서의 절차
210 데이터 복원단계 220 결함 감지단계

Claims (1)

1. 차량에서 중요 장치의 작은 결함이라도 빠르게 대처하고자 준실시간으로 감시하는 결함 감시 시스템과 각 차량마다 설치된 상기 결함 감시 시스템으로부터 검지된 다수의 차량의 검지 데이터를 전송받아 각 차량별 중요 장치의 결함을 감시하는 운행관제센터로 이루어지며,
   차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 데이터 축소 방법에 있어서,
   상기 차량의 결함 감시 시스템에서는, 각 장치별로부터 일정한 주기로 검지한 데이터를 수집하는 단계;
   당해 주기에 상기 수집된 원본데이터의 크기를 감소시킬 수 있도록 상기 수집된 데이터들의 평균으로부터 각각의 데이터의 편차를 연산하는 단계;
   운행관제센터에 전송하기 위하여 차량번호를 기록하는 단계;
   상기 검지된 각 장치별 기설정된 장치번호를 기록하는 단계;
   상기 수집된 데이터들의 평균을 기록하는 단계;
   상기 연산된 편차를 표시할 비트 사이즈를 기록하는 단계;
   상기 연산된 편차를 순차적으로 기록하는 단계;
   상기 기록된 차량번호, 장치번호, 수집된 데이터들의 평균, 비트 사이즈 그리고 상기 연산된 편차를 차량의 결함 감시 시스템에서 운행관제센터로 전송하는 단계;를 수행하고,
   운행관제센터에서는 상기 차량의 결함 감시 시스템으로부터 전송된 차량번호와 장치번호를 통해 차량 및 장치를 구분하는 단계;
   상기 전송되는 평균과 편차를 표시하는 비트사이즈 단위로 각 편차를 구하여 평균으로부터 각 편차를 더하기하여 각 장치별로 검지한 데이터로 복원하는 단계;및
   상기 복원데이터로부터 당해 차량의 해당 장치가 가지는 안정된 동작상태의 편차와 비교하여 허용범위내의 데이터인지로 결함여부를 감지하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 결함 감시에 있어서 준실시간처리를 위한 편차법에 의한 데이터 축소 방법.

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