KR101417765B1 - A deterioration diagnosing system for a distributing board using the IR image of 2 Dimensional thermopile array and the method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a deterioration diagnosis system for each facility area of an incoming panel with a 2D thermophile array infrared thermal image and a method thereof. The deterioration diagnosis system comprises an array sensor unit which obtains a thermal image by sensing the temperature of an incoming panel, and a monitoring device which analyzes the thermal image and determines abnormality in the incoming panel by each facility area of the incoming panel. The monitoring device comprises a sensor receiving unit which receives the thermal image from the array sensor unit; a storing unit which stores a facility composition image which shows the facility area of the incoming panel; an image dividing unit which matches the facility composition image and the thermal image and divides the thermal image for each facility area according to the facility area of the facility composition image; and an abnormality determining unit which measures the temperature for each facility area from the thermal image and determines the abnormality of the incoming panel by using the temperature for each facility area. Accordingly, it is possible to determine abnormality according to the structure of an incoming panel by using a 2D thermophile array sensor, thereby monitoring the deterioration of an extra-high voltage incoming panel and a high voltage incoming panel by using a deterioration monitoring method.

Description

2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템 및 그 방법 { A deterioration diagnosing system for a distributing board using the IR image of 2 Dimensional thermopile array and the method thereof }BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a two-dimensional thermopile array infrared thermal imaging system and a method thereof,

본 발명은 2차원 서모파일 어레이 센서를 이용하여 수배전반의 구조에 따라 이상 유무를 판별함으로써, 하나의 열화 감시 방법으로 특고압 및 고압 배전반, 저압배전반, 분전반, 모터제어반 등의 열화를 모두 감시할 수 있는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
A two-dimensional thermopile array sensor is used to detect the abnormality according to the structure of a switchboard. By this, it is possible to observe all the deterioration of special high voltage and high voltage switchgear, low voltage switchboard, distribution board, The present invention relates to a deterioration diagnosis system and a method thereof for a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared image.

일반적으로, 수배전반은 집단거주지역(APT), 빌딩, 학교, 공장, 항만, 공항, 상, 하수 처리장, 변전소, 중공업 플랜트, 지하철, 화학단지, 제철소 등의 광범위한 전력 수용가에서 특고압의 전력을 저압으로 변환하여 해당 설비에게 공급하는 수배전 계통에 설치되어 전력 감시, 제어 및 보호를 위하여 사용된다.Generally, the switchgear is able to supply extraordinary high voltage power at a wide range of power consumers such as APT, building, school, factory, port, airport, sewage treatment plant, substation, heavy industrial plant, subway, chemical complex, And is installed in a water distribution system for supplying power to the facility, and is used for power monitoring, control and protection.

수배전반은 용량별로 3.6㎸ 또는 7.2㎸의 수배전 계통에 사용되는 고압반(switchgear)과, 22.9㎸, 24㎸, 25.8㎸ 등에 사용 가능한 특별 고압반으로 구분되고, 저압부에서는 저압배전반, 분전반, 모터제어반으로 구분할 수 있다. 또한, 수배전반은 그의 형식에 따라 가스절연개폐장치(C-GIS: Cubicle type Gas Insulated Switchgear), 특고압 폐쇄 배전반(MCSG: Metal Clad SwitchGear), 1㎸∼25.8㎸의 수배전 계통에 사용되는 특고압격실형 배전반(Medium Compartment Switchgear) 등이 있다.The switchgear is divided into a high voltage switchgear used for the 3.6 kV or 7.2 kV power distribution system and a special high voltage switchable for 22.9 kV, 24 kV, 25.8 kV, and a low voltage switchboard, Control panel. In addition, the switchgear can be used in gas insulated switchgear (C-GIS), metal clad switchgear (MCSG), and high voltage And a compartment switchgear (Medium Compartment Switchgear).

이들 수배전반은 안전성 및 내구성의 품질개선 차원에서 차단 성능이 우수한 진공차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker)를 수납하여 기능성과 안전성에 역점을 두고 설계되거나, 콤팩트한 사이즈에도 불구하고 강력하고 편리한 성능을 구현하여 수배전반의 유지 보수를 편리하게 하는 쪽으로 개발되고 있다.In order to improve the quality of safety and durability, these switchboards are designed with a focus on functionality and safety by accommodating a vacuum circuit breaker (VCB) with excellent blocking performance, or they are designed to be powerful and convenient in spite of its compact size. It is being developed to make the maintenance of the switchboard easier.

이런 수배전반의 내부는 통상적으로 특고압측과 저압측으로 구분될 수 있되, 부연 설명하면, 설비를 기준으로 할 때, 전력 제공자인 한국전력에서 전기를 받는 수전설비가 위치한 쪽과, 수전설비를 통해 수전된 전기를 공장 또는 사용자가 필요로 하는 전압 또는 용량으로 변경 공급하는 변압기 혹은 단락사고 등과 같은 사고로부터 전체 설비를 보호하는 차단기 등을 구비한 배전설비가 위치한 쪽으로 구분 가능하다.The interior of such a switchboard can be generally divided into a high-voltage side and a low-voltage side. In addition, when referring to the facility, the power supply company KEPCO, A transformer that changes the electricity to the voltage or capacity required by the factory or user, or a power distribution unit that has a circuit breaker that protects the entire equipment from an accident such as a short-circuit accident.

종래에는 특고압 및 고압 수배전반이나,저압배전반,분전반,모터제어반 등을 비롯한 전력설비의 온도 및 노후화에 의한 열화 정도를 측정하기 위해서는 별도의 온도측정기나 열화상 카메라를 이용하여 측정하고자 하는 부분에 직접 투사하여 온도 측정 및 열화 상태를 점검하였으며, 규정된 점검 기준에 의해 주기적으로만 측정하고, 또 목측에 의한 외관상태만을 점검하여 그 상태를 추정하는 경우가 대부분이다. 따라서 수배전 설비의 건전성 및 열화에 의한 사고를 사전에 예방하지 못하는 문제점이 있었다.Conventionally, in order to measure the temperature and deterioration degree of the electric power facilities including the high-voltage and high-voltage switchgear, the low-voltage switchboard, the distribution board, and the motor control panel, it is necessary to use a temperature sensor or a thermal camera The temperature is measured and the deterioration state is checked by the projection, and only the periodical measurement is performed according to the prescribed inspection standard, and the state of the appearance is estimated by checking only the appearance state by the neck. Therefore, there is a problem in that it is not possible to prevent accidents caused by the soundness and deterioration of the water distribution equipment.

이러한 문제점을 해결하고자 열화상 카메라를 이용하여 수배전반의 열 온도를 비접촉식으로 측정하는 기술들이 제시되고 있다. 일례로서, 수배전반의 판넬 문에 디스플레이 장치를 설치하고, 판넬 문 내부에 열화상카메라를 설치하여 열화상 카메라에 의해 측정되는 내부의 온도를 판넬 문의 디스플레이장치에 나타내는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 1]. 열화상 카메라를 수배전반 내에 탑재시켜 상시 수배전반을 감시하되, 열화상 카메라에서 촬영된 영상에서 열감지부분과 열감지부분과 이웃하는 부분의 평균 픽셀(pixel)차를 구하고, 그 차이가 기설정된 수치 이상일 때에만 이상 상황으로 감지하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 2].In order to solve such a problem, there have been proposed techniques for non-contact measurement of the heat temperature of a switchboard using a thermal imaging camera. As an example, a technique has been proposed in which a display device is installed on a panel door of a power distribution panel, a thermal imaging camera is installed inside a panel door, and the internal temperature measured by a thermal imaging camera is displayed on a panel door display device [ ]. A thermal imaging camera is mounted in a switchboard to monitor the constantly-installed switchboard. An average pixel difference between a thermal sensing portion and a neighboring portion of the thermal sensing portion of the image captured by the thermal imaging camera is obtained. A technology for detecting abnormal situations only is proposed [Patent Document 2].

그러나 열화상 카메라가 수배전반 내부의 다양한 부품들에 대한 열을 전체적으로 촬상하기 때문에, 각 부품별로 구분하여 온도가 표시되거나 이상 감지 온도를 다르게 판단해야 하나, 상기 선행기술들은 이러한 문제점을 해결하고 있지 못하다.However, since the thermal imaging camera captures the heat of the various components in the switchboard as a whole, it is necessary to distinguish the temperature of each component or determine the abnormality detection temperature differently. However, the prior art does not solve such a problem.

한편, 배전반의 버스-바 연결단자에 온도튜브를 장착하고, 단자부분의 발열로 온도튜브의 색이 변하는 것을 카메라를 통해 영상으로 획득하여 부하가 걸린 상태에서도 버스-바의 발열을 점검하는 기술이 제시되고 있으나[특허문헌 3], 온도튜브를 별도로 설치해야 한다는 문제점이 있다.
On the other hand, there is a technique of inserting a temperature tube at the bus-bar connection terminal of the switchboard and acquiring the change of color of the temperature tube by the heat of the terminal part through the camera to check the heat of the bus- However, [Patent Document 3] has a problem that a temperature tube must be separately installed.

[특허문헌 1] 한국등록특허 제10-0947785호 (2010.03.15.공고)[Patent Document 1] Korean Patent No. 10-0947785 (Announcement of Mar. 15, 2010) [특허문헌 2] 한국등록특허 제10-0984679호 (2010.10.01.공고)[Patent Document 2] Korean Patent No. 10-0984679 (issued on October 1, 2010) [특허문헌 3] 한국등록특허 제10-1190244호 (2012.10.12.공고)[Patent Document 3] Korean Patent No. 10-1190244 (issued October 12, 2012)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 2차원 서모파일 어레이 센서를 이용하여 특고압 및 고압 배전반, 저압배전반, 분전반, 모터제어반 등의 구조에 따라 이상 유무를 판별하되, 열화상 영상을 수배전반의 구조 이미지에 매칭시켜, 수배전반의 구성 부분 별로 이상 유무를 판단하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a two-dimensional thermopile array sensor capable of discriminating an abnormality according to a structure of an extra high voltage and high voltage switchgear, a low voltage switchgear, The present invention provides a deterioration diagnosis system and method for a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image that matches an image image to a structural image of a switchboard and determines whether or not an abnormality exists in each part of a switchboard.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 열화상 기반의 설비 영역별 수배전반(특고압 및 고압 배전반, 저압배전반, 분전반, 모터제어반 등 포함) 열화감시 시스템에 관한 것으로서, 수배전반 내부의 온도를 감지하여 열화상 영상을 획득하는 어레이 센서부; 및, 상기 열화상 영상을 분석하여 수배전반 내부의 이상 유무를 수배전반의 설비 영역 별로 판단하는 감시 장치를 포함하고, 상기 감시 장치는, 상기 어레이 센서부로부터 상기 열화상 영상을 수신하는 센서 수신부; 수배전반의 설비 영역을 나타내는 설비구성 이미지를 저장하는 저장부; 상기 설비구성 이미지와 상기 열화상 영상에 대하여 이미지 매칭을 하고, 상기 설비구성 이미지의 설비 영역에 따라 상기 열화상 영상을 영역별로 구분하는 영상 구분부; 및, 상기 열화상 영상으로부터 설비 영역별로 온도를 구하고, 설비영역별 온도를 이용하여 수배전반 설비의 이상유무를 판단하는 이상유무 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to a two-dimensional thermopile array thermal image-based installation and dismantling system (including a special high-voltage and high-voltage switchgear, a low-voltage switchgear, a distribution board and a motor control panel) deterioration monitoring system, An array sensor unit for sensing a thermal image to acquire a thermal image; And a monitoring device for analyzing the thermal image to determine the presence or absence of an abnormality inside the power-distribution panel in accordance with a facility area of a switchboard, the monitoring device comprising: a sensor receiver for receiving the thermal image from the array sensor; A storage unit for storing a facility configuration image representing a facility area of the power distribution panel; An image classification unit for performing image matching with respect to the facility configuration image and the thermal image and dividing the thermal image into zones according to a facility area of the facility configuration image; And an abnormality determination unit for determining a temperature for each facility area from the thermal image and determining the abnormality of the power plant by using the temperature for each facility area.

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 영상 구분부는 상기 설비구성 이미지와 상기 열화상 영상의 이미지에서 서로 대응되는 특징점을 찾고, 상기 특징점을 이용하여 상기 열화상 영상의 이미지에 대하여 이미지의 크기 및 시점이 일치되도록 상기 설비구성 이미지를 조정하고, 조정된 설비구성 이미지의 설비 영역에 대응하여 상기 열화상 영상의 이미지를 영역별로 구분하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for diagnosing deterioration in a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image, wherein the image classification unit finds minutiae corresponding to each other in the image of the facility image and the thermal image, The facility image is adjusted so that the size and the view of the image coincide with the image of the thermal image using the minutiae points and the image of the thermal image is divided into zones according to the facility area of the adjusted facility image .

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 영상 구분부는 상기 설비구성 이미지와 상기 열화상 영상의 이미지에서 에지를 구하고, 2개의 이미지의 에지 중에서 매칭되는 에지(이하 특징 에지)를 찾고, 상기 특징 에지 내에서 특징점을 찾는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for diagnosing deterioration in a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image, wherein the image segmenting unit obtains an edge from an image of the equipment configuration image and the thermal image, (Hereinafter referred to as a characteristic edge) that matches in the edge and finds a characteristic point within the characteristic edge.

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 영상 구분부는 상기 설비구성 이미지에서 가장 높은 온도의 설비에 해당하는 영역과, 상기 열화상 영상의 이미지 중에서 상위에 속하는 온도 이상인 픽셀 부분의 영역을 비교하여 특징점을 찾는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for diagnosing deterioration of an installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image, the system comprising: And comparing the region of the pixel portion that is higher than the temperature belonging to the upper portion among the images of the pixels.

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 영상 구분부는 상기 열화상 영상 중에서 하나의 이미지에 대하여 상기 설비구성 이미지와 매칭하여 설비영역을 구하면, 구한 설비영역으로 상기 열화상 영상의 나머지 이미지를 계속 영역별로 구분하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for diagnosing deterioration of an installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image, wherein the image division unit matches an equipment image with respect to one image in the thermal image, And the remaining image of the thermal image is continuously divided into the obtained facility area.

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 이상유무 판단부는 상기 수배전반의 설비 별로 임계온도를 설정하고, 상기 열화상 영상에 영역별로 계산된 측정온도를 해당 영역에 배치된 설비의 임계온도와 비교하여, 상기 설비의 이상유무를 판단하는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention provides a system for diagnosing a deterioration in a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image, wherein the abnormality determination unit sets a critical temperature for each facility of the switchboard, And comparing the measured temperature with the critical temperature of the facility disposed in the corresponding area to determine whether or not the facility is abnormal.

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 이상유무 판단부는 상기 열화상 영상에서 영역별로 온도 변화의 기울기를 계산하고, 상기 온도 변화의 기울기가 사전에 정해진 임계 기울기와 비교하여, 상기 설비의 이상유무를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a system for diagnosing deterioration in a facility area of a transmission / reception panel using a two-dimensional thermopile array infrared ray image, wherein the abnormality determination unit calculates a slope of a temperature change for each region in the thermal image, And the slope is compared with a predetermined threshold slope to determine whether or not the facility is abnormal.

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 임계 기울기는 영역별로 달리 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that, in a deterioration diagnosis system for each installation area of a transmission and reception panel using a two-dimensional thermopile array infrared ray image, the critical slope is set differently for each area.

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서, 상기 이상유무 판단부는 상기 열화상 영상에서 영역별로 온도를 측정하여, 해당 영역의 설비에 대한 온도를 구하고, 상기 설비 간의 온도차를 계산하고, 상기 온도차가 사전에 정해진 임계 온도차와 비교하여 상기 설비의 이상유무를 판단하는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is a system for diagnosing deterioration of a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image, wherein the abnormality determination unit measures the temperature of each region in the thermal image, The temperature difference between the equipments is calculated, and the temperature difference is compared with a predetermined threshold temperature difference to determine the abnormality of the equipments.

또한, 본 발명은 2차원 서모파일 어레이 센서로부터 수배전반 내부의 온도를 감지하여 획득된 열화상 영상을 수신하여, 수배전반 설비의 이상유무를 판단하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법에 관한 것으로서, (a) 상기 어레이 센서로부터 상기 열화상 영상을 수신하는 단계; (b) 사전에 저장된 설비구성 이미지와 상기 열화상 영상의 이미지에서 서로 대응되는 특징점을 찾는 단계; (c) 상기 특징점을 이용하여 상기 열화상 영상의 이미지에 대하여 이미지의 크기 및 시점이 일치되도록 상기 설비구성 이미지를 조정하는 단계; (d) 조정된 설비구성 이미지의 설비 영역에 대응하여 상기 열화상 영상의 이미지를 영역별로 구분하는 단계; (e) 상기 열화상 영상으로부터 설비 영역별로 온도를 구하는 단계; 및, (f) 설비영역별 온도를 이용하여 수배전반 설비의 이상유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention also relates to a two-dimensional thermopile array for receiving thermo-image data obtained by sensing the temperature inside a switchboard from a two-dimensional thermopile array sensor and judging the abnormality of the power- A method for diagnosing star deterioration, comprising the steps of: (a) receiving a thermal image from the array sensor; (b) finding feature points corresponding to each other in an image of the thermal imaging image and a previously stored facility configuration image; (c) adjusting the facility configuration image so that the size and the viewpoint of the image match the image of the thermal image using the feature points; (d) dividing the image of the thermal image into regions corresponding to the equipment area of the adjusted facility configuration image; (e) obtaining a temperature for each facility region from the thermal image; And (f) judging whether or not there is an abnormality in the power plant by using the temperature for each facility area.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템 및 그 방법에 의하면, 2차원 서모파일 어레이 센서를 이용하여 수배전반의 구조에 따라 이상 유무를 판별함으로써, 하나의 열화 감시 방법으로 특고압 수배전반부 및 고압 수배전반부의 열화를 모두 감시할 수 있는 효과가 얻어진다.
As described above, according to the system and method for deterioration diagnosis of the installation area of a transmission and reception panel using infrared thermography of a two-dimensional thermopile array according to the present invention, a two-dimensional thermopile array sensor can be used to detect the abnormality It is possible to observe all of the deterioration of the special high-voltage switchboard and the high-voltage switchboard by one deterioration monitoring method.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템의 구성에 대한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 서모파일 어레이 센서부의 구성에 대한 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 센서의 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 어레이 센서부의 구성 회로도.
도 5는 본 발명에 따른 센서 어레이에서 신호를 읽어내는 방식을 도시한 것.
도 6은 본 발명에 따른 이미지 처리부의 전원 바이어스 공급회로의 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 이미지 처리부에 의한 열화상의 화질 향상 방법을 설명하는 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 열화상 처리 방식에 따른 히스토그램 변환 및 대조비 개선 원리를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 열화상 센서모듈에서 데이터를 전송하는 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 센서모듈(SENSOR)과 외부 콘트롤러(μC) 사이의 SPI(Serial Peripheral Interface) 직렬 인터페이스에 대한 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 센서모듈에서 외부 콘트롤러(μC)로 센서값 데이터를 전송하는 방법을 설명하는 흐름도.
도 13은 본 발명에 따른 센서모듈에서의 명령들을 표시한 표.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 수배전반 열화감시 시스템에서의 제어 방법을 설명하는 흐름도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 감지된 온도의 보정 데이터의 헤더 및 전송형식을 표시한 표.
도 16은 본 발명에 따른 온도 오프셋을 이용한 현재 온도 계산을 설명하기 위한 그래프.
도 17는 본 발명에 따른 열화상 감시 시스템의 함체 전면도.
도 18은 본 발명에 따른 사용자 인터페이스의 경보 화면.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템의 감시 장치의 구성에 대한 블록도.
도 20은 본 발명에 따른 설비구성 이미지의 일례.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 22는 본 발명의 제3 실시예에 따른 설비별 임계 온도를 나타낸 표.
도 23은 본 발명의 제4 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 24는 본 발명의 제5 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 25는 본 발명의 제5 실시예에 따른 임계 온도차를 나타낸 표.
도 26은 종래기술에 의한 적외선 센서에 의한 포인트 온도 감지 방식의 일례를 나타낸 도면.
도 27은 본 발명의 제6 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 28은 본 발명의 제6 실시예에 따른 설정영역의 최초 온도 분포.
도 29는 본 발명의 제6 실시예에 따른 설정영역의 소정의 시간 후의 온도 분포.
도 30은 본 발명의 제7 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 31은 본 발명의 제7 실시예에 따른 설정영역의 소정의 시간 후의 온도 분포.
도 32는 본 발명의 제7 실시예에 따른 설정영역의 최초 영역 및 소정의 시간 후의 확장 영역을 도시한 도면.
도 33은 본 발명의 제8 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 34는 본 발명의 제9 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 35는 본 발명의 제9 실시예에 따른 설정영역의 소정의 시간 후의 온도 분포도.
도 36은 본 발명의 제10 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 37은 본 발명의 제10 실시예에 따른 열화상 영상의 온도 히스토그램을 나타낸 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a configuration of a deterioration diagnosis system according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a block diagram of a configuration of a thermopile array sensor unit according to the present invention;
3 is a block diagram of a two-dimensional thermopile array sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration circuit diagram of an array sensor unit according to an embodiment of the present invention;
5 illustrates a method of reading a signal from a sensor array according to the present invention.
6 is a configuration diagram of a power supply bias supply circuit of the image processing unit according to the present invention;
7 is a flowchart for explaining a method of improving the quality of deterioration image by the image processing unit according to the present invention.
FIG. 8 is a graph illustrating a principle of histogram conversion and improvement in contrast ratio according to a thermal image processing method according to the present invention.
9 is a configuration diagram for transmitting data in the thermal image sensor module according to the present invention.
10 is a configuration diagram of a serial peripheral interface (SPI) serial interface between a sensor module (SENSOR) and an external controller (μC) according to the present invention.
11 is a flowchart illustrating a method of transmitting sensor value data from an external controller (μC) to a sensor module according to the present invention.
13 is a table showing commands in the sensor module according to the present invention;
FIG. 14 is a flowchart for explaining a control method in a power / room deterioration monitoring system according to an embodiment of the present invention; FIG.
15 is a table showing header and transmission format of correction data of sensed temperature according to an embodiment of the present invention;
16 is a graph for explaining current temperature calculation using a temperature offset according to the present invention.
17 is a front view of the enclosure of the thermal image monitoring system according to the present invention.
18 is an alarm screen of the user interface according to the present invention;
FIG. 19 is a block diagram of a configuration of a monitoring device of a deterioration diagnosis system according to a second embodiment of the present invention, using a two-dimensional thermopile array infrared ray image. FIG.
FIG. 20 is an example of an image of a facility configuration according to the present invention. FIG.
FIG. 21 is a flowchart for explaining a method of diagnosing deterioration of an installation area of a power plant using infrared thermography of a two-dimensional thermopile array according to a third embodiment of the present invention. FIG.
22 is a table showing critical temperatures for each facility according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a flowchart for explaining a method of diagnosing deterioration of an installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared image according to a fourth embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 24 is a flowchart for explaining a method for diagnosing deterioration of an installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared image according to a fifth embodiment of the present invention; FIG.
25 is a table showing a threshold temperature difference according to the fifth embodiment of the present invention.
26 is a view showing an example of a point temperature sensing method by an infrared sensor according to the related art;
FIG. 27 is a flowchart for explaining a method for diagnosing deterioration of an installation area of a power plant using infrared thermography of a two-dimensional thermopile array according to a sixth embodiment of the present invention; FIG.
28 is an initial temperature distribution of a setting region according to the sixth embodiment of the present invention;
29 is a temperature distribution after a predetermined time of the setting region according to the sixth embodiment of the present invention.
30 is a flowchart for explaining a method for diagnosing deterioration of an installation area of a power plant using infrared thermography of a two-dimensional thermopile array according to a seventh embodiment of the present invention.
31 is a temperature distribution after a predetermined time in a setting region according to the seventh embodiment of the present invention;
32 is a diagram showing an initial area of a setting area and an extended area after a predetermined time according to a seventh embodiment of the present invention;
33 is a flowchart for explaining a deterioration diagnosis method for each installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared image according to an eighth embodiment of the present invention;
34 is a flowchart for explaining a deterioration diagnosis method for each installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared image according to a ninth embodiment of the present invention;
35 is a temperature distribution diagram of the setting region after a predetermined time according to the ninth embodiment of the present invention;
36 is a flowchart for explaining a method for diagnosing deterioration of an installation area of a power plant using infrared thermography of a two-dimensional thermopile array according to a tenth embodiment of the present invention;
37 is a graph showing a temperature histogram of a thermal image according to a tenth embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
In the description of the present invention, the same parts are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof will be omitted.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.First, a configuration of a deterioration diagnosis system for each installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템은 수배전반(10)에 설치된 어레이 센서부(20), 감시 장치(30), 및, 원격 서버(40)로 구성된다. 추가적으로, 감시장치(30)의 부하율을 모니터링 하는 부하율 모니터링 장치(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 부하율은 변압기의 용량 대비 현재의 부하전력의 백분률로 구한다.As shown in FIG. 1, the deterioration diagnosis system according to the embodiment of the present invention includes an array sensor unit 20, a monitoring device (not shown) installed in the switchboard 10, 30, and a remote server 40. In addition, it may further comprise a load factor monitoring device 50 for monitoring the load factor of the monitoring device 30. [ The load factor is obtained as a percentage of the current load power versus the capacity of the transformer.

어레이 센서부(20)는 다수의 어레이 센서 또는 열화상 카메라(21)로 구성된다. 어레이 센서 또는 열화상 카메라(21)는 수배전반(10)의 내부에 설치되어, 수배전반(10) 내부에 구비된 설비(11)의 열을 화상으로 측정한다. 구체적으로, 수배전반(10)의 내부 일측에 적어도 하나의 열화상 카메라(21)가 설치된다. 바람직하게는, 열화상 카메라(21)는 수배전반(10)의 도어가 구비된 내부 측면에 설치된다.The array sensor unit 20 is composed of a plurality of array sensors or thermal imagers 21. The array sensor or the thermal imaging camera 21 is installed inside the switchboard 10 to measure the heat of the equipment 11 provided inside the switchboard 10 by an image. Specifically, at least one thermal imaging camera 21 is installed on one side of the interior of the switchboard 10. Preferably, the thermal imaging camera 21 is installed on an inner side surface of the switchgear 10 provided with a door.

또한, 수배전반(10)의 내부에 설치되는 기기 또는 설비(11)는 부스바, 진공차단기(VCB), 계기용변압기(PT), 전력량계량기(MOF), 부하개폐기(LBS), 부싱소자 등과 같이, 각종 몰드형 절연기기와 기기 연결 부품 및 절연 열화 예측이 요구되는 구성품 등이다. 예컨대, 본 발명의 수배전반 열화감시 시스템은 수배전반 내부의 저압측 구성장치인 배선용차단기(MCCB: Molded Case Circuit Breaker), 각종 배전 라인 등의 설비를 감시하는 장치로서 응용하여 사용할 수 있음은 물론이다.The equipment or the equipment 11 provided inside the switchboard 10 can be used for various applications such as a bus bar, a vacuum breaker VCB, a power transformer PT for a meter, a MOF, a load break switch (LBS) , Various mold-type insulation devices, device connection parts, and components requiring insulation deterioration prediction. For example, it is a matter of course that the present invention can be applied to a monitoring device for a facility such as a molded case circuit breaker (MCCB) and various distribution lines, which are low-voltage side constituent devices inside a switchgear.

한편, 어레이 센서부(20)와 감시 장치(30), 감시 장치(30) 및 원격 서버(40)는 각각 네트워크에 의해 연결되어 데이터 통신을 수행한다. 바람직하게는, 어레이 센서부(20) 및 감시 장치(30)는 UDP 프로토콜에 의한 인터넷으로 연결되고, 감시 장치(30) 및 원격 서버(40)는 TCP 프로토콜에 의한 인터넷으로 연결된다.Meanwhile, the array sensor unit 20 and the monitoring device 30, the monitoring device 30, and the remote server 40 are connected by a network to perform data communication. Preferably, the array sensor unit 20 and the monitoring device 30 are connected to the Internet by the UDP protocol, and the monitoring device 30 and the remote server 40 are connected to the Internet by the TCP protocol.

어레이 센서부(20)는 앞서 설명한 바와 같이 부스바, 차단기, MOF, CT, PT 및 변압기 등의 고압기기를 포함하는 수배전반 내에 있는 구성 설비(11)의 온도를 감지하는 센서로 구성된다. 바람직하게는 어레이 센서부(20)는 2차원 서모파일 어레이 센서에 의한 열화상 카메라(21)이다. 어레이 센서부(20)에 의해 촬영된 영상은 2차원의 열화상 영상으로서, 촬영된 수배전반의 내부 영역 영상이고, 각 셀 값은 해당 부분의 온도를 나타내는 수치 값이다. 또한, 열화상 영상은 각 셀 값에 따라 또는 각 부분의 온도에 따라 색상을 표시한다.The array sensor unit 20 is constituted by a sensor for sensing the temperature of the component 11 in the switchboard including the high voltage devices such as the busbar, the breaker, the MOF, the CT, the PT and the transformer as described above. Preferably, the array sensor unit 20 is a thermal imaging camera 21 by a two-dimensional thermopile array sensor. An image photographed by the array sensor unit 20 is a two-dimensional thermal image, which is an internal area image of the photographed switchboard, and each cell value is a numerical value indicating the temperature of the corresponding part. Further, the thermal image displays a color according to the value of each cell or the temperature of each part.

한편, 열화상 카메라(21)의 설치 방식은 고정식, 회전식, 이동식 등으로 구분될 수 있고, 상기 방식들이 모두 적용할 수 있다. 고정식은 다수의 카메라를 수배전반(10) 내부 여러 곳에 설치하여 내부 전체의 열화상을 촬영하는 방식이다.On the other hand, the installation method of the thermal imaging camera 21 can be classified into a fixed type, a rotary type, a mobile type, and the like. In the fixed type, a plurality of cameras are installed in various places in the power switchboard 10 to capture a thermal image of the entire interior.

회전식은 한 곳에 카메라를 설치하되, 상기 카메라가 상하좌우 등 회전이 가능하여, 넓은 시야각으로 수배전반(10) 내부 전체를 촬상할 수 있다. 즉, 회전식은 수배전반을 구성하는 주요기기 및 상대적으로 발열정도가 높은 기기들을 고정된 위치에서 온도를 측정할 수 있도록 하며, 이때 고정된 위치에서 팬 틸트 기능을 하여 보다 효율적으로 열 및 화상을 감지할 수 있도록 한다. 회전식도 다수의 카메라를 설치하여 이용할 수 있다. 회전식인 경우, 열화상 카메라(200)의 팬틸트 범위가 70도의 범위를 가지고 있으며, 열화상 카메라의 열화감지 범위각은 상향 및 하향으로 각각 45도를 가지고 있다. 따라서, 상기 열화상 카메라의 열화감지범위는 전체적으로 약 160도 범위의 수배전반 열화감지가 가능하므로, 수배전반 후상단에 설치시 수배전반 구조를 정사각입면체라 가정하면 수배전반의 범위를 초과하는 감지 범위를 가지고 있다.In the rotary type camera, a camera is installed in one place, and the camera can be rotated up and down and left and right, so that the entire interior of the switchboard 10 can be picked up with a wide viewing angle. In other words, the rotary type enables to measure the temperature of the main apparatus and the relatively high-temperature devices constituting the switchboard at a fixed position. At this time, the fan tilt function is performed at a fixed position to detect heat and image more efficiently . The rotary type can also be used by installing a number of cameras. In the case of a rotary type, the pan tilt range of the thermal imaging camera 200 is in the range of 70 degrees, and the thermal imaging camera has a deterioration detection range angle of 45 degrees upward and downward, respectively. Therefore, since the deterioration detection range of the thermal imaging camera can detect the deterioration of the main switchboard in a range of about 160 degrees as a whole, assuming that the main switchboard structure is installed at the top after the switchboard, it has a detection range exceeding the range of the switchboard.

또한, 이동식으로 설치하는 경우는 고정식으로 다수의 열화상 카메라를 설치하는 것과는 달리 레일방식으로 열반된 수배전반 사이를 측정하고자 하는 구성 설비로 원격 조정하여 이동시켜 온도를 측정하는 방식이다.
Also, in case of mobile installation, unlike the case where a plurality of thermal imaging cameras are fixedly installed, the temperature is measured by remotely moving the components between the relay and control panels.

다음으로, 감시 장치(30)는 어레이 센서부(20)로부터 열화상 영상을 수신하고, 수신한 열화상 영상을 분석하여 이상 유무를 판단한다. 감시 장치(30)는 수배전반(10) 내부 영역에 대한 배치구성도 또는 배치 구성의 이미지를 저장하고, 저장된 배치구성도를 이용하여 열화상 영상을 수배전반의 구성에 따라 분리한다. 그리고 감시 장치(30)는 분리된 영상 별로 해당 영역의 평균 온도를 계산하고, 기준 온도와 비교하거나 온도 상승값을 구하여 구성별로 이상 유무를 판단한다. 또한, 감시 장치(30)는 열화상 영상을 디스플레이에 표시하거나, 이상 유무를 감지하면 감지 사항을 알람으로 관리자 등에 알린다.Next, the monitoring apparatus 30 receives the thermal image from the array sensor unit 20, and analyzes the received thermal image to determine whether or not an abnormality exists. The monitoring device 30 stores an image of a layout configuration or a layout configuration for the area inside the switchboard 10 and separates the thermal image according to the configuration of the switchboard using the stored layout configuration diagram. Then, the monitoring device 30 calculates the average temperature of the corresponding region for each of the separated images, compares the average temperature with the reference temperature, or obtains the temperature increase value to determine whether or not there is an abnormality. In addition, the monitoring device 30 displays the thermal image on the display or notifies the manager of the detection of the abnormality when the abnormality is detected.

바람직하게는, 감시 장치(30)는 수배전반(10)에 부착하여 설치될 수 있다. 예를 들어, 어레이 센서부(20)는 수배전반(10) 내부에 설치하고, 수배전반(10) 외부에 감시 장치(30)를 설치할 수 있다. 이때, 내부에 설치된 열화상 카메라(21)로부터 열화상 영상을 획득하고, 감시 장치(30)가 이 영상을 분석하여 수배전반(10) 내부의 이상 유무를 판단할 수 있다.Preferably, the monitoring device 30 may be attached to the switchboard 10. For example, the array sensor unit 20 can be installed inside the switchboard 10, and the monitor device 30 can be installed outside the switchboard 10. At this time, a thermal image is acquired from the internal thermal camera 21, and the monitor 30 analyzes the image to determine whether or not there is an abnormality in the server 10.

원격 서버(40)는 개인용 컴퓨터(PC) 또는 서버 장치 등 컴퓨팅 처리 기능을 가진 장치로서, 네트워크를 통해 감시 장치(30)와 연결되어, 감시 장치(30)로부터 열화상 영상 또는 판단된 데이터 등을 수신한다.The remote server 40 is a device having a computing processing function such as a personal computer (PC) or a server device. The remote server 40 is connected to the monitoring device 30 via a network, and receives thermal image data or judged data from the monitoring device 30 .

원격 서버(40)는 감시 장치(30)와 역할을 분담하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 감시 장치(30)는 실시간으로 열화상 영상을 구하여 간단한 비교만 수행하여 이상 여부를 감시하고, 원격 서버(40)는 열화상 영상에서의 구성 설비의 영역을 구하거나, 임계값 등을 설정하거나 관리하는 등의 기능을 수행한다. 특히, 원격 서버(40)는 데이터 저장 용량이나 컴퓨팅 능력 등 뛰어난 성능을 가지고 있고, 감시 장치(30)는 현장에 설비된 장비로서 원견 서버(40)에 비하여 성능이 떨어질 수 있다. 이러한 성능 차를 감안하여, 원격서버(40)와 감시 장치(30) 간의 기능을 분담할 수 있다. 이하에서는, 감시 장치(30)에서 상기 모든 기능을 수행하는 것으로 설명한다.The remote server 40 can share the role with the monitoring device 30 and can process it. For example, the monitoring device 30 may obtain a thermal image in real time and perform only a simple comparison to monitor the abnormality. The remote server 40 obtains the area of the component equipment in the thermal image, And performs functions such as setting or managing the functions of the display device. In particular, the remote server 40 has excellent performance such as data storage capacity and computing ability, and the monitoring apparatus 30 may be inferior in performance to the remote server 40 as equipment installed in the field. In consideration of such a difference in performance, the functions between the remote server 40 and the monitoring apparatus 30 can be shared. Hereinafter, it will be described that the monitoring device 30 performs all the above functions.

또한, 감시장치(30)에는 부하율 모니터링 장치(50)가 연결되어, 부하율을 모니터링 한다.
Further, the monitoring device 30 is connected to the load factor monitoring device 50 to monitor the load factor.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 센서(21)의 구성에 대하여 도 2 내지 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, the configuration of the two-dimensional thermopile array sensor 21 according to one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2 to FIG.

도 2는 2차원 서모파일 어레이 센서(21)의 전체 구성에 대한 블록도이다.2 is a block diagram of an entire configuration of the two-dimensional thermopile array sensor 21. As shown in FIG.

도 2에서 보는 바와 같이, 열화상 카메라로서 사용되는 2차원 서모파일 어레이 센서(21)는 렌즈부(210), 픽셀어레이부(220), 신호처리부(230), 및, 이미지 처리부(240)로 구성된다. 추가적으로, 열화상 이미지를 출력하는 디스플레이부(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다.2, the two-dimensional thermopile array sensor 21 used as a thermal imaging camera includes a lens unit 210, a pixel array unit 220, a signal processing unit 230, and an image processing unit 240 . In addition, it may further comprise a display unit 250 for outputting a thermal image.

한편, 도 3은 렌즈를 중심으로 한 렌즈부 및 픽셀어레이의 구성을 도시한 것이고, 도 4는 2차원 서모파일 어레이 센서(21)의 픽셀어레이부(220), 신호처리부(230), 및, 이미지 처리부(240) 등의 구성에 대한 블록도이다.FIG. 3 shows the configuration of a lens unit and a pixel array around a lens. FIG. 4 shows a configuration of the pixel array unit 220, the signal processing unit 230, An image processing unit 240, and the like.

2차원 서모파일 어레이 센서(21)는 대상물체의 광학 정보를 적외선 광학계를 통해 순서대로 적외선 검출기에 집광하고, 적외선 검출기는 광학 정보를 전기적 신호 차로 변화시킨 다음 적절한 신호처리를 통해 눈으로 볼 수 있는 영상을 재현한다.The two-dimensional thermopile array sensor 21 focuses the optical information of the object on the infrared detector in order through the infrared optical system, the infrared detector changes the optical information into the electrical signal difference, The image is reproduced.

도 3에서 보는 바와 같이, 렌즈부(210)는 적외선을 통과시켜 모으는 렌즈로 구성된다. 특히, 렌즈부(210)는 고성능 게르마늄 이중 렌즈나 실리콘 단일 렌즈 등으로 구성된다. 바람직하게는, 90도 시야각을 가진다. FOV는 광학규칙에 따라 다음 수식에 의해 계산된다..As shown in FIG. 3, the lens unit 210 is composed of a lens that collects infrared rays. Particularly, the lens unit 210 is composed of a high-performance germanium double lens or a silicon single lens. Preferably, it has a viewing angle of 90 degrees. The FOV is calculated by the following equation according to the optical rule.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112014012247612-pat00001
Figure 112014012247612-pat00001

f = 렌즈의 초점거리f = focal length of the lens

P = 픽셀부의 피치P = pitch of pixel portion

NCol / Row = 픽셀부의 행렬 개수이며 FOV가 수직이냐 수평이냐에 따라 다르다.N Col / Row = number of pixels in the pixel portion, which depends on whether the FOV is vertical or horizontal.

마찬가지로 FOV가 주어지면 초점거리는 다음과 같이 계산된다.Similarly, given a FOV, the focal length is calculated as follows.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112014012247612-pat00002
Figure 112014012247612-pat00002

또한, 픽셀어레이부(220)는 다수의 서모파일 픽셀로 구성된 서모파일 픽셀 어레이(221)와, 각 셀에서의 측정값을 열 온도 어레이로 생성하는 PCB 기판(222)으로 구성된다. 픽셀 어레이(221)는 적외선 등을 통해 열을 감지하는 셀로서, 렌즈부(210)의 렌즈 구성과 같이 설계된다. 즉, 렌즈의 FOV(Field of View)와 픽셀 어레이의 크기가 결정된다. PCB 기판(222)은 각 셀에 대한 바이어스(bias) 정정 회로나, 제어/타이밍 회로, 어레이 행렬의 다중화기(multiplexer) 등으로 구성된다.In addition, the pixel array unit 220 includes a thermopile pixel array 221 composed of a plurality of thermopile pixels and a PCB substrate 222 for generating measured values in each cell as a thermal temperature array. The pixel array 221 is a cell that senses heat through an infrared ray or the like and is designed as a lens configuration of the lens unit 210. [ That is, the field of view (FOV) of the lens and the size of the pixel array are determined. The PCB substrate 222 is composed of a bias correction circuit for each cell, a control / timing circuit, and a multiplexer of an array matrix.

도 4와 같이, 픽셀어레이부(220)는 아날로그 적외선(IR)을 감지하여 전기신호로 변환하는 광 다이오드(photodiode) 부분이고, 신호처리부(230)는 발생된 전기신호를 영상 신호처리에 적합하도록 순차적으로 읽어내는 판독(readout) 회로이다.As shown in FIG. 4, the pixel array unit 220 is a photodiode unit that detects analog infrared (IR) signals and converts them into electrical signals. The signal processing unit 230 converts the generated electrical signals into image signals It is a readout circuit that reads out sequentially.

신호처리부(230)의 판독회로는 고 집적이 가능한 실리콘 기판이 주고 이용되며 시간지연적분 및 검출신호의 다중화는 CMOS를 이용하여 캐패시터 스위칭 방식으로 처리된다The readout circuit of the signal processing unit 230 is provided with a highly integrated silicon substrate, and the integration of the time delay integration and the detection signal is processed by a capacitor switching method using CMOS

신호처리부(230)에서 2차원 센서 어레이 신호 검출은 크게 픽셀단위(Pixelwise) 방식, 시리얼(Serial) 방식, 컬럼(Columnwise) 방식의 3가지로 나눌 수 있으며, 적외선 센서의 전기적 특성에 따라 증폭기 및 적분기의 배치와 칩 면접 및 소비 전력을 고려하여 시스템에 맞는 적절한 방식을 선택하게 된다.The two-dimensional sensor array signal detection in the signal processing unit 230 can be largely divided into three types, namely, a pixel-by-pixel method, a serial method and a column-wise method. In accordance with the electrical characteristics of the infrared sensor, And the chip interview and the power consumption, the system is selected in an appropriate manner.

픽셀단위(Pixelwise) 방식의 처리 방법은 각 픽셀이 검출 소자 D, 증폭기 A, 그리고 적분기 I로 구성되어 있으며 검출 소자의 저항 변화에 의한 전압 신호는 증폭기 및 적분기를 통해 증폭되고 적분된다. 픽셀단위(Pixelwise) 방식의 장점은 검출 대역폭을 낮추어 설계할 수 있고 신호검출을 위한 제어회로의 구성이 단순한 이점은 있으나 각 셀마다 검출 소자와 증폭기 및 적분기가 필요하므로 소비 전력이 매우 크고 칩 면적을 많이 차지한다는 단점이 있다.In the pixel-wise processing method, each pixel is composed of the detection element D, the amplifier A, and the integrator I, and the voltage signal due to the resistance change of the detection element is amplified and integrated through the amplifier and the integrator. The advantage of the pixel-wise method is that the detection bandwidth can be reduced and the configuration of the control circuit for signal detection is simple. However, since the detection element, the amplifier and the integrator are required for each cell, the power consumption is very high and the chip area There is a disadvantage that it occupies a lot.

시리얼(Serial) 방식의 처리 방법은 각각의 셀에 스위치만을 두어 검출회로에서 읽어 들이는 순서를 제어하는 방식이다. 상기 방식은 하나의 증폭기와 적분기만을 사용하기 때문에, 검출회로가 단순해져 소형화가 가능하고, 전력 소비도 현저히 줄어드는 이점은 있다. 그러나 하나의 검출회로가 부담해야 할 셀의 수가 많기 때문에 검출 대역폭이 매우 높으며 전체 잡음전압도 증가하게 된다. The serial method is a method of controlling the reading order of the detection circuit by placing only a switch in each cell. Since the above method uses only one amplifier and an integrator, the detection circuit can be simplified and miniaturized, and power consumption is also remarkably reduced. However, since the number of cells to be burdened by one detection circuit is large, the detection bandwidth is very high and the total noise voltage is also increased.

이러한 상기한 두 가지 방식을 조합한 컬럼(Columnwise) 방식의 처리 방법을 구현하였다. A column-wise processing method combining the above two methods is implemented.

도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 신호처리부(230)의 컬럼(Columnwise) 방식은 검출 소자 D로부터 한 행씩 선로를 읽어 낸다. 그래서 신호처리부(230)는 하나의 행 단위로 증폭기(I)에 의해 신호를 증폭하고, 적분기(I)에 의해 신호를 적분한다.As shown in FIG. 5, the column-wise manner of the signal processing unit 230 according to the present invention reads a line from the detecting element D one row at a time. Thus, the signal processing unit 230 amplifies the signal by the amplifier I in units of one row, and integrates the signal by the integrator I.

상기와 같은 컬럼(Columnwise) 검출방식은 픽셀단위(Pixelwise) 방식에 비해 소비 전력이 적고 칩 면적을 적게 차지하며 시리얼(Serial) 방식 보다 검출 대역폭이 낮아서 높은 해상도에 적합한 이점을 갖는다.
The column-wise detection method as described above has a power consumption lower than that of the pixel-wise method, takes up a small chip area, has a detection bandwidth lower than that of the serial method, and has an advantage of high resolution.

다음으로, 이미지 처리부(240)의 전원 바이어스 공급회로의 구성에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.Next, the configuration of the power supply bias supply circuit of the image processing unit 240 will be described with reference to FIG.

도 6a에서 보는 바와 같이 일반적으로 MCU(machine control unit)에 인터페이스되는 신호처리부 및 이미지 처리부(Image Signal Processor) 회로는 외부 직류 바이어스 기준 전원과 동상신호 전원이 변할 경우, 각 화소 데이터 값이 불안정하여 실제 온도 데이터 값이 변해 오차의 원인으로 작용한다. As shown in FIG. 6A, in a signal processing unit and an image processing unit (image signal processor) circuit interfaced to an MCU (machine control unit), when the external DC bias reference power source and the in-phase signal power source are changed, The temperature data value changes and acts as an error cause.

일반적으로 사용되는 회로는 도 6a와 같이 동상신호전압 VCMC(Common Mode Voltage)와 기준전원 VREF의 입력값은 커패시터 470nF를 이용하여 구현한다.As shown in FIG. 6A, an input signal of a common mode voltage VCMC and a reference power supply V REF are implemented using a capacitor 470nF.

본 발명에서는 외부 기준전원이 불안정상태 일 때 동상신호 및 기준 전원을 도 6b와 같이 전압 레퍼런스 집적회로(Voltage Reference IC)를 LM4041을 이용하여 구현하였다.여기서 기준전원 VREF는 1.225V가 넘지 않도록 설계하였다. 여기서 동상신호전압이 낮은 임피던스 전압을 생성하도록 가변저항기 R4를 이용하여 조절할 수 있도록 설계하였다.6B, a voltage reference IC is implemented by using the LM4041. In this case, the reference power source V REF is designed so as not to exceed 1.225V Respectively. Here, the in-phase signal voltage is designed to be adjustable using the variable resistor R4 so as to generate a low impedance voltage.

회로에서 샘플링된 유효데이터 VS는 MCU의 인터럽트 서비스 루틴을 트리거시키기 위해 연결되고, 타이머 기능에 의해서 클럭 주파수 1 MHz를 생성시킨다.The valid data VS sampled from the circuit is connected to trigger the interrupt service routine of the MCU and generates a clock frequency of 1 MHz by means of a timer function.

도 6b에서 신호 처리부(Image Signal Processor)의 단자 CONT, SCLK_ASIC, DATA_ASIC는 MCU의 디지털 입출력단자에 연결하고 OUT_A1과 OUT_A2는 AD변환기에 연결한다. In FIG. 6B, terminals CONT, SCLK_ASIC and DATA_ASIC of the image signal processor are connected to the digital input / output terminals of the MCU, and OUT_A1 and OUT_A2 are connected to the AD converter.

단자 SBY가 대기상태일 때 SBY=LOW이면 내부 기준전압을 적용하고,SBY=HIGH이면 외부 기준전압을 적용한다.
Internal reference voltage is applied when SBY = LOW when terminal SBY is in the standby state, and external reference voltage is applied when SBY = HIGH.

다음으로, 어레이 센서(21)의 이미지 처리부(240)에 의한 열화상의 화질 향상 방법에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다.Next, a description will be given of a method of improving the image quality of the deterioration image by the image processing unit 240 of the array sensor 21 with reference to FIG.

열 화상은 농도분포가 일부 영역에 편중되어 있어 대조비가 낮은 화상이다. 대조비가 낮으면 화상이 선명치 못하고, 대상물체의 식별이 어려워진다. 따라서 대조비 성분을 최대로 조절하여 화질을 향상시켜야 한다. 화질 향상을 위해 이미지 처리부(Image Processor)에서 히스토그램과 화상의 농도분포를 이용하여 화질을 향상시키기 위한 방법을 구현하였다.A thermal image is an image having a low contrast ratio because the concentration distribution is concentrated on a partial area. If the contrast ratio is low, the image is not sharp and the object becomes difficult to identify. Therefore, the image quality should be improved by adjusting the contrast ratio component to the maximum. In order to improve the image quality, a method for enhancing the image quality using the histogram and the density distribution of the image is implemented in the image processor.

일반적인 화상처리에 있어서 많이 이용하는 농도변환 방법으로는 히스토그램 평활화 방법이 있다. 이 방법은 농도 분포를 평탄하게 만들어 대조비를 개선시키는 방법으로서, 히스토그램 상에서 상대적인 농도분포 크기를 비교하여 전 영역에 걸쳐 고르게 펼치는 방식이다. 이 방법은 간단하면서도 대조비 대선 효과가 우수하기 때문에 일반 가시광선 영상처리에 많이 이용한다. 그러나 농도분포가 작은 영역은 상대적으로 큰 영역 보다 적게 펼쳐지며, 경우에 따라서는 오히려 원 농도분포 영역보다 줄어들 수 있다. 농도분포가 작은 영역에 중요 물체나 표적이 있는 경우 식별이 어렵게 되고 히스토그램 평활화를 그대로 열화상에 적용할 경우 오히려 화질이 악화될 수 있다.A histogram smoothing method is a density conversion method that is often used in general image processing. This method improves the contrast ratio by making the concentration distribution flat. It is a method in which the relative density distribution magnitudes on the histogram are compared and spread evenly over the entire area. This method is simple and has excellent contrast ratio effect, so it is widely used for general visible light image processing. However, a region having a small concentration distribution spreads less than a relatively large region, and in some cases, it can be reduced rather than a region of a circle concentration distribution. If there is an important object or target in a region with a small concentration distribution, identification becomes difficult, and if histogram smoothing is applied to a thermal image as it is, image quality may deteriorate.

본 발명에서는 이러한 열 화상의 농도분포에 적합한 대조비 개선 방법으로서 히스토그램 가변방식의 적응형 농도분포 변환 방법을 설계하였다.In the present invention, an adaptive density distribution conversion method of the histogram variable method is designed as a method of improving the contrast ratio suitable for the density distribution of the thermal image.

이 방법은 농도분포 비교 시 전체 히스토그램 크기를 모두 비교하지 않고, 영상에 따라 적절하게 크기 레벨을 제한한다. 즉, 히스토그램 크기를 제한하여 큰 영역이 상대적으로 과도하게 펼쳐지는 것을 막는 방식이다.This method does not compare all the histogram sizes when comparing density distribution, but limits the size level appropriately according to the image. That is, it limits the size of the histogram and prevents the large area from expanding excessively.

도 8에 본 발명에 의한 열화상 처리 방식에 따른 히스토그램 변환 및 대조비 개선 원리를 나타낸다.FIG. 8 shows the principle of the histogram conversion and the contrast ratio improvement according to the thermal image processing method according to the present invention.

먼저, 입력 영상으로부터 기본 히스토그램 함수를 구한 뒤, 전 영역에 걸쳐 히스토그램 크기를 특정값 P로 제한한다. 즉, P값을 기준으로 히스토그램 크기가 제한된 검은부분의 새로운 히스토그램 함수를 구한다. 그 다음 가변된 새로운 히스토그램을 이용하여 히스토그램 평활화 방법으로 영상의 농도분포 영역을 변환시켜 대조비를 향상시킨다. 그 결과를 보면 도 8에서와 같이 농도분포 크기가 서로 다른 A, B 두 영역이 서로 비슷하게 골고루 펼쳐져 대조비가 효과적으로 개선됨을 알 수 있다. 여기서 히스프로그램 크기 조절값 P는 표적이 위치한 영역에 따라 표적 식별 관점에서 최적 조절값이 달라질 수 있다.
First, the basic histogram function is obtained from the input image, and the histogram size is limited to the specific value P over the entire area. In other words, we obtain a new histogram function of the black part whose histogram size is limited based on the P value. Then, by using the histogram smoothing method using the new variable histogram, the density distribution area of the image is transformed to improve the contrast ratio. As shown in FIG. 8, the regions A and B having different concentration distribution sizes are uniformly spread evenly, and the contrast ratio is effectively improved. Here, the Heise program magnitude adjustment value P may vary depending on the region in which the target is located, from the viewpoint of target identification.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 센서부(200)의 열화상 센서모듈에서 데이터를 전송하는 구성에 대하여 도 9 내지 도 13을 참조하여 설명한다. 앞서 픽셀어레이부(220)에서 적외선을 감지하여 변환된 전기신호를 신호처리부(230)에 전송하는 구성에 대한 구현 방법이다.Next, a configuration for transmitting data in the thermal image sensor module of the array sensor unit 200 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 9 to 13. Fig. The infrared light is detected by the pixel array unit 220, and the converted electric signal is transmitted to the signal processing unit 230. FIG.

도 9에서 보는 바와 같이, 센서모듈의 콘트롤러와 MMI 장치 간의 데이터 송.수신은 이더넷 UDP를 경유하여 행해지되 통신 인터페이스 방식은 SPI 통신 인터페이스를 이용하여 행해진다.As shown in FIG. 9, data transmission / reception between the controller of the sensor module and the MMI device is performed via Ethernet UDP, and the communication interface method is performed using the SPI communication interface.

통신 인터페이스 사양은 다음과 같다.The communication interface specification is as follows.

데이터 포맷 : 8 data bitsData format: 8 data bits

프레임 싱크(Frame Sync) : NoneFrame Sync: None

모듈 선택(Module Selection) : SS-PinModule Selection: SS-Pin

클럭(Clock Edge Select) : 시리얼 출력 데이터(Serial output data)는 아이들 클럭(idle clock) 상태에서 활성 클럭(active clock) 상태로 천이할 때 변화한다.Clock Edge Select: The serial output data changes when transitioning from an idle clock to an active clock.

SPI 데이터 입력(Data Input) 취득 : SCK 클럭(Clock)의 비활성 단계에서 활성 단계로 될 때(SCK 클럭 활성 상태는 하이레벨, 비활성 상태는 로우레벨)SPI Data Input Acquisition: When the SCK clock (Clock) is in the active phase (SCK clock active state is high level, inactive state is low level)

SCK 주파수 : 10MHzSCK frequency: 10MHz

도 10에서는 보는 바와 같이, 센서모듈(SENSOR)은 SPI(Serial Peripheral Interface) 직렬 인터페이스 방식으로 감지된 데이터를 외부 콘트롤러(μC)로 전송한다. 이때, 도 10(a)와 같이 1개의 센서 모듈을 연결하거나, 도 10(b)와 같이 2개 이상의 센서 모듈을 연결할 수 있다. As shown in FIG. 10, the sensor module transmits data sensed by an SPI (Serial Peripheral Interface) serial interface method to the external controller (μC). At this time, one sensor module may be connected as shown in FIG. 10 (a), or two or more sensor modules may be connected as shown in FIG. 10 (b).

SCK 신호는 양방향성이다. 센서모듈은 데이터 전송 중에는 마스터로 동작하기 때문이다. 데이터 전송을 중지하려면 ‘x’ 명령을 보내거나 SS라인을 껐다 켜면 됩니다. 여러 개의 센서모듈을 연결할 경우 단 하나만 슬레이브로 선택해야 한다. 여러 개를 슬레이브로 선택하면 SPI 버스에서 충돌이 생기며 센서모듈에 손상이 생길 수 있다.The SCK signal is bi-directional. This is because the sensor module operates as a master during data transmission. To stop the data transfer, you can either send the 'x' command or turn the SS line off and on. When connecting multiple sensor modules, only one should be selected as a slave. Selecting multiple slaves will result in a collision on the SPI bus and damage to the sensor module.

센서모듈에서 외부 콘트롤러(μC)로 센서값 데이터를 전송하는 방법은 도 11a에 도시된 바와 같다. 이때, SPI(Serial Peripheral Interface) 직렬 인터페이스 방식의 SS(Slave Select), SCK(Serial Clock), SDI(Serial Data Input), SDO(Serial Data Output) 등 신호들의 통신 타이밍은 도 12에 도시된 바와 같다. 도 12(a)는 명령 수신의 통신 타이밍이고, 도 12(b)는 응답 송신의 통신 타이밍이다.A method of transmitting sensor value data from the sensor module to the external controller (μC) is as shown in FIG. 11A. At this time, the communication timings of the signals such as SS (Slave Select), SCK (Serial Clock), SDI (Serial Data Input) and SDO (Serial Data Output) of the Serial Peripheral Interface (SPI) serial interface scheme are as shown in FIG. . Fig. 12 (a) shows the communication timing of command reception, and Fig. 12 (b) shows the communication timing of response transmission.

명령을 ASCII 값으로 보내고 각각의 명령은 CL(0x0D), LF(0x0A)를 끝에 붙여 구별한다. 일례로서, 도 13과 같은 아스키 값을 이용하여 송수신에 사용하는 명령들을 사용할 수 있다.The command is sent as an ASCII value, and each command distinguishes it by appending CL (0x0D), LF (0x0A) to the end. As an example, it is possible to use the commands used for transmission and reception using the ASCII value as shown in FIG.

또한, 센서값을 연속하여 수신하는 방법은 도 11b에 도시된 바와 같다. 도 11b와 같이, 1회 또는 연속으로 센서값을 수신하려면 모듈을 SPI 마스터와 슬레이브로 필요에 따라 전환한다. 외부 컨트롤러는 μC로 표기하고 센서모듈은 마스터로 설정한다.The method of continuously receiving sensor values is as shown in FIG. 11B. As shown in FIG. 11B, in order to receive the sensor value one time or continuously, the module is switched to the SPI master and the slave as necessary. The external controller is labeled μC and the sensor module is set to master.

하나의 데이터는 16비트 값으로 전송한다. 하나의 패킷에 여러 개의 데이터 프레임이 포함될 경우도 있다. UART와 SPI 장치는 16비트 각을 보낼 때 LSB를 먼저 보낸다. 패킷 인덱스를 제외한 모든 데이터는 16비트 값이다.One data is transmitted as a 16-bit value. A packet may contain multiple data frames. The UART and SPI devices send the LSB first when sending a 16-bit angle. All data except the packet index is a 16-bit value.

한편, 센서모듈의 콘트롤러와 MMI 장치 간의 통신 프로토콜을 요약한 것이 도 11c에 도시된 바와 같다.
The communication protocol between the controller of the sensor module and the MMI device is summarized in FIG. 11C.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따라 수배전반 열화감시 시스템에서의 제어 방법을 도 14를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, a control method in the power / room deterioration monitoring system according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

도 14a에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 수배전반 열화감시 시스템에서의 제어 방법의 메인 프로세스는 크게 3가지의 프로세스로 나뉘어진다.As shown in FIG. 14A, the main process of the control method in the power plant deterioration monitoring system according to the embodiment of the present invention is largely divided into three processes.

첫번째 메인 프로세스, 두번째 UDP 프로세스, 세번째 UI 프로세스이다.The first main process, the second UDP process, and the third UI process.

첫번째 메인 프로세스에서는 타이머 인터럽트 서비스 프로세스에서 일정한 주기로 행해지고 있는 키 스캔(Key scan) 프로세스를 통해 읽혀진 키(Key) 값을 UDP 프로세스 혹은 UI 프로세스로 전달해 주는 기능을 갖는다.In the first main process, the timer interrupt service process has a function of transferring a key value read through a key scan process performed at regular intervals to a UDP process or a UI process.

두번째 UDP 프로세스에서는 메인 콘트롤러와 2D 어레이 이미지 센서 모듈( 2D Array Image Sensor Module)과의 데이터 송.수신 기능 갖고 있다.The second UDP process has data transmission / reception between the main controller and the 2D array image sensor module (2D Array Image Sensor Module).

소켓 프로세스에서는 SPI 인터페이스에 의한 제어를 통해 이더넷 UDP를 경유하여 2D 어레이 이미지 센서 모듈과 UDP 통신 프로토콜에 따라 데이터를 송.수신한다.The socket process sends and receives data according to the 2D array image sensor module and the UDP communication protocol through the Ethernet UDP through the control by the SPI interface.

세번째 UI 프로세스에서는 LCD 디스플레이에 열화상과 메뉴 및 데이터 그래프등을 표현해 주기 위한 표시 기능(Draw Function)들로 이뤄져 있다.In the third UI process, the LCD display is made up of a draw function for expressing a thermal image, a menu and a data graph, and the like.

표시 기능(Draw Function)은 5개로 구분하며, 그 중 그리기 임시 그래프 기능(Draw temp Graph function)은 실시간 변화하는 온도의 분포를 열화상 동영상의 모습으로 항상 화면에 보여주고 있도록 기능을 구성한다.Draw function is divided into 5 functions. Among them, Draw Temp Graph function constitutes a function to show the distribution of real time changing temperature in the form of thermal video, always on the screen.

나머지 4개 기능(function)으로는 표시 세부 메인 윈도우(Draw detail main window), 표시 메뉴 윈도우(Draw Menu window), 표시 알람 설정 윈도우(Draw Alarm setting window), 표시 알람 리스트 윈도우(Draw Alarm list window)로 구성한다.The remaining four functions include the Draw detail main window, the Draw Menu window, the Draw Alarm setting window, the Draw Alarm list window, .

표시 세부 메인 윈도우(Draw detail main window) 기능에서는 온도 히스토그램 이나 트랜드 화면을 구성해 주기 위한 기능을 구현한다. 표시 메뉴 윈도우(Draw Menu window) 기능에서는 콘트롤러의 환경설정, 경보설정을 위한 설정 창을 준비하여 어떤 임의의 값을 입력할 수 있도록 하는 기능과 경보현황을 list-up해 볼 수 있는 버튼과 디스플레이 창을 나타내주는 기능을 구현한다. 표시 알람 설정 윈도우(Draw Alarm setting window) 기능에서는 알람 설정을 입력해 주기 위한 설정 창과 입력 버튼 등의 디스플레이 창을 나타내주는 기능을 구현한다. 표시 알람 리스트 윈도우(Draw Alarm list window) 기능에서는 알람이 발생 한 경우 그 이벤트를 기록해 놓는데 그 기록되어 있는 내용들을 읽어 내어 표시해주는 기능을 구현한다.The Draw detail main window function implements functions to configure the temperature histogram or trend screen. In the Draw Menu window function, there is a function to set up a configuration window for controller configuration and alarm setting, to input any arbitrary value, a button to list up the alarm status, and a display window And the like. The "Draw Alarm Setting Window" function implements the function of displaying the setting window and the input window for inputting the alarm setting. The draw alarm list window function records the event when an alarm occurs and implements the function to read and display the recorded contents.

도 14b에서 보는 바와 같이, 타이머(Timer) 프로세스는 메인 프로세스를 운영하기 위해 필요한 지연(Delay) 프로세스들의 시간(Time) 값을 제공해 준다. 여기서는 10mSec, 200mSec, 500mSec 타이머들을 준비해 놓는다. 또한 타이머 프로세스에서는 일정한 주기로 키(Key) 값들의 변화를 감지하기 위해 키 스캔(Key scan) 프로세스를 타이머 인터럽트 서비스(Timer Interrupt Service) 프로세스에서 10mSec 간격으로 처리하고 있다.As shown in FIG. 14B, a timer process provides a time value of delay processes necessary for operating the main process. Here, we have 10mSec, 200mSec, and 500mSec timers. Also, in the timer process, the key scan process is processed at intervals of 10 mSec in the timer interrupt service process in order to detect a change in the key values at a constant cycle.

도 14c에서 보는 바와 같이, 온도 데이터를 센서 모듈로 부터 받아 화상 데이터로 처리를 하기 위한 프로세스로서 그 처리 과정은 다음과 같다.As shown in FIG. 14C, the process for receiving temperature data from the sensor module and processing the image data as image data is as follows.

통신 계층(Communication Layer)을 통해 수신된 온도 데이터를 데이터 프로세스를 통해 켈빈(Kelvin) 온도 값으로 부터 섭씨 온도 값으로 변환하여 프레임 드로우(Frame draw) 프로세스로 넘겨준다. 이 섭씨 온도 값에는 최대/최소/평균 값 3가지 종류로 구분되어진 값들이 들어있다.The temperature data received through the communication layer is converted from a Kelvin temperature value to a Celsius temperature value through a data process and passed to a frame draw process. This Celsius temperature value includes the values classified into three kinds of maximum / minimum / average value.

프레임 드로우(Frame draw) 프로세스에서는 우선 각 각의 픽셀에 해당하는 온도 값과 그에 맞는 픽셀 컬러로 변환한다. 그리고 온도 분포에 따른 히스토그램 데이터를 최소 온도 부터 최대 온도까지 12개 막대 그래프로 디스플레이(Display)할 수 있도록 만든다.In the frame draw process, first, the image is transformed into a pixel color corresponding to a temperature value corresponding to each pixel. The histogram data according to the temperature distribution can be displayed in 12 bar graphs from the minimum temperature to the maximum temperature.

이미지 회전 90CCW 기능(Image Rotate 90CCW Function)에서는 원본 이미지가 90도 오른쪽으로 기울어져 입력되는 경우가 있는 데 이러한 이미지를 다시 왼쪽으로 90도 회전 시키기 위한 기능을 구현한다. 업 스케일 이미지 기능(Up scale Image Function)에서는 32x31의 해상도를 갖는 이미지를 226x218로 스케일(scale)를 확대하여 4.3인치 LCD 디스플레이의 해상도에 맞추는 기능을 구현한다.Image Rotation In the 90CCW function (Image Rotate 90CCW Function), the original image is sometimes tilted 90 degrees to the right, which implements the function to rotate the image 90 degrees to the left again. The Up Scale Image Function implements the ability to scale an image with a resolution of 32x31 to 226x218 to fit the resolution of a 4.3-inch LCD display.

드로우 히스토그램 기능(Draw Histogram Function)에서는 앞의 프로세스에서 12개 막대 그래프를 그릴 수 있도록 만들어 놓은 히스토그램 데이터를 이용하여 히스토그램 그래프를 그리기(draw)하는 기능을 구현한다.The Draw Histogram Function implements the ability to draw a histogram graph using the histogram data created so that the previous process can draw 12 bar graphs.

드로우 트렌드 그래프 기능(Draw trend graph function)에서는 전체 영역 중에서 3군데 영역을 사전에 설정하여 놓고 그 각 영역의 최대온도 값을 산출해 놓는다. 이 최대 온도의 변화 추이를 1분 단위로 계산하여 3 군데 영역에 대해 각각의 트랜드 그래프로 표시한다.
In the Draw trend graph function, three areas are set in advance and the maximum temperature value of each area is calculated. The trend of the maximum temperature is calculated in units of one minute, and the trend graph is displayed for each of the three regions.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따라 감지된 온도 데이터를 보정하는 방법을 도 15 내지 도 16을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, a method of correcting sensed temperature data according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 15 to 16. FIG.

센서모듈의 보정 설정값을 얻으려면 ‘k’ 명령으로 하나의 온도 데이터 프레임을 요청한다. 이때 센서모듈로부터 자동으로 보정에 사용하는 설정값을 읽는다. 온도 데이터 프레임을 수신한 뒤에 ‘M’ 명령으로 장치의 실제 설정값을 요청한다. 응답은 다음과 같은 정보를 포함한다.To obtain the calibration settings of the sensor module, request a single temperature data frame with the 'k' command. At this time, the sensor module automatically reads the setting value used for calibration. After receiving the temperature data frame, request the actual setting value of the device by 'M' command. The response includes the following information.

"PIXCvsTA X, BFL3 X, F814 X, THvsTA X IGNORE_ELOFF X ELOFF32 X SBY Y FC X EXP Z”"PIXCvsTA X, BFL3 X, F814 X, THVsTA X IGNORE_ELOFF X ELOFF32 X SBY Y FC X EXP Z"

위에서 X, Y, Z 등은 장치에 관련된 상수이다. X=”true” 또는 “false”, Y=”1” 또는 “0”, Z는 소수점 아래가 2자리인 10진수 이다. 예: “3.47”. 이 상수를 저장한 뒤 공식에 넣어 계산한다.Above, X, Y, Z, etc. are constants related to the device. X = "true" or "false", Y = "1" or "0", and Z is a decimal number with two decimal places. Example: "3.47". This constant is stored and then added to the formula.

다음은 ‘w’ 명령으로 보정 상수값을 요청한다. 센서모듈은 도 15a에 나와있는 보정 정보를 응답할 것이다. 색칠된 상수값을 저장한다. 저장한 모든 상수값은 “상수이름”을 참고해서 이름 붙인다. 만약 예문에서 색칠된 부분이 없고 “상수이름”에도 없다면 저장할 필요가 없다.Next, the correction constant value is requested with the 'w' command. The sensor module will respond to the calibration information shown in Figure 15A. Stores the painted constant value. All stored constant values are named with reference to "constant name". If there are no painted parts in the example sentence and there is no "constant name", you do not need to save it.

다음으로, 도 15b와 같은 헤더 다음에 바로 픽셀에 연관된 상수 또는 보정 데이터가 전송된다. 패킷(UDP)의 개수와 라인(UART)의 개수는 장치의 종류에 따른 픽셀 수와 같이 다르다. 각각의 패킷/라인은 다음과 같다.Next, a constant or correction data associated with the pixel is transmitted immediately after the header as shown in Fig. 15B. The number of packets (UDP) and the number of lines (UART) are the same as the number of pixels according to the type of device. Each packet / line is as follows.

픽셀번호, 온도1(X), 픽셀상수1(X), 온도2(X), 픽셀상수(X), 온도3(X), 픽셀상수3(X), 온도4(X), 픽셀상수4(X)The pixel number, the temperature 1 (X), the pixel constant 1 (X), the temperature 2 (X), the pixel constant X, the temperature 3 (X), the pixel constant 3 (X) (X)

X는 위의 라인에서 픽셀번호를 의미한다. 픽셀 연관 상수 모두를 저장한다.X means the pixel number in the above line. Store all pixel association constants.

다음으로, 온도와 픽셀 상수를 위한 각각 네 개의 주위온도 보정점에서 보정한다. 적분과 두 보정점 사이의 오프셋(각각의 온도 오프셋과 픽셀 상수용), 두 보정점 사이의 선형보간은 계산에 유용하다. 이를 이용하면 실제 주위온도에 아주 정밀하게 근접하다.Next, we calibrate at each of the four ambient temperature correction points for temperature and pixel constants. The offset between the integral and the two correction points (each temperature offset and the acceptance on the pixel), linear interpolation between the two correction points is useful for the calculation. This makes it very close to the actual ambient temperature.

다음 예는 픽셀 0에서 데이터를 취합한 후 도 15a와 도 15b에 따라 만든 것이다. 선형보간은 온도 오프셋의 예에서 보인다. 실제 주위온도는 300K로 추정한다.The following example is based on FIGS. 15A and 15B after collecting data at pixel zero. Linear interpolation is seen in the example of temperature offset. The actual ambient temperature is estimated at 300K.

300K에서 픽셀0의 실제 온도 오프셋을 이용한 계산의 예가 도 16에 도시되고 있다.An example of calculation using the actual temperature offset of pixel 0 at 300K is shown in FIG.

도 16에서 보는 바와 같이, 실제 온도 오프셋 VTh(C,R)을 계산하기 위해 선형보간으로 충분하다. (C,R)은 행과 열을 뜻하며 값과 연관되어 있다. 픽셀 상수를 계산에도 같은 방법으로 처리하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 16, linear interpolation is sufficient to calculate the actual temperature offset V Th (C, R). (C, R) refers to rows and columns and is associated with a value. It is desirable to process the pixel constants in the same way for the calculation.

다음으로, 주위온도를 구하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method for obtaining the ambient temperature will be described.

주위온도는 다음 [수학식 3]으로 계산한다.The ambient temperature is calculated by the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112014012247612-pat00003
Figure 112014012247612-pat00003

단, TAmb는 실제 주위온도 (소수점 한자리의 절대온도)이고,Where T Amb is the actual ambient temperature (absolute temperature of one decimal place)

PTATi 는 N번째의 PTAT값 이고. N은 장치에 따라 다르다.
PTAT i is the Nth PTAT value. N depends on the device.

다음으로, 측정 대상(오브젝트)의 온도를 구하는 방법을 설명한다.Next, a method of obtaining the temperature of the measurement object (object) will be described.

열은 (C)로 픽셀과 연관된 열과 행은 (C,R)로 변수이름을 표시한다.The column is (C), the column associated with the pixel, and the row (C, R) indicates the variable name.

수신한 픽셀 절대 전압은 증폭기의 전자 오프셋 VelOff(C), 픽셀의 온도 오프셋 VTh(C,R), 증폭한 픽셀 전압 VPix(C,R)로 구성되어 있습니다.The received pixel absolute voltage consists of the amplifier's electronic offset V elOff (C), the pixel temperature offset V Th (C, R), and the amplified pixel voltage V Pix (C, R).

VAbs(C,R) = VPix(C,R) + VTh(C,R) + VelOff(C) V Abs (C, R) = V Pix (C, R) + V Th (C, R) + V elOff (C)

전자 오프셋을 픽셀 전압에 상응하기 위해 모듈로-n-체크 방식을 사용한다. 증폭기의 갯수로 픽셀 번호를 나누고 나머지가 전자 오프셋과 일치한다.The electronic offset uses a modulo-n-check scheme to correspond to the pixel voltage. The number of amplifiers is divided by the pixel number, and the remainder coincides with the electronic offset.

장치가 "IGNORE_ELOFF false”라는 보정 설정을 가지고 있으면 수신한 픽셀의 절대 전압에서 증폭기 VelOff(C)의 전자 오프셋을 뺄셈처리 한다. 그대로 두면 전자 오프셋이 ‘0’으로 설정될 수 있다.If the device has a calibration setting of " IGNORE_ELOFF false ", the electronic offset of the amplifier V elOff (C) is subtracted from the absolute voltage of the received pixel. If left alone, the electronic offset can be set to zero.

IGNORE_ELOFF false → VAbs(C,R) - VelOff(C) = VPix(C,R) + VTh(C,R) IGNORE_ELOFF false → V Abs (C, R) - V elOff (C) = V Pix (C, R) + V Th (C, R)

IGNORE_ELOFF ture → VAbs(C,R) = VPix(C,R) + VTh(C,R) IGNORE_ELOFF ture → V Abs (C, R) = V Pix (C, R) + V Th (C, R)

다음 단계는 온도 오프셋을 맞추려는 뺄셈처리를 위해 픽셀 증폭 전압을 구한다.The next step is to obtain the pixel amplification voltage for the subtraction process to match the temperature offset.

IGNORE_ELOFF false → VPix(C,R) = VAbs(C,R) - VelOff(C) - VTh(C,R) IGNORE_ELOFF false → V Pix (C, R) = V Abs (C, R) - V elOff (C) - V Th (C, R)

IGNORE_ELOFF ture → VPix(C,R) = VAbs(C,R) - VTh(C,R) IGNORE_ELOFF ture → V Pix (C, R) = V Abs (C, R) - V Th (C, R)

앞에서 언급했듯이 VTh(C,R)은 Th1(C,R), Th2(C,R), Th3(C,R), Th4(C,R)에서 각각 두 개의 온도 오프셋 값 사이를 선형보간으로 처리해야만 실제 주위온도 TAmb에 근접한다.As mentioned earlier, V Th (C, R) are T h1 (C, R), T h2 (C, R), T h3 (C, R), T h4 (C, R) between each of the two temperature offset value Must be processed by linear interpolation to approach the actual ambient temperature T Amb .

다음 단계는 실제 픽셀 상수 PixC(C,R)를 얻기 위해 선형보간을 한다. 이는 현재의 TAmb와 연관성이 있다.The next step is linear interpolation to obtain the actual pixel constants P ix C (C, R). This is related to the current T Amb .

오브젝트 온도 TO는 소수점 아래 한자리의 절대온도로써 다음 [수학식 4]로 계산한다.The object temperature T O is the absolute temperature of the lower one decimal place and is calculated by the following equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112014012247612-pat00004
Figure 112014012247612-pat00004

ε는 복사열을 받은 픽셀 표면의 배출계수입니다. VDM은 VDM 상수와 같게 만드는 배율기이다. X는 EXP상수와 같게 만들기 위한 지수입니다. VDM과 EXP는 ‘M’ 명령을 보내면 확인할 수 있다.
ε is the emission factor of the surface of the pixel that receives the radiant heat. VDM is a multiplier that makes it equal to the VDM constant. X is an exponent to make it equal to the EXP constant. VDM and EXP can be verified by sending an 'M' command.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 열화상 감시 시스템의 사용자 인터페이스 구성에 대하여 도 17 내지 도 18을 참조하여 설명한다.Next, a user interface configuration of the thermal image monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17 to 18. FIG.

도 17에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 열화상 감시 시스템의 사용자 인터페이스는 사용자 또는 관리자의 명령을 받아들이는 각종 스위치들 및, 각종 상태를 알려주는 LED 표시등들로 구성된다. 도 17는 시스템 장치의 함체의 정면의 인터페이스를 보여주고 있다.As shown in FIG. 17, the user interface of the thermal image monitoring system according to an exemplary embodiment of the present invention includes various switches that accept commands from a user or an administrator, and LED indicators that indicate various states. Figure 17 shows the interface at the front of the enclosure of the system unit.

도 17의 함체 정면 하단에 다음과 같은 스위치들이 구성된다.The following switches are configured at the lower end of the housing front face of Fig.

모니터링 스위치는 온도 실시간 표시 창을 불러내기 위한 것이고, 이벤트 스위치는 경보 이력을 읽어 보기 위해 경보 현황 창을 불러내기 위한 것이다. 또한, 취소 스위치는 설정하려던 행위(ACTION)을 취소하고 이전 창으로 이동 할 때 사용하기 위한 스위치이고, 확인 스위치는 설정 내용을 최종 확인하고 저장할 때 사용된다. 또한, 커서키 스위치들은 상하좌우(UP/DOWN/LEFT/RIGHT) 스위치들로 이뤄져 있고, 메뉴 창에서 항목에 해당하는 칸과 칸 사이를 이동하려 할 때 또는 어떤 설정 값의 숫자를 변경하려 할 때 사용된다. The monitoring switch is for calling up the temperature real time display window, and the event switch is for calling up the alarm status window to read the alarm history. Also, the cancel switch is used to cancel the action (ACTION) to be set and move to the previous window. The confirmation switch is used to confirm and save the setting contents. In addition, the cursor key switches consist of UP / DOWN / LEFT / RIGHT switches. When you want to move between the fields corresponding to the items in the menu window, Is used.

처음 메인 화면에서 이 커서키를 조작하여 이동 할 수 있는 아이콘들은 (a) 표시 범위의 자동 혹은 수동, (b) 히스토그램 혹은 트렌드, (c) 환경설정, 경보현황, 경보설정 등이다.The icons that can be moved by using this cursor key on the main screen are (a) automatic or manual display range, (b) histogram or trend, (c) configuration, alarm status, alarm setting.

한편, 도 17의 함체 정면의 좌우에는 LED 표시등들이 구성된다.On the other hand, LED indicators are formed on the right and left sides of the front surface of the housing of Fig.

정상 상태 LED는 경보 설정 해 놓은 값 이하의 온도가 입력되고 있을 때 온(ON) 경보를 알리고, 알람 상태에서는 오프(OFF) 상태이다. 알람 상태 LED는 경보 설정 이상의 온도 값이 센싱 될 때 온(ON) 혹은 블링킹(BLINKING)으로 표시된다. PC 링크(Link) LED는 이 콘트롤러의 상위 기종인 PC 서버와 연결되어 통신이 원활히 행해지고 있는지를 알려주는 인디케이터로서, 정상 일 때 블링킹(BLINKING)으로 표시된다. 또한, TX 표시등은 송신 데이터가 있을 때 블링킹되고, RX 표시등은 수신 데이터가 있을 때 블링킹된다.The steady state LED indicates an ON alarm when the temperature below the set alarm value is input, and OFF in the alarm state. The alarm status LED is displayed as ON or BLINKING when the temperature value above the alarm setting is sensed. The PC Link LED is an indicator that indicates whether communication is being performed smoothly by connecting to the PC server, which is the upper model of this controller, and it is displayed as BLINKING when it is normal. Also, the TX indicator is blinking when there is transmit data, and the RX indicator is blinking when there is received data.

2D 어레이(Array) 표시등은 2차원 어레이 열화 온도 센서와의 통신이 원활한지를 알려주는 인디케이터로서, 정상 일 때 블링킹으로 표시된다. 또한, 2D 어레이의 TX 표시등은 송신 데이터가 있을 때 블링킹되고, RX 표시등은 수신 데이터가 있을 때 블링킹된다.The 2D array indicator is an indicator that indicates that communication with the two-dimensional array deterioration temperature sensor is smooth and is indicated by blinking when it is normal. Also, the TX indicator of the 2D array is blinked when there is transmit data, and the RX indicator is blinked when there is received data.

또한, 도 17의 함체 정면의 중앙에는 열화상 영상(또는 열화상 이미지)와 열화상 영상에 대한 특징값이나 통계치 등을 표시한다. 기본적으로 표시범위 설정은 자동 설정으로 되어 있고 감시 대상의 특성을 알 경우에 수동 설정을 선택한다.In the center of the front surface of the housing of Fig. 17, there are displayed a thermal image (or thermal image) and characteristic values or statistics for the thermal image. By default, the display range setting is set to automatic, and the manual setting is selected when you know the characteristics of the monitored object.

자동 설정의 경우, 2차원 어레이 센서(2D Array Sensor)로부터 전송되어 온 온도 값을 산술 분석하여 형상으로 인식하기 용이한 색 분포 표시 범위를 매회 자동으로 표시한다.In the case of the automatic setting, the temperature value transmitted from the 2D array sensor is arithmetically analyzed to automatically display the color distribution display range which is easy to recognize as the shape every time.

수동 설정의 경우, 매회 자동으로 바꿔가며 표시하는 경우 최대, 최소치와 평균치의 색 범위가 자동으로 바뀌어서 색으로 특정 값을 인식하기 어려운 문제가 있어 감시대상의 특성이 어느 정도 파악이 된 경우 수동 설정 기능을 활용하여 온도 표시 범위를 설정한다.In the case of manual setting, when the display is changed automatically every time, the color range of maximum, minimum and average is changed automatically, so that it is difficult to recognize a specific value by color. To set the temperature display range.

표시 범위 창에서 수동 라디오 버튼을 선택하게 되면 우측 상단에 표시범위 수동 설정 창의 ΔT(최대 최소 간의 차이 값), 그리고 Tc(온도표시 범위 중심 값)을 설정한다. 이 때 히스토그램 창의 X 축 왼쪽 끝에는 최소온도 값이 계산되어 표시되고 오른쪽 끝에는 최대 온도 값이 표시된다. 예를들어 Tc 값이 25.0도인경우 ΔT 값을 10.0으로 하면, 최대 온도 값은 30.0도, 최소 온도 값은 20.0도로 된다. 이 범위를 벗어나는 값의 색은 수동으로 설정한 최대 값 또는 최소 값으로 대치한 뒤 표시한다.When the manual radio button is selected in the display range window, set ΔT (difference between maximum and minimum values) and Tc (temperature display range center value) in the display range manual setting window. At this time, the minimum temperature value is calculated and displayed at the left end of the X axis of the histogram window, and the maximum temperature value is displayed at the right end. For example, when the Tc value is 25.0 degrees, when the value of DELTA T is 10.0, the maximum temperature value is 30.0 degrees and the minimum temperature value is 20.0 degrees. The color of values outside this range is replaced with the maximum or minimum value set manually.

한편, 열화상 감시 시스템의 사용자 인터페이스를 통해, 시스템의 각종 환경을 설정하기 위한 메뉴들이 표시되고, 해당 메뉴에 의해, 장치 시스템 IP주소 설정, 센서모듈 IP주소 설정, 날짜 설정, 특정영역 모니터링 설정, 열화상 카메라의 팬/틸트 설정 등의 기능을 수행할 수 있다.On the other hand, menus for setting various environments of the system are displayed through a user interface of the thermal image monitoring system, and device system IP address setting, sensor module IP address setting, date setting, specific area monitoring setting, And the pan / tilt setting of the thermal imaging camera can be performed.

특히, 특정영역 모니터링 설정 기능을 통해, 모니터링 하고자 하는 영역을 설정할 수 있다. 예를 들어, 화상 화면 상에 3군데의 특정 영역을 선정하여 온도가 열화 되어 가고 있는 현상을 모니터링 하기 위해 필요한 설정이다. 이때, 특정 영역은 소정의 설정레벨 온도 기준 이상인 영역들로 선정될 수 있다. 해당 영역의 최대/최소/평균 온도를 표시한다. 또한, 관리자에 의해 특정 영역을 임의로 정하여 해당 영역이 설정될 수 있다. 다수의 영역이 설정되는 경우에는, 각각의 영역을 설정하기 위해 L1, L2, L3로 영역 번호를 구분하고, L1, L2, L3의 영역이 정해지고 나면 우측에 있는 화상 화면에 색상 별로 해당 영역을 사각형으로 나타내어 그 영역의 최대/최소/평균 온도를 표시한다.In particular, the area to be monitored can be set through the specific area monitoring setting function. For example, it is necessary to select three specific areas on the image screen to monitor the phenomenon that the temperature is deteriorating. At this time, the specific region may be selected as the regions that are higher than a predetermined set level temperature reference. The maximum / minimum / average temperature of the area is displayed. In addition, a specific area can be arbitrarily set by the administrator and the corresponding area can be set. When a plurality of areas are set, the area numbers are divided into L1, L2, and L3 in order to set the respective areas. When the areas of L1, L2, and L3 are determined, The maximum / minimum / average temperature of the area is indicated by a rectangle.

주위 평균 온도는 전 화면의 전체 평균 온도 값을 표시한다. 이때 최대/최소/평균 온도 그리고 주위 온도의 표시는 L1, L2, L3 각 영역의 온도들을 소정의 시간 간격(약 5초 간격)으로 돌아가며 표시해 주고 그 때 화상 화면에는 지금 표시하고 있는 해당 영역의 사각형의 외곽을 굵게(BOLD) 처리하여 표시한다. 또한 이 L1,L2,L3의 최대 온도 값을 활용하여 메인 화면에서 보여주고 있는 트렌드 화면을 구성한다.The ambient average temperature indicates the total average temperature value of the entire screen. At this time, the maximum / minimum / average temperature and the ambient temperature are displayed by rotating the temperatures of L1, L2, and L3 in a predetermined time interval (about 5 seconds apart) (BOLD) processing is performed and displayed. Also, utilizing the maximum temperature values of L1, L2, and L3, the trend screen shown on the main screen is formed.

또한, 사용자 인터페이스를 통해, 센서모듈(열화상 카메라)의 좌우 또는 상하의 각도(앵글)를 조정함으로써, 원하는 특정 영역을 열화상으로 촬상하기 위한 환경 설정 기능이다. 상기 설정 창에서 입력한 값에 따라 팬/틸트(PAN/TILT) 모터가 회전하여 카메라의 정면 방향을 이동시킨다. 이동 중에 멈추고자 할 때는 취소 스위치를 누른다. 바람직한 팬/틸트의 설정 범위는 다음과 같다. 팬(PAN, X축 포지션)의 설정 범위는 -47° ~ +31°이고, 틸트(TILT, Y축 포지션)의 설정 범위는 -159° ~ +159°이고, 팬/틸트의 조정 속도의 설정 범위는 1°/sec ~ 5 °/sec이다.Further, it is an environment setting function for capturing a desired specific area as a thermal image by adjusting the angle (angle) of the sensor module (thermal imager) to the left or right or up and down through the user interface. The PAN / TILT motor rotates according to the value input in the setting window to move the front direction of the camera. If you want to stop while moving, press the cancel switch. The preferred pan / tilt setting range is as follows. The setting range of PAN (X axis position) is -47 ° ~ + 31 °, and the setting range of Tilt (Y axis position) is -159 ° ~ + 159 ° and setting of pan / tilt adjustment speed The range is 1 ° / sec to 5 ° / sec.

또한, 사용자 인터페이스를 통해, 알람 또는 경보를 하기 위한 기준을 경보 설정 기능에 의해 수행될 수 있다. 경보 설정 기능에는 특정 영역 경보 설정, 주위 온도 상승의 경보 설정, 열화지수 설정 등에 대한 설정 기능을 갖는다. 특정영역의 평균 온도와 주위 평균 온도 값을 활용하여 열화지수를 산출한다. 구체적인 열화지수 산출 방법은 이하에서 구체적으로 설명한다.In addition, a reference for setting an alarm or an alarm through the user interface can be performed by the alarm setting function. The alarm setting function has a setting function for setting a specific area alarm, setting an alarm for an ambient temperature rise, setting a deterioration index, and the like. The deterioration index is calculated using the average temperature and the ambient average temperature value of the specific region. The specific method of calculating the deterioration index will be described in detail below.

한편, 도 18에서 보는 바와 같이, 경보 메시지를 화면의 일부분에 표시하되, 주의 경보 메시지, 경계 경보 메시지, 긴급 경보 메시지 등으로 구분된다.Meanwhile, as shown in FIG. 18, an alarm message is displayed on a part of the screen, and is classified into a warning alarm, a boundary alarm message, and an emergency alert message.

주의 경보 메시지 표시 방법은 상기 메시지에서 xx는 해당 특정 설정 영역의 번호로 표시되고, 황색 띠를 1초 간격으로 블링킹한다. 또한, 경계 경보 메시지 표시 방법은 상기 메시지에서 xx는 해당 특정 설정 영역의 번호로 표시되고, 주황색 띠를 1초 간격으로 블링킹한다. 또한, 긴급 경보 메시지 표시 방법은 상기 메시지에서 xx는 해당 특정 설정 영역의 번호로 표시하고, 적색 띠를 1초 간격으로 블링킹한다. 또는, 주의 경보는 적색 LED 점등을, 경계 경보는 적색 LED 1.5초 간격 점멸을, 긴급 경보는 적색 LED 0.3초 간격 점멸 등으로 알릴 수 있다.The warning message display method is such that xx is indicated by the number of the specific setting area in the above message, and the yellow band is blinked at intervals of 1 second. Also, in the method of displaying a border alarm message, xx is indicated by the number of the specific setting area in the message, and the orange band is blinked at intervals of 1 second. In the emergency alert message display method, xx is indicated by the number of the specific setting area in the message, and the red band is blinked at intervals of 1 second. Alternatively, the alarm of the warning can be informed by the red LED lighting, the boundary alarm by the red LED flashing every 1.5 seconds, and the emergency alarm by the red LED flashing every 0.3 second.

동시에 여러 개의 메시지가 들어 오는 경우에는 먼저 표시하던 메시지를 10초간 유지 한 후 그 다음 메시지를 표시한다. 이러한 메시지는 6개까지만 메시지 표시 저장 장소에 갖고 있고 그 이상은 버린다. 경보 메시지는 취소 스위치를 눌러 닫을 수 있고 또한 가만히 놓아두어도 소정의 시간(약 10초) 후에 자동으로 사라지게 한다. If several messages are received at the same time, the first message is displayed for 10 seconds and then the next message is displayed. Only up to six of these messages can be stored in the message store, and more are discarded. The alarm message can be closed by pressing the cancel switch and also automatically disappear after a predetermined period of time (about 10 seconds) even if the alarm message is released.

또한, 경보를 발생시키는 영역을 화상 화면에 표시한다. 도 18의 화상 화면의 네모 박스는 설정 영역을 나타낸다. 그 안에 설정 값과 감지 최대 온도 값을 표시한다. 예를 들어, 도 18에 표시된 "50/65"에서 50은 경보 설정 기준 온도이고, 60은 감지 최대 온도이다.
Further, an area for generating an alarm is displayed on the image screen. A square box of the image screen in Fig. 18 indicates a setting area. The set value and the detected maximum temperature value are displayed in it. For example, in "50/65" shown in FIG. 18, 50 is the alarm setting reference temperature, and 60 is the detection maximum temperature.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따라 열화지수(건전성 지수)를 계산하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.Next, a method of calculating the deterioration index (soundness index) according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.

접속부위 온도에 대한 멤버쉽 파라미터는 다음과 같이 설정한다.The membership parameter for the junction temperature is set as follows.

- 50도 이하이면 100점- 100 points if less than 50 degrees

- 80도 이상이면 5점- 5 points if more than 80 degrees

접속부위 온도 지수를 계산하는 예를 설명한다.An example of calculating the junction temperature index will be described.

접속부위 온도에 대한 멤버쉽 파라미터 (x는 접속부 온도, v는 점수)가 다음과 같다고 가정한다.Assume that the membership parameter for the junction temperature (x is the junction temperature, v is the score) is:

[수학식 5]&Quot; (5) "

xl : 80 , vl : 5 ===> 상수xl: 80, vl: 5 ===> constant

xh : 50 , vh : 100 ===> 상수xh: 50, vh: 100 ===> constant

따라서 x가 xh 보다 작거나 같으면 v = vh, x가 xl 보다 크거나 같으면 v = vl 이다.Therefore, if x is less than or equal to xh, v = vh, and if x is greater than or equal to xl, then v = vl.

위 경우가 둘 다 아니면 다음 식에 의해 계산한다.If neither of the above cases is true, the following formula is used.

[수학식 6]&Quot; (6) "

멤버쉽 값 v = ((vh - vl)/(xh - xl)) (x - xl) + vl
Membership Value v = ((vh - vl) / (xh - xl)) (x - xl) + vl

예를들어 x = 55이면,For example, if x = 55,

v = ((100-5)/(50-80)) (55-80) + 5v = ((100-5) / (50-80)) (55-80) + 5

= (95/-30) (-25) + 5 = -3.1 x -25 + 5 = 82.5  = (95 / -30) (-25) + 5 = -3.1 x -25 + 5 = 82.5

예를들어 x = 60이면.For example, if x = 60.

v = ((100-5)/(50-80)) (60-80) + 5v = ((100-5) / (50-80)) (60-80) + 5

= (95/-30) (-20) + 5 = -3.1 x -20 + 5 = 67
= (95 / -30) (-20) + 5 = -3.1 x -20 + 5 = 67

온도차이 지수를 계산하는 예를 설명한다.An example of calculating the temperature difference index will be described.

온도차이에 대한 멤버쉽 파라미터 (x는 접속부 온도 - 주위온도 온도차, v는 점수)는 다음과 같다.The membership parameter for temperature difference (x is the junction temperature - ambient temperature difference, v is the score) is as follows.

[수학식 7]&Quot; (7) "

xl : 30 , vl : 5 ===> 상수xl: 30, vl: 5 ===> constant

xh : 5 , vh : 100 ===> 상수xh: 5, vh: 100 ===> constant

따라서 x가 xh 보다 작거나 같으면 v = vh, x가 xl 보다 크거나 같으면 v = vlTherefore, if x is less than or equal to xh, v = vh, if x is greater than or equal to xl, v = vl

위 경우가 둘 다 아니면 다음 식에 의해 계산한다.If neither of the above cases is true, the following formula is used.

[수학식 8]&Quot; (8) "

멤버쉽 값 v = ((vh - vl)/(xh - xl)) (x - xl) + vl
Membership Value v = ((vh - vl) / (xh - xl)) (x - xl) + vl

예를들어 x = 20이면,For example, if x = 20,

v = ((100-5)/(5-30)) (20-30) + 5v = ((100-5) / (5-30)) (20-30) + 5

= (95/-25) (-10) + 5 = -3.8 x -10 + 5 = 43  = (95 / -25) (-10) + 5 = -3.8 x -10 + 5 = 43

예를들어 x = 10이면For example, if x = 10

v = ((100-5)/(5-30)) (10-30) + 5v = ((100-5) / (5-30)) (10-30) + 5

= (95/-25) (-20) + 5 = -3.8 x -20 + 5 = 81
= (95 / -25) (-20) + 5 = -3.8 x -20 + 5 = 81

온도열화지수는 다음 수학식 9에 의해 구해진다.The temperature deterioration index is obtained by the following equation (9).

[수학식 9]&Quot; (9) "

온도열화지수(건전성지수) = 접속온도지수 * 0.7 + 온도차이지수 * 0.3
Temperature Degradation Index (Integrity Index) = Connection Temperature Index * 0.7 + Temperature Difference Index * 0.3

예를들어 접속 온도가 55도이고 온도차이가 20이면,For example, if the connection temperature is 55 degrees and the temperature difference is 20,

온도열화 지수 = 82.5 * 0.7 + 43 * 0.3 = 57.75 + 12.9 = 70.65
Temperature deterioration index = 82.5 * 0.7 + 43 * 0.3 = 57.75 + 12.9 = 70.65

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 감시 장치(30)의 구성을 도 19를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, the configuration of the monitoring apparatus 30 according to the second embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to FIG.

도 19에서 보는 바와 같이, 감시 장치(30)는 센서 수신부(31), 표시부(32), 영상구분부(33), 이상유무 판단부(34), 및, 저장부(36)로 구성된다. 바람직하게는, 알람부(35)를 추가하여 구성될 수 있다.19, the monitoring apparatus 30 includes a sensor receiving unit 31, a display unit 32, an image classification unit 33, an abnormality determination unit 34, and a storage unit 36. Preferably, an alarm unit 35 may be added.

센서 수신부(31)는 열화상 카메라 또는 2차원 서모파일 어레이 센서(30)로부터 열화상 영상의 데이터를 수신한다.The sensor receiving section 31 receives thermal image data from the thermal imaging camera or the two-dimensional thermopile array sensor 30. [

또한, 영상 구분부(33)는 저장된 수배전반의 설비구성 이미지와, 상기 열화상 영상에 대하여 이미지 매칭을 하고, 매칭되면 설비구성 이미지의 각 설비의 해당 영역에 따라 열화상 영상을 각 설비 영상으로 분리한다.In addition, the image classification unit 33 performs image matching on the stored facility image and the thermal image, and when the images are matched, the thermal image is separated into each facility image according to the corresponding region of the facility image do.

설비구성 이미지는 수배전반의 내부를 촬영한 이미지로서, 각 설비의 영역을 나타내는 이미지를 말한다. 설비구성 이미지는 사전에 작성되어 저장부(36)에 저장된다. 또는 수배전반(100) 내에 일반 카메라(색상 카메라, RGB 카메라, 이미지 카메라 등)가 설치되고, 이로부터 획득된 수배전반 내부의 이미지를 인식하여 각 설비의 영역을 정하거나, 관리자에 의해 영역이 구분될 수 있다.The equipment configuration image is an image of the inside of the switchboard, which represents the area of each facility. The facility configuration image is prepared in advance and stored in the storage unit 36. Or an ordinary camera (color camera, RGB camera, image camera, or the like) is installed in the switchboard 100, and the image of the interior of the switchboard is acquired and the area of each facility is determined. have.

이때, 설비구성 이미지는 일반 카메라가 열화상 카메라와 동일한 위치나 근접한 위치에서의 관점에서 촬영된 이미지이다. 또는 수배전반의 설계도로부터 3차원 이미지를 생성하는 경우, 해당 관점에서의 바라본 2차원 이미지를 생성할 수도 있다.At this time, the facility configuration image is an image in which the general camera is photographed at the same position as the thermal imaging camera or at a position close to the thermal imaging camera. Alternatively, when a three-dimensional image is generated from a schematic of a switchboard, a two-dimensional image viewed from the viewpoint may be generated.

도 20에서 보는 바와 같이, 설비구성 이미지는 수배전반 내부를 촬영한 이미지이고, 상기 설비구성 이미지로부터 각 구성 설비의 설비 영역을 구분할 수 있다. 도 20(a)는 분전반 시스템을 촬영한 이미지이고, 도 20(b)는 설비 영역이 나타난 설비 구성 이미지이다. 도 20(b)에서 점선 박스가 설비 영역을 나타낸다. 도 20(c)는 설비 영역만 표시한 설비구성 이미지이다. 도 20(c)의 이미지 내에 박스가 각각 설비 영역을 나타낸다.As shown in FIG. 20, the facility configuration image is an image photographed inside the switchboard, and the facility area of each configuration facility can be distinguished from the facility configuration image. 20 (a) is an image of a distribution panel system, and Fig. 20 (b) is an equipment configuration image showing a facility area. In Fig. 20 (b), the dotted box represents the equipment area. Fig. 20 (c) is an equipment configuration image showing only the equipment area. Boxes in the image of Fig. 20 (c) each represent a facility area.

도 20(a)에서 보는 바와 같이, 분전반 시스템을 일반 카메라로 촬상한 이미지에서, 메인 차단기(81), 분기 차단기(82), 부스바 지지대(83), 모선 부스바(84), 자선 부스바(85)가 차지하는 이미지 상에서의 영역이 해당 설비의 영역이다. 또는 수배전반이 부스바, 진공차단기(VCB), 계기용변압기(PT), 전력량계량기(MOF), 부하개폐기(LBS), 부싱소자 등으로 구성되는 경우, 상기 각 설비 마다 차지하는 영역으로, 설비 영역이 구분될 수 있다.As shown in FIG. 20 (a), the main breaker 81, the branch breaker 82, the bus bar support 83, the bus bar bar 84, the charger bus bar 84, The area on the image occupied by the area 85 is the area of the facility. Or a switchgear is constituted by a bus bar, a vacuum breaker (VCB), a meter transformer (PT), a power meter (MOF), a load break switch (LBS), a bushing element, Can be distinguished.

도 20(a)의 분전반 시스템을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 분전반 시스템은 메인 차단기(81), 일측이 부스 바 지지대(83) 위에 고정되고, 타측은 메인차단기(81)에 연결되는 3상(R, S, T) 및 중성상(N)의 부스바로 구성되는 모선 부스 바(84), 모선 부스 바(84)에 직교하는 방향으로 적층되어 접속되는 다수개의 자선 부스 바(85) 및 다수개의 자선 부스 바(85)에 각각 연결되는 다수개의 분기 차단기(82)로 구성된다.20 (a) will be described in more detail as follows. The distribution panel system includes a main circuit breaker 81 and a bus bar support 83 having one side fixed to the bus bar support 83 and the other side connected to the main circuit breaker 81 And a plurality of branch breakers (85) connected to the plurality of charger bus bars (85) and connected to the plurality of charger bus bars (84) 82).

이때, 모선 부스 바 또는 케이블 접속부가 실험에 의해 발열의 근원이 될 수 있으며, 부스 바 또는 케이블 접속부 이외에 분전반이나 저압 배전반의 열을 발생될 수 있다. 즉, 수배전반(100)을 구성하는 각종 부품 및 구성요소들은 각기 다른 기능을 수행하고, 또한, 다른 전압의 전류를 수전 또는 배전한다. 따라서 각 부품 또는 각 구성요소들에서 발열되는 열은 서로 다를 수 있다.
At this time, the bus bar bar or the cable connecting part can be a source of heat by the experiment, and heat of the distribution board or the low voltage switchboard can be generated in addition to the bus bar or cable connection part. That is, the various components and components constituting the switchboard 100 perform different functions and also accept or distribute currents of different voltages. Thus, the heat generated by each component or each component may be different.

한편, 바람직하게는, 설비구성 이미지에는 설비 영역이 표시되거나, 그 설비 영역의 영역 데이터를 가지고 있을 수 있다. 또는 설비구성 이미지가 설비영역 만 표시된 이미지일 수도 있다.On the other hand, preferably, a facility area is displayed in the facility configuration image or may have area data of the facility area. Alternatively, the equipment configuration image may be an image showing only the equipment area.

영상 구분부(33)는 설비구성 이미지와 열화상 이미지의 에지을 구하고, 양 이미지를 매칭시킨다. 열화상 이미지와 설비구성 이미지가 매칭되려면, 열화상 이미지가 그 크기나 시점 등이 일치되도록 양 이미지를 조정해야 한다.The image classification unit 33 obtains the edges of the facility construction image and the thermal image, and matches both images. In order for the thermal image and the equipment configuration image to match, both images must be adjusted so that the thermal image matches its size or viewpoint.

설비구성 이미지에서는 각 설비 마다 해당 영역을 나타내는 라인 또는 에지가 나타난다. 에지를 나타내는 에지 영상은 이웃하는 두 픽셀 간의 픽셀값 차이(또는 에지)를 구하여 생성된 영상이다. 따라서 설비구성 이미지에서 설비의 테두리 부분은 주변과 픽셀값이 다르기 때문에 에지가 나타난다. 또한, 열화상 영상의 이미지에서도 특정 설비의 온도가 주변 온도와 다를 경우, 그 경계선(설비 영역의 경계선) 부근에서 온도 변화가 클 것이다. 따라서 설비 영역에서의 경계선이 나타난다.In the facility configuration image, a line or an edge indicating the corresponding area appears for each facility. An edge image representing an edge is an image generated by obtaining a pixel value difference (or an edge) between two neighboring pixels. Therefore, in the equipment configuration image, the edge of the equipment edge appears because the peripheral and pixel values are different. Also, in the image of a thermal image, if the temperature of a specific facility differs from the ambient temperature, the temperature change around the boundary line (boundary line of the equipment area) will be large. Therefore, a boundary line appears in the equipment area.

그러나 열화상 이미지에서는 각 설비마다 해당 영역을 나타내는 라인 또는 에지가 나타나는 부분이 있고, 나타나지 않는 부분이 있다. 즉, 해당 설비가 주위와 온도가 다른 경우는 에지가 나타나고, 그렇지 않고 주위 온도와 유사하면 설비 영역의 에지가 나타나지 않는다.However, in the thermal image, there is a portion where a line or an edge indicating the corresponding region appears in each facility, and there is a portion not shown. That is, an edge appears if the facility is at a different temperature from the ambient temperature, otherwise the edge of the plant area does not appear if it is similar to the ambient temperature.

따라서 열화상 이미지에서 나타나는 에지와 설비구성 이미지의 에지와 대비하여 서로 매칭되는 특징점 또는 특징 에지를 찾는다. 매칭된 특징점 또는 특징 에지를 이용하여, 양 이미지의 크기나 시점 등을 일치시키도록 양 이미지를 조정한다. 바람직하게는, 설비구성 이미지를 열화상 이미지와 크기 및 시점이 일치하도록 조정한다. 특징 에지를 찾으면 곧 특징 에지의 점들이 특징점이 된다. 2개의 영상에서 특징점을 찾아 두 개 영상을 매칭시키는 기술은 컴퓨터 비전 분야에서 사용되는 공지기술을 이용한다.Thus, we find feature points or feature edges that match each other in contrast to the edges in the thermal image and the edges of the feature image. Both images are adjusted to match the size or the viewpoint of both images using matching feature points or feature edges. Preferably, the facility configuration image is adjusted to match the size and the viewpoint of the thermal image. As soon as a characteristic edge is found, the points of the characteristic edge become characteristic points. Techniques for finding feature points in two images and matching two images use known techniques used in the field of computer vision.

양 이미지가 매칭되면, 상기 열화상 이미지에서 설비 영역 별로 열화상 영상을 분리할 수 있다. 이때 분리된 열화상 영상을 설비영역별 열화상 영상이라 부르기로 한다.If both images are matched, thermal images can be separated for each facility area in the thermal image. At this time, the separated thermal image is referred to as a thermal image per facility area.

한편, 다른 실시예로서, 영상 구분부(33)는 각 설비에서 발생하는 온도(또는 정상 온도)를 사전에 설정하여 저장하고, 각 설비의 설정 온도와 상기 열화상 영상에서의 온도와 비교하여, 특징점을 찾을 수 있다.Meanwhile, as another embodiment, the image classification unit 33 may store the temperature (or the normal temperature) generated in each facility in advance and store the temperature, compares the set temperature of each facility with the temperature in the thermal image, You can find feature points.

특히, 각 설비의 설정 온도 중에서 가장 높은 온도, 또는 주변 설비와 가장 온도차가 많이 나는 설비의 온도를 이용하여 특징점을 찾을 수 있다. 영상 구분부(33)는 열화상 영상의 이미지에서 열 분포를 구하고, 열 분포 중에서 상위 온도(예를 들어 상위 10%에 해당하는 온도)를 구한다. 상기 열화상 영상의 이미지에서 상위 온도 보다 높은 온도가 되는 부분과, 상기 설비구성 이미지에서 설정 온도가 가장 높은 설비의 영역을 비교하여, 특징점을 찾을 수 있다.In particular, feature points can be found by using the highest temperature among the set temperatures of each facility, or the temperature of the facility which has the highest temperature difference with the surrounding facilities. The image classification unit 33 obtains a thermal distribution in the image of the thermal image, and obtains an upper temperature (for example, a temperature corresponding to the upper 10%) in the thermal distribution. The characteristic point can be found by comparing the portion of the image of the thermal image that is higher in temperature than the upper temperature and the region of the facility with the highest set temperature in the facility construction image.

한편, 영상 구분부(33)는 한번 양 이미지의 특징점을 찾아 설비구성 이미지를 최초로 한번 조정하고, 조정된 설비구성 이미지를 계속 사용한다.
On the other hand, the image classifying unit 33 finds the minutiae of both images once and adjusts the image of the facility image once, and continues to use the adjusted image of the facility image.

다음으로, 이상유무 판단부(34)는 열화상 이미지의 온도, 온도의 변화, 설비 영역별 온도 및 그 변화, 또는 설비 영역의 온도 및 그 주변 온도 등을 이용하여, 이상 유무를 판단한다. 구체적 판단 방법은 이하에서 설명한다.Next, the abnormality determination unit 34 determines whether there is an abnormality by using the temperature and temperature of the thermal image, the temperature of the facility area and the change thereof, or the temperature of the facility area and the ambient temperature. A concrete determination method will be described below.

표시부(32)는 열화상 영상의 데이터를 2차원 디스플레이에 표시한다. 이때, 열화상 영상을 설비 영역별로 구분된 경우, 상기 열화상 영상 상에서 설비 영역을 함께 표시한다.The display unit 32 displays the data of the thermal image on the two-dimensional display. At this time, if the thermal image is divided into the facility areas, the facility areas are displayed together on the thermal image.

또한, 표시부(32)는 열화상 영상에서 이상이 있는 것으로 판단되는 부분(또는 영역)을 표시한다. 특히, 열화상 영상 상에서 설비 영역 별로 이상 유무를 표시할 수 있다.Further, the display unit 32 displays a portion (or an area) determined to be abnormal in the thermal image. Particularly, it is possible to display the abnormality in each facility area on the thermal image.

저장부(36)는 수배전반의 색상 이미지 또는 영상(설비구성 이미지)을 저장하고, 설비구성 이미지에서의 설비 영역에 대한 데이터를 저장한다.The storage unit 36 stores a color image or an image (facility configuration image) of the switchboard, and stores data about the facility area in the facility configuration image.

알람부(35)는 판단부(34)에서 이상이 있는 것으로 판단하는 경우, 이상 상태를 알린다. 특히, 이상 상태와, 해당 설비 영역 또는 이상 상태의 설비에 대한 정보를 같이 알린다.
When the determination unit 34 determines that there is an error, the alarm unit 35 notifies the abnormal state. Particularly, information on the abnormal state and the facilities in the corresponding facility area or abnormal state are informed together.

다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 도 21을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, with reference to FIG. 21, a method of diagnosing deterioration of each installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image according to a third embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 21에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법은 각 영역별로 열화상 영상의 현재 온도를 비교하여 이상 유무를 판단하는 방법이다.As shown in FIG. 21, according to a third embodiment of the present invention, a method for diagnosing deterioration of a plant area using a two-dimensional thermopile array infrared thermography is as follows. It is a way of judging.

복합적으로 구성된 전력설비에 대한 감시는 전력설비마다 최고의 온도를 설정하여 이상 유무를 판단하는 것은 어려운 일이다. 각 설비 마다 최고 허용 온도가 각각 다르고, 각 설비들의 온도를 비교하는 것도 문제가 된다. 따라서 동시에 여러 설비를 감시하는 방법이 필요하다. 본 발명에서는 센서모듈을 설치해 두고 이미지를 보면서 감시하고자 하는 각 설비에 대한 영역을 미리 설정하고, 설정된 영역에 대한 설비의 최고 허용온도를 세팅하여 각 설정된 영역의 온도 설정치 이상이 되면 문제가 발생한 것으로 판단한다.It is difficult to judge the abnormality by setting the maximum temperature for each electric power equipment in the monitoring of the complex electric power equipment. It is also problematic to compare the temperature of each facility with the maximum permissible temperature for each facility. Therefore, a method for monitoring various facilities at the same time is needed. In the present invention, a sensor module is installed, an area for each facility to be monitored is set in advance while viewing an image, a maximum allowable temperature of the facility for the set area is set, do.

먼저, 열화상 영상에 대하여 설비 영역을 구분한다(S11). 열화상 영상을 획득하고, 획득된 열화상 영상과 저장된 수배전반 설비영역 이미지를 매칭하여, 열화상 영상에서의 각 설비 영역을 설정한다.First, the facility area is distinguished from the thermal image (S11). Obtains the thermal image, and matches the obtained thermal image with the stored power storage facility area image to set each facility area in the thermal image.

그리고 각 영역에 대한 임계온도를 설정한다(S12). 영역에 따라 해당 영역에 배치된 설비가 무엇인지를 판단하고, 해당 설비에 대한 임계온도를 적용하여 해당 영역의 임계온도를 설정한다. 각 설비에 따른 이상 유무 판단의 온도는 도 22에 도시된 바와 같다.Then, a critical temperature for each region is set (S12). And determines a critical temperature of the corresponding region by applying a critical temperature for the corresponding facility. The temperature for judging the abnormality according to each facility is as shown in Fig.

그리고 일정시간 마다 열화상 영상을 2차원 서모파일 어레이 센서로부터 받아와서, 각 설비 영역별 현재 온도를 계산한다(S14). 바람직하게는 해당 설비 영역의 각 셀의 온도를 평균한 값을 해당 설비 영역의 온도 또는 현재 온도로 계산한다.Then, the thermal image is received from the two-dimensional thermopile array sensor at predetermined time intervals, and the current temperature for each facility area is calculated (S14). Preferably, a value obtained by averaging the temperature of each cell in the facility region is calculated as the temperature or current temperature of the facility region.

영역별 현재온도가 해당 영역의 임계 온도 보다 높은 지를 판단한다(S15). 현재 온도가 임계온도 보다 높지 않으면 다시 이전 단계(S14)로 돌아간다. 만약 현재 온도가 임계 온도 보다 높으면, 이상 상태로 판단한다(S16). 이상 상태로 판단되면, 이상 상태시 취해야할 방안들을 수행한다. 예를 들어, 관리자에게 이상상태의 알람 신호를 전송하거나, 감시 장치에 구비된 알람 장치를 울린다.It is determined whether the current temperature for each region is higher than the critical temperature of the corresponding region (S15). If the current temperature is not higher than the critical temperature, the process returns to the previous step (S14). If the current temperature is higher than the threshold temperature, it is determined that the current state is abnormal (S16). If it is judged to be abnormal, it performs the measures to be taken in the abnormal state. For example, an alarm signal in an abnormal state is sent to the manager or an alarm device provided in the monitoring apparatus is sounded.

수배전반 내부의 전력설비는 고전압설비와 저전압 설비로 구분하게 되며, 고전압 설비도 각 설비마다 허용하는 온도가 각각 다르다. 앞서 도 22은 고전압 수배전반 내부에 수납된 설비별 허용온도를 나타낸다. 즉, 2D 서모파일 어레이 센서를 이용하여 특정 설비에 대해 임계 온도를 설정해 두고, 각 설비의 온도 기준이상으로 온도가 상승하면 이상을 판단한다. 예를들어 변압기의 경우 표면온도가 80℃를 초과하게 되면 이상 여부를 알려주고, 케이블의 경우 고압케이블인 CV 케이블의 경우 90℃ 이상이 되면 이상 여부를 알려준다.
The electric power facilities inside the switchgear are divided into high voltage equipment and low voltage equipment. 22 shows an allowable temperature for each facility accommodated in the high-voltage switchboard. That is, a critical temperature is set for a specific facility using a 2D thermopile array sensor, and an abnormality is determined when the temperature rises above a temperature reference of each facility. For example, if the surface temperature of the transformer exceeds 80 ° C, the transformer will indicate the abnormality. If the cable is a high-voltage cable, the CV cable will indicate the abnormality if it exceeds 90 ° C.

다음으로, 본 발명의 제4 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 도 23를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, with reference to FIG. 23, a description will be given of a method for diagnosing a deterioration in a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image according to a fourth embodiment of the present invention.

도 23에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법은 각 영역별로 열화상 영상의 온도가 변화하는 기울기를 비교하여 이상 유무를 판단하는 방법이다. 각 설비의 시간에 따른 온도 변화가 급격한 경우 경보 메시지를 알려주어 설비의 이상 징후를 미리 포착할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 23, according to the fourth embodiment of the present invention, the deterioration diagnosis method for the installation area of the switchboard using the infrared thermography of the two-dimensional thermopile array is compared with the slope of the thermoimage image, It is a method of judging whether or not there is an abnormality. If the temperature of each facility changes suddenly over time, an alarm message is notified so that an abnormal symptom of the facility can be captured in advance.

즉, 센서에 의해 측정되는 각 영역별 온도를 주기적으로 감시하여 그 지점의 시간에 대한 온도 기울기가 일정 이상이 되면 문제가 발생한 것으로 판단한다. 이 방법은 전력설비의 문제점이 발생하기 전에 이상 징후를 감지할 수 있는 방법으로 전력설비에서 아주 중요한 역할한다. 이상 징후를 감지하여 미연에 사고를 예방할 수 있는 방법으로 전력설비를 더 안전하게 동작시킬 수 있다. 예를들어, 케이블 접속부의 온도가 50℃ 이상에서 시간에 따른 온도의 기울기가 급격하게 상승하면 이상으로 판단하여 관리자들이 사고예방을 위해 조치를 취하도록 하는 방법이다.That is, it is judged that a problem occurs when the temperature of each region measured by the sensor is periodically monitored and the temperature gradient with respect to the time of the point becomes more than a predetermined value. This method plays a very important role in electric power facilities as a way to detect abnormal signs before problems occur in electric power facilities. By detecting anomalous signs, it is possible to operate the power facilities more safely by preventing accidents in advance. For example, when the temperature of the cable connection part exceeds 50 ° C, the slope of the temperature over time increases suddenly and it is judged that the fault is caused and the manager takes measures to prevent the accident.

먼저, 열화상 영상에 대하여 설비 영역을 구분한다(S21). 열화상 영상을 획득하고, 획득된 열화상 영상과 저장된 수배전반 설비영역 이미지를 매칭하여, 열화상 영상에서의 각 설비 영역을 설정한다. 이것은 앞서 제3 실시예와 같다.First, a facility area is distinguished for a thermal image (S21). Obtains the thermal image, and matches the obtained thermal image with the stored power storage facility area image to set each facility area in the thermal image. This is the same as the third embodiment.

허용 가능한 임계 기울기를 설정한다(S22). 바람직하게는, 영역별로 임계 기울기를 달리 설정할 수도 있다. 예를 들어, 온도 변화가 자주 발생하는 설비가 있을 수 있고, 온도 변화가 없이 항상 일정한 온도로 유지되는 설비가 있을 수 있다. 이럴 때, 전자의 임계 기울기를 후자의 임계 기울기 보다 더 크게 설정할 수 있다. 이 경우, 설비 영역에 따라 해당 영역에 배치된 설비가 무엇인지를 판단하고, 해당 설비에 대한 임계 기울기를 적용하여 해당 영역의 임계 기울기를 설정한다.An allowable threshold slope is set (S22). Preferably, the threshold slope may be set differently for each region. For example, there may be a facility in which a temperature change frequently occurs, and there may be a facility in which a constant temperature is always maintained without a temperature change. In this case, the critical slope of the electron can be set to be larger than the critical slope of the latter. In this case, it is determined which facility is disposed in the corresponding area according to the facility area, and a critical slope of the corresponding area is set by applying a critical slope to the facility.

그리고 일정시간 마다 열화상 영상을 2차원 서모파일 어레이 센서로부터 받아와서, 각 설비 영역별 현재 온도를 계산한다(S23). 바람직하게는 제3 실시예와 같이, 해당 설비 영역의 각 셀의 온도를 평균한 값을 해당 설비 영역의 온도 또는 현재 온도로 계산한다.Then, the thermal image is received from the two-dimensional thermopile array sensor at predetermined time intervals, and the current temperature for each facility area is calculated (S23). Preferably, as in the third embodiment, a value obtained by averaging the temperatures of the respective cells of the facility area is calculated as the temperature of the facility area or the current temperature.

그리고 계산된 현재 온도와 지난 온도를 이용하여, 온도 변화, 즉, 온도변화의 기울기를 구한다(S24). 그리고 영역별 온도 기울기가 임계 기울기 보다 높은 지를 판단한다(S25). 구한 온도 기울기가 임계 기울기 보다 높지 않으면 다시 이전 단계(S23)로 돌아간다. 만약 온도 기울기가 임계 기울기 보다 높으면, 이상 상태로 판단한다(S26). 이상 상태로 판단되면, 이상 상태시 취해야할 방안들을 수행한다.
Then, the temperature change, that is, the slope of the temperature change is obtained using the calculated current temperature and the past temperature (S24). Then, it is determined whether the temperature gradient of each region is higher than the threshold gradient (S25). If the obtained temperature gradient is not higher than the critical gradient, the process returns to the previous step (S23). If the temperature gradient is higher than the critical gradient, it is determined to be in an abnormal state (S26). If it is judged to be abnormal, it performs the measures to be taken in the abnormal state.

다음으로, 본 발명의 제5 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 도 24을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, with reference to FIG. 24, a description will be given of a method for diagnosing deterioration of a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image according to a fifth embodiment of the present invention.

도 24에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법은 각 설비 영역별로 온도를 측정하여 설비 간의 온도 차이를 구하고, 그 차이가 특정 임계 온도차를 넘는 경우 이상 상태로 판단한다.As shown in FIG. 24, according to the fifth embodiment of the present invention, there is provided a method for diagnosing a deterioration of a facility area of a switchboard using infrared thermography of a two-dimensional thermopile array, If the difference exceeds a specific threshold temperature difference, it is judged to be in an abnormal state.

예를 들어, 3대의 변압기 혹은 3상의 설비가 설치된 장소에서 한 상의 변압기 혹은 설비가 가열되는 경우 나머지 상의 변압기와 설비와 비교하여 일정 이상의 온도차가 발생하는 경우에 문제가 발생한 것으로 판단한다.For example, when a transformer or equipment of one phase is heated in a place where three transformers or three-phase equipment is installed, it is judged that a problem occurs when a temperature difference of more than a certain level occurs compared with the transformer and equipment of the remaining phases.

먼저, 열화상 영상에 대하여 설비 영역을 구분한다(S31). 열화상 영상을 획득하고, 획득된 열화상 영상과 저장된 수배전반 설비영역 이미지를 매칭하여, 열화상 영상에서의 각 설비 영역을 설정한다.First, the facility area is divided for the thermal image (S31). Obtains the thermal image, and matches the obtained thermal image with the stored power storage facility area image to set each facility area in the thermal image.

허용 가능한 설비 간 임계 온도차를 설정한다(S32). 예를 들어, 도 25는 3상의 설비 간 온도차에 의해 이상 유무를 판단하는 기준을 나타낸 표이다.The allowable threshold temperature difference between the facilities is set (S32). For example, FIG. 25 is a table showing a criterion for judging whether or not an abnormality is caused by a temperature difference between three-phase equipment.

그리고 일정시간 마다 열화상 영상을 2차원 서모파일 어레이 센서로부터 받아와서, 각 설비 영역별 현재 온도를 계산한다(S33). 바람직하게는, 해당 설비 영역의 각 셀의 온도를 평균한 값을 해당 설비 영역의 온도 또는 현재 온도로 계산한다.Then, the thermal image is received from the two-dimensional thermopile array sensor at predetermined time intervals, and the current temperature for each facility area is calculated (S33). Preferably, a value obtained by averaging the temperature of each cell in the facility area is calculated as the temperature of the facility area or the current temperature.

그리고 각 영역 온도가 다른 영역의 온도와의 차이를 구한다(S34). 각 영역은 해당되는 설비가 있으므로, 영역 간의 온도차가 해당 영역의 설비 간 온도차이다. 그리고 설비간 온도차가 임계 온도차 보다 높은 지를 판단한다(S35). 구한 온도차가 임계 온도차 보다 높지 않으면 다시 이전 단계(S33)로 돌아간다. 만약 온도차가 임계 온도차 보다 높으면, 이상 상태로 판단한다(S36).
Then, the difference between the temperature of each region and the temperature of another region is obtained (S34). Since each area has a corresponding facility, the temperature difference between the areas is the temperature difference between the facilities of the corresponding area. Then, it is determined whether the temperature difference between the equipments is higher than the critical temperature difference (S35). If the obtained temperature difference is not higher than the threshold temperature difference, the process returns to the previous step (S33). If the temperature difference is higher than the threshold temperature difference, it is judged as abnormal (S36).

한편, 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 앞서 제3,4,5 실시예로 설명하였으나, 상기 실시예들을 모두 적용하거나, 일부를 혼용하여 수배전반의 열화를 감시할 수 있다.
In the meantime, although the method of diagnosing the deterioration of the installation area of the transmission / reception panel using the two-dimensional thermopile array infrared ray image has been described in the third, fourth, and fifth embodiments, You can monitor.

다음으로, 본 발명의 제6 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 도 26 내지 도 28를 참조하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 26 to FIG. 28, a deterioration diagnosis method for each installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image according to a sixth embodiment of the present invention will be described.

대부분의 수배전반에서 적용하고 있는 적외선 센서는 포인트 온도 감지 방식으로서, 부스바 및 단자대의 목표 지점 외에 주변 지점에 대한 온도를 함께 검출하여 검출된 값들을 평균하여 1점의 온도로 나타내는 센서이다. 그렇기 때문에, 목표점과 센서간의 거리와 초점에 대한 제약이 많아 정확한 온도를 얻고자 하는 경우, 적외선 센서의 설치 방향 및 각도에 민감하여 사용이 제한적이다.The infrared sensor that is applied in most switchboards is a point temperature sensing system, which is a sensor that detects the temperatures at the surrounding points in addition to the target point of the busbar and the terminal block, and averages the detected values and indicates the temperature at one point. For this reason, there are restrictions on the distance between the target point and the sensor and the focus is limited, so that it is sensitive to the installation direction and the angle of the infrared sensor when it is desired to obtain the accurate temperature.

일례로서, 도 26의 이미지에서, 가운데 1-4번 지점에 대한 각 영역의 온도가 각각 40℃, 50℃, 60℃, 70℃ 라고 하면, 이 적외선 센서는 포인트 온도 검출 방식이므로 4개의 점의 온도를 각각 개별적으로 검출할 수 없다. 대신 1~4개의 점들의 온도를 평균한 값으로서, 한 점의 온도인 55℃로 나타낸다.As an example, in the image of Fig. 26, assuming that the temperatures of the respective regions with respect to the points 1-4 in the center are 40 ° C, 50 ° C, 60 ° C, and 70 ° C, The temperature can not be individually detected. Instead, the average of the temperatures of 1 to 4 points is expressed as 55 ° C, which is the temperature of one point.

이와 같이, 종래기술에 의한 포인트 방식의 적외선 센서는 주변지점의 온도를 함께 평균하여 산출함으로써 정확한 온도 산출이 어렵다.As described above, in the point-type infrared sensor according to the related art, it is difficult to calculate the accurate temperature by averaging the temperatures at the surrounding points together.

반면에, 2차원 배열의 2D 어레이 방식의 적외선 카메라는 사용자가 지정한 관심영역의 각 화소에 대한 온도를 직접 계측할 수 있으므로, 관심 영역 뿐만 아니라 그 주변의 각 화소에 대한 온도 분포를 동시에 계측할 수 있다. 따라서 수배전반의 정확한 대상 지점의 국부 과열의 열화 추이 및 감시 진단에 필수적으로 사용할 수 있다.On the other hand, since the 2D array infrared array camera can directly measure the temperature of each pixel of the interest area designated by the user, it is possible to simultaneously measure the temperature distribution for each pixel in the vicinity of the area of interest have. Therefore, it can be used as an indispensable tool for monitoring deterioration of the local overheating of the accurate target point of the switchboard and monitoring diagnosis.

수배전반의 R, S, T 각 상에 흐르는 전류를 계측하여 불평형률이 5% 이하일 때, 2D 어레이 센서는 이와 동기를 맞추어 온도를 계측한다. 그 후, 접속부의 온도가 각각 상이하다고 하면, 이를 접촉불량으로 인식하여 부스바 과열 현상으로 판단한다.When the unbalance rate is less than 5%, the 2D array sensor measures the temperature in synchronism with the current flowing on the R, S and T phases of the switchboard. Then, if the temperatures of the connecting portions are different from each other, it is recognized as a contact failure and it is determined that the booster bar is overheated.

한편, 도 27에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법은 (a) 설정레벨에 따른 영역 설정 단계(S41); 평균 온도 계산 단계(S42); 소정의 시간후 온도 재계산 단계(S43); 및 이상 상태 판단 단계(S44)로 구성된다.As shown in FIG. 27, the method for diagnosing deterioration of each installation region of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared thermal image according to a sixth embodiment of the present invention includes the steps of: (a) ; An average temperature calculation step S42; A temperature recalculation step S43 after a predetermined time; And an abnormal state determination step (S44).

먼저, 설정온도 레벨에 따른 열화상 모습을 화면에 나타낼 수 있도록 한다. 즉, 설정온도 레벨 이상인 온도의 영역만을 화면에 나타낸다(S41).First, the thermal image according to the set temperature level can be displayed on the screen. That is, only the region of the temperature higher than the set temperature level is displayed on the screen (S41).

다음으로, 관심 대상인 각 영역에 대한 평균 온도를 계산한다. 특히, 설정온도 레벨(또는 설정 레벨) 이상의 온도를 갖는 영역에 대한 평균 온도를 계산한다(S42).Next, calculate the average temperature for each region of interest. In particular, an average temperature for a region having a temperature equal to or higher than the set temperature level (or set level) is calculated (S42).

도 28(a)의 경우, 설정레벨이 48℃ 이상인 경우의 영역으로서, 4×4 배열의 영역이고 그 영역의 평균 온도는 51.4℃(51.375℃)이다. 이때, 픽셀의 개수는 모두 16개이다. 도 28(b)의 경우, 설정레벨이 52℃ 이상인 경우의 영역으로서, 20개 픽셀의 영역이고 그 영역의 평균 온도는 54.2℃이다.In the case of FIG. 28 (a), the region where the set level is 48 ° C or higher is a 4 × 4 array region, and the average temperature of the region is 51.4 ° C. (51.375 ° C.). At this time, the number of pixels is 16. In the case of FIG. 28 (b), the region where the set level is equal to or higher than 52 占 폚 is the region of 20 pixels and the average temperature of the region is 54.2 占 폚.

다음으로, 소정의 시간이 경과한 후, 해당 영역의 평균 온도를 계산한다(S43). 그리고 설정영역에 대해 재 계산된 평균 온도가 사전에 정해진 임계 온도 이상이면 이상 상태로 감지한다(S44). 한편, 임계 온도는 재계산되는 경과 기간에 따라 달리 정할 수 있고, 경과 기간도 다수 개로 정할 수 있다. 예를 들어, 1시간 후, 1일 후, 1주일 후 등으로 경과 기간을 정할 수 있다.Next, after a predetermined time has elapsed, an average temperature of the area is calculated (S43). If the recalculated average temperature for the setting area is equal to or higher than the predetermined threshold temperature, the abnormal state is detected (S44). On the other hand, the critical temperature can be set differently depending on the elapsed time period to be recalculated, and the elapsed period can be set to a plurality of times. For example, an elapsed time period can be set to one hour, one day, one week, and so on.

예를 들어, 1시간 후 해당 영역의 평균 온도가 60℃ 이상이면 설정 레벨에 따른 경보를 출력한다. 도 29의 경우, 4×4 배열의 영역의 평균 온도는 60℃이다. 따라서 경보를 출력하게 된다. 또는 1주일 후 해당 영역의 평균 온도가 80℃ 이상이면 설정 레벨에 따른 경보를 출력하도록 설정할 수도 있다.
For example, if the average temperature of the area is 60 ° C or more after one hour, an alarm is output according to the set level. In the case of FIG. 29, the average temperature of the 4 × 4 array region is 60 ° C. Therefore, an alarm is output. Or after one week, if the average temperature of the corresponding region is 80 DEG C or higher, an alarm according to the set level may be output.

다음으로, 본 발명의 제7 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 도 30 내지 도 32을 참조하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 30 to FIG. 32, a description will be given of a method for diagnosing deterioration of a plant and installation area using a two-dimensional thermopile array infrared image according to a seventh embodiment of the present invention.

본 발명의 제7 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법은 앞서 설명한 제6 실시예의 방법과 동일하며, 다만, 평균 온도를 재계산할 때 설정 영역도 설정레벨에 따라 다시 설정하는 점에서 차이가 있다.The method for diagnosing the deterioration of the installation area using the two-dimensional thermopile array infrared thermal image according to the seventh embodiment of the present invention is the same as the method of the sixth embodiment described above. However, when recalculating the average temperature, There is a difference in resetting according to the setting level.

도 30에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제7 실시예에 따른 방법은 (a) 설정레벨에 따른 영역 설정 단계(S51); 평균 온도 계산 단계(S52); 소정의 시간후 영역 재설정 단계(S53); 온도 재계산 단계(S54); 및 이상 상태 판단 단계(S55)로 구성된다.As shown in FIG. 30, the method according to the seventh embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) setting a region according to a setting level (S51); An average temperature calculation step S52; Resetting the area after a predetermined time (S53); A temperature recalculating step (S54); And an abnormal state determination step S55.

먼저, 설정온도 레벨에 따른 열화상 모습을 화면에 나타낼 수 있도록 한다. 즉, 설정온도 레벨 이상인 온도의 영역만을 화면에 나타낸다(S51).First, the thermal image according to the set temperature level can be displayed on the screen. That is, only the region of the temperature higher than the set temperature level is displayed on the screen (S51).

다음으로, 관심 대상인 각 영역에 대한 평균 온도를 계산한다. 특히, 설정온도 레벨(또는 설정 레벨) 이상의 온도를 갖는 영역에 대한 평균 온도를 계산한다(S52). 앞서 제6 실시예의 도 28와 같이 평균 온도를 계산한다.Next, calculate the average temperature for each region of interest. Specifically, an average temperature is calculated for a region having a temperature equal to or higher than a set temperature level (or a set level) (S52). The average temperature is calculated as shown in Fig. 28 of the sixth embodiment.

다음으로, 소정의 시간이 경과한 후, 측정된 열화상 데이터를 이용하여, 설정온도 레벨 이상인 온도의 영역을 재설정한다(S53). 설정 레벨 이상의 온도를 갖는 영역을 다시 구한다. 그리고 해당 재설정 영역의 평균 온도를 다시 계산한다(S54).Next, after a predetermined period of time has elapsed, the region of the temperature equal to or higher than the set temperature level is reset using the measured thermal image data (S53). A region having a temperature higher than the set level is obtained again. Then, the average temperature of the reset area is recalculated (S54).

다음으로, 재설정 영역에 대해 재 계산된 평균 온도가 사전에 정해진 임계 온도 이상이거나, 재설정 영역의 증가율이 사전에 정해진 임계 영역 증가율 이상인지를 비교하여 이상 상태로 감지한다(S55). 즉, 이때 구한 평균 온도가 소정의 기준 온도 보다 높고 해당 영역의 크기가 증가된 증가량에 따라 경보 여부를 결정한다.Next, whether the recalculated average temperature for the reset area is equal to or higher than a predetermined threshold temperature or whether the increase rate of the reset area is equal to or greater than a predetermined threshold area increase rate is detected (S55). That is, whether or not the alarm is determined according to the increase in the average temperature obtained at this time is higher than the predetermined reference temperature and the size of the area increases.

도 28(a)의 예와 같이, 설정레벨이 48℃ 이상인 경우를 설명한다. 도 31과 같이, 소정의 시간 후에, 설정레벨이 48℃ 이상인 경우, 설정레벨 이상의 온도를 갖는 영역이 8×4 배열의 영역으로 그 크기가 2배로 커졌다. 즉, 픽셀의 크기가 32 픽셀로서, 초기의 16(=4×4) 픽셀 보다 2배로 커졌다. 또한, 해당 영역의 평균 온도가 55℃로서, 초기의 평균 온도 35.4℃ 보다 커졌다. 따라서 전체 열량은 2~3배 증가한 것이므로, 이때, 경고를 발생한다.As in the example of Fig. 28 (a), the case where the set level is 48 ° C or higher will be described. As shown in Fig. 31, after a predetermined time, when the set level is 48 deg. C or higher, the area having the temperature equal to or higher than the set level is an area of 8x4 array and its size is doubled. That is, the pixel size is 32 pixels, twice as large as the initial 16 (= 4 × 4) pixels. Also, the average temperature of the region was 55 캜, which was higher than the initial average temperature of 35.4 캜. Therefore, the total calories are increased by 2 to 3 times, and a warning is generated at this time.

도 32을 참조하여 다른 예를 설명한다. 초기 화면에서, 설정 레벨(예를 들어, 38℃) 이상인 영역의 픽셀 개수는 모두 58개이고, 이때의 평균 온도가 40℃라고 측정된다. 도 32에서 흰색 픽셀들이 초기 화면(열화상 화면)에서 설정 레벨 이상인 영역들로 표시된다. 1시간 후, 설정 레벨(38℃) 이상인 영역이 추가적으로 36개가 늘어나서, 전체 픽셀의 개수가 94개가 되었다. 그리고 해당 영역의 전체 평균 온도는 55℃로 증가되었다. 도 32에서 회색 픽셀들이 추가적으로 늘어난 픽셀들을 나타낸다.
Another example will be described with reference to FIG. On the initial screen, the number of pixels in a region that is equal to or higher than the set level (for example, 38 DEG C) is 58, and the average temperature at this time is measured to be 40 DEG C. [ In Fig. 32, the white pixels are displayed as areas having a set level or higher on the initial screen (thermal image screen). After one hour, an additional 36 regions exceeding the set level (38 DEG C) were added, and the total number of pixels became 94. And the total average temperature in that area was increased to 55 ° C. In Fig. 32, gray pixels represent additional extended pixels.

다음으로, 본 발명의 제8 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 도 33를 참조하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 33, a description will be given of a deterioration diagnosis method for each installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image according to an eighth embodiment of the present invention.

도 33에서 보는 바와 같이, 먼저, 열화상 영상에서 주위 온도를 계산한다(S61). 그리고 소정의 시간이 경과한 후, 주위 온도를 재계산하여(S62), 재계산된 주위 온도가 사전에 정해진 임계 주위온도 보다 크게 높아지는 경우에 이상 상태로 감지한다(S63).As shown in FIG. 33, first, the ambient temperature is calculated in the thermal image (S61). After the predetermined time has elapsed, the ambient temperature is recalculated (S62). If the recalculated ambient temperature becomes higher than the predetermined critical ambient temperature, the abnormal state is detected (S63).

예를 들어, 초기 열화상 영상에서 주위 온도가 35℃로 계산되었는데, 1시간 후에 재측정하여 재계산된 주위 온도가 40℃가 되었다면, 이상상태로 감지하여 알람을 알린다. 또는, 1주일 후 주위 온도가 41℃ 이상이 되면 역시 알람을 알린다.
For example, in an initial thermal image, the ambient temperature is calculated as 35 ° C. If the re-calculated ambient temperature reaches 40 ° C after one hour, an abnormal condition is detected and an alarm is signaled. Alternatively, if the ambient temperature reaches 41 ° C or more after one week, the alarm is notified.

다음으로, 본 발명의 제9 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 도 34 내지 도 35을 참조하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 34 to FIG. 35, a description will be given of a method for diagnosing deterioration of each installation area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image according to a ninth embodiment of the present invention.

본 발명의 제9 실시예는 앞서 설명한 제6 실시예의 방법과 동일하며, 다만, 평균 온도를 재계산할 때 설정 영역 내의 특정 내부 영역에 한정하여 온도를 재계산하는 점에서 차이가 있다.The ninth embodiment of the present invention is the same as the sixth embodiment described above except that the temperature is recalculated only for a specific internal area within the setting area when recalculating the average temperature.

도 34에서 보는 바와 같이, 설정온도 레벨에 따른 열화상 모습을 화면에 나타낼 수 있도록 한다. 즉, 설정온도 레벨 이상인 온도의 영역만을 화면에 나타낸다(S71). 그리고 설정온도 레벨(또는 설정 레벨) 이상의 온도를 갖는 영역에 대한 평균 온도를 계산한다(S72).As shown in FIG. 34, the thermal image according to the set temperature level can be displayed on the screen. That is, only the region of the temperature higher than the set temperature level is displayed on the screen (S71). Then, an average temperature is calculated for a region having a temperature equal to or higher than the set temperature level (or set level) (S72).

다음으로, 도 35의 예와 같이, 소정의 시간이 경과한 후, 측정된 열화상 데이터를 이용하여, 설정 영역 내의 특정 내부 영역의 평균온도를 계산한다(S73). 내부 영역의 평균 온도가 사전에 정해진 내부 영역의 임계 온도 이상이면 이상 상태로 감지한다(S74).Next, as in the example of Fig. 35, after a predetermined time has elapsed, the average temperature of the specific internal area in the setting area is calculated using the measured thermal image data (S73). If the average temperature of the inner region is equal to or higher than the threshold temperature of the predetermined inner region, the abnormal state is sensed (S74).

즉, 1시간 또는 1주일 후, 도 35의 중앙 부분의 영역에서 설정 레벨 온도 보다 급격하게 온도가 증가하는 경우, 경보를 알린다.
That is, after one hour or one week, when the temperature suddenly increases from the set level temperature in the central area of FIG. 35, the alarm is notified.

다음으로, 본 발명의 제10 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 도 36 및 도 37을 참조하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 36 and FIG. 37, a description will be given of a method for diagnosing deterioration of a plant and installation area using a two-dimensional thermopile array infrared image according to a tenth embodiment of the present invention.

본 발명의 제10 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법은 열화상 영상의 온도값(또는 픽셀값)들을 히스토그램으로 표시하여, 평균값과 히스토그램의 분포에 따라 이상 유무를 판단하는 방법이다.A two-dimensional thermopile array according to a tenth embodiment of the present invention is a method for diagnosing a thermal degradation of a plant in a switchboard using an infrared thermography, comprising: displaying a temperature value (or a pixel value) of a thermal image in a histogram and calculating a distribution of a mean value and a histogram To determine whether there is an abnormality.

먼저, 열화상 영상으로부터 온도에 대한 히스토그램의 초기 분포도(이하 제1 분포도)를 생성한다(S81). 도 37에서 보는 바와 같이, x축은 온도이고, y축은 해당 온도의 픽셀 개수(N)이다. 또한, 히스토그램의 분포도에 평균값 또는 무게중심을 표시한다.First, an initial distribution diagram of a histogram (hereinafter referred to as a first distribution diagram) for the temperature from the thermal image is generated (S81). 37, the x-axis is the temperature and the y-axis is the number of pixels (N) of the temperature. Also, the average value or the center of gravity is displayed in the distribution chart of the histogram.

그리고 소정의 시간이 경과한 후의 열화상 영상을 획득하고, 이로부터 현재의 히스토그램의 분포도(이하 제2 분포도)를 생성한다(S82).Then, a thermal image is acquired after a predetermined time has elapsed, and a distribution map of the current histogram (hereinafter referred to as a second distribution map) is generated from the thermal image.

그리고 상기 제1 및 제2 분포도를 비교하여 이상 유무를 판단한다(S83). 제1 및 제2 분포도의 비교는 무게중심, 분포의 편중도, 평균 온도에 의하여 판단한다.Then, the first and second distribution maps are compared to determine whether there is an abnormality (S83). The comparison of the first and second distribution diagrams is made by the center of gravity, the biases of the distribution, and the average temperature.

먼저, 제2 분포도에서 무게중심이 제1 분포도에 비하여 어느 쪽으로 이동하고 어느 만큼 이동했는지에 의해 이상 유무를 판단한다. 즉, 상기 제2 분포도의 무게중심이 상기 제1 분포도의 무게 중심에 비하여 오른쪽으로 이동하고 이동량이 많으면 이상 상태로 감지한다.First, in the second distribution diagram, whether or not the center of gravity moves relative to the first distribution chart and how much the center of gravity has moved is determined. That is, when the center of gravity of the second distribution chart moves rightward relative to the center of gravity of the first distribution chart and the movement amount is large, the abnormal state is detected.

또한, 제2 분포도의 분포의 편중도가 제1 분포도에 비하여, 오른쪽으로 많이 이동하면 이상 상태로 감지한다.In addition, when the biased distribution of the distribution of the second distribution diagram is shifted to the right more than the first distribution diagram, the abnormal state is detected.

또한, 제2 분포도의 평균값이 오른쪽으로 많이 이동하면 이상 상태로 감지한다.
Also, when the average value of the second distribution diagram moves to the right much, it is detected as an abnormal state.

다음으로, 본 발명의 제11 실시예에 따른 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법을 설명한다.Next, a description will be given of a method for diagnosing deterioration in a facility area of a switchboard using a two-dimensional thermopile array infrared ray image according to an eleventh embodiment of the present invention.

본 발명의 제11 실시예는, 앞서 설명한 제3 내지 제6 실시예, 즉, 열화상 영상을 영역별로 구분하여 이상 여부를 판단하는 방법과 관련된 것이다.The eleventh embodiment of the present invention relates to the above-described third to sixth embodiments, that is, a method for determining whether or not an abnormal image is divided into regions by region.

구성 설비 등 대상 물체의 온도가 전류의 크기에 따라 변하므로 초기 열화상 영상의 칼라나 온도값도 변한다. 또한, 대상 물체의 주위 온도의 변화에 따라서 초기 열화상 영상의 칼라나 온도값이 변한다.The temperature of the object such as the configuration equipment changes with the magnitude of the current, so the color or temperature value of the initial thermal image also changes. Further, the color or temperature value of the initial thermal image changes in accordance with the change of the ambient temperature of the object.

따라서 초기 열화상 영상의 칼라나 온도값을 새로 학습할 필요성이 있다. 이때, 대상 물체의 절연체 등의 온도 상승 한도를 고려하여 초기 열화상 영상의 온도값을 재설정해야 한다.Therefore, it is necessary to newly learn the color or temperature value of the initial thermal image. At this time, the temperature value of the initial thermal image must be reset in consideration of the temperature rise limit of the insulator of the object.

또한, 전류의 크기 등에 따라 대상 물체의 온도가 변화되는 것은 부하율(0~100%)에 근거하여 사전에 정해진 값으로 설정할 수 있다. 즉, 부하율이 0%인 경우에는 기준 임계값들을 초기 상태로 설정하되, 부하율이 높아짐에 따라 기준 임계값을 비례하여 높게 설정한다. 부하율의 범위인 0~100%를 구간별로 구분한 후, 해당 구간 내에서의 기준 임계값을 사전에 설정해놓는다. 그리고 부하율에 따라 기준 임계값을 달리 변경한다. 특히, 부하율에 따라 정상적인 경우에 사전에 측정된 열화상 영상을 이용하여 상기 기준 임계값들을 설정해놓을 수 있다.
It is also possible to set a predetermined value based on the load factor (0 to 100%) that the temperature of the object changes depending on the magnitude of the current or the like. That is, when the load factor is 0%, the reference threshold values are set to the initial state, and the reference threshold value is set to be proportionally higher as the load factor increases. After dividing the range of 0 ~ 100% which is the range of the load rate by intervals, the reference threshold value within the interval is set in advance. The reference threshold value is changed according to the load factor. In particular, the reference threshold values can be set using a thermal image that is previously measured in a normal case according to a load factor.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.The invention made by the present inventors has been described concretely with reference to the embodiments. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments, and that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

10 : 수배전반 11 : 구성 설비
20 : 어레이 센서부 21 : 열화상 카메라
30 : 감시 장치 31 : 센서 수신부
32 : 표시부 33 : 영상구분부
34 : 이상유무 판단부 35 : 알람부
36 : 저장부
40 : 원격 서버
210 : 렌즈부 220 : 픽셀어레이부
230 : 신호처리부 240 : 이미지 처리부
10: Switchboard 11: Configuration equipment
20: array sensor unit 21: thermal imaging camera
30: Monitoring device 31: Sensor receiving part
32: display section 33:
34: abnormality determination unit 35: alarm unit
36:
40: remote server
210: lens part 220: pixel array part
230: signal processing unit 240: image processing unit

Claims (8)

2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템에 있어서,
수배전반 내부의 온도를 감지하여 열화상 영상을 획득하는 어레이 센서부; 및,
상기 열화상 영상을 분석하여 수배전반 내부의 이상 유무를 수배전반의 설비 영역 별로 판단하는 감시 장치를 포함하고,
상기 감시 장치는,
상기 어레이 센서부로부터 상기 열화상 영상을 수신하는 센서 수신부;
수배전반의 설비 영역을 나타내는 설비구성 이미지를 저장하는 저장부;
상기 설비구성 이미지와 상기 열화상 영상에 대하여 이미지 매칭을 하고, 상기 설비구성 이미지의 설비 영역에 따라 상기 열화상 영상을 영역별로 구분하는 영상 구분부; 및,
상기 열화상 영상으로부터 설비 영역별로 온도를 구하고, 설비영역별 온도를 이용하여 수배전반 설비의 이상유무를 판단하는 이상유무 판단부를 포함하고,
상기 영상 구분부는 상기 설비구성 이미지와 상기 열화상 영상의 이미지에서 서로 대응되는 특징점을 찾고, 상기 특징점을 이용하여 상기 열화상 영상의 이미지에 대하여 이미지의 크기 및 시점이 일치되도록 상기 설비구성 이미지를 조정하고, 조정된 설비구성 이미지의 설비 영역에 대응하여 상기 열화상 영상의 이미지를 영역별로 구분하는 것을 특징으로 하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템.
A two-dimensional thermopile array infrared thermal imaging diagnosis system,
An array sensor unit for sensing a temperature inside the switchgear and acquiring a thermal image; And
And a monitoring device for analyzing the thermal image to judge whether there is an abnormality inside the power /
The monitoring device includes:
A sensor receiving unit for receiving the thermal image from the array sensor unit;
A storage unit for storing a facility configuration image representing a facility area of the power distribution panel;
An image classification unit for performing image matching with respect to the facility configuration image and the thermal image and dividing the thermal image into zones according to a facility area of the facility configuration image; And
And an abnormality determination unit for determining a temperature for each facility region from the thermal image and determining an abnormality of the power plant by using the temperature for each facility region,
Wherein the image classification unit finds minutiae corresponding to each other in the image of the facility configuration image and the thermal image and adjusts the facility configuration image so that the size and the viewpoint of the image match the image of the thermal image using the minutiae point, And the image of the thermal image is divided into zones according to the facility area of the adjusted facility configuration image. The system for diagnosing the deterioration of the installation area of the power plant using the infrared thermography.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 영상 구분부는, 상기 설비구성 이미지와 상기 열화상 영상의 이미지에서 에지를 구하고, 2개의 이미지의 에지 중에서 매칭되는 에지(이하 특징 에지)를 찾고, 상기 특징 에지 내에서 특징점을 찾는 것을 특징으로 하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the image segmenting unit obtains an edge from an image of the facility construction image and the thermal image and finds an edge (hereinafter referred to as a characteristic edge) which is matched in the edge of the two images, and finds a characteristic point within the characteristic edge Two - Dimensional Thermo - file Array Infrared Thermal Imaging System for Deterioration Diagnosis of Switchboards.
제1항에 있어서,
상기 영상 구분부는 상기 설비구성 이미지에서 가장 높은 온도의 설비에 해당하는 영역과, 상기 열화상 영상의 이미지 중에서 상위에 속하는 온도 이상인 픽셀 부분의 영역을 비교하여 특징점을 찾는 것을 특징으로 하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the image classification unit compares the region corresponding to the facility with the highest temperature in the facility construction image and the region of the pixel portion that is higher than the upper temperature in the image of the thermal image to find the characteristic point. Deterioration Diagnosis System for Installation Area of Arrangement System Using Array Infrared Thermal Imaging.
제1항에 있어서,
상기 이상유무 판단부는 상기 수배전반의 설비 별로 임계온도를 설정하고, 상기 열화상 영상에 영역별로 계산된 측정온도를 해당 영역에 배치된 설비의 임계온도와 비교하여, 상기 설비의 이상유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템.
The method according to claim 1,
The abnormality determination unit sets a critical temperature for each facility of the switchboard and compares the measured temperature calculated for each region in the thermal image with the critical temperature of the facility in the corresponding region to determine whether the facility is abnormal Two - dimensional thermopile array infrared thermal imaging system for the detection of deterioration in the installation area of a power plant.
제1항에 있어서,
상기 이상유무 판단부는 상기 열화상 영상에서 영역별로 온도 변화의 기울기를 계산하고, 상기 온도 변화의 기울기가 사전에 정해진 임계 기울기와 비교하여, 상기 설비의 이상유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the abnormality determination unit calculates a slope of a temperature change for each region in the thermal image and compares the slope of the temperature change with a predetermined threshold slope to determine whether the facility is abnormal or not. Deterioration Diagnosis System for Installation Area of Infrastructure using Infrared Thermal Imaging of File Array.
제1항에 있어서,
상기 이상유무 판단부는 상기 열화상 영상에서 영역별로 온도를 측정하여, 해당 영역의 설비에 대한 온도를 구하고, 상기 설비 간의 온도차를 계산하고, 상기 온도차가 사전에 정해진 임계 온도차와 비교하여 상기 설비의 이상유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the abnormality determination unit determines the temperature of the facility in the region by measuring the temperature in each region in the thermal image, calculates the temperature difference between the facilities, compares the temperature difference with a predetermined threshold temperature difference, Wherein the infrared thermography is used to determine the presence or absence of the infrared thermography.
2차원 서모파일 어레이 센서로부터 수배전반 내부의 온도를 감지하여 획득된 열화상 영상을 수신하여, 수배전반 설비의 이상유무를 판단하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법에 있어서,
(a) 상기 어레이 센서로부터 상기 열화상 영상을 수신하는 단계;
(b) 사전에 저장된 설비구성 이미지와 상기 열화상 영상의 이미지에서 서로 대응되는 특징점을 찾는 단계;
(c) 상기 특징점을 이용하여 상기 열화상 영상의 이미지에 대하여 이미지의 크기 및 시점이 일치되도록 상기 설비구성 이미지를 조정하는 단계;
(d) 조정된 설비구성 이미지의 설비 영역에 대응하여 상기 열화상 영상의 이미지를 영역별로 구분하는 단계;
(e) 상기 열화상 영상으로부터 설비 영역별로 온도를 구하는 단계; 및,
(f) 설비영역별 온도를 이용하여 수배전반 설비의 이상유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 방법.
A two-dimensional thermopile array that detects the temperature inside the switchboard from the two-dimensional thermopile array sensor and receives the acquired thermo-image and judges the abnormality of the switchboard facility. As a result,
(a) receiving the thermal image from the array sensor;
(b) finding feature points corresponding to each other in an image of the thermal imaging image and a previously stored facility configuration image;
(c) adjusting the facility configuration image so that the size and the viewpoint of the image match the image of the thermal image using the feature points;
(d) dividing the image of the thermal image into regions corresponding to the equipment area of the adjusted facility configuration image;
(e) obtaining a temperature for each facility region from the thermal image; And
(f) judging whether or not an abnormality occurs in the power plant by using the temperature of each facility area. 2. A method for diagnosing a deterioration in a plant area of a power plant using infrared thermography of a two-dimensional thermopile array.
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