KR101620850B1 - Method and system for measuring sensor performance evaluation using virtual iso-sensor technology - Google Patents

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주성철
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주식회사 지오네트
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a system to evaluate the integrity of various sensors in real time in an operation state of an industrial plant includes: a virtual multi sensor part measuring an operation state of the same driving environment area by including multiple sensors of the same kind for each area made by dividing the industrial plant by the same driving environment; a comparing part calculating a signal difference value by comparing a normal signal value, calculated for the same driving environment condition as a current driving mode, with a current signal value, obtained from the sensors; and a determining part determining the functional integrity of each of the sensors based on signal difference values of each of the sensors. In order to overcome a signal difference value between the sensors, caused by physically different setting positions of the virtual multi-sensors, an absolute variation of a sensor signal is measured and compared between the virtual multi-sensors, and therefore, even if a difference is made between a normal signal value and a current signal value of the virtual multi-sensors depending on a position of the sensors due to the structure of the industrial plant, the integrity of the sensors is determined depending on whether the signal difference value keeps the same level.

Description

가상다중센서 기술을 이용한 센서 건전성 평가 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING SENSOR PERFORMANCE EVALUATION USING VIRTUAL ISO-SENSOR TECHNOLOGY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and system for assessing sensor integrity using a virtual multi-

본 발명은 센서 건전성 평가 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업 플랜트에 설치된 각종 센서의 건전성을 가동상태에서 실시간으로 평가함으로써, 센서의 고장을 초기단계에 발견할 수 있는 가상다중센서 기술을 이용한 센서 건전성 평가 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor integrity evaluation method and system, and more particularly, to a virtual sensor technology capable of detecting a failure of a sensor at an early stage by evaluating the health of various sensors installed in an industrial plant in real- And more particularly, to a method and system for evaluating the integrity of a sensor.

산업플랜트 공정계통에는 프로세스에 대한 계측과 제어를 위하여 다양한 센서(온도, 압력, 유량 등)들이 설치되어 있으며, 이러한 센서의 성능이 플랜트 가동의 성능과 안정성을 좌우하게 된다.In the industrial plant process system, various sensors (temperature, pressure, flow rate, etc.) are installed for measurement and control of the process, and the performance of these sensors determines the performance and stability of the plant operation.

센서 출력신호가 단순히 운전상태를 모니터링하는 용도로 쓰이는 경우에는 고장의 심각성이 낮지만, 공정제어와 안전정지 용도로 사용되는 경우에는 고장으로 플랜트 가동을 중지시키는 경우도 발생하여 생산능력 저하는 물론 경제적 손실도 대단히 크게 된다.When the sensor output signal is simply used for monitoring the operation status, the severity of the failure is low. However, when the sensor output signal is used for process control and safety stop, the plant may be shut down due to failure, The loss also becomes very large.

센서는 기계, 전기, 전자 부품 등으로 복잡하게 구성되어 있기 때문에 제조품질, 운전환경, 유지관리 결과에 따라 그 성능이 변화하게 된다.Sensors are composed of mechanical, electrical, and electronic components. Therefore, the performance of sensor depends on manufacturing quality, operating environment, and maintenance result.

산업플랜트에서는 센서의 성능확인과 교정을 위하여 주기적 교정(Time-based Calibration)과 상태기반 교정(Condition-based Calibration) 방법을 적용한다.In industrial plants, time-based calibration and condition-based calibration are applied for sensor performance verification and calibration.

주기적 교정은 통상적으로 플랜트 정비기간(overhaul) 중에 실시하고 상태기반 교정은 센서에 이상이 발견되는 경우에 수시로 시행한다.Periodic calibration is typically performed during plant overhaul and condition-based calibration is performed whenever an abnormality is found in the sensor.

센서의 교정을 위해서는 해당 센서를 공정계통에서 분리하여 시험에 필요한 가상 프로세스 입력을 인가하여 성능을 시험하고, 건전성이 저하하는 경우는 교정(calibration)을 시행한다. In order to calibrate the sensor, the sensor is separated from the process system, the performance is tested by applying the virtual process input required for the test, and calibration is performed when the integrity is deteriorated.

센서의 주기적 교정방식은 시간과 자원의 투입으로 경제적 부담이 커지는 문제점을 가지고 있으며, 가장 큰 단점은 가동 중에 센서의 성능저하를 인지할 수 없어 산업플랜트 운전성능 확인에 불확실성이 크다는 점이다.The periodic calibration method of the sensor has a problem of increasing the economical burden due to the input of time and resources. The biggest disadvantage is that the performance degradation of the sensor can not be recognized during the operation, and thus there is a great uncertainty in confirming the operation performance of the industrial plant.

이를 개선하기 위하여 산업플랜트 계측제어시스템은 동일 계측 포인트에 여러 개의 센서를 설치하고 운전 수치들을 상호 비교하여 성능이 불량한 센서는 계측에서 제외하는 방법을 채용하고 있다.In order to improve this, industrial plant measurement control system adopts a method of installing several sensors at the same measurement point, comparing the operation values with each other, and excluding sensors with poor performance from measurement.

이상의 방법으로 계측제어시스템의 안정성은 크게 향상되었으나 이 방법은 단일 센서가 설치된 대부분의 공정에는 적용할 수 없다는 문제점이 있고, 가동 중에 센서의 성능변동을 자동으로 정밀하게 알려줄 수 있는 수단이 없다는 문제점을 포함하고 있다.In this way, the stability of the measurement and control system is greatly improved. However, this method has a problem that it can not be applied to most of the processes in which a single sensor is installed, and there is no means to automatically and precisely inform the performance fluctuation of the sensor during operation .

대형 산업플랜트는 자동화된 첨단 감시장치와 제어장치를 설치하여 가동성능을 높이려는 노력을 기울이고 있지만, 기본적인 감시/제어 수단을 제공하는 센서의 건전성이 저하하는 경우 산업플랜트 전체공정의 가동중단과 성능저하를 초래하기 때문에 이를 개선하기 위하여 선진 산업계에서는 많은 연구개발 노력을 기울이고 있지만 실용적으로 적용이 가능한 방법을 제시하지 못하고 있어 이에 대한 대책이 절실하게 요구되고 있다. Large-scale industrial plants are striving to improve their performance by installing advanced automated monitoring and control devices. However, if the integrity of sensors that provide basic monitoring / control measures deteriorates, Therefore, in order to improve this, the advanced industry has made a lot of research and development efforts, but the method that can be practically applied can not be suggested, and a countermeasure is urgently required.

따라서 본 발명의 목적은 전술된 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산업 플랜트 공정계통에 설치된 센서의 건전성을 가동 중에 자동으로 평가함으로써, 센서의 건전성 저하를 신속히 인지할 수 있는 가상다중센서 기술을 이용한 센서 건전성 평가 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to solve the problems of the prior art as described above and it is an object of the present invention to provide a virtual multi- sensor capable of quickly recognizing the deterioration of the health of the sensor by automatically evaluating the health of the sensor installed in the industrial plant process system, And to provide a method and system for evaluating sensor integrity using the technique.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예를 개시한다. 실시 예에서 산업 플랜트의 가동상태에서 각종 센서에 대해 실시간으로 건전성을 평가하는 시스템은, 상기 산업 플랜트를 동일한 운전환경별로 미리 나눈 구역마다 동종의 센서를 다수개 구비하여 동일운전환경구역의 가동상태를 측정하는 가상 다중 센서부 및 상기 가상 다중 센서부의 각 센서마다, 현재 운전모드와 동일한 운전환경조건에 대해 산출된 정상 신호값과 상기 센서로부터 획득한 현재 신호값을 비교하여 신호 차이값을 계산하는 비교부 및 상기 각 센서의 신호 차이값들에 기초하여 상기 각 센서의 기능 건전성을 판단하는 판단부를 포함하고, 상기 가상다중센서의 물리적으로 상이한 설치위치로 인한 센서들 간의 신호값 차이를 극복하기 위해 센서 신호의 절대적 변동량을 측정하여 상기 가상다중센서들 간에 상호 비교함으로써, 상기 산업 플랜트 구조로 인한 센서의 위치에 따라 상기 가상다중센서들의 현재 신호값과 정상 신호값들에 차이가 발생하더라도 상기 신호 차이값이 동일 수준을 유지하는지에 따라 센서의 건전성을 판단하는 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, an embodiment of the present invention is disclosed. In the embodiment, the system for evaluating the health of various sensors in real time on various sensors in the operating state of the industrial plant is provided with a plurality of sensors of the same kind in each of the areas divided by the same operation environment, For comparing the normal signal value calculated for the same operating environment condition and the current signal value acquired from the sensor for each sensor of the virtual multi-sensor unit to measure the signal difference value And a determination unit for determining the functional integrity of each of the sensors based on the signal difference values of the respective sensors. The sensor unit includes a sensor for overcoming a difference in signal value between sensors due to a physically different mounting position of the virtual multi- Measuring the absolute variation of the signal and comparing the virtual multiple sensors with each other, The integrity of the sensor is determined according to whether the signal difference value is maintained at the same level even if there is a difference between the current signal value and the normal signal value of the virtual multiple sensors according to the position of the sensor due to the industrial plant structure .

본 발명의 실시예에 따른 센서 건전성 평가 시스템은, 산업 플랜트의 가동상태에서 각종 센서에 대해 실시간으로 건전성을 평가하는 시스템에 있어서, 상기 산업 플랜트의 가동상태를 측정하기 위해 설치되되 동일한 운전환경별로 미리 나눈 동일운전환경구역마다 동종의 센서를 다수개 구비하는 다중 센서부와, 상기 다중 센서부와 유무선 통신망을 통해 연결되어 상기 각 센서들로부터 신호값을 전달받아 취득하는 데이터 입력부와, 학습 모드시 운전환경 조건정보와 상기 운전환경조건에서 측정된 상기 다중 센서부의 신호값을 매칭하여 저장하는 데이터 저장부와, 운전모드시 현재 운전모드와 동일한 운전환경조건에 해당하는 상기 다중 센서부의 신호값들을 상기 데이터 저장부로부터 추출하고, 미리 설정된 알고리즘을 통해 상기 신호값들로부터 해당 운전환경조건에 대한 정상 신호값을 산출하는 정상값 생성부와, 상기 가상 다중 센서부의 각 센서마다, 상기 정상값 생성부로부터 산출된 정상 신호값과 상기 센서로부터 획득한 현재 신호값을 비교하여 신호 차이값을 계산하는 비교부 및 상기 각 센서의 신호 차이값들에 기초하여 상기 각 센서의 기능 건전성을 판단하는 판단부를 포함한다. The sensor integrity evaluation system according to an embodiment of the present invention is a system for evaluating the health of a variety of sensors in real time in an operating state of an industrial plant, A data input unit connected to the multiple sensor units via a wired / wireless communication network to receive and acquire signal values from the respective sensors; A data storage unit for matching environmental condition information with the signal values of the multiple sensor units measured under the operating environment conditions and for storing signal values of the multiple sensor units corresponding to the same operating environment conditions as the current operation mode in the operation mode, From the storage unit, and outputs the signal values A normal value generating unit for calculating a normal signal value for the operating environment condition and a normal signal value calculated from the normal value generating unit for each sensor of the virtual multiple sensor unit and a current signal value acquired from the sensor, A comparison unit for calculating signal difference values, and a determination unit for determining the functional integrity of each of the sensors based on signal difference values of the respective sensors.

본 발명의 실시예에 따른 산업 플랜트에 설치된 각종 센서의 건전성을 가동상태에서 실시간으로 평가하는 방법은, 운전환경이 물리적으로 동일한 구역별로 동일운전환경구역을 설정하는 단계와, 상기 동일운전환경구역 내에 다수개의 동종의 센서들을 구비하는 단계와, 상기 각 센서로부터 현재 신호값을 취득하는 단계와, 상기 현재 신호값을 취득한 현재 운전모드와 동일한 운전환경조건에 대해 상기 각 센서의 정상 신호값을 산출하는 단계와, 산출된 상기 정상 신호값과 상기 현재 신호값을 비교하여 신호 차이값을 계산하는 단계 및 상기 각 센서의 신호 차이값들에 기초하여 상기 각 센서의 기능 건전성을 판단하는 단계를 포함한다.A method for evaluating the health of various sensors installed in an industrial plant according to an embodiment of the present invention in real time in an active state includes the steps of setting the same operation environment zone for each physically same operating environment, The method comprising: obtaining a current signal value from each of the sensors; calculating a normal signal value of each sensor with respect to the same operating environment condition as the current operation mode in which the current signal value is acquired Comparing the calculated normal signal value with the current signal value to calculate a signal difference value, and determining the functional integrity of each sensor based on the signal difference values of the respective sensors.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 가상다중센서 기술을 이용한 센서 건전성 평가 방법 및 시스템에 따르면, 산업플랜트 공정계통을 운전환경이 동일한 구역단위로 구분하고 동일운전환경구역(Iso-metric Region)에 설치된 센서들은 동일한 출력신호를 발생한다고 전제하여, 가동 중에 다른 센서와 상이한 신호 차이값을 나타내는 경우는 센서의 건전성이 저하한 것으로 평가한다.As described above, according to the sensor integrity evaluation method and system using the virtual multi-sensor technology according to the present invention, the industrial plant process system can be classified into the same zone as the operation environment and installed in the same operation environment zone (Iso-metric Region) Assuming that the sensors generate the same output signal, if the signal difference value is different from that of the other sensors during operation, the sensor is judged to be in poor condition.

따라서, 산업플랜트에 설치된 각종 센서의 출력신호를 가상다중센서(Virtual Iso-sensor) 기술을 이용하여 분석함으로써 센서의 고장을 초기단계에 발견하는 기능을 구현한다.Therefore, by analyzing the output signals of various sensors installed in the industrial plant using virtual Iso-sensor technology, the function of detecting the failure of the sensor at the initial stage is implemented.

또한 상기 기술을 온라인 실시간으로 수행함으로써, 종전에는 산업플랜트 가동정지 기간 중에만 수작업으로 센서의 평가가 가능했던 종전의 방법을 개선하여 산업플랜트 가동 중에도 실시간으로 센서의 건전성을 평가할 수 있는 수단을 제공한다.In addition, by performing the above technique on-line and in real-time, it is possible to improve the existing method, which was previously possible to manually evaluate the sensor only during the shutdown period of the industrial plant, thereby providing a means for evaluating the health of the sensor in real- .

또한 가동 중에도 센서 성능의 실시간 평가가 가능해짐에 따라 신속한 정비와 교체가 가능해지고 그 결과로 산업플랜트의 고장을 예방할 수 있으며 그 결과로 산업플랜트의 운전제어와 감시의 정확도를 향상시키는 효과를 거둘 수 있게 된다. In addition, since it is possible to perform real-time evaluation of sensor performance during operation, it is possible to perform maintenance and replacement quickly, and as a result, it is possible to prevent the failure of the industrial plant. As a result, the operation control and monitoring accuracy of the industrial plant can be improved .

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상다중센서 기술을 이용한 센서 건전성 평가 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동일운전환경구역의 개념을 이해하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가상다중센서의 신호 분석을 나타내는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 가상다중센서의 신호 차이값을 분석하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가상다중센서를 이용한 센서의 건전성 평가 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a sensor integrity evaluation system using a virtual multi-sensor technology according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for understanding the concept of the same operation environment zone according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph illustrating signal analysis of a virtual multi-sensor according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are graphs for analyzing the signal difference value of the virtual multi-sensor.
6 is a flowchart illustrating a method for evaluating a health of a sensor using a virtual multi-sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms.

단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 특징을 부각시킨 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but are featured for clarity. Also, the same reference numerals denote the same components throughout the specification.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the elements listed before and after. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, components, steps, operations and elements referred to in the specification as " comprises "or" comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.

본 발명은 산업 플랜트에 설치된 각종 센서의 건전성을 가동상태에서 실시간으로 평가함으로써, 센서의 고장을 초기단계에 발견하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to detect the failure of a sensor at an early stage by evaluating the health of various sensors installed in an industrial plant in real time in an active state.

이를 위하여 본 발명은, 운전환경이 동일한 구역을 동일운전환경구역(Iso-metric region)으로 정의하고 이 구역에 설치된 센서들은 가상다중센서(Virtual Iso-sensor, 이하 다중 센서부로 명명)로 취급한다. 따라서 센서기능이 건전한 상태인 경우는 가상다중센서들의 신호값은 동일한 수치를 나타내어야 하며 이들 중 다른 신호값을 나타내는 센서는 건전성이 저하된 것으로 추정코자 한다.To this end, the present invention defines an area having the same operating environment as an Iso-metric region, and the sensors installed in this area are treated as virtual Iso-sensors (hereinafter referred to as multiple sensor units). Therefore, when the sensor function is sound, the signal values of the virtual multi-sensors should show the same value, and it is presumed that the sensor showing the other signal value is inferior in soundness.

또한 가상다중센서들의 건전성은, 현재 신호값을 과거 운전경험 데이터를 기반으로 산출된 정상 신호값과 비교하여 그 신호 차이값을 분석한 후, 모든 가상다중센서의 신호 차이값이 동일하게 유지되면 센서기능이 건전한 상태로 판별하고, 가상다중센서 중 일부 센서의 신호 차이값이 증가하거나 감소하면 센서 기능이 건전하지 않은 것으로 판별함으로써, 센서의 건전성을 평가하고자 한다.
In addition, the integrity of the virtual multiple sensors is determined by comparing the current signal value with the normal signal value calculated based on the past operation experience data, analyzing the signal difference value, and if the signal difference values of all the virtual multi- The function is judged to be sound, and if the signal difference value of some sensor among the virtual multiple sensors increases or decreases, it is determined that the sensor function is not sound, so that the integrity of the sensor is evaluated.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상다중센서 기술을 이용한 센서 건전성 평가 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a sensor integrity evaluation system using a virtual multi-sensor technology according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가상다중센서 기술을 이용한 센서 건전성 평가 시스템은 다중 센서부(110), 데이터 입력부(120), 정상값 생성부(132), 데이터 저장부(134), 비교부(140), 판단부(150) 및 표시부(160)를 포함하여 구성된다.
1, a sensor integrity evaluation system using a virtual multi-sensor technology according to an embodiment of the present invention includes a multi-sensor unit 110, a data input unit 120, a steady-state value generation unit 132, a data storage unit 134 A comparison unit 140, a determination unit 150, and a display unit 160.

다중 센서부(110)는 산업 플랜트의 가동상태를 측정하기 위해 설치되되 운전환경이 동일한 구역에 동종의 센서가 다수 개 구비된다. 이를 위해 미리 설비 전체를 운전환경이 동일한 구역별로 나누어 각 동일운전환경구역(Iso-metric region)을 정의한다. 동일운전환경구역은 예를 들어, 압력, 온도, 유량 중 적어도 하나가 동일한 영역별로 나눈 구역이라 할 수 있다. 다중 센서부(110)를 구성하는 다수개의 센서들은 동일운전환경구역 내에 분포되어 구비될 수 있다. (이하, 다중 센서부(110)를 가상다중센서로 지칭하기도 한다.) 도 1에 도시된 센서 P1, 센서 P2 및 센서 P3는 동일 압력 조건에서 동작하여 압력을 측정하는 압력 센서들이고, 센서 T1, 센서 T2 및 센서 T3은 동일 온도 조건에서 동작하여 온도를 측정하는 온도 센서들이다. 가상 다중 센서(센서 P1, 센서 P2 및 센서 P3)는 환경 조건의 변화에 따라 측정값들이 변화할 수 있다.
The multi-sensor unit 110 is provided for measuring the operation state of the industrial plant, and has a plurality of sensors of the same type in the same operating environment. To do this, we define the Iso-metric region of each facility in advance by dividing the entire facility by the same area. For example, at least one of pressure, temperature, and flow rate is divided into the same area. The plurality of sensors constituting the multiple sensor units 110 may be distributed in the same operating environment zone. The sensor P1, the sensor P2, and the sensor P3 shown in Fig. 1 are pressure sensors that operate under the same pressure condition to measure pressure, and the sensors T1, The sensors T2 and T3 are temperature sensors that operate at the same temperature and measure the temperature. The virtual multiple sensors (sensor P1, sensor P2, and sensor P3) may have their measured values changed in accordance with changes in environmental conditions.

데이터 입력부(120)는 상기 다중 센서부(110)와 유무선 통신망을 통해 연결되어 현재 신호값을 전달받아 취득한다.
The data input unit 120 is connected to the multi-sensor unit 110 through a wired / wireless communication network and receives a current signal value.

데이터 저장부(134)는 학습 모드에서 산업 플랜트의 운전환경 조건정보와 상기 운전 조건에 따라 측정된 센서의 신호값들을 매칭하여 저장한다. 상기 운전환경 조건정보는 센서의 신호값에 영향을 미치는 각종 변수들을 의미한다.The data storage unit 134 stores the operating environment condition information of the industrial plant in the learning mode and the signal values of the sensors measured according to the operation conditions. The operating environment condition information refers to various variables that affect the signal value of the sensor.

운전 모드 시 데이터 입력부(120)에 의해 획득된 현재 신호값은 비교부(140)로 전달되고, 상기 현재 신호값이 검출된 때의 운전환경 조건정보는 정상값 생성부(132)로 전달된다. 정상값 생성부(132)는 상기 전달된 운전환경 조건정보에 해당하는 일반적인 센서값들(학습 모드 시 저장된 센서값들)을 데이터 저장부(134)로부터 추출하고, 미리 설정된 알고리즘을 통해 상기 추출된 센서값들로부터 해당 운전환경 조건정보에서 취득할 수 있는 정상 신호값을 생성한다.The current signal value obtained by the data input unit 120 in the operation mode is transmitted to the comparison unit 140 and the operating environment condition information when the current signal value is detected is transmitted to the steady value generating unit 132. [ The normal value generation unit 132 extracts general sensor values (sensor values stored in the learning mode) corresponding to the delivered operating environment condition information from the data storage unit 134, And generates a normal signal value that can be obtained from the operation environment condition information from the sensor values.

여기서, 상기 정상 신호값은 현재의 운전환경 조건정보와 동일한 운전환경조건에서 측정될 수 있는 정상적인 신호값으로서, 설계에 기반하여 물리적 방법으로 최적해를 제시하는 설계 신호값과 과거 가동경험에 기반하여 통계적 방법으로 최적해를 제시하는 경험 신호값으로 구분할 수 있으며, 이는 이미 알려진 통상적인 알고리즘으로 구현될 수 있다.
Here, the normal signal value is a normal signal value that can be measured under the same operating environment conditions as the current operating environment condition information, and is a statistical value based on a design signal value that presents an optimal solution in a physical method based on a design, Method, and it can be implemented by a conventional algorithm that is already known.

비교부(140)는 데이터 입력부(120)를 통해 취득된 현재 신호값과 상기 언급한 바와 같이 정상값 생성부(132)로부터 산출된 정상 신호값을 비교한다. 이와 같은 과정을 동종의 다수 센서들 각각에 대해 모두 실시하여, 센서들 각각의 현재 신호값과 그에 상응하는 정상 신호값을 비교한다.
The comparing unit 140 compares the current signal value acquired through the data input unit 120 with the normal signal value calculated from the normal value generating unit 132 as described above. This process is performed for each of many sensors of the same type, and the current signal value of each of the sensors is compared with the corresponding normal signal value.

판단부(150)는 비교부(140)에서 수행된 비교 결과, 현재 신호값이 정상 신호값 범위에 해당하는 센서는 기능이 건전한 것으로 판별하고, 현재 신호값이 정상 신호값 범위를 벗어난 센서는 기능이 건전하지 않은 것으로 판별한다. The determination unit 150 determines that the sensor whose current signal value corresponds to the normal signal value range is sounded as a result of the comparison performed by the comparison unit 140. If the sensor whose current signal value is out of the normal signal value range, Is not sound.

예를 들어, 센서 P1 및 센서 P3의 현재 신호값이 각각 산출된 정상 신호값 범위에 해당하고, 센서 P2의 현재 신호값은 산출된 정상 신호값 범위를 벗어난다면, 센서 P1 및 센서 P3는 기능이 건전한 것으로 판단하고, 센서 P2는 기능이 건전하지 못한 것으로 판단한다. For example, if the current signal values of the sensor P1 and the sensor P3 correspond to the calculated normal signal value range, and the current signal value of the sensor P2 is out of the calculated normal signal value range, then the sensor P1 and the sensor P3 function It is judged to be sound, and the sensor P2 judges that the function is not sound.

즉, 판단부(150)는 동종의 다중 센서 신호값들의 절대적 변동량들을 측정하여 상기 다중 센서부의 건전성을 판단함에 있어서, 상기 현재 신호값과 정상 신호값과의 신호 차이값이 다중 센서들과의 비교에서 동일 수준을 유지하면, 상기 다중 센서부의 센서가 건전한 상태인 것으로 판별하고, 동일 수준을 유지하지 못한 센서는 건전하지 않은 것으로 판별한다.
That is, when determining the soundness of the multi-sensor unit by measuring absolute variations of the same multi-sensor signal values, the determination unit 150 determines whether the signal difference value between the current signal value and the normal signal value is greater than It is determined that the sensors of the multiple sensor units are in a sound state, and the sensors that do not maintain the same level are determined to be unhealthy.

한편 비교부(140)는 주기적인 간격의 가동 진행률마다 순차적으로 상기 현재 신호값을 취득하고, 상기 현재 신호값이 취득된 때의 운전환경 조건과 동일한 운전환경조건에 해당하는 신호값들을 데이터 저장부(134)로부터 추출하여, 이로부터 정상 신호값을 산출하고, 산출된 정상 신호값을 상기 현재 신호값과 비교할 수 있다. 예를 들어, 가동 진행률 10%, 30%, 50%, 70%, 90% 등의 미리 설정된 진행률에 따라 순차적으로 신호값을 취득하여 센서의 건전성 평가에 이용할 수 있다.
On the other hand, the comparator 140 sequentially acquires the current signal value for each operation progress rate at periodic intervals, and outputs signal values corresponding to the same operating environment condition as the current operating condition when the current signal value is acquired, (134), from which a normal signal value is calculated, and the calculated normal signal value is compared with the current signal value. For example, signal values can be sequentially acquired in accordance with preset progress rates of 10%, 30%, 50%, 70%, 90%, etc., and can be used for the integrity evaluation of the sensor.

표시부(160)는 판단부(150)로부터 수신된 정보에 따라 상기 다중 센서부의 상태를 외부로 표시한다.
The display unit 160 externally displays the state of the multiple sensor units according to the information received from the determination unit 150.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 동일운전환경구역의 개념을 이해하기 위한 도면이다.2 is a view for understanding the concept of the same operation environment zone according to an embodiment of the present invention.

도 2는 구체적으로 급수계통의 설비계통도(P&ID)이며, 냉각수 펌프에서 공급된 냉각수가 열교환기를 거쳐 냉각되고 조절밸브(차단밸브(230))를 거쳐 여과필터(240)에 공급되며 냉각수에 포함된 이물질들이 여과필터(240)에서 제거되는 구조이다.FIG. 2 is a schematic diagram (P & ID) of a water supply system. Cooling water supplied from a cooling water pump is cooled through a heat exchanger and is supplied to a filtration filter 240 via a control valve (shutoff valve 230) And the foreign substances are removed from the filter 240.

상기 급수계통에 설치된 기기들의 입구와 출구에는 센서(온도, 압력, 유량 등)를 설치하고 전송된 신호를 이용하여 운전상황을 분석하거나 제어시스템을 작동하게 된다. Sensors (temperature, pressure, flow rate, etc.) are installed at the entrance and exit of the devices installed in the water supply system, and the operation status is analyzed using the transmitted signals or the control system is operated.

센서의 성능은 감시제어의 품질을 좌우하게 되기 때문에 플랜트 운영자들의 중요한 관리대상이 된다. 특히 센서가 안전과 환경 등에 관련된 설비계통일 경우는 동일한 위치에 3개 내지 5개의 센서를 설치하고, 출력신호 들을 상호 비교하여 특이한 증상을 나타내는 센서는 건전성이 저하한 것으로 판별할 수 있게 된다. The performance of the sensor is an important management target of plant operators because it affects the quality of monitoring and control. Especially, when the sensor is a facility system related to safety and environment, 3 to 5 sensors are installed at the same position, and the output signals are compared with each other, so that the sensor showing the unusual symptom can be judged as having poor health.

그러나 종래 대부분의 프로세스 계통에서 하나의 측정위치에는 한 개의 센서만이 설치되어 있어 계측신호의 상호 비교 대상이 없었고 결과적으로는 센서의 건전성을 확인할 수 없었다.However, in most of the conventional process systems, only one sensor is installed at one measuring position, so there is no mutual comparison of measurement signals, and as a result, the integrity of the sensor can not be confirmed.

본 발명에서는 동일 프로세스의 운전환경(온도, 압력, 유량 등)을 감시하는 2개 이상의 센서를 확보할 수 있다면 센서 건전성을 평가할 수 있기 때문에, 이를 해결하기 위한 수단으로 동일운전환경구역(Iso-metric Region) 및 가상다중센서(Virtual Iso-sensor) 기술을 적용한다.
In the present invention, if two or more sensors for monitoring the operating environment (temperature, pressure, flow rate, etc.) of the same process can be secured, the sensor integrity can be evaluated. Therefore, Region and Virtual Iso-sensor technology.

도2에 나타낸 바와 같이, 급수펌프(210)에서 토출된 급수는 급수쿨러(220), 차단밸브(230), 여과필터(240)를 거쳐 흐름이 형성되는데, 이때 압력은 펌프출구, 급수쿨러(220), 차단밸브(230) 등을 거치는 동안 큰 변동이 없이 동일한 운전패턴을 유지하지만, 여과필터(240)의 출구는 필터의 막힘에 따라 압력변동이 크게 나타날 수 있다. 2, the water discharged from the water pump 210 flows through the water cooler 220, the shut-off valve 230, and the filter 240. At this time, the pressure is supplied to the pump outlet, the water cooler 220, the shutoff valve 230, and the like, the same operation pattern is maintained without a large fluctuation. However, the outlet of the filter 240 may have a large pressure fluctuation depending on the clogging of the filter.

따라서 압력 센서 P1, P2, P3 위치는 등압구간(Iso-barlic Region)이기 때문에 동일운전환경구역으로 정의할 수 있고, 3개의 센서(P1, P2, P3)는 압력이 사실상 동일한 위치에 설치되었다고 볼 수 있어 가상다중센서로 정의할 수 있다.Therefore, since the pressure sensors P1, P2 and P3 are in the Iso-barlic region, they can be defined as the same operating environment zone, and the three sensors P1, P2 and P3 are installed at substantially the same pressure And can be defined as virtual multiple sensors.

또한, 급수펌프(210)로부터 공급된 급수는 급수쿨러(220)의 운전조건에 따라 온도가 변동하지만 차단밸브(230)와 여과필터(240)를 거치는 동안은 열에너지 공급원이 없어 온도변동이 없게 된다. The temperature of the water supplied from the water pump 210 varies depending on the operation condition of the water cooler 220 but there is no temperature fluctuation since there is no heat energy supply source while passing through the shutoff valve 230 and the filter 240 .

온도 센서 T2, T3, T4 위치는 등온구간(Iso-thermal Region)이기 때문에 동일운전환경구역으로 정의할 수 있고, 3개의 온도 센서(T2, T3, T4)는 온도가 사실상 동일한 위치에 설치되었다고 볼 수 있어 가상다중센서로 정의할 수 있다.Since the temperature sensors T2, T3 and T4 are in the iso-thermal region, they can be defined as the same operating environment zone, and the three temperature sensors T2, T3 and T4 are installed at substantially the same temperature And can be defined as virtual multiple sensors.

한편, 가상다중센서는 하나의 계측점에 다수의 센서가 설치된 것으로 정의하기 때문에 상호비교 방법으로 센서의 건전성을 평가할 수 있으나, 기기장치를 거치는 동안 측정값의 구배가 발생하기 때문에 보정기법의 적용이 필요하다.
Since the virtual multi-sensor is defined as having a plurality of sensors installed on one measurement point, the health of the sensor can be evaluated by the mutual comparison method. However, since the measurement value is graded while passing through the device, Do.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가상다중센서의 신호 분석을 나타내는 그래프이고, 도 4 및 도 5는 가상다중센서의 신호 차이값을 분석하기 위한 그래프이다.FIG. 3 is a graph illustrating signal analysis of a virtual multi-sensor according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are graphs for analyzing a signal difference value of a virtual multi-sensor.

도 3을 참조하면, 본 발명의 신호 차이값 개념은 물리적으로 상이한 위치에 설치된 센서들의 신호값 차이 때문에 상호비교가 어려운 점을 개선하기 위하여 도입한 것으로, 센서 신호의 절대적 변동량을 측정하여 상호비교에 활용하는 방법이다.3, the signal difference value concept of the present invention is introduced to improve the difficulty of mutual comparison due to differences in signal values of sensors installed at physically different positions. The absolute difference amount of sensor signals is measured and compared with each other It is a method to utilize.

상기 정상 신호값은 현재 운전조건과 동일한 상황에서 나타날 수 있는 가장 바람직한 신호값으로, 설계에 기반하여 물리적 방법으로 최적해를 제시하는 설계 신호값과 과거 가동경험에 기반하여 통계적 방법으로 최적해를 제시하는 경험 신호값으로 구분할 수 있다.The steady signal value is the most desirable signal value that can appear in the same situation as the current operating condition. It is a design signal value that presents the optimal solution by the physical method based on the design, and an experiment which presents the optimal solution by the statistical method based on the past operation experience Signal value.

센서 신호의 신호 차이값(Vd) 변동은 프로세스 변동 또는 센서 고장에 따라 발생하기 때문에 센서 신호변동을 분석하면 센서의 건전성을 평가할 수 있다.
Since the variation of the signal difference value (Vd) of the sensor signal occurs according to the process variation or the sensor failure, it is possible to evaluate the integrity of the sensor by analyzing the sensor signal fluctuation.

도4는 도3에 도시된 공정계통의 센서의 설치위치 별 신호값 상태를 나타낸 것으로 압력계측의 경우를 예시한 것이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a state of a signal value according to an installed position of the sensor of the process system shown in FIG. 3, which is a case of pressure measurement.

급수펌프로부터 토출된 급수의 압력은 급수쿨러와 차단밸브를 통과하면서 압력저하를 나타내고, 운전환경 변동으로 급수펌프 압력이 변동하는 경우 각 부의 압력은 동일한 패턴으로 증가하거나 감소하는 현상을 나타낸다.The pressure of the feed water discharged from the feed pump indicates the pressure drop while passing through the water cooler and the shutoff valve and the pressure of each part increases or decreases in the same pattern when the feed pump pressure fluctuates due to the fluctuation of the operating environment.

도 4의 그래프는 정상가동 중에 가상다중센서(P1,P2,P3)의 현재 신호값, 정상 신호값, 신호 차이값 간의 상관관계를 표시한 것으로, 현재 신호값과 정상 신호값은 가상다중센서 설치위치에 따라 차이가 발생하지만, 신호 차이값은 동일수준을 유지하는 것을 나타내고 있다.The graph of FIG. 4 shows the correlation between the current signal value, the normal signal value, and the signal difference value of the virtual multiple sensors P1, P2, and P3 during normal operation. Differences occur depending on the position, but signal difference values are maintained at the same level.

* 센서 P1 : 신호차이값(PdP1) = 정상신호값(PeP1) - 현재신호값(PaP1)* Sensor P1: Signal difference value (Pd P1 ) = Normal signal value (Pe P1 ) - Present signal value (Pa P1 )

* 센서 P2 : 신호차이값(PdP2) = 정상신호값(PeP2) - 현재신호값(PaP2)* Sensor P2: Signal difference value (Pd P2 ) = Normal signal value (Pe P2 ) - Present signal value (Pa P2 )

* 센서 P3 : 신호차이값(PdP3) = 정상신호값(PeP3) - 현재신호값(PaP3)* Sensor P3: Signal difference value (Pd P3 ) = Normal signal value (Pe P3 ) - Present signal value (Pa P3 )

* 센서 정상 시 신호차이값 : PdP1 = PdP2 = PdP3 * Signal difference value at normal sensor: Pd P1 = Pd P2 = Pd P3

가동 중 운전환경 변동에 따라 압력변동이 발생하는 경우, 그 영향은 급수쿨러와 조절밸브로 전달되기 때문에 가상다중센서(P1,P2,P3)의 현재 신호값, 정상 신호값, 신호 차이값 들은 모두 동일한 패턴으로 변동하게 되며 현재 신호값, 정상 신호값은 다른 수치를 나타낼 수 있지만 신호 차이값은 동일수준을 유지하게 된다.When the pressure fluctuation occurs due to the fluctuation of the operating environment during operation, since the influence is transmitted to the water cooler and the control valve, the current signal value, the normal signal value, and the signal difference value of the virtual multiple sensors P1, P2, The same pattern, and the current signal value and the normal signal value can represent different values, but the signal difference value is maintained at the same level.

그러므로 산업플랜트 가동 중 가상다중센서(P1,P2,P3)들의 신호 차이값들이 동일한 수준으로 유지되고 있으면 센서의 건전성이 정상상태를 유지하고 있다고 평가할 수 있다.
Therefore, if the signal difference values of the virtual multiple sensors (P1, P2, P3) are maintained at the same level during the operation of the industrial plant, the integrity of the sensor can be evaluated as being in a normal state.

도 5는 산업플랜트의 정상 가동상태에서 일부 센서에 고장이 발생한 경우로서, 가상다중센서(P1,P2,P3)의 현재 신호값, 정상 신호값, 신호 차이값 간의 상관관계를 표시한 것이다.FIG. 5 shows a correlation between the current signal value, the normal signal value, and the signal difference value of the virtual multiple sensors P1, P2, and P3 when a failure occurs in some sensors in the normal operation state of the industrial plant.

예를 들어, 가동 중 센서 P2 에 고장이 발생하는 경우 가상다중센서(P1,P2,P3) 중 센서 P1, P3 의 현재 신호값, 정상 신호값, 신호 차이값은 모두 동일한 패턴을 유지하고 있지만, 고장이 발생한 센서 P2 는 정상 신호값(PeP2)은 변동이 없으나 현재 신호값(PaP2)이 감소하여 신호 차이값(PdP2)이 증가하는 것으로 나타난다.For example, when a failure occurs in the sensor P2 during the operation, the current signal value, the normal signal value, and the signal difference value of the sensors P1 and P3 among the virtual multiple sensors P1, P2, In the sensor P2 in which the failure occurs, the normal signal value Pe P2 does not fluctuate but the current signal value Pa P2 decreases and the signal difference value Pd P2 increases.

* 센서 P1 : 신호차이값(PdP1) = 정상신호값(PeP1) - 현재신호값(PaP1)* Sensor P1: Signal difference value (Pd P1 ) = Normal signal value (Pe P1 ) - Present signal value (Pa P1 )

* 센서 P2 : 신호차이값(PdP2) = 정상신호값(PeP2) - 현재신호값(PaP2)* Sensor P2: Signal difference value (Pd P2 ) = Normal signal value (Pe P2 ) - Present signal value (Pa P2 )

* 센서 P3 : 신호차이값(PdP3) = 정상신호값(PeP3) - 현재신호값(PaP3)* Sensor P3: Signal difference value (Pd P3 ) = Normal signal value (Pe P3 ) - Present signal value (Pa P3 )

※ 센서기능 고장 시 신호차이값 : PdP2 > PdP1, PdP3 ※ Signal difference value at sensor function failure: Pd P2 > Pd P1 , Pd P3

그러므로 산업플랜트 가동 중 가상다중센서(P1,P2,P3)들의 신호 차이값들이 동일하게 유지되지 않으면 센서의 건전성이 저하한 것이며, 신호 차이값이 동일하게 유지되는 센서 P1, P3 는 기능이 건전한 상태이고 신호 차이값(PdP2)이 증가한 센서 P2 는 건전성이 저하한 것으로 평가할 수 있다.
Therefore, if the signal difference values of the virtual multiple sensors (P1, P2, P3) are not kept the same during the operation of the industrial plant, the sensor's health is degraded and the sensors P1 and P3, And the sensor P2 whose signal difference value Pd P2 is increased can be evaluated as having decreased soundness.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가상다중센서를 이용한 센서의 건전성 평가 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method for evaluating a health of a sensor using a virtual multi-sensor according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하여 본 발명에 따른 가상다중센서(Virtual Iso-sensor) 기술을 이용한 센서 건전성 평가방법의 작동원리와 적용 절차를 상세히 설명한다.The operation principle and application procedure of the sensor integrity evaluation method using the virtual Iso-sensor technology according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

본 발명의 실시는 아래의 표에 나타낸 바와 같이 3단계의 실시단계 및 7단계의 세부단계를 거쳐 시행되며, 도면을 참조하여 본 발명의 기능과 작용절차를 상세하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention is performed through three steps and detailed steps as shown in the following table, and the function and operation procedure of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

표 1을 참조하면, 본 발명의 실시를 위한 제1단계는 가상다중센서를 선정하는 단계로서 세부단계 S100, S200을 포함하고, 제2단계는 신호 차이값을 계산하는 단계로서 세부단계 S300, S400, S500, S600 을 포함하며, 제3단계는 센서 고장을 판별하는 단계로서 세부단계 S700, S700을 포함한다. Referring to Table 1, the first step for implementing the present invention includes sub-steps S100 and S200 as a step of selecting a virtual multi-sensor, and the second step is a step of calculating a signal difference value and includes sub-steps S300 and S400 , S500, and S600, and the third step includes steps S700 and S700 for determining a sensor failure.

실시 단계Implementation phase 세부 단계Detailed steps 실시 과제Implementation task 제1단계Step 1 S100 ~ S200S100 to S200 가상다중센서 선정 Virtual multiple sensor selection 제2단계Step 2 S300 ~ S600S300 to S600 신호 차이값 계산 Calculate signal difference value 제3단계Step 3 S700 ~ S800S700 ~ S800 고장발생 센서 판별 Determination of trouble sensor

이하, 실시 예에서는 설명의 편의성과 일관성 유지를 위하여 도 2에 도시된 압력센서의 건전성을 평가하는 경우를 예로 하여 본 발명의 센서 건전성 평가 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for evaluating the sensor integrity of the present invention will be described by taking the case of evaluating the soundness of the pressure sensor shown in FIG. 2 as an example for convenience of explanation and consistency.

먼저 동일 운전환경구역 설정 단계(S100)로서, 산업플랜트 공정(Process) 중 운전환경(압력, 온도, 유량 등) 패턴이 동일한 구역을 설정한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 급수펌프 출구, 급수쿨러 출구, 조절밸브 출구 구간은 압력이 동일한 패턴으로 변동하는 등압구간(Iso-barlic Region)으로 정의할 수 있기 때문에 동일운전환경구역으로 설정한다.First, in the same operation environment zone setting step (S100), the same zone of the operation environment (pressure, temperature, flow rate, etc.) of the industrial plant process is set. For example, the water pump outlet, the water cooler outlet, and the control valve outlet section shown in FIG. 2 can be defined as an iso-barlic region in which the pressure varies in the same pattern, so that the same operation environment zone is set .

다음은 가상다중센서 선정 단계(S200)로서, 상기 동일운전환경구역으로 설정된 구간 내에 있는 모든 압력센서들을 가상다중센서로 설정한다. 도 2의 등압구간 내에 압력센서 P1, P2, P3 가 설치되어 있으므로 가상 다중센서는 P1, P2, P3 가 선정되며 이들 3개의 센서는 물리적으로 동일한 프로세스에 위치하는 것으로 취급된다.
Next, the virtual multiple sensor selection step (S200) sets all the pressure sensors within the interval set in the same operation environment zone to virtual multiple sensors. Since the pressure sensors P1, P2, and P3 are installed in the equal pressure section of FIG. 2, the virtual multiple sensors P1, P2, and P3 are selected and these three sensors are treated as being physically located in the same process.

다음은 평가대상 센서 선택 단계(S300)로서 건전성 평가를 위한 센서를 선택하는 단계이다. 상기 예시한 가상다중센서 P1, P2, P3 중 먼저 P1을 선택한다.
The following is a step of selecting a sensor for the soundness evaluation as the evaluation target sensor selection step (S300). P1 is first selected among the virtual multiple sensors P1, P2, and P3.

다음은 현재 신호값 측정을 위해 센서로부터의 전송된 신호값을 취득하는 단계(S400)로서 센서 P1의 출력신호를 측정한다.
The following step S400 of obtaining the transmitted signal value from the sensor for measuring the current signal value measures the output signal of the sensor P1.

다음은 정상 신호값 산출 단계(S500)로서 현재 운전조건과 동일한 상황에서 나타날 수 있는 이상적인 정상 신호값을 산출한다. 상기 정상 신호값은 설계에 기반하여 물리적 방법으로 최적해를 제시하는 설계 신호값 및 과거 가동경험에 기반하여 통계적 방법으로 최적해를 제시하는 경험 신호값으로 구분할 수 있다. 이외에도 정상 신호값을 산출하기 위한 다양한 모델링 기법들이 활용되고 있어 특정한 방법을 지정하지 않는다.
Next, a normal signal value calculation step (S500) calculates an ideal normal signal value that can appear in the same situation as the current operating condition. The normal signal value can be classified into a design signal value representing an optimal solution in a physical method based on the design and an experienced signal value representing an optimal solution in a statistical method based on past operation experience. In addition, various modeling techniques for calculating the normal signal value are utilized, so that no specific method is specified.

다음은 신호 차이값 계산 단계(S600)로서, 정상 신호값(Ve)과 현재 신호값(Va)을 비교하여 신호 차이값(Vd)을 산출하는 것으로 다음과 같이 정의한다.The following is a signal difference value calculation step S600, in which the signal difference value Vd is calculated by comparing the normal signal value Ve with the current signal value Va, and is defined as follows.

신호 차이값(Vd) = 정상 신호값(Ve) - 현재 신호값(Va)
Signal difference value (Vd) = normal signal value (Ve) - current signal value (Va)

다음은 센서 P2, P3 를 대상으로 상기와 같은 절차로 S300, S400, S500, S600 과정을 반복하며 각각 센서의 신호 차이값을 계산한다.(S650)Next, the processes of S300, S400, S500, and S600 are repeated for the sensors P2 and P3, respectively, and the signal difference values of the sensors are calculated (S650)

상기 세부단계 S300, S400, S500, S600 과정을 통하여 센서 P1, P2,P3의 신호 차이값 계산이 완성되었으면, 다음 단계로서 고장발생 센서 판별(S700, S800) 절차가 시행된다.When the calculation of the signal difference values of the sensors P1, P2, and P3 is completed through the detailed steps S300, S400, S500, and S600, a fault occurrence sensor determination (S700, S800) procedure is performed as the next step.

즉, 센서 간 신호 차이값 비교 단계(S700)로서 가상다중센서 P1, P2, P3 의 신호 차이값을 비교한다. 신호 차이값의 비교는 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같은 원리이며, 실무적으로는 평균법, 논리법 등을 이용하여 계산을 자동화할 수 있다.
That is, in step S700 of comparing signal difference values between sensors, signal difference values of the virtual multiple sensors P1, P2, and P3 are compared. The comparison of the signal difference values is the same principle as shown in Figs. 4 and 5, and in practice, the calculation can be automated using the averaging method, the logic method, and the like.

마지막은 고장발생 센서 판별 단계(S800)로서, 세부단계 S700을 통하여 얻어진 신호 차이값 비교결과를 이용하여 고장발생 센서를 판별한다.Finally, as the fault occurrence sensor discrimination step S800, the fault occurrence sensor is discriminated using the signal difference value comparison result obtained through the detailed step S700.

도 4에서와 같이 가상다중센서들의 신호 차이값이 모두 동일한 경우는 센서의 건전성이 정상상태인 것으로 평가할 수 있고, 도 5에서와 같이 가상다중센서 중 일부 센서의 신호 차이값이 증가 또는 감소하는 경우는 해당 센서의 건전성이 저하한 것으로 평가할 수 있다. As shown in FIG. 4, when the signal difference values of the virtual multi-sensors are all the same, the integrity of the sensor can be evaluated to be in a normal state, and when the signal difference value of some sensors among the virtual multi- It can be estimated that the health of the sensor is degraded.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 물리적으로 동일운전환경구역으로 정의할 수 있는 구역을 정하여 가상다중센서 개념을 적용함으로써 센서의 건전성 저하를 용이하게 찾아낼 수 있는 수단을 제공하기 때문에 모든 종류의 센서(온도, 유량 등)에 동일한 개념의 적용이 가능하다.
The present invention configured as described above provides a means for easily detecting deterioration of the sensor's health by applying a virtual multi-sensor concept by defining a zone that can be physically defined as the same operation environment zone, Temperature, flow rate, etc.).

상위에서 언급한 바와 같이 본 발명의 센서 건전성 평가 방법 및 시스템은 산업플랜트에 설치된 각종 센서의 출력신호를 가상다중센서(Virtual Iso-sensor) 기술을 이용하여 분석함으로써, 센서의 고장을 초기단계에 발견할 수 있다.As described above, the sensor integrity evaluation method and system of the present invention analyzes output signals of various sensors installed in an industrial plant using virtual Iso-sensor technology, can do.

또한 가동 중에도 센서 성능의 실시간 평가가 가능해짐에 따라 신속한 정비와 교체가 가능해지고 그 결과로 산업플랜트의 고장을 예방할 수 있으며 그 결과로 산업플랜트의 운전제어와 감시의 정확도를 향상시키는 효과를 거둘 수 있게 된다.In addition, since it is possible to perform real-time evaluation of sensor performance during operation, it is possible to perform maintenance and replacement quickly, and as a result, it is possible to prevent the failure of the industrial plant. As a result, the operation control and monitoring accuracy of the industrial plant can be improved .

한편, 본 명세서와 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 발명된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. , And are not intended to limit the scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments described herein.

110: 다중 센서부 120: 데이터 입력부
132: 정상값 생성부 134: 데이터 저장부
140: 판단부 150: 표시부
200: 급수펌프 220: 급수쿨러
230: 차단밸브 240: 여과필터
110: multiple sensor unit 120: data input unit
132: steady-state value generating unit 134:
140: Judgment section 150:
200: water pump 220: water cooler
230: Shut-off valve 240: Filtration filter

Claims (10)

산업 플랜트의 가동상태에서 각종 센서에 대해 실시간으로 건전성을 평가하는 시스템에 있어서,
상기 산업 플랜트의 가동상태를 측정하기 위해 설치되되 온도 혹은 압력 혹은 유량이 동일한 운전환경별로 미리 나눈 구역마다 동종의 센서를 다수개 구비하여 동일운전환경구역의 가동상태를 측정하는 가상 다중 센서부; 및
상기 동일운전환경구역에 구비된 상기 가상 다중 센서부의 각 센서마다, 현재 운전모드와 동일한 운전환경조건에 대해 산출된 정상 신호값과 상기 센서로부터 획득한 현재 신호값을 비교하여 신호 차이값을 계산하는 비교부; 및
상기 각 센서의 신호 차이값들에 기초하여 상기 각 센서의 기능 건전성을 판단하는 판단부;를 포함하고,
상기 동일운전환경 구역에서 물리적으로 상이한 설치위치로 인한 상기 가상다중센서들 간의 신호값 차이를 극복하기 위해 센서 신호의 절대적 변동량을 측정하여 상기 가상다중센서들 간에 상호 비교함으로써, 상기 산업 플랜트 구조로 인한 센서의 위치에 따라 상기 가상다중센서들의 현재 신호값과 정상 신호값들에 차이가 발생하더라도 상기 신호 차이값이 동일 수준을 유지하는지에 따라 센서의 건전성을 판단하는 것을 특징으로 하는, 센서 건전성 평가 시스템.
1. A system for assessing the health of a variety of sensors in real time in an operating state of an industrial plant,
A virtual multi-sensor unit provided for measuring the operating state of the industrial plant, and having a plurality of sensors of the same type in each of the pre-divided zones according to the same operating environment of temperature, pressure or flow rate, And
A signal difference value is calculated for each sensor of the virtual multi-sensor unit provided in the same operation environment zone by comparing the current signal value obtained from the sensor with a normal signal value calculated for the same operating environment condition as the current operation mode A comparator; And
And a determination unit determining the functional integrity of each of the sensors based on signal difference values of the sensors,
Measuring the absolute variation of the sensor signal to overcome the difference in signal value between the virtual multiple sensors due to physically different installation locations in the same operating environment zone, Wherein the sensor integrity evaluation unit determines the integrity of the sensor according to whether the signal difference value is maintained at the same level even if there is a difference between the current signal value and the normal signal value of the virtual multiple sensors according to the position of the sensor. .
산업 플랜트의 가동상태에서 각종 센서에 대해 실시간으로 건전성을 평가하는 시스템에 있어서,
상기 산업 플랜트의 가동상태를 측정하기 위해 설치되되 온도 혹은 압력 혹은 유량이 동일한 운전환경별로 미리 나눈 동일운전환경구역마다 동종의 센서를 다수개 구비하는 다중 센서부;
상기 다중 센서부와 유무선 통신망을 통해 연결되어 상기 각 센서들로부터 신호값을 전달받아 취득하는 데이터 입력부;
학습 모드시 운전환경 조건정보와 상기 운전환경조건에서 측정된 상기 다중 센서부의 신호값을 매칭하여 저장하는 데이터 저장부;
운전모드시 현재 운전모드와 동일한 운전환경조건에 해당하는 상기 다중 센서부의 신호값들을 상기 데이터 저장부로부터 추출하고, 미리 설정된 알고리즘을 통해 상기 신호값들로부터 해당 운전환경조건에 대한 정상 신호값을 산출하는 정상값 생성부;
상기 동일운전환경구역에 구비된 상기 다중 센서부의 각 센서마다, 상기 정상값 생성부로부터 산출된 정상 신호값과 상기 센서로부터 획득한 현재 신호값을 비교하여 신호 차이값을 계산하는 비교부; 및
상기 각 센서의 신호 차이값들에 기초하여 상기 각 센서의 기능 건전성을 판단하는 판단부;를 포함하고
상기 동일운전환경 구역에서 물리적으로 상이한 설치위치로 인한 상기 센서들 간의 신호값 차이를 극복하기 위해 센서 신호의 절대적 변동량을 측정하여 상기 센서들 간에 상호 비교함으로써, 상기 산업 플랜트 구조로 인한 센서의 위치에 따라 상기 센서들의 현재 신호값과 정상 신호값들에 차이가 발생하더라도 상기 신호 차이값이 동일 수준을 유지하는지에 따라 센서의 건전성을 판단하는 것을 특징으로 하는, 센서 건전성 평가 시스템.
1. A system for assessing the health of a variety of sensors in real time in an operating state of an industrial plant,
A plurality of sensor units provided for measuring the operation state of the industrial plant and having a plurality of sensors of the same type in each of the same operation environment zones divided in advance according to the operating environment in which the temperature, pressure, or flow rate is the same;
A data input unit connected to the multiple sensor units through a wired / wireless communication network to receive and acquire signal values from the sensors;
A data storage unit for matching operating environment condition information in the learning mode with signal values of the multiple sensor units measured in the operating environment conditions;
Extracts signal values of the multiple sensor units corresponding to the same operating environment conditions as the current operation mode in the operation mode from the data storage unit and calculates a normal signal value for the corresponding operation environment condition from the signal values through a predetermined algorithm A steady-state value generating unit;
A comparison unit for calculating a signal difference value by comparing a normal signal value calculated from the normal value generation unit and a current signal value acquired from the sensor for each sensor of the multiple sensor units provided in the same operation environment zone; And
And a determination unit for determining the functional integrity of each of the sensors based on signal difference values of the sensors
In order to overcome the difference in the signal value between the sensors due to the physically different installation position in the same operation environment zone, the absolute variation of the sensor signal is measured and compared between the sensors, And determining the health of the sensor according to whether the signal difference value is maintained at the same level even if there is a difference between the current signal value and the normal signal values of the sensors.
제2항에 있어서, 상기 비교부는,
미리 설정된 주기적인 간격의 가동 진행률마다 순차적으로 상기 현재 신호값을 취득하는 것을 특징으로 하는, 센서 건전성 평가 시스템.
3. The apparatus according to claim 2,
And acquires the current signal value sequentially for each operation progress rate at a predetermined periodic interval.
제2항에 있어서, 상기 판단부는,
상기 비교부에서 수행된 비교 결과, 상기 현재 신호값이 상기 정상 신호값 범위에 해당하는 센서는 기능이 건전한 것으로 판별하고, 상기 현재 신호값이 상기 정상 신호값 범위를 벗어난 센서는 기능이 건전하지 않은 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는, 센서 건전성 평가 시스템.
3. The apparatus of claim 2,
Wherein the comparison unit compares the current signal value with the normal signal value range to determine that the function is sound and the sensor whose current signal value is out of the normal signal value range is not functioning properly And the sensor integrity evaluation system determines the sensor integrity evaluation value.
제2항에 있어서,
상기 정상 신호값은 현재 운전조건과 동일한 환경에서, 설계에 기반하여 물리적 방법으로 최적해를 제시하는 설계 신호값 및 과거 가동 이력에 기반하여 통계적 방법으로 최적해를 제시하는 경험 신호값 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는, 센서 건전성 평가 시스템.
3. The method of claim 2,
The normal signal value may include at least one of a design signal value indicating an optimal solution in a physical method based on design and an experience signal value indicating an optimal solution in a statistical method based on a past operation history in the same environment as the current operation condition The sensor integrity evaluation system is characterized.
제2항에 있어서, 상기 다중 센서부는,
압력, 온도, 유량 중 적어도 하나의 운전환경이 동일한 구역 내에 동종의 센서가 다수 개 분포되어 구비되는 것을 특징으로 하는, 센서 건전성 평가 시스템.










[3] The apparatus of claim 2,
Wherein at least one operating environment of pressure, temperature, and flow rate is provided in a same area with a plurality of homogeneous sensors distributed.










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