KR101399486B1 - abnormality diagnostic system for nuclear power plant using smart sensor - Google Patents

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KR101399486B1
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류동화
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Abstract

본 발명은 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템에 관한 것으로, 특히 각각의 감시 대상 기기들에 대응하여 진단용 스마트 센서를 구비하고, 상기 진단용 스마트 센서에 의하여 최대 16채널을 통하여 측정 센서의 아날로그 신호를 처리할 수 있도록 하며, 상기 진단용 스마트 센서에 해당 감시 대상 기기들의 이상 상태 여부를 진단할 수 있는 상태 진단용 경험 모델을 탑재함과 아울러, 데이터 고속 처리를 위하여 DSP 기반 신호 처리 프로세스를 적용함으로써, 해당 감시 대상 기기들에 설치되는 측정 센서의 측정 신호들을 고속으로 처리하여 실시간 변화 상태를 감시할 수 있고, 각각의 감시 대상 기기들에 대한 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가를 분산 처리하여 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가 연산에 필요한 부하를 감소시킬 수 있는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템에 관한 것이다.
본 발명인 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템을 이루는 구성수단은, 원전 2차측 기기들에 각각 설치되는 센서 세트, 상기 센서 세트를 구성하는 복수개의 측정 센서로부터 입력되는 신호들을 이용하여 각 감시 대상 기기들의 이상 상태 여부를 실시간으로 진단 평가하는 진단용 스마트 센서 및 상기 진단용 스마트 센서로부터 입력되는 각각의 감시 대상 기기들의 진단 평가 결과를 이용하여 원전 2차측 기기들의 이상 상태 여부를 종합적으로 모니터링을 수행하는 진단 서버를 포함하여 구성되는 원전 기기 이상 상태 감시 시스템에 있어서, 상기 진단용 스마트 센서는, 상기 센서 세트를 구성하는 복수개의 측정 센서에서 측정된 아날로그 신호의 크기를 조정하여 출력하는 신호 조정 모듈, 상기 신호 조정 모듈로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 이 디지털 신호를 이용하여 각각의 기기들에 대한 이상 상태 여부를 진단 평가하는 MCU 모듈, 상기 신호 조정 모듈 및 상기 MCU 모듈에서 필요하는 DC 전원을 생성하여 공급하는 전원 공급 모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
[0001] The present invention relates to a system for diagnosing an abnormality of a nuclear power plant using a smart sensor, and more particularly, And a state diagnostic experience model capable of diagnosing whether or not an abnormality exists in the monitoring target devices is mounted on the diagnostic smart sensor and a DSP based signal processing process is applied for high speed data processing, It is possible to monitor the real-time change state by processing the measurement signals of the measurement sensors installed on the monitoring target devices at a high speed and distribute the diagnostic evaluation related to the abnormal status of the respective monitoring target devices, To reduce the load required for diagnostic evaluation operations The present invention relates to a system for diagnosing an abnormal state of a nuclear power plant using a smart sensor.
The configuration means constituting the abnormality diagnosis system for a nuclear power plant using the smart sensor according to the present invention includes a sensor set installed in each of the secondary apparatuses of nuclear power plants, A smart sensor for diagnosing and diagnosing the abnormal state of the devices in real time and a diagnosis for monitoring the abnormality status of the secondary devices of the nuclear power plant using the diagnosis evaluation results of the respective monitoring target devices input from the smart sensor for diagnosis Wherein the diagnostic smart sensor includes a signal adjustment module for adjusting the magnitude of an analog signal measured by a plurality of measurement sensors constituting the sensor set and outputting the signal, Analog output from module An MCU module for converting a log signal into a digital signal and diagnosing and evaluating an abnormal state with respect to each of the devices using the digital signal, and a controller for generating and supplying a DC power required by the signal control module and the MCU module And a power supply module.

Description

스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템{abnormality diagnostic system for nuclear power plant using smart sensor}[0001] The present invention relates to an abnormality diagnostic system for a nuclear power plant using a smart sensor,

본 발명은 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템에 관한 것으로, 특히 각각의 감시 대상 기기들에 대응하여 진단용 스마트 센서를 구비하고, 상기 진단용 스마트 센서에 의하여 최대 16채널을 통하여 측정 센서의 아날로그 신호를 처리할 수 있도록 하며, 상기 진단용 스마트 센서에 해당 감시 대상 기기들의 이상 상태 여부를 진단할 수 있는 상태 진단용 경험 모델을 탑재함과 아울러, 데이터 고속 처리를 위하여 DSP 기반 신호 처리 프로세스를 적용함으로써, 해당 감시 대상 기기들에 설치되는 측정 센서의 측정 신호들을 고속으로 처리하여 실시간 변화 상태를 감시할 수 있고, 각각의 감시 대상 기기들에 대한 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가를 분산 처리하여 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가 연산에 필요한 부하를 감소시킬 수 있는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a system for diagnosing an abnormality of a nuclear power plant using a smart sensor, and more particularly, And a state diagnostic experience model capable of diagnosing whether or not an abnormality exists in the monitoring target devices is mounted on the diagnostic smart sensor and a DSP based signal processing process is applied for high speed data processing, It is possible to monitor the real-time change state by processing the measurement signals of the measurement sensors installed on the monitoring target devices at a high speed and distribute the diagnostic evaluation related to the abnormal status of the respective monitoring target devices, To reduce the load required for diagnostic evaluation operations The present invention relates to a system for diagnosing an abnormal state of a nuclear power plant using a smart sensor.

원전 2차측은 MSV, CV, 고압터빈, 저압터빈, 습분분리 재열기, 발전기 등의 다양한 기기들로 구성되어 있다. 이들 기기에는 상태 감시를 위해 온도, 압력, 유량, 진동, 전류, 전압 등의 각종 센서들이 부착되어 있다. The secondary side of the nuclear power plant consists of various devices such as MSV, CV, high pressure turbine, low pressure turbine, moisture separator, and generator. These devices are equipped with various sensors such as temperature, pressure, flow rate, vibration, current and voltage for status monitoring.

현재 원전에서는 이들 센서에서 측정된 신호들을 이용하여 운전을 제어하거나 경고 또는 트립 동작을 시키는데 사용한다. 경고나 트립 동작은 주로 사용자에 의해 정의된 상한과 하한 경계치 설정 정보를 이용하는 방식이다.At the present nuclear power plant, the signals measured by these sensors are used to control the operation or to issue a warning or trip operation. The warning or trip operation mainly uses the upper and lower limit threshold setting information defined by the user.

이러한 종래의 일반적인 방법은 심각한 사고를 예방할 수 있지만 상한과 하한 경계치에 도달하는 과정에서 이미 기기 손상이 진행되고 있으므로 결국에는 교체 또는 유지보수와 같은 조치를 취해야 하는 문제점을 안고 있다.
기존 원전 기기에 대한 감시 시스템은 선행기술문헌(한국등록특허공보 10-0798006, 원전 기기의 통합 감시 및 진단 방법과 이를 이용한 시스템)에 개시되어 있다.
Such a conventional general method can prevent serious accidents, but the damage is already proceeding in the process of reaching the upper limit and lower limit, and therefore, there is a problem that measures such as replacement or maintenance are required in the end.
A surveillance system for an existing nuclear device is disclosed in the prior art document (Korean Patent Registration No. 10-0798006, Integrated monitoring and diagnosis method of nuclear equipment and system using the same).

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 각각의 감시 대상 기기들에 대응하여 진단용 스마트 센서를 구비하고, 상기 진단용 스마트 센서에 의하여 최대 16채널을 통하여 측정 센서의 아날로그 신호를 처리할 수 있도록 하며, 상기 진단용 스마트 센서에 해당 감시 대상 기기들의 이상 상태 여부를 진단할 수 있는 상태 진단용 경험 모델을 탑재함과 아울러, 데이터 고속 처리를 위하여 DSP 기반 신호 처리 프로세스를 적용함으로써, 해당 감시 대상 기기들에 설치되는 측정 센서의 측정 신호들을 고속으로 처리하여 실시간 변화 상태를 감시할 수 있고, 각각의 감시 대상 기기들에 대한 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가를 분산 처리하여 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가 연산에 필요한 부하를 감소시킬 수 있는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a diagnostic smart sensor corresponding to each monitoring target device, And a state diagnostic experience model capable of diagnosing whether or not an abnormality exists in the monitoring target devices is mounted on the diagnostic smart sensor and a DSP based signal processing process is applied for high speed data processing, It is possible to monitor the real-time change state by processing the measurement signals of the measurement sensors installed on the monitoring target devices at a high speed and distribute the diagnostic evaluation related to the abnormal status of the respective monitoring target devices, Which can reduce the load required for diagnostic evaluation operations To provide a nuclear device abnormality diagnosis system using the agent sensor for that purpose.

또한, 원전 기기들의 이상 상태 여부를 실시간으로 모니터링할 수 있기 때문에, 원전 기기에 손상이 발생하기 전에 이상 여부를 확인하고, 이상 또는 고장의 원인을 신속하게 치유한 후, 정상적인 상태로 동작될 수 있도록 하는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
In addition, since it is possible to monitor in real time whether or not an abnormality of the nuclear equipment is present, it is necessary to check the abnormality before the damage of the nuclear equipment occurs, to quickly fix the cause of the abnormality or failure, The present invention has been made in view of the above problems,

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템을 이루는 구성수단은, 원전 2차측 기기들에 각각 설치되는 센서 세트, 상기 센서 세트를 구성하는 복수개의 측정 센서로부터 입력되는 신호들을 이용하여 각 감시 대상 기기들의 이상 상태 여부를 실시간으로 진단 평가하는 진단용 스마트 센서 및 상기 진단용 스마트 센서로부터 입력되는 각각의 감시 대상 기기들의 진단 평가 결과를 이용하여 원전 2차측 기기들의 이상 상태 여부를 종합적으로 모니터링을 수행하는 진단 서버를 포함하여 구성되는 원전 기기 이상 상태 감시 시스템에 있어서, 상기 진단용 스마트 센서는, 상기 센서 세트를 구성하는 복수개의 측정 센서에서 측정된 아날로그 신호의 크기를 조정하여 출력하는 신호 조정 모듈, 상기 신호 조정 모듈로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 이 디지털 신호를 이용하여 각각의 기기들에 대한 이상 상태 여부를 진단 평가하는 MCU 모듈, 상기 신호 조정 모듈 및 상기 MCU 모듈에서 필요하는 DC 전원을 생성하여 공급하는 전원 공급 모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to solve the above-described problems, the constituent unit of the nuclear power plant abnormality diagnosis system using the proposed smart sensor according to the present invention comprises a sensor set respectively installed in nuclear power secondary units, a plurality of measurement sensors And a diagnostic smart sensor for diagnosing and evaluating the abnormality status of each of the monitoring target devices in real time using the signals input from the smart sensor and the diagnostic evaluation results of the respective monitoring target devices inputted from the diagnostic smart sensor, And a diagnosis server for monitoring whether or not the state of the sensor is abnormal, wherein the smart sensor for diagnostics comprises: a controller for adjusting the size of the analog signal measured by the plurality of measurement sensors constituting the sensor set; The signal adjustment output An MCU module for converting an analog signal output from the signal adjustment module into a digital signal and diagnosing and evaluating an abnormal state for each of the devices using the digital signal; And a power supply module for generating and supplying DC power.

여기서, 상기 신호 조정 모듈은 상기 센서 세트를 구성하는 측정 센서들로부터 입력되는 각각의 아날로그 신호의 크기를 감축하여 상기 MCU 모듈로 출력하되, 상기 MCU 모듈의 제어 신호에 따라 채널 수를 선택 조정하는 것을 특징으로 한다.Here, the signal adjustment module reduces the size of each analog signal input from the measurement sensors constituting the sensor set and outputs the reduced analog signal to the MCU module, and selectively adjusts the number of channels according to the control signal of the MCU module .

여기서, 상기 신호 조정 모듈은 최대 16채널을 처리할 수 있고, 각 채널을 통하여 입력되는 상기 아날로그 신호는 -20V~+20V 범위의 크기를 가지고, 이 아날로그 신호를 0V~+2V 범위의 크기로 조정하여 출력하는 것을 특징으로 한다.Here, the signal conditioning module can process up to 16 channels, and the analog signal inputted through each channel has a size ranging from -20V to + 20V, and the analog signal is adjusted to a range of 0V to + 2V And outputting the result.

여기서, 상기 MCU 모듈은 상기 신호 조정 모듈로부터 입력되는 아날로그 신호를 각각 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 컨버터, 상기 AD 컨버터에서 출력되는 디지털 신호를 이용하여 기기의 이상 상태 여부를 진단하는 상태 진단용 경험 모델, 상기 상태 진단용 경험 모델에 의하여 진단된 이상 상태 여부 데이터를 상기 진단 서버로 전송하는 데이터 통신부 및 DSP에 기반하여 신호처리를 수행하고, MCU 모듈 내부 및 외부의 구성요소들을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The MCU module includes an AD converter for converting the analog signals input from the signal adjustment module into digital signals and outputting the digital signals, an empirical model for diagnosing an abnormality of the device using the digital signal output from the AD converter, And a control unit for performing signal processing based on a data communication unit and a DSP for transmitting abnormality data diagnosed by the experience diagnostic experience model to the diagnosis server and controlling components inside and outside the MCU module, .

여기서, 상기 데이터 통신부는 이더넷 통신 프로토콜 또는 CAN 통신 프로토콜 또는 RS-232 통신 프로토콜을 이용하여 상기 진단 서버와 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.Here, the data communication unit performs data communication with the diagnosis server using an Ethernet communication protocol, a CAN communication protocol, or an RS-232 communication protocol.

여기서, 상기 데이터 통신부에 의하여 상기 진단 서버로 전송되는 데이터에는 시간 정보가 포함되는 것을 특징으로 한다.Here, the data transmitted to the diagnosis server by the data communication unit includes time information.

여기서, 상기 상태 진단용 경험 모델은 상기 측정 센서들에 의하여 측정된 신호들의 상관 관계를 이용하여 상기 감시 대상 기기의 이상 상태 여부를 진단하는 것을 특징으로 한다.Here, the state-of-experience model may be used to diagnose an abnormality of the monitored device by using a correlation between signals measured by the measurement sensors.

한편, 상기 진단용 스마트 센서는 상기 MCU 모듈에 의하여 진단 평가된 기기의 이상 상태 여부를 실시간으로 보여주는 디스플레이 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The diagnostic smart sensor further includes a display module that displays in real time whether the device diagnosed and diagnosed by the MCU module is in an abnormal state.

한편, 상기 감시 대상 기기는 밸브, 베어링, 고압 터빈, 저압 터빈, 발전기, 습분 분리 재열기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The monitoring target device may include at least one of a valve, a bearing, a high-pressure turbine, a low-pressure turbine, a generator, and a moisture separator.

상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템에 의하면, 각각의 감시 대상 기기들에 대응하여 진단용 스마트 센서를 구비하고, 상기 진단용 스마트 센서에 의하여 최대 16채널을 통하여 측정 센서의 아날로그 신호를 처리할 수 있도록 하며, 상기 진단용 스마트 센서에 해당 감시 대상 기기들의 이상 상태 여부를 진단할 수 있는 상태 진단용 경험 모델을 탑재함과 아울러, 데이터 고속 처리를 위하여 DSP 기반 신호 처리 프로세스를 적용함으로써, 해당 감시 대상 기기들에 설치되는 측정 센서의 측정 신호들을 고속으로 처리하여 실시간 변화 상태를 감시할 수 있고, 각각의 감시 대상 기기들에 대한 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가를 분산 처리하여 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가 연산에 필요한 부하를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is provided a system for diagnosing an abnormality of a nuclear power plant abnormality using a smart sensor, comprising: a smart sensor for diagnosis corresponding to each monitoring target device; The system is equipped with an empirical model for diagnosing status of the target devices to be diagnosed, and DSP-based signal processing for high-speed data processing. It is possible to monitor the real-time change state by processing the measurement signals of the measurement sensors installed in the corresponding monitored devices at a high speed, and to perform the diagnostic evaluation related to the abnormal state with respect to each of the monitored devices, And a diagnostic evaluation calculation There is an advantage in that the load required for the operation can be reduced.

또한, 원전 기기들의 이상 상태 여부를 실시간으로 모니터링할 수 있기 때문에, 원전 기기에 손상이 발생하기 전에 이상 여부를 확인하고, 이상 또는 고장의 원인을 신속하게 치유한 후, 원전 기기들을 정상적인 상태로 동작할 수 있는 장점이 있다.In addition, since it is possible to monitor in real time whether an abnormality of a nuclear device is abnormal, it is necessary to confirm whether or not an abnormality occurs before a failure occurs in the nuclear device, quickly repair the cause of abnormality or failure, There is an advantage to be able to do.

또한, 본 발명에 의하면, 진단용 스마트 센서가 출력 신호들마다 각각 시간 정보를 할당한 후, 진단 서버로 전송하기 때문에, 진단 서버에서 시간 정보를 이용하여 입력 신호들의 동기화 처리가 가능하고, 결과적으로 진단 서버에서 정확한 종합 진단을 수행할 수 있는 장점이 있다.
Further, according to the present invention, since the diagnostic smart sensor allocates the time information to each output signal and then transmits it to the diagnostic server, the diagnostic server can synchronize the input signals using the time information, There is an advantage that accurate diagnosis can be performed on the server.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템의 전체 구성 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템의 단위 구성 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템의 핵심 구성요소인 진단용 스마트 센서의 세부 구성도이다.
FIG. 1 is a block diagram of an entirety of a nuclear power plant abnormal state diagnosis system using a smart sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a unit configuration block diagram of a system for diagnosing an abnormal state of a nuclear power plant using a smart sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed configuration diagram of a smart sensor for diagnosis, which is a core component of the abnormality diagnosis system for a nuclear power plant using a smart sensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결 수단 및 효과를 가지는 본 발명인 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a nuclear power system abnormality diagnosis system using the smart sensor of the present invention having the above-described problems, solutions and effects will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.It is to be understood that the terminology or words used herein are not to be construed in an ordinary sense or a dictionary, and that the inventor can properly define the concept of a term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템의 전체 구성 블럭도이다. FIG. 1 is a block diagram of an entirety of a nuclear power plant abnormal state diagnosis system using a smart sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템은 원전 2차측 설비에 해당하는 복수개의 감시 대상 기기(10)들에 대한 감시 시스템에 해당된다. 상기 복수개의 감시 대상 기기(10)들 각각에는 복수개의 센서들로 구성되는 센서 세트(20)들이 설치된다. 즉, 상기 각각의 센서 세트(20)는 원전 2차측 기기들에 각각 설치된다.As shown in FIG. 1, the system for diagnosing a nuclear device abnormality state using a smart sensor according to an embodiment of the present invention corresponds to a surveillance system for a plurality of monitored devices 10 corresponding to nuclear plant secondary facilities. Each of the plurality of monitored devices 10 is provided with sensor sets 20 constituted by a plurality of sensors. That is, each of the sensor sets 20 is installed in the nuclear secondary equipment.

상기 각각의 감시 대상 기기(10)와 상기 각 센서 세트(20)는 일대일로 연결된다. 따라서, 상기 각각의 감시 대상 기기(10)에는 상기 센서 세트(20)를 구성하는 복수개의 측정 센서들이 설치된다. 상기 측정 센서들은 상기 감시 대상 기기(10)들에 설치되어 온도, 압력 및 유량, 진동, 전류, 전압 등의 물리량을 측정한다.Each of the monitored devices 10 and each of the sensor sets 20 is connected in a one-to-one relationship. Therefore, each of the monitored devices 10 is provided with a plurality of measurement sensors constituting the sensor set 20. The measurement sensors are installed in the monitored devices 10 to measure physical quantities such as temperature, pressure, flow rate, vibration, current, and voltage.

상기 각각의 센서 세트(20)는 본 발명의 핵심적 구성요소인 진단용 스마트 센서(100)와 일대일로 연결된다. 따라서, 상기 센서 세트(20)를 구성하는 복수개의 측정 센서에서 측정된 아날로그 신호는 상기 진단용 스마트 센서(100)로 입력된다.Each of the sensor sets 20 is connected in a one-to-one manner to the smart sensor 100 for diagnosis, which is a core component of the present invention. Therefore, the analog signals measured by the plurality of measurement sensors constituting the sensor set 20 are input to the smart sensor 100 for diagnosis.

상기 센서 세트(20)와 일대일로 연결되는 상기 진단용 스마트 센서(100)는 상기 센서 세트(20)를 구성하는 복수개의 측정 센서로부터 입력되는 신호들을 이용하여 각 감시 대상 기기들의 이상 상태 여부를 실시간으로 진단 평가한다. 결과적으로, 상기 각각의 진단용 스마트 센서(100)는 해당 감시 대상 기기(10)에 대해서만 이상 상태 여부를 실시간으로 진단 평가하는 것을 원칙으로 한다. 다만, 경우에 따라서, 상기 진단용 스마트 센서(100)는 적어도 두개 이상의 감시 대상 기기에 대한 이상 상태 여부를 진단 평가할 수 있도록 구성될 수도 있다.The diagnostic smart sensor 100 connected to the sensor set 20 in a one-to-one manner receives signals from the plurality of measurement sensors constituting the sensor set 20, Diagnosis and evaluation. As a result, it is a principle that each of the diagnostic smart sensors 100 diagnoses and evaluates abnormality status in real time only for the monitored device 10. However, in some cases, the diagnostic smart sensor 100 may be configured to diagnose and evaluate at least two abnormalities with respect to the monitored device.

상기 진단용 스마트 센서(100)에서 평가된 결과는 원격의 진단 서버(30)로 전송된다. 따라서, 상기 진단 서버(30)는 각각의 진단용 스마트 센서(100)로부터 이상 상태 여부에 관련된 평가 결과를 전송받는다. 즉, 상기 진단 서버(30)는 상기 진단용 스마트 센서(100)로부터 입력되는 각각의 감시 대상 기기들의 진단 평가 결과를 이용하여 원전 2차측 기기들의 이상 상태 여부를 종합적으로 모니터링을 수행한다. 따라서, 각 감시 대상 기기들이 손상되기 전에, 그 이상 여부를 확인할 수 있고, 이를 통하여 조기에 고장 또는 이상 상태를 정상 상태로 복구할 수 있다.The evaluation result of the diagnostic smart sensor 100 is transmitted to the remote diagnosis server 30. Therefore, the diagnostic server 30 receives evaluation results related to the abnormal state from each diagnostic smart sensor 100. [ That is, the diagnosis server 30 comprehensively monitors whether or not the secondary side devices of the nuclear power plants are abnormal, using the diagnostic evaluation results of the respective monitoring target devices input from the diagnostic smart sensor 100. Therefore, before each target device is damaged, it can be checked whether it is abnormal, so that the failure or abnormal state can be restored to the normal state early.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원전 기기 이상 상태 감시 시스템은 특정 감시 대상 기기(10)의 이상 상태 여부를 진단하고 모니터링하기 위하여, 상기 특정 감시 대상 기기(10)에 대응하여 센서 세트(20), 진단용 스마트 센서(100)를 일대일로 연결시켜 구성된다.As described above, the nuclear plant abnormal state monitoring system according to the present invention includes a sensor set 20 (corresponding to the specific monitored device 10) for diagnosing and monitoring the abnormal state of the specific monitored device 10, ), And a smart sensor 100 for diagnosis.

도 2는 하나의 특정 감시 대상 기기(10)를 감시하기 위하여, 상기 감시 대상 기기에 대응되어 연결되는 하나의 센서 세트(20)와 하나의 진단용 스마트 센서(100) 및 상기 진단용 스마트 센서(100)의 출력을 입력받는 진단 서버(30)로 구성되는 단위 연결 블럭을 보여준다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a single smart sensor 100 for diagnosis and a smart sensor 100 for diagnosis in order to monitor one specific monitored device 10, And a diagnostic server 30 receiving the output of the diagnostic server 30.

상기 센서 세트(20)는 특정 감시 대상 기기(10)에 설치되는 복수개의 측정 센서들의 집합을 의미한다. 상기 복수개의 측정 센서들에 의하여 측정된 아날로그 신호는 상기 센서 세트(20)에 일대일로 연결되는 상기 진단용 스마트 센서(100)로 입력된다.The sensor set 20 refers to a set of a plurality of measurement sensors installed in a specific monitoring target device 10. The analog signals measured by the plurality of measurement sensors are input to the diagnostic smart sensor 100 connected to the sensor set 20 on a one-to-one basis.

상기 진단용 스마트 센서(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 신호 조정 모듈(110), MCU(Micro Controller Unit, 이하 "MCU"라 함) 모듈(130), 전원 공급 모듈(170)을 포함하여 구성되고, 디스플레이 모듈(150)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.The diagnostic smart sensor 100 includes a signal conditioning module 110, a microcontroller unit (MCU) module 130, and a power supply module 170, as shown in FIG. 2 And may further comprise a display module 150.

상기 신호 조정 모듈(110)은 상기 센서 세트(20)를 구성하는 복수개의 측정 센서(21)에서 측정된 아날로그 신호의 크기를 조정하여 출력한다. 후술하겠만, 상기 복수개의 측정 센서(21)에서 측정된 아날로그 신호는 상기 MCU 모듈(130)에서 디지털 신호로 변환된 후, 상태 진단용 경험 모델로 입력된다. 그런데, 상기 측정 센서(21)에서 측정된 아날로그 신호의 크기 범위는 직접적으로 디지털 신호로 변환하는 것이 어렵기 때문에, 상기 신호 조정 모듈(110)을 통하여 1차적으로 크기가 조정된 후 상기 MCU 모듈(130)로 입력된다.The signal adjustment module 110 adjusts the size of the analog signal measured by the plurality of measurement sensors 21 constituting the sensor set 20 and outputs the adjusted analog signal. As will be described later, the analog signals measured by the plurality of measurement sensors 21 are converted into digital signals by the MCU module 130, and then input into an experience model for state diagnosis. Since the magnitude range of the analog signal measured by the measurement sensor 21 is difficult to be directly converted into a digital signal, the amplitude of the analog signal is firstly adjusted through the signal adjustment module 110, 130).

상기 신호 조정 모듈(110)에서 조정되어 출력되는 아날로그 신호는 상기 MCU 모듈(130)로 입력된다. 상기 MCU 모듈(130)은 상기 신호 조정 모듈(110)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 이 디지털 신호를 이용하여 각각의 기기들에 대한 이상 상태 여부를 진단 평가한다.The analog signal adjusted and output by the signal adjustment module 110 is input to the MCU module 130. The MCU module 130 converts an analog signal output from the signal adjustment module 110 into a digital signal, and diagnoses and evaluates whether or not the digital signal is abnormal for each of the devices.

상기 MCU 모듈(130)에서 평가된 감시 대상 기기의 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가 데이터는 상기 진단 서버(30)로 전송됨과 동시에 사용자가 진단용 스마트 센서(100)에서 감시 대상 기기들의 이상 상태 변화를 바로 확인할 수 있도록 상기 디스플레이 모듈(150)에 전송된다.The diagnostic evaluation data related to the abnormality status of the monitoring target device evaluated by the MCU module 130 is transmitted to the diagnosis server 30 and the user can directly detect the abnormality change of the monitoring target devices in the diagnostic smart sensor 100 And is transmitted to the display module 150 for confirmation.

상기 신호 조정 모듈(110), MCU 모듈(130) 및 디스플레이 모듈(150)은 각각 구동되기 위한 DC 전원을 공급 받아야 한다. 따라서, 진단용 스마트 센서(100)에는 전원 공급 모듈(170)이 구비되어야 한다. The signal conditioning module 110, the MCU module 130, and the display module 150 must be supplied with DC power to be driven. Therefore, the smart sensor 100 for diagnosis needs to be provided with the power supply module 170.

그런데, 상기 신호 조정 모듈(110), MCU 모듈(130) 및 기타 IC들은 동작하기 위하여 각각 필요로 하는 전원이 다른 경우가 많다. 따라서, 상기 전원 공급 모듈(170)은 LM2576 스위칭 레귤레이터를 활용하여 +20V, +15V, +12V, +5V, +3.3V, +2.048V, -15V 등의 DC 전원을 생성하여 각 구성요소들에게 공급한다.However, the signal conditioning module 110, the MCU module 130, and other ICs often need different power sources in order to operate them. Accordingly, the power supply module 170 generates a DC power of +20 V, +15 V, +12 V, +5 V, +3.3 V, +2.048 V and -15 V by using the LM2576 switching regulator, Supply.

이상에서 설명한 상기 진단용 스마트 센서(100) 각각은 원칙적으로 대응되는 하나의 감시 대상 기기들에 대한 성능을 진단하고 평가하도록 구성된다. 즉, 본 발명에 따른 원전 기기 이상 상태 감시 시스템은 각각의 감시 대상 기기들에 대한 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가를 분산 처리하는 방식을 채택하고 있다.Each of the diagnostic smart sensors 100 described above is configured to diagnose and evaluate the performance of the corresponding one of the monitored devices in principle. That is, the abnormality monitoring system for nuclear equipment according to the present invention adopts a method of distributing diagnostic evaluations related to abnormality status of each monitoring target device.

도 3은 본 발명에 적용되는 진단용 스마트 센서(100)의 세부 구성요소를 보여주는 구성 블럭도이다.3 is a block diagram showing the detailed components of the diagnostic smart sensor 100 applied to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 신호 조정 모듈(110)은 상기 센서 세트(20)를 구성하는 측정 센서(21)들로부터 입력되는 각각의 아날로그 신호의 크기를 감축하여 상기 MCU 모듈(130)로 출력한다. 대부분의 측정 센서들은 -20V~+20V 신호를 출력하는데, 이들 출력 범위는 직접적으로 디지털 신호로 변환하기가 어렵다. 따라서, 상기 신호 조정 모듈(110)은 측정 센서들의 출력을 0V~+2V로 변환시키기 위한 OP-Amp 회로를 사용하며, 출력 신호는 상기 MCU 모듈(130)을 구성하는 AD 컨버터(131)의 해당 포트로 전송된다.3, the signal adjustment module 110 reduces the size of each analog signal input from the measurement sensors 21 constituting the sensor set 20 and outputs the reduced analog signal to the MCU module 130 Output. Most measurement sensors output -20V to + 20V signals, which are difficult to convert directly to digital signals. Therefore, the signal conditioning module 110 uses an OP-Amp circuit for converting the output of the measurement sensors from 0V to + 2V, and the output signal is supplied to the corresponding Port.

상기 신호 조정 모듈(110)은 복수개의 채널 신호 즉, 복수개의 측정 센서(21)로부터 입력되는 아날로그 신호의 크기 범위를 조정하여 출력한다. 즉, 복수개의 채널 신호에 대한 전압의 크기 범위를 조정하여 출력한다. The signal adjustment module 110 adjusts the size range of a plurality of channel signals, that is, an analog signal input from the plurality of measurement sensors 21, and outputs the adjusted range. That is, a voltage magnitude range for a plurality of channel signals is adjusted and output.

그런데, 상기 신호 조정 모듈(110)은 채널 전부에 대하여 아날로그 신호의 크기 범위를 조정하여 출력할 수도 있고, 특정 채널들에 대해서만 아날로그 신호의 크기 범위를 조정하여 출력할 수도 있다.However, the signal adjustment module 110 may adjust the size range of the analog signal with respect to all of the channels, or may adjust the size range of the analog signal only for the specific channels.

따라서, 상기 신호 조정 모듈(110)에서 처리되는 채널 수는 선택 조정된다. 즉, 상기 신호 조정 모듈(110)은 상기 MCU 모듈(130)의 제어 신호에 따라 처리되는 채널 수를 선택 조정한다. Therefore, the number of channels processed in the signal adjustment module 110 is selectively adjusted. That is, the signal adjustment module 110 selectively adjusts the number of channels processed according to the control signal of the MCU module 130.

구체적으로, 상기 MCU 모듈(130)은 상기 신호 조정 모듈(110)에 의하여 신호 레벨이 조정된 신호를 입력받는다.Specifically, the MCU module 130 receives a signal whose signal level is adjusted by the signal adjustment module 110.

상기 신호 조정 모듈(110)은 16채널을 처리할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 진단용 스마트 센서(100)는 측정 센서의 아날로그 신호를 처리하기 위하여 총 16 채널을 이용할 수 있다. 다만 경우에 따라서, 외장형 신호 조정 모듈(110)을 별도로 진단용 스마트 센서(100)에 탑재한 경우, 더 많은 채널을 이용할 수도 있다.The signal conditioning module 110 may process 16 channels. Therefore, the diagnostic smart sensor 100 according to the present invention can use a total of 16 channels in order to process the analog signal of the measurement sensor. However, if the external signal conditioning module 110 is separately mounted on the smart sensor 100 for diagnosis, more channels may be used.

상기 각 채널을 통하여 입력되는 상기 아날로그 신호는 -20V~+20V 범위의 크기를 가지고, 이 아날로그 신호는 신호 조정 모듈(110)을 통하여 0V~+2V 범위의 크기로 조정되어 출력된다.The analog signal input through each channel has a size ranging from -20V to + 20V, and the analog signal is adjusted to a range of 0V to + 2V through the signal adjustment module 110 and output.

한편, 상기 신호 조정 모듈(110)은 최초 진단용 스마트 센서(100)에서 세팅된 기준 전압을 이용하여 입력 채널을 통하여 입력되는 아날로그 신호의 크기를 조정하여 출력한다. 만약, 추가적으로 외장형 신호 조정 모듈을 상기 진단용 스마트 센서(100)에 장착하여 채널을 증가시키는 경우에는, 상기 외장형 신호 조정 모듈이 AD 컨버터 기능을 포함하고 있으므로, 모듈 내부에서 감축 처리된 아날로그 신호는 외장형 AD 컨버터에서 디지털 데이터로 변환된 후 상기 MCU 모듈(130)과 16bit 데이터 버스를 통해 데이터를 송수신한다.Meanwhile, the signal adjustment module 110 adjusts the magnitude of the analog signal input through the input channel using the reference voltage set in the first diagnostic smart sensor 100, and outputs the adjusted analog signal. If the external signal conditioning module is additionally mounted on the diagnostic smart sensor 100 to increase the channel, since the external signal conditioning module includes the AD converter function, the analog signal reduced in the module is converted into an external AD Converter to digital data, and then transmits and receives data to and from the MCU module 130 through a 16-bit data bus.

상기 신호 조정 모듈(110)에서 출력되는 전압 크기가 조정된 아날로그 신호는 상기 MCU 모듈(130)로 입력된다. 상기 MCU 모듈(130)은 도 3에 도시된 바와 같이, AD 컨버터(131), 상태 진단용 경험 모델(133), 데이터 통신부(135) 및 제어부(137)를 포함하여 구성된다.The analog signal whose voltage magnitude is adjusted by the signal adjustment module 110 is input to the MCU module 130. 3, the MCU module 130 includes an AD converter 131, an empirical model 133 for status diagnosis, a data communication unit 135, and a control unit 137.

상기 AD 컨버터(131)는 상기 신호 조정 모듈(110)로부터 입력되는 아날로그 신호를 각각 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 즉, 상기 AD 컨버터(131)는 상기 신호 조정 모듈(110)에서 출력되는 0V~+2V 범위의 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환하여 상태 진단용 경험 모델(133)로 출력한다.The AD converter 131 converts the analog signals input from the signal adjustment module 110 into digital signals and outputs the digital signals. That is, the AD converter 131 converts the analog signal in the range of 0V to + 2V outputted from the signal adjustment module 110 into a digital signal and outputs it to the state diagnostic experience model 133.

상기 상태 진단용 경험 모델(133)은 상기 AD 컨버터(131)에서 출력되는 디지털 신호를 이용하여 기기의 이상 상태 여부를 진단 평가하여, 결과값으로서의 그 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가 데이터를 출력한다. 상기 상태 진단용 경험 모델(133)은 상기 스마트 센서(100)의 메모리(미도시)에 저장되어 있는 프로그램을 의미하고, 감시 대상 기기에 따라 평가 방법이 서로 상이하다.The state-of-experience model 133 uses the digital signal output from the AD converter 131 to diagnose whether or not the device is in an abnormal state, and outputs diagnostic evaluation data related to the abnormal state as a result value. The state-of-experience model 133 refers to a program stored in a memory (not shown) of the smart sensor 100, and the evaluation method differs depending on the device to be monitored.

상기 상태 진단용 경험 모델(133)은 상기 측정 센서들에 의하여 측정된 신호들의 상관 관계를 이용하여 상기 감시 대상 기기의 이상 상태 여부를 진단 평가한다. 구체적으로, 상기 측정 센서들에 의한 복수개의 아날로그 신호가 상기 신호 조정 모듈(110)에서 크기 범위가 작아진 상태로 상기 AD 컨버터(131)로 입력되고, 이 AD 컨버터(131)에서 디지털 신호로 변환되어 복수개의 측정 센서 신호가 상기 상태 진단용 경험 모델(133)로 입력되면, 상기 상태 진단용 경험 모델(133)은 이 복수개의 디지털 신호들의 상관 관계를 통하여 각 기기들의 이상 상태 여부를 진단 평가한다.The state-of-experience-for-experience model 133 diagnoses and evaluates the abnormality of the monitored device using the correlation of the signals measured by the measurement sensors. Specifically, a plurality of analog signals from the measurement sensors are input to the AD converter 131 in a state that the size of the analog signal is reduced by the signal adjustment module 110, and converted into a digital signal by the AD converter 131 When a plurality of measurement sensor signals are input to the state model for experience diagnosis 133, the state model for experience diagnosis 133 diagnoses and evaluates whether or not each apparatus is abnormal based on the correlation of the plurality of digital signals.

상기 상태 진단용 경험 모델(133)에 의하여 평가된 이상 상태 여부와 관련된 평가 데이터는 메모리(미도시)에 저장되고, 동시에 상위 레벨의 진단 서버(30)로 전송되며, 사용자가 실시간으로 기기의 이상 상태 여부와 관련된 상태 변화를 인지할 수 있도록, 상기 디스플레이 모듈(150)에 전송되어 디스플레이된다.Evaluation data related to the abnormal state evaluated by the state-of-experience-for-experience model 133 is stored in a memory (not shown) and transmitted to the higher-level diagnostic server 30 at the same time, And is transmitted to the display module 150 and displayed.

즉, 상기 상태 진단용 경험 모델(133)에 의하여 진단된 이상 상태 여부와 관련된 평가 데이터를 상기 진단 서버(30)로 전송된다. 이러한 이상 상태 여부와 관련된 평가 데이터는 MCU 모듈(130)의 데이터 통신부(135)에 의하여 상기 진단 서버(30)로 전송된다. 또한, 상기 디스플레이 모듈(150)로 전송되어 사용자로 하여금 감시 대상 기기의 이상 여부와 관련된 상태 변화를 확인할 수 있도록 하며, 동시에 메모리(미도시)에 저장된다.That is, evaluation data related to the abnormal state diagnosed by the state experience diagnostic experience model 133 is transmitted to the diagnosis server 30. The evaluation data related to the abnormal state is transmitted to the diagnosis server 30 by the data communication unit 135 of the MCU module 130. Also, it is transmitted to the display module 150 so that the user can check the status change related to the abnormality of the monitoring target device, and is also stored in the memory (not shown).

상기 데이터 통신부(135)는 이더넷 통신 프로토콜 또는 CAN(Controller Area Network) 통신 프로토콜 또는 RS-232 통신 프로토콜을 이용하여 상기 진단 서버(30)와 데이터 통신을 수행한다. 이 때, 상기 데이터 통신부(135)에 의하여 상기 진단 서버(30)로 전송되는 데이터에는 시간 정보가 포함된다. 즉, 상기 데이터 통신부(135)는 상기 상태 진단용 경험 모델(133)로부터 출력되는 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가 데이터에 시간 정보를 포함시켜 상기 진단 서버로 전송한다. 이는 상기 진단 서버(30)가 복수개의 진단용 스마트 센서(100)로부터 이상 상태 여부와 관련된 진단 평가 데이터를 입력받은 경우, 각 진단용 스마트 센서(100)들로부터 입력되는 데이터들을 동기화시켜 정확한 종합적인 상태 진단을 수행하기 위함이다.The data communication unit 135 performs data communication with the diagnosis server 30 using an Ethernet communication protocol or a CAN (Controller Area Network) communication protocol or an RS-232 communication protocol. At this time, the data transmitted to the diagnosis server 30 by the data communication unit 135 includes time information. That is, the data communication unit 135 transmits the diagnosis evaluation data related to the abnormality status output from the experience diagnostic experience model 133 including time information to the diagnosis server. When the diagnosis server 30 receives diagnostic evaluation data related to an abnormal state from a plurality of diagnostic smart sensors 100, it synchronizes the data input from each of the diagnostic smart sensors 100, .

구체적으로, 상기 데이터 통신부(135)는 이더넷 통신부, CAN 통신부, RS-232 통신부 중, 하나 이상을 이용하여 구성된다. 상기 이더넷 통신부는 진단용 스마트 센서(100)에서 부품단위나 상위그룹단위 또는 진단 서버로 대용량의 데이터를 보내거나 받기 위하여 사용된다. 통신 속도는 LoopBack 테스트에서 100Mbps Link에 상향/하향 동시에 29Mbps의 속도를 보인다.Specifically, the data communication unit 135 is configured using at least one of an Ethernet communication unit, a CAN communication unit, and an RS-232 communication unit. The Ethernet communication unit is used to send or receive a large amount of data from the diagnostic smart sensor 100 to a component unit, a higher-level group unit, or a diagnosis server. The communication speed is up to 29Mbps at the same time up / down to 100Mbps Link in LoopBack test.

상기 CAN 통신부는 여러 주변장치와 독립적으로 제어신호 및 데이터를 전송하고 예비 통신망으로 사용하기 위한 구성요소이다. 상기 CAN 통신부는 CAN Transceiver인 SN65HVD235를 이용하고, 1개 노드에 여러 개의 장치가 접속할 수 있는 1:N 통신방식이고, 최대 1Mbps의 통신 속도를 지원하면서 주변의 전기적 노이즈에 강한 특성을 가진다. The CAN communication unit is a component for transmitting control signals and data independently from various peripheral devices and for using the CAN communication unit as a preliminary communication network. The CAN communication unit uses the SN65HVD235, which is a CAN transceiver, and is a 1: N communication method in which a plurality of devices can be connected to one node. The CAN communication unit has a communication speed of up to 1 Mbps and is resistant to electric noise around the CAN.

상기 RS-232 통신부는 진단용 스마트 센서의 동작 상태를 감시 및 제어하거나 또는 동일한 통신 프로토콜을 지원하는 다른 기기들과 상호간 통신을 하기 위한 구성요소이며, Multichannel RS-232 Line Driver/Receiver인 MAX232를 이용하여 RS-232 통신 2채널을 구성한다. 이와 같은 통신 방법은 1:1 통신방식이며, 통신속도는 115200bps 이다. The RS-232 communication unit is a component for monitoring and controlling the operation status of the smart sensor for diagnosis or for mutual communication with other devices supporting the same communication protocol, and using the MAX232, a Multichannel RS-232 Line Driver / Receiver Configures 2 channels of RS-232 communication. Such a communication method is a 1: 1 communication method, and a communication speed is 115200 bps.

이상에서 설명한 MCU 모듈(130)을 구성하는 구성요소들은 상기 제어부(137)에 의하여 제어된다. 즉, 상기 제어부(137)는 DSP(Digital Signal Processing)에 기반하여 내외부적인 신호 처리를 수행하고, MCU 모듈(130) 내부 및 외부의 구성요소들을 제어한다.The components constituting the MCU module 130 described above are controlled by the control unit 137. That is, the control unit 137 performs internal and external signal processing based on a DSP (Digital Signal Processing), and controls internal and external components of the MCU module 130.

구체적으로, 상기 제어부(130)는 측정 센서에서 측정된 아날로그 신호가 상기 신호 조정 모듈에 의하여 전압 크기가 조정될 수 있도록 제어하고, 출력되는 아날로그 신호가 AD 컨버터에서 디지털 신호로 변환될 수 있도록 제어하고, 디지털 신호가 상기 상태 진단용 경험 모델로 입력되어 기기들의 이상 상태 여부에 관련된 진단 평가 데이터가 산출될 수 있도록 제어하며, 이 진단 평가 데이터가 상기 데이터 통신부를 통하여 진단 서버로 전송될 수 있도록 제어한다. 상기 제어부는 진단용 스마트 센서에서 연산 처리 및 모든 주변장치 제어 기능을 담당하며, 고속 데이터 연산 처리가 가능하도록 TI(Texas Instrument)사의 TMS320F28335 DSP(Digital Signal Processor)를 사용한다.Specifically, the controller 130 controls the analog signal measured by the measurement sensor so that the voltage level can be adjusted by the signal adjusting module, controls the analog signal to be converted from the AD converter to a digital signal, A digital signal is input to the state model for state diagnosis so that the diagnosis evaluation data related to the abnormal state of the devices can be calculated and the diagnosis evaluation data can be transmitted to the diagnosis server through the data communication unit. The controller uses the TMS320F28335 DSP (Digital Signal Processor) of TI (Texas Instrument) to perform high-speed data operation processing in the smart sensor for diagnosis and all peripheral device control functions.

이상에서 설명한 MCU 모듈(130)은 추가적인 구성요소를 더 포함하여 구성될 수 있다. The MCU module 130 described above may further include additional components.

SD(Secure Digital) 카드 처리부는 MCU 모듈에서 받아들이는 대용량의 데이터를 저장하기 위한 것으로서, MCU 모듈과 SPI 인터페이스로 연결된다. 그리고 SD 카드 삽입 체크 기능과 잠금 기능을 검출하고, 이와 관련된 상태를 LED로 표시할 수 있다.The SD (Secure Digital) card processing unit is used to store a large amount of data received by the MCU module, and is connected to the MCU module through the SPI interface. The SD card insertion check function and lock function can be detected, and related status can be displayed by LED.

외부 메모리 처리부는 외부 메모리와 연결하여 MCU 모듈에서 받아들인 신호(ADC, 통신, 연산처리 결과 데이터 등)를 임시 저장할 수 있도록 해주는 구성요소로서, MCU 모듈과 16Bit Data BUS로 연결되며, 총용량은 4MByte이다. The external memory processor is a component that connects to the external memory and temporarily stores signals (ADC, communication, operation result data, etc.) received from the MCU module. It is connected to the MCU module and 16Bit Data BUS, and the total capacity is 4MByte .

MCU IO/Core 전원 공급부는 TPS767D301 IC를 이용하여 MCU 모듈에 Core 전원을 1.9V, I/O 전원을 3.3V로 입력해주기 위한 구성요소이고, 아날로그 전원과 디지털 전원을 페라이트 비드로 분리하여 각 전원 간에 노이즈 유입을 최대한 억제할 수 있다.MCU IO / Core power supply unit is a component for inputting 1.9V of core power and 3.3V of I / O power to MCU module by using TPS767D301 IC, separating analog power and digital power into ferrite beads, Noise input can be suppressed as much as possible.

노드 선택 처리부는 스마트센서 각각마다 고유 식별번호를 부여해주기 위한 구성요소이며, 진단용 스마트 센서에 여러 개의 프로그램들이 내장되어 있는 경우에 고유 식별번호에 따라서 MCU 모듈 내부에서 동작되는 프로그램이 결정될 수 있다.The node selection processor is a component for giving a unique identification number to each of the smart sensors. When a plurality of programs are embedded in the diagnostic smart sensor, a program to be operated in the MCU module may be determined according to the unique identification number.

MCU 클럭 오실레이션 발생부는 MCU 모듈에 30MHz Clock을 공급하여 동작시키기 위한 구성요소로서, 외부 Oscillator에서 공급된 30MHz Clock은 MCU 모듈 내부의 PLL회로를 거쳐 10배 이상 빨라진다. 그리고 다시 2분주된 150MHz로 MCU 모듈의 동작속도를 고속화시킨다. The MCU clock oscillation generator is a component to operate the MCU module by supplying 30MHz clock. The 30MHz clock supplied from the external oscillator is 10 times faster than the PLL circuit inside the MCU module. Then, the operating speed of the MCU module is increased to 150 MHz again by two times.

MCU 모듈에서 32 bit 타이머 카운터로 카운팅된 시간 정보는 실제 시간을 측정하는 구성요소이고, MCU 모듈 내부에서 받아들이는 신호나 연산되는 결과마다 시간 데이터를 포함시키기 위한 구성요소이다. 이 실시간 카운터부의 시간 정보를 이용하여 상기 진단 서버에 전송할 이상 상태 진단 데이터에 상기 시간 정보가 포함될 수 있다.The time information counted by the 32-bit timer counter in the MCU module is a component for measuring the actual time, and is a component for including the time data in the signal received in the MCU module or the result of the operation. The time information may be included in the anomaly diagnosis data to be transmitted to the diagnosis server using the time information of the real time counter.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 진단용 스마트 센서(100)는 상기 MCU 모듈(130)에 의하여 진단 평가된 기기의 이상 상태 여부와 관련된 상태 변화를 실시간으로 보여주는 디스플레이 모듈(150)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 진단용 스마트 센서(100)를 통하여 실시간으로 감시 대상 기기들의 이상 상태 변화를 사용자가 인지할 수 있다.As described above, the diagnostic smart sensor 100 may further include a display module 150 that displays status changes related to whether or not the device diagnosed and diagnosed by the MCU module 130 is abnormal, in real time . Therefore, the user can recognize the abnormal state change of the monitored devices in real time through the smart sensor 100 for diagnosis.

이상에서 설명한 진단용 스마트 센서를 포함한 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템은 원전 2차측의 다양한 설비에 대한 감시 시스템에 관한 것이다. 따라서, 각각의 진단용 스마트 센서(100)는 상기 원전 2차측의 다양한 설비에 대하여 각각 일대일로 연결되어, 해당 감시 대상 기기의 성능 변화 상태를 실시간으로 평가할 수 있다.The abnormality diagnosis system using the smart sensor including the smart sensor for diagnosis described above is related to the monitoring system for various facilities of the secondary side of the nuclear power plant. Accordingly, each of the diagnostic smart sensors 100 can be connected in one-to-one manner to various facilities of the secondary side of the nuclear power plant, and the performance change state of the monitored target device can be evaluated in real time.

상기 원전 2차측 설비에 해당하는 감시 대상 기기들은 각 종 밸브, 베어링, 고압 터빈, 저압 터빈, 발전기, 습분 분리 재열기 중, 적어도 하나를 포함한다. 만약, 이들 감시 대상 기기 전부에 대하여 감시를 수행하고자 하는 경우에, 감시 대상 기기마다 대응된 진단용 스마트 센서를 구비하여 감시 대상 기기에 대한 이상 상태 여부에 관련된 진단을 분산 처리한다. The monitoring target devices corresponding to the nuclear plant secondary facilities include at least one of vertical valves, a bearing, a high-pressure turbine, a low-pressure turbine, a generator, and a moisture separator. When monitoring is performed for all of the devices to be monitored, a diagnosis smart sensor corresponding to each device to be monitored is provided to distribute diagnoses related to the abnormal state to the device to be monitored.

이상에서와 같이 본 발명은 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 단순한 설계변경이나 관용수단의 치환 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Is also within the scope of protection of the present invention.

10 : 감시 대상 기기 20 : 센서 세트
21 : 측정 센서 30 : 진단 서버
100 : 진단용 스마트 센서 110 : 신호 조정 모듈
130 : MCU 모듈 131 : AD 컨버터
133 : 상태 진단용 경험 모델 135 : 데이터 통신부
137 : 제어부 170 : 전원 공급 모듈
10: Monitoring target device 20: Sensor set
21: measurement sensor 30: diagnostic server
100: Smart sensor for diagnosis 110: Signal conditioning module
130: MCU module 131: AD converter
133: Experience diagnosis model 135: Data communication part
137: controller 170: power supply module

Claims (9)

원전 2차측 기기들에 각각 설치되는 센서 세트, 상기 센서 세트를 구성하는 복수개의 측정 센서로부터 입력되는 신호들을 이용하여 각 감시 대상 기기들의 이상 상태 여부를 실시간으로 진단 평가하는 진단용 스마트 센서 및 상기 진단용 스마트 센서로부터 입력되는 각각의 감시 대상 기기들의 진단 평가 결과를 이용하여 원전 2차측 기기들의 이상 상태 여부를 종합적으로 모니터링을 수행하는 진단 서버를 포함하여 구성되는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템에 있어서,
상기 진단용 스마트 센서는,
상기 센서 세트를 구성하는 복수개의 측정 센서에서 측정된 아날로그 신호의 크기를 조정하여 출력하는 신호 조정 모듈, 상기 신호 조정 모듈로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 이 디지털 신호를 이용하여 각각의 기기들에 대한 이상 상태 여부를 진단 평가하는 MCU 모듈, 상기 신호 조정 모듈 및 상기 MCU 모듈에서 필요하는 DC 전원을 생성하여 공급하는 전원 공급 모듈을 포함하여 이루어지되,
상기 신호 조정 모듈은 상기 센서 세트를 구성하는 측정 센서들로부터 입력되는 -20V~+20V 범위의 크기를 가지는 각각의 아날로그 신호를 0V~+2V 범위의 크기로 감축하여 상기 MCU 모듈로 출력하되, 최대 16채널을 처리할 수 있으며, 상기 MCU 모듈의 제어 신호에 따라 채널 수를 선택 조정하고,
상기 MCU 모듈은 상기 신호 조정 모듈로부터 입력되는 아날로그 신호를 각각 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 컨버터, 상기 AD 컨버터에서 출력되는 디지털 신호에 해당하는 상기 측정 센서들에 의하여 측정된 신호들의 상관 관계를 이용하여 상기 감시 대상 기기의 이상 상태 여부를 진단하는 상태 진단용 경험 모델, 상기 상태 진단용 경험 모델에 의하여 진단된 이상 상태 여부 데이터를 상기 진단 서버로 전송하는 데이터 통신부 및 DSP에 기반하여 신호처리를 수행하고, MCU 모듈 내부 및 외부의 구성요소들을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템.
A smart sensor for diagnosing in real time whether or not an abnormality of each of the monitoring target devices is diagnosed by using signals input from a plurality of measurement sensors constituting the sensor set, A system for diagnosing an abnormality of a nuclear equipment abnormality state using a smart sensor, comprising a diagnosis server configured to comprehensively monitor whether an abnormality of a nuclear power plant secondary apparatus is abnormal by using a diagnostic evaluation result of each monitored apparatus input from a sensor ,
The smart sensor for diagnosis,
A signal adjustment module for adjusting the size of the analog signal measured by the plurality of measurement sensors constituting the sensor set and outputting the adjusted analog signal, and a controller for converting the analog signal output from the signal adjustment module into a digital signal, And a power supply module for generating and supplying DC power required by the signal conditioning module and the MCU module,
Wherein the signal conditioning module reduces each analog signal having a magnitude ranging from -20V to + 20V from the measurement sensors constituting the sensor set to a magnitude ranging from 0V to + 2V and outputs the reduced analog signal to the MCU module, 16 channels, and the number of channels is selectively adjusted according to the control signal of the MCU module,
Wherein the MCU module comprises: an A / D converter for converting an analog signal input from the signal adjustment module into a digital signal and outputting the digital signal; and a controller for using the correlation between signals measured by the measurement sensors corresponding to the digital signal output from the AD converter A data communication unit for transmitting abnormality status data diagnosed by the experience diagnosis model to the diagnosis server, and a DSP for performing signal processing on the monitored data, And a control unit for controlling internal and external components of the MCU module.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 데이터 통신부는 이더넷 통신 프로토콜 또는 CAN 통신 프로토콜 또는 RS-232 통신 프로토콜을 이용하여 상기 진단 서버와 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the data communication unit performs data communication with the diagnosis server using an Ethernet communication protocol, a CAN communication protocol, or an RS-232 communication protocol.
청구항 5에 있어서,
상기 데이터 통신부에 의하여 상기 진단 서버로 전송되는 데이터에는 시간 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템.
The method of claim 5,
Wherein the time information is included in the data transmitted to the diagnosis server by the data communication unit.
삭제delete 청구항 1, 청구항 5 및 청구항 6 중, 어느 한 항에 있어서,
상기 진단용 스마트 센서는 상기 MCU 모듈에 의하여 진단 평가된 기기의 이상 상태 여부를 실시간으로 보여주는 디스플레이 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템.
The method according to any one of claims 1, 5, and 6,
Wherein the diagnostic smart sensor further comprises a display module that displays in real time whether the device diagnosed and evaluated by the MCU module is in an abnormal state.
청구항 1, 청구항 5 및 청구항 6 중, 어느 한 항에 있어서,
상기 감시 대상 기기는 밸브, 베어링, 고압 터빈, 저압 터빈, 발전기, 습분 분리 재열기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 센서를 이용한 원전 기기 이상 상태 진단 시스템.
The method according to any one of claims 1, 5, and 6,
Wherein the monitoring target device includes at least one of a valve, a bearing, a high-pressure turbine, a low-pressure turbine, a generator, and a moisture separator reheating device.
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