KR101580188B1

KR101580188B1 - 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템

Info

Publication number: KR101580188B1
Application number: KR1020150056415A
Authority: KR
Inventors: 이창우
Original assignee: 이창우
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-12-24

Abstract

본 발명은 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업자의 조작 실수를 방지하는 것으로, 더욱 상세하게는 초고압 전력설비의 휴전, 비휴전 작업시 전력설비의 신설, 증설, 점검, 보수 등에서 수반될 수 있는 조작실수(오조작, 무단작업 등)로 인한 전력설비의 고장, 광역정전, 인체 위험 등 사람에 의한 에러를 방지하기 위하여 휴전절차 스킵(Skip)방지, 오조작 방지, 무단조작 방지를 포함하는 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템에 관한 것이다.

Description

작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템{Human Error Prevention Wireless Sensor Network Total System}

본 발명은 작업자에 의해 에러방지를 위한 무선센서 네트워크 종합시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작업자의 조작 실수를 방지하는 것으로, 초고압 전력설비의 휴전, 비휴전 작업시 전력설비의 신설, 증설, 점검, 보수 등에서 수반될 수 있는 조작실수(오조작, 무단작업 등)로 인한 전력설비의 고장, 광역정전, 인체 위험 등 작업자에 의한 에러를 방지하기 위하여 휴전절차 스킵(Skip)방지, 오조작 방지, 무단조작 방지를 포함하는 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템에 관한 것이다.

일반적으로 초고압 변전소, 발전소, 대형건물 및 아파트 수배전실과 같은 전력산업 현장 등에서 작업자(감독, 감리, 시공회사 직원 등)의 안전을 확보하고 설비의 피해를 방지하기 위해서는 해당 작업자가 현장을 리드할 수 있는 기술력이 필수적이다.

오늘날, 초고압 전력설비 기술진보에 의해 설비들이 더욱 컴팩트(Compact)화되고 내부설비들이 복잡해지면서 현장 기술자들은 중전기기 제품에 대한 정확한 이해와 현장설비에 대한 흐름(작업준비, 휴전조작, 중전기기 접지, 중전기기에 대한 신설, 증설, 조립, 설치 후 연동시험, 휴전 복구조작 등)에 능통하여야만 작업자 에러 등 작업자의 작업 실수에 의한 대형고장 및 인명피해를 막을 수 있다.

특히, 초고압 전력산업 운영은 전국에 송전망으로 산재되어 있는 수백 개의 변전소들을 각 지역의 급전(분)소에서 원거리로 현장을 통제해야 하는 실정이다.

따라서, 각 원거리에 위치한 급전(분)소 근무자는 현장작업자에게 정확한 지시를 내려야 하고, 근거리에 위치한 변전소들의 현장감독, 감리, 시공회사 작업자 등은 급전(분)소 지휘를 원방으로 정확히 인지해야 하며 또한, 현장 작업자는 고도의 훈련된 기술인력이 투입되어 복잡한 중전기기 조립, 연동시험, 최첨단 시험장비들을 자유자재로 다룰 수 있어야 현장 안전을 확보하고 작업자의 사고를 방지할 수 있다.

상기, 초고압 변전기기 분야는 크게 중전기기 부분과 계전기 및 PNL부분으로 나눌 수 있는데, 이 중에서 특히, 중전기기 부분의 전압별 GIS에서 가장 많은 인적실수가 발생하고 있다. 그 원인으로는 중전기기 중 GIS설비가 가장 복잡하여 현장작업이 가장 어려운 반면 현장의 모든 작업사항을 총괄하는 감독의 기술능력이 부족한 경우 시공업체 및 제작사에 의존할 수밖에 없어, 아무리 관리감독을 강화하고 서류적인 안전사항을 구비한다고 해도, 1인 감독체제에서는 다수 작업자들의 안전 확보 및 작업자 에러를 방지하는 것에는 한계가 있는 문제점이 있다.

또한, 종래의 초고압 GIS설비 중 DS, ES 현장 조작함은 현장 작업자에 의해 도어 Open이 용이하고 내부 Inter-Lock(진행 중인 조작이 완료될 때까지 다음 조작을 작동시키지 않는 것) 조건이 있음에도 불구하고, 조작함 내에서 간단하게 조작되고 임의 해제가 가능하여 이에 따른 대형사고가 빈번히 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 초고압분야의 작업자 에러 방지를 위한 Full proof의 방향은 초고압설비에 이상이 발생하였을 때, 이것을 스스로 감지하여 알람을 알려주는 에러 proof와 현장에서 작업자(감독, 감리, 제작사, 시공회사 등)가 Human error(or Mistake) 할 수 있는 것들을 장비 기능상으로 불가능하게 만드는 Mistake proof로 구성하는 것이다.

결국, 인간이 많은 기술지식을 숙지하여 그것을 기억해내면서 작업을 요구하는 것이 아니라, 인간이 쉽게 작업방법과 문제 사항을 인지(or 알람)할 수 있는 상태로 현장설비나 주변환경을 만들어 놓는 것이 올바른 Full proof의 방향이며 이러한 시스템이 요구되고 있다.

또한, 초고압분야의 복잡, 다양한 현장환경에서 정상이 아닌 이상 상태(abnormal)를 작업자에게 집중(몰입)화 시켜주는 역할을 하는 것이 Inter-lock 또는 Full proof 구현하는 것이 요구되고 있다.

또한, 현장 설비여건, 현장 투입인력의 다양성, 현장 관리감독자 한계(1인 감독제) 등으로 현장을 제대로 관리감독하는 것은 사실상 불가능함을 직시하고, 인간 관리감독의 보조수단으로 장비가 작업자와 상호 보완될 수 있는 최선의 방법으로 초고압 현장에도 최첨단 Mistake proof 시스템을 도입함으로써, 이제까지의 건설, 운영 위주 환경을 탈피하여 현장 환경, 안전 위주로 변화해 나가는 것이 요구되고 있다.

상기와 같은 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템과 관련된 선행 기술 문헌들을 살펴보면 다음과 같다.

문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0034330호(계통감시용 맵보드 고장진단방법 및 고장진단시스템 ; 출원일 : 2011년 09월 28일자).

문헌 2 : 대한민국 등록특허공보 제10-1003814호(전기적회로 이상감지기능을 갖는 수배전반 및 그 제어방법 ; 출원일 : 2010년 10월 05일자).

상기와 같은 문제점 해결과 요구사항을 충족시키고자 창출된 본 발명은, 초고압 중전기기 휴전작업시 원거리 급전(분)소 근무자의 조작실수를 예방하고자 음성DB부를 제공하고, 현장 휴전작업시 작업자들의 에러를 미연에 방지하기 위한 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템을 제공하는 것과 함께, 초고압 분야의 현장 안전사고를 최소화하는 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템을 제공하는데 목적을 두고 있다.

본 발명의 부가적인 특성 및 이점들은 아래의 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 상기 설명에 의해 명백해지거나 본 발명의 실행을 통해 숙지될 것이다. 본 발명의 목표 및 다른 이점들은 특히 아래 기재된 설명 및 부가된 도면뿐만 아니라 청구항에서 지적한 구조에 의해 구현될 것이다.

상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 원격지에서 휴전작업 조작이 발생할 경우, 급전(분)소의 마이크를 통해 입력되는 음성신호를 인식하고, 입력되는 음성신호와 사전에 입력저장된 음성신호를 비교하고 저장하되, 입력되는 음성 신호 중 변전소별 기기명 및 조작번호와 사전에 설정 저장된 음성신호의 일치 여부를 비교 판독하고 시스템 동작의 이상 유무를 판단하는 휴전절차 Skip방지를 위한 급전(분)소 음성인식 기반의 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부와; 현장 GIS실의 작업자들의 휴전작업 절차 Skip 및 무단작업을 방지하기 위해 구성되어 있는 센서들을 Bay별로 무선 통신을 통해 감지하고, 상기 무선통신에 의해 수집된 정보를 현장의 상황과 작업자 임의 및 무단작업을 포함한 안전상황에 따라 분석하여, 그 결과를 현장에 전송 출력시키는 GIS실 현장의 작업자 무단작업에 의한 DS, ES 상태를 판단하고 대응하는 현장 무단작업 방지 시스템부와; 상기 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부에서 전송된 정보와 현장 무단작업 방지 시스템부에서 전송된 정보들을 중앙제어부에서 개별 분석하고, 원격지 급전(분)소 근무자에게 현장 상황을 실시간으로 알려주는 메인 서버와; 외부에서 공급되는 상용전원을 사용 전원(DC전원)으로 변환하여 시스템의 전기적 회로(내부 Digital 회로)에 전원을 공급하고, SCADA RTU를 통해 원격지 급전(분)소에 알람전원 공급 및 현장 스크린, 스피커에 알람 전원을 공급하는 파워 모듈; 을 포함하여서 된 것이다.

상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 원격지 급전(분)소 근무자에게서 발생할 수 있는 조작의 실수를 음성DB로 제공함으로써, 조작 실수를 사전에 예방할 수 있으며, 원격지 근무지의 한계에 따른 현장 블라인드 상태를 각종 센서들을 활용하여 실시간으로 인지할 수 있도록 함으로써, 현장의 작업을 원활히 통제하고 현장의 긴급상황에 신속히 대처할 수 있도록 하는 효과를 얻는다.

상기 본 발명에 적용되는 지그비(ZigBee) 무선통신은 현장 GIS Bay별 설비들에 장착된 센서 노드의 정상, 비정상 상태를 무선통신 받은 본 발명(약칭 : Heps(헵스))를 통해 실시간으로 확인(경보 or 알람)이 가능하여, 현장의 휴전조작 절차 Skip 및 작업자의 임의, 무단작업을 효과적으로 방지할 수 있어, 초고압 산업현장의 위험한 작업환경에서 작업자 및 주요 설비를 효과적으로 보호함과 동시에, 작업자의 불안감을 낮추어 작업 능률과 생산성을 높일 수 있으며, 초고압설비의 대형고장을 사전에 예방할 수 있으므로 인해, 전력계통의 안정적 공급에 기여할 수 있도록 하는 효과를 얻는다.

도 1은 본 발명에 따른 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 시스템 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 현장 구성도(1).
도 3은 본 발명에 따른 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 GIS실 현장 구성도(2).
도 4는 본 발명에 따른 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 GIS실 현장 구성도(3).
도 5는 본 발명에 따른 무단작업 및 현장절차 Skip 방지를 위한 DS, ES 회로도 및 로직.
도 6은 본 발명에 따른 현장 판넬(LCP), ES, PT PNL부 무선센서 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 현장 휴전설비외 무단작업 방지를 위한 무선센서 안전표지물 예시도.

이와 같이 제시하는 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 첨부 도면 도 1은 본 발명에 따른 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 시스템(100)에 관한 예시도이다.

본 발명인 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100 ; HEPS(헵스))은 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같으며, 전압별 GIS실(배전용 차단실)에 설치되어, 원격지 급전(분)소 운영자의 휴전조작시 급전(분)소 마이크(160)의 음성을 인식하여 휴전절차 Skip 방지를 수행하며, 현장 GIS Bay별 DS, ES, PT PNL에 설치된 센서들을 집합한 Bay별 센서 노드(200 ; Sensor Node)들과 무선통신을 전송하여 실시간으로 지그비 모듈(ZigBee Module)의 무선주파 모듈(RF Module)을 통해 현장 무단작업을 방지한다.

상기에서, 본 발명인 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)은 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부(110), 메인 서버(120 ; Main Server), 현장 무단작업 방지 시스템부(130) 및 파워 모듈(170 ; Power Module) 등을 장착한 것이다.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 본 발명인 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)은 원격지에서 휴전작업 조작이 발생할 경우, 급전(분)소의 마이크를 통해 입력되는 음성신호를 인식하고, 입력되는 음성신호와 사전에 입력저장된 음성신호를 비교하고 저장하되, 입력되는 음성 신호 중 변전소별 기기명 및 조작번호와 사전에 설정 저장된 음성신호의 일치 여부를 비교 판독하고 시스템 동작의 이상 유무를 판단하는, 휴전절차 Skip방지를 위한 급전(분)소 음성인식 기반의 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부(110)와; 현장 GIS실의 작업자들의 휴전작업 절차 Skip 및 무단작업을 방지하기 위해 구성되어 있는 센서들을 Bay별로 무선 통신을 통해 감지하고, 상기 무선통신에 의해 수집된 정보를 현장의 상황과 작업자 임의 및 무단작업을 포함한 안전상황에 따라 분석하여, 그 결과를 현장에 전송 출력시키는 GIS실 현장의 작업자 무단작업에 의한 DS(단로기), ES(접지단로기) 상태를 판단하고 대응하는 현장 무단작업 방지 시스템부(130)와; 상기 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부(110)에서 전송된 정보와 현장 무단작업 방지 시스템부(130)에서 전송된 정보들을 중앙제어부(121)에서 개별 분석하고, 원격지 급전(분)소 근무자에게 현장 상황을 실시간으로 알려주는 메인 서버(120)와; 외부에서 공급되는 상용전원을 사용 전원(DC전원)으로 변환하여 시스템의 전기적 회로(내부 Digital 회로에) 전원을 공급하고, SCADA RTU를 통해 원격지 급전(분)소에 알람전원 공급 및 현장 스크린, 스피커에 알람 전원을 공급하는 파워 모듈(170); 을 포함하여서 될 수 있다.

이때, 상기 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부(110)는 급전(분)소 운영자가 원격지에서 휴전 작업 조작을 수행시 급전(분)소의 급전(분)소 마이크(160)를 통해 지령을 하달하면, DNP 3.0 유선통신을 통해 현장에서 음성을 인식하는 음성인식부(111) 및 음성비교부(112)와, 음성을 저장하는 음성 DB부(113)와, 저장되어 있는 변전소별 기기명 및 조작번호 일치 여부를 비교, 판독하는 시스템제어부(114) 및 시스템 동작의 이상 유무를 전송하는 알람출력부(115)를 포함하여 될 수 있다.

또한, 상기 메인 서버(120)는 시스템 내에 장착된 휴전절차 Skip 방지 음성인식 시스템부(110)에서 전송된 정보와 현장 무단작업 방지 시스템부(130)에서 전송된 정보들을 중앙제어부(121)에서 개별 분석하고 분석결과를 출력제어부(122)에 전송하여, 원격지 급전(분)소 근무자에게 현장 상황을 실시간으로 알려주는 것으로, 어느 설비에서 휴전절차가 Skip 되었는지와 무단작업이 발생했는지를 Monitor를 통해 확인 가능하도록 하는 감시 Monitor(123) 및 현장에서 발생한 현장알람 제어(or Reset, Stop 기능)권한을 주요 관리자에게만 국한되도록 Lock 장치가 포함될 수 있다.

또한, 상기 현장 무단작업 방지 시스템부(130)는 현장 GIS실에서 작업하는 작업자들의 휴전작업 절차 Skip 및 무단작업을 방지하기 위해 구성되어 있는 센서들을 Bay별로 감지하기 위한 현장 센서 노드(200 ; ZigBee #1∼#n)와, 상기 감지된 정보들을 센서 노드(200)에 의해 무선 전송하여 감지하는 지그비 모듈(135 ; ZigBee Module)과, 센서 노드(200)와 지그비 모듈 간의 무선통신을 중계하는 무선주파 모듈부와, 무선통신에 의해 수집된 정보를 분석하기 위한 종합분석DB부(131) 및 초고압 산업현장의 상황과 작업자 임의 및 무단작업 등 안전상황을 종합 분석하여 그 결과를 현장의 스크린(140)과 스피커(150)에 전송함과 동시에 중앙제어부(121)에 전송하는 시스템 제어부(132)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 파워 모듈(170)은 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 시스템(100)의 메인 서버(120)의 중앙제어부(121)의 제어에 따라 외부에서 공급받은 AC 220V 전원을 Inverter(인버터)를 통해 DC 125V, 48V, 24V, 3V로 변환하여 내부 Digital 회로에 DC 전원을 공급하고, SCADA RTU(Supervisory Control and Data Acquisition Remote Terminel Unit ; 원방감시제어장치)를 통해 원격지 급전(분)소에 알람전원 공급 및 현장 스크린(스피커 포함)에 알람전원을 공급하는 전원 공급부일 수 있다.

그리고, 첨부 도면 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 현장 구성도에 관한 예시도이다.

상기 터치 및 전압 센싱부(300)는 현장 GIS실의 Bay별 LCP, ES, PT PNL에 설치되어 작업자가 임의로 Interlock Key를 해제하거나, 활선 부위에 위치한 ES(접지단로기)를 무단으로 열거나 조작할 때, 또한, 신설, 증설작업시 작업자가 작업절차를 무단으로 Skip할 때 등, 현장의 모든 Skip사항 및 무단작업 시행상태를 각 센서가 센싱 신호를 감지하고, 모선부의 PT 사ㆍ활 여부와 함께 구성된 접점들의 Analog 신호를 Digital 신호로 변환하여 광케이블을 통하여 센서 노드(200)에 전달하는 역할을 하고, 센서 노드(200)에 내장된 무선주파 모듈부(230)를 통해 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 시스템(100)의 시스템 제어부(132)로 전달하는 것일 수 있다.

이때, 상기 무선주파 모듈부(230)는 현장 센서 노드(200)와 지그비 모듈(135) 간의 통신을 담당하는 무선통신 모듈로서, 현장 센서 노드와 다중으로 통신할 수 있다. 이를 위해, 상기 무선주파 모듈부(230)는 지그비(Zigbee (IEEE 802.15.4))와 같은 국제 통신 프로토콜을 적용할 수 있다.

상기 센서 노드(200)는 현장 GIS실의 Bay별로 각각 1개씩 LCP에 장착되며, 무선통신을 원활하게 하기 위해, GIS별 LCP 전면부에 Open Window 방식으로 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 센서 노드(200)는 Analog I/O와 Digital I/O를 연결할 수 있는 모듈 컨넥터(210 ; Module Connector), ZigBee Chip이 내장된 마이크로프로세서(220 ; Micro-processor), 무선통신 중계역할을 하는 무선주파 모듈부(230 ; RF Module)로 구성되며, 센서 노드(200)가 독자적으로 운영될 수 있도록, 파워 모듈(240)은 자체 내장 Battery DC 3V로 구성되어, 1년 이상 장기 운전을 할 수 있고, Battery low시는 자체 경보를 알려주는 기능이 구성될 수 있다.

상기 현장 무단작업 방지 시스템부(130)의 지그비 모듈(135 ; Zigee Module)은 상기 각각의 센서 노드(200)들과 근거리 무선통신을 수행하는 종합 무선주파 모듈부를 포함할 수 있다.

각 GIS Bay별 정확한 정보를 전달하기 위해서는 각 Sensor(S1...Sn)들에 부여된 고유 어드레스 번호를 센서 노드(200)에서 무선전송(Send)하여, 지그비 모듈(135)의 종합 무선주파 모듈부에 어드레스 별로 무선 전송(Receive)받아, 시스템제어부(132) 및 종합분석DB부(131)에서 로직으로 이상 유무를 판단하도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 센서 노드(200) 및 지그비 모듈(135)은 지그비(Zigbee(IEEE 802.15.4))와 같은 통신 프로토콜에 의해 GIS 설비와 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)을 구성하는 구성요소 상호간의 무선통신을 제공할 수 있다.

상기 지그비(ZigBee) 무선통신은 250Kbps의 데이터 전송 속도를 지원하고 옥내 GIS실 50m 이내의 거리에서 원활한 통신적용 가능하며 만약, 옥외설비 50m 이상의 거리에서 사용시는 중계기를 설치하여 적용거리를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 센서 노드(200) 및 지그비 모듈(135)에 장착된 한 개의 ZigBee chip은 255개의 무선센서를 연결할 수 있다. 또한, IEEE 802.15.4의 국제표준규격에서 2.4GHz RF SoC compliant에 대한 지그비의 표준을 정의하고 있으며, ZigBee chip은 온도 -40∼85℃, Supply voltage 2.0∼3.6V, 23.1mA의 낮은 출력에도 50m 거리 이내에서 무선통신이 가능한 운영환경을 제공할 수 있다.

참고로, 초고압(765kV, 345kV, 154kV, 22.9kV GIS실) 변전소, 발전소, 대형건물 및 아파트 수배전설비 등에서 무선통신이 가능하고, 광역의 작업현장에 산재해 있는 수십∼수백 개의 센서들을 각각의 어드레스 별로 관리 가능한 하나의 네트워크로 구성할 수 있어, 무선센서 네트워크로서 가장 신뢰할 수 있는 기술이다.

또한, 상기 현장 스크린(140)은 현장 GIS실에서 발생되는 휴전작업 Skip 사항, 무단작업 시행상태를 해당 알람을 발생시키는 센서들의 어드레스 코드를 시스템제어부(132) 및 종합분석DB(131)에서 판단하여 이상상태일 경우, 스크린출력부(133)를 통해 현장의 스크린에 다음과 같은 예처럼 “경고!, 경고!, 경고! 지금 154kV #1Bay(ZigBee #1 Sensor Node) 인출 ES(S4)에서 무단작업이 발생 되었습니다. 무단작업을 즉시 중지하시기 바랍니다. ”라는 메시지를 출력하여 현장의 모든 작업자들이 어디서 무단작업이 발생 되었는지를 즉시 인지할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 현장스피커(150)는 상기 현장 스크린(140)과 동일 절차를 통해 현장 GIS실에서 발생되는 휴전작업 Skip 사항, 무단작업 시행상태를 해당 알람을 발생시키는 센서들의 어드레스 코드를 시스템제어부(132) 및 종합분석DB(131)에서 판단하여 이상상태일 경우, 알람출력부(134)와 연결된 현장 스피커(150)를 통해 일반 알람 및 경보 알람(중요)을 발생시킴으로써, 작업자 에러를 발생시키려는 당사자와 주위의 다른 작업자에게 휴전작업 Skip 사항, 무단작업 시행상태를 알려주고 이를 통해 작업자 에러를 전면 차단할 수 있다. 이때, 한번 발생된 일반 및 경보 알람은 현장에서 누구나 제어할 수 없도록 주요 관리자(예 : 현장 감독)에게만 제어(or Reset, Stop 기능)권한을 주어 현장의 또 다른 사고를 방지할 수 있어야 한다.

또한, 상기 급전(분)소 마이크(160)는 휴전작업시 원격지 급전원이 실시간으로 지령하는 음성을 음성인식 모드로 전환하여 원격지 현장의 휴전절차 Skip 방지 음성인식 시스템부(110)의 음성인식부(111)로 전송할 수 있다.

그리고, 첨부 도면 도 5는 본 발명에 따른 현장 무단작업, 현장절차 Skip 방지를 위한 현장 DS, ES, PT부 회로도 및 로직에 관한 예시도이다.

여기서, DS 및 ES용 개선CS(400 ; Control Switch (제어(조작)스위치))는 휴전작업 및 증설작업시 자주 발생하는 작업자 에러를 방지하기 개선하여 적용되는 CS로서, 기존 DS 및 ES용 CS는 단지 Close or Open 기능만을 가지고 있었지만, 상기 개선용 CS는 작업자가 실수할 수 있는 사고를 미연에 방지하기 위해, Close or Open Ready 기능이 부여된 CS일 수 있다.

상기 DS 및 ES용 개선CS(400)를 적용한 무단작업 및 현장절차 Skip 방지 회로도 및 로직은 다음과 같다.

우선, 현장에서 휴전작업을 하고나면, 점검 또는 증설작업을 작업자가 시행하게 된다. 작업이 진행되는 단계에서 필연적으로 연동시험이 수반되게 되어있다. 만약, 작업자의 기술능력이 떨어진다면, GIS에 얽혀있는 복잡한 Inter-Lock조건을 무시한 채 활선 부위의 설비를 조작할 수 있는 조건이 된다.

따라서, 이를 방지하기 위해서는 CS와 로직회로를 강화하여 작업자가 실수할 수 있는 조건을 사전에 제거하는 것이 바람직하다.

개선CS를 적용한 DS 및 ES 회로도 동작원리는 다음과 같다.

먼저, DS(단로기)를 강제로 Close(투입)하기 위해서는 선행조건이 있는데, 만약 IRR(인터록해제 키)을 투입하면서 CS1 Close Ready를 On했을 때 Bus 측 전압이 활선 상태이면, 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)에서 분석하여, 이상 상태라고 판단하여 경보를 발생하고, 그와 동시에 DS 투입을 하지 못하도록 IL2 해제를 통해 Inter-Lock을 수행할 수 있다.

또한, ES(접지단로기)는 현장에서 강제로 Close(투입)하지 못하도록 1단계로 현장 ES함을 Open 하거나, IRR(인터록해제 키)을 투입하였을 때, 만약 모선(BUS)측 전압이 활선 상태이면, 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)에서 분석하여, 이상 상태 징후를 판단하여 일반 알람을 발생하여 급전(분)소, 감독, 현장작업자에게 작업자 에러 방지를 위한 알람을 제공할 수 있다.

2단계로 현장 ES함내 ES 투입을 위해 부쉬버튼(BS)을 ON하거나, 솔레노이드(LMG)를 강제로 Open 하였을 때, 만약 모선(BUS) 측 전압이 활선 상태이면, 본 발명인 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)에서 분석하여, 이상 상태로 판단하여 경보 알람을 발생하여 급전(분)소, 감독, 현장작업자에게 작업자 에러 방지를 위한 경보를 제공할 수 있다.

그리고, 첨부 도면 도 6은 본 발명에 따른 현장 판넬(LCP), ES, PT PNL 무선센서 구성도에 관한 예시도이다.

여기서, 센서(300)들은 각 GIS Bay별로 현장 판넬(LCP), DS, ES, PT PNL에 그 기능에 따라 터치센서, 전압센서들로 구성되며 GIS에 무단작업 발생을 최초로 인지하는 기능을 담당할 수 있다.

상기 센서(300)들의 구성을 살펴보면, 각 PNL의 아날로그 신호들(314,315,316,324,325,326,334,335)을 터미널블록(TB, 312,322,332)에 구성하여, 각 센서(311,,321,331)들에 연결하여 Digital 신호로 변환하여 광케이블을 거쳐 해당 센서 노드로 신호를 전송할 수 있다.

이때, 각 센서(300)에 공급되는 전원은 DC 3V 이며 1년 이상 사용 가능한 Battery로 구성될 수 있다.

그리고, 도 7은 본 발명에 따른 현장 휴전설비외 무단작업 방지를 위한 무선센서 안전표지물에 관한 예시도이다.

여기서, 무선센서 안전표지물(500)들은 전압별 GIS실 현장에서 점검 및 신설, 증설 작업시 휴전 설비 이외 활선 상태와 설비 오조작을 방지하기 위해 사용하는 표지물로서, 기존 자석식 안전표지물은 단지 육안으로 활선 구역만을 표시하며, 작업자들이 임의로 안전표지물을 제거하더라도 활선 구역 무단작업을 방지할 수 있는 방법이 없었다.

그러나, 본 발명에 적용하는 무선센서 안전표지물(500, Balancing Sensor Node)은 감지센서(550)를 활용하여, 안전표지물을 작업자가 무단으로 제거시 Balancing 감지를 ZigBee Chip(520)이 감지하여, 무선주파 모듈부를 통해 무선신호를 현장의 작업자 에러 방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)에 전송하여 무단작업 발생사항에 대한 경보를 발생한다.

이때, 무선센서 안전표지물(500)에 공급되는 전원은 DC 3V 이며 1년 이상 사용이 가능한 배터리로 구성될 수 있다.

그리고, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 무단 접근 및 터치에 대한 경보 발생과 관련된 시스템 예시도이다.

상기 무단 접근 및 터치에 대한 경보 발생과 관련된 장치는 주변의 움직임 또는 터치와 관련한 환경 변화를 감지하는 감지센서(600)로부터 감지신호가 전달되면, 무선주파 모듈부(230)가 무선신호를 송출하고, 상기 무선신호를 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)이 수신하면, 알람출력부(134)와 연결된 현장 스피커(150)를 통해 일반 알람 및 경보 알람을 발생시키는 것일 수 있다.

상기 감지센서(600)는 송전탑 또는 옥외 전력용변압기와 같은 시설물 자체 또는 주변 중 사전에 설정된 평면적(2차원적) 영역 또는 입체적 영역(3차원적)에 마련되는 복수의 적외선 투광센서 및 수광센서일 수 있다.

이때, 상기 감지센서(600)를 적외선 투광센서와 수광센서로 이루어진 적외선 센서로 적용하는 이유로는, 적외선을 이용해서 온도 등의 물리량을 검지하여 신호처리가 가능한 전기량으로 변환할 경우, 응답 속도가 매우 빠르고 감도가 좋기 때문에 무단 접근 및 터치와 관련한 감지에 있어서, 감도와 정확성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

상기 감지센서(600)는 적외선 센서 이외에도 초음파 센서, 레이더, 레이저 센서, 알에프 센서, 온도감지센서, 진동감지센서가 설치되어질 장치 내지 시설물에 따라 또한 주변 환경에 따라 달리 적용될 수도 있고 이와 같은 센서들이 복수개가 적용될 수도 있다.

이와 같이 되는 본 발명은 예를 들면, 상기 감지센서(600)가 송전탑 또는 옥외 전력용변압기 등의 시설물 자체 또는 주변에 설치된 상태에서 작업자 또는 일반인의 무단 접근 또는 터치가 이루어지면, 상기 감지센서(600)가 감지하여 감지신호를 무선주파 모듈부(230)를 통해 송출하게 된다.

상기와 같이 송출된 무선신호 즉, 주변의 움직임 또는 터치와 관련한 환경 변화에 대한 감지신호를 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)이 수신하면, 알람출력부(134)와 연결된 현장 스피커(150)를 통해 일반 알람 및 경보 알람을 발생시킴으로써, 무단 접근 또는 터치에 대해 경고가 이루어지도록 하여 주의를 환기시킨다.

또한, 상기와 같이 감지센서(600)가 송전탑 또는 옥외 전력용변압기 등의 시설물 자체 또는 주변에 설치된 상태에서 까치, 참새와 같은 날짐승 또는 고양이와 같은 작은 동물의 접근 또는 터치(날아와 앉거나 걸어다님)가 이루어지면, 상기 감지센서(600)가 감지하여 감지신호를 무선주파 모듈부(230)를 통해 송출하게 되고, 상기 송출된 무선신호 즉, 주변의 움직임 또는 터치와 관련한 환경 변화에 대한 감지신호를 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템(100)이 수신하면, 알람출력부(134)와 연결된 현장 스피커(150)를 통해 알람을 발생시킴으로써, 짐승들의 접근 또는 터치에 대해 경보가 이루어지도록 한다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템
110 : 휴전절차 Skip방지 무선인식 시스템부 120 : 메인 서버
130 : 현장 무단작업 방지 시스템부 170 : 파워 모듈
200 : 센서 노드 210 : 모듈 컨넥터
220 : 마이크로프로세서 230 : 무선주파 모듈부
240 : 파워 모듈 300 : 센서
400 : DS 및 ES용 개선CS 500 : 무선센서 안전표지물
600 : 감지센서(적외선)

Claims

원격지에서 휴전작업 조작이 발생할 경우, 급전(분)소의 마이크를 통해 입력되는 음성신호를 인식하고, 입력되는 음성신호와 사전에 입력저장된 음성신호를 비교하고 저장하되, 입력되는 음성 신호 중 변전소별 기기명 및 조작번호와 사전에 설정 저장된 음성신호의 일치 여부를 비교 판독하고 시스템 동작의 이상 유무를 판단하는, 휴전절차 Skip방지를 위한 급전(분)소 음성인식 기반의 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부와; 현장 GIS실의 작업자들의 휴전작업 절차 Skip 및 무단작업을 방지하기 위해 구성되어 있는 센서들을 Bay별로 무선 통신을 통해 감지하고, 상기 무선통신에 의해 수집된 정보를 현장의 상황과 작업자 임의 및 무단작업을 포함한 안전상황에 따라 분석하여, 그 결과를 현장에 전송 출력시키는 GIS실 현장의 작업자 무단작업에 의한 DS, ES 상태를 판단하고 대응하는 현장 무단작업 방지 시스템부와; 상기 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부에서 전송된 정보와 현장 무단작업 방지 시스템부에서 전송된 정보들을 중앙제어부에서 개별 분석하고, 원격지 급전(분)소 근무자에게 현장 상황을 실시간으로 알려주는 메인 서버와; 외부에서 공급되는 상용전원을 사용 전원으로 변환하여 시스템의 전기적 회로에 전원을 공급하고, SCADA RTU를 통해 원격지 급전(분)소에 알람전원 공급 및 현장 스크린, 스피커에 알람 전원을 공급하는 파워 모듈; 을 포함하는 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템.
청구항1에 있어서,
상기 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부는,
원격지 마이크에서 전달되는 음성신호를 인식하는 음석인식부와, GIS별로 구분된 기기번호 부여내용이 음성으로 저장된 음성DB부와, 상기 음성신호와 음성DB부 저장 음성을 비교할 수 있는 음성비교부와, 상기 음성신호 판독내용을 제어할 수 있는 시스템 제어부 및 상기 음성 판독내용의 이상 여부를 제어부에서 판단하여 알람을 출력할 수 있는 알람출력부를 포함하는 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템.
청구항1에 있어서,
상기 메인 서버는,
현장 상황을 실시간으로 감시할 수 있는 감시 모니터와, 상기 휴전절차 Skip방지 음성인식 시스템부 및 현장 무단작업방지 시스템부의 이상상황을 제어할 수 있는 중앙제어부 및 상기 중앙제어부에서 판독한 내용을 출력하여 급전(분)소 운영자에게 알람을 제공하는 출력제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템.
청구항1에 있어서,
상기 현장 무단작업 방지 시스템부는,
GIS실 현장상황을 무선통신으로 수신받는 지그비 모듈과, 상기 모듈에서 받은 정보값을 로직화하여 분석할 수 있는 종합분석DB부와, 상기 종합분석DB부의 분석내용을 제어할 수 있는 시스템 제어부 및 상기 종합분석DB부 및 시스템 제어부에서 이상판정한 사항을 현장으로 전달하면, 이를 현장에 출력시켜 주의를 환기시키는 스크린 출력부 및 알람출력부를 포함하는 작업자 에러방지 무선센서 네트워크 종합시스템.
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