KR101901146B1 - 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
화력발전소의 컨베이어 이송 장치 등에 대한 안전사고방지 모니터링을 실시간으로 실시하기 위해 넓은 영역의 감시 포인트에 대한 설치가 가능하고 무선으로 구현이 가능한 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈은 이송 장치에 장착되어 사용되는 자가발전 IoT 센서 모듈로서, 상기 이송 장치의 작동에 의해 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 압전 에너지 하베스터; 상기 이송 장치의 작동시 발생하는 열 및 진동에 의한 온도 및 진동 주파수를 측정하기 위한 센싱 회로; 상기 센싱 회로에 의해 측정된 온도 및 진동 주파수 데이터를 무선으로 송신하기 위한 무선 송신부; 를 포함하며, 상기 센싱 회로 및 무선 송신부는 상기 압전 에너지 하베스터에 의한 자가발전에 의해 생성된 전기 에너지를 전달받아 작동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈은 이송 장치에 장착되어 사용되는 자가발전 IoT 센서 모듈로서, 상기 이송 장치의 작동에 의해 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 압전 에너지 하베스터; 상기 이송 장치의 작동시 발생하는 열 및 진동에 의한 온도 및 진동 주파수를 측정하기 위한 센싱 회로; 상기 센싱 회로에 의해 측정된 온도 및 진동 주파수 데이터를 무선으로 송신하기 위한 무선 송신부; 를 포함하며, 상기 센싱 회로 및 무선 송신부는 상기 압전 에너지 하베스터에 의한 자가발전에 의해 생성된 전기 에너지를 전달받아 작동하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화력발전소의 컨베이어 이송 장치 등에 대한 안전사고방지 모니터링을 실시간으로 실시하기 위해 넓은 영역의 감시 포인트에 대한 설치가 가능하고 무선으로 구현이 가능한 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 컨베이어 벨트와 같은 이송 시스템은 물류 창고, 공장, 발전소 등에서 물건을 옮길 때 유용하게 사용된다. 이러한 이송 시스템에 사용되는 모터나 롤러 등의 과부하로 열이 발생하거나 옮기려는 물건에 열이 발생하여 화재 등의 사고가 발생할 수 있다.
이에 따라, 이를 감시하여 사고를 미연에 방지하는 노력이 필요하다. 그러나, 이송 거리가 길어지게 되면 감시해야 하는 범위가 넓어져 사고를 방지하는데 어려움이 있다.
일 예로, 화력발전 설비 중 대표적 이송 수단인 석탄 이송용 컨베이어 시스템은 생산의 연속성을 유지하고, 안전사고 발생에 따른 전력생산 중단의 피해를 최소화하기 위해 이송시스템 모니터링 기술을 반드시 필요하다.
이러한 컨베이어 시스템은 가연성 원료인 석탄의 자연발화에 따른 화재 발생 또는 이송 중 컨베이어의 원활한 동작 지원을 위한 롤러 베어링의 마찰에 따른 파손과 같은 안전사고 발생 위험에 상시 노출되어 있다.
일부 화력발전소는 컨베이어 시스템의 운탄 시 화재 발생 감시를 위하여 열화상 카메라 기반의 감시 및 예방 모니터링 시스템을 설치 운영하거나, 운탄 시 컨베이어 롤러의 손상 여부를 감시하기 위하여 모니터링 시스템을 구축하여 운영하고 있다.
그러나, 이러한 방식은 설치비용이 고가인 반면, 감시구역이 제한적이기 때문에 운영예산 부족과 보안 문제로 인하여 모든 화력 발전소에서 이들과 같은 모니터링 시스템을 구축하는 것이 용이하지 않은 실정이다. 뿐만 아니라, 수 ~ 수십 km 길이의 광범위한 운탄 컨베이어 설비 구조와 탄재와 같은 열악한 주위 환경의 제약으로 기존센서 기술을 이용한 모니터링 시스템 구축 시 센서 시스템 보다 전원 및 통신회선 구축과 유지에 많은 비용이 발생하는 문제가 상존하고 있다.
이에, 화력발전소 컨베이어 시스템의 안전사고 방지 모니터링을 위해 넓은 영역의 감시 포인트 설치가 가능하면서 무선으로 구현할 수 있는 모니터링 운영 시스템의 적용이 필요한 상황이다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0121123호(2013.11.05. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 에너지 획득 컨베이어 벨트 및 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 화력발전소 컨베이어 장치 등에 대한 안전사고방지 모니터링을 실시간으로 실시하기 위해 넓은 영역의 감시 포인트에 대한 설치가 가능하고 무선으로 구현이 가능한 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈은 이송 장치에 장착되어 사용되는 자가발전 IoT 센서 모듈로서, 상기 이송 장치의 작동에 의해 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 압전 에너지 하베스터; 상기 이송 장치의 작동시 발생하는 열 및 진동에 의한 온도 및 진동 주파수를 측정하기 위한 센싱 회로; 상기 센싱 회로에 의해 측정된 온도 및 진동 주파수 데이터를 무선으로 송신하기 위한 무선 송신부; 를 포함하며, 상기 센싱 회로 및 무선 송신부는 상기 압전 에너지 하베스터에 의한 자가발전에 의해 생성된 전기 에너지를 전달받아 작동하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템은 이송 장치에 장착된 자가발전 IoT 센서 모듈; 상기 자가발전 IoT 센서 모듈과의 무선 통신으로 상기 이송 장치의 작동시의 온도 및 진동 주파수 데이터를 전달받는 IoT 게이트웨이; 상기 IoT 게이트웨이로부터의 온도 및 진동 주파수 데이터를 전달받아 설정된 시간 간격에 대한 온도 및 진동 주파수를 계측하여 정상 범위를 설정하기 위한 전산처리부; 및 상기 전산처리부에 연결되어, 상기 이송 시스템의 정상 작동 상태 여부를 모니터링하기 위한 모니터링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템은 자가발전 IoT 센서 모듈을 지지대에 장착하되, 이송 롤러의 고정 축과 대응되는 위치에 배치되도록 함으로써 이송 롤러의 정상 작동 상태 여부를 감지하게 된다.
특히, 본 발명에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템은 자가발전 IoT 센서 모듈의 자석 부재에 의해 이송 장치의 지지대에 부착 및 탈착이 가능하여, 사용자가 선택적으로 위치 변경하는 것이 가능해질 수 있는바, 지속적으로 감시 포인트를 설정하거나 필요에 따라 임의의 다른 곳에 임시적으로 감시 진단하는 것이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템은 감시 진단을 위한 복잡한 알고리즘을 이용하는 것이 아니라, 일정한 시간 동안의 온도 및 진동 주파수를 계측하여 얻은 평균 값을 정상 범위로 간주하여 주기적인 온도 및 진동 주파수의 계측시 정상 범위를 벗어나게 되면, 경보 신호를 발송하고 센서 모듈 케이스 표면의 LED를 점등하는 것에 의해 현장 순찰자가 이송 장치의 작동 불량 여부를 육안으로 식별하는 것이 가능해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템을 나타낸 모식도.
도 2는 자가발전 IoT 센서 모듈의 장착 위치를 설명하기 위한 단면도.
도 3은 도 2의 자가발전 IoT 센서 모듈을 확대하여 나타낸 결합 사시도.
도 4는 도 2의 자가발전 IoT 센서 모듈을 확대하여 나타낸 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 자가발전 IoT 센서 모듈의 장착 위치를 설명하기 위한 단면도.
도 3은 도 2의 자가발전 IoT 센서 모듈을 확대하여 나타낸 결합 사시도.
도 4는 도 2의 자가발전 IoT 센서 모듈을 확대하여 나타낸 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템을 나타낸 모식도이고, 도 2는 자가발전 IoT 센서 모듈의 장착 위치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템(100)은 자가발전 IoT 센서 모듈(120), IoT 게이트웨이(140), 전산처리부(160) 및 모니터링부(180)를 포함한다.
자가발전 IoT 센서 모듈(120)은 이송 장치(200)에 장착된다. 이러한 자가발전 IoT 센서 모듈(120)은 이송 장치(200)에 장착되어, 이송 장치(200)의 작동 상태를 감시하게 된다. 이와 같이, 자가발전 IoT 센서 모듈(120)을 이송 장치(200)에 장착하여 이송 장치(200)의 작동을 실시간으로 감시함으로써, 이송 장치(200)의 모터나 이송 롤러(220) 등의 과부하로 열이 발생하거나 이송하는 물건이 열에 의해 화재가 발생하는 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
이때, 이송 장치(200)는 물류 창고, 공장, 발전소 등에서 물건을 옮길 때 유용하게 사용되는 컨베이어 이송 장치일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2에서는, 이송 장치로 화력발전소에서 석탄을 이송하는 컨베이어 이송 장치를 일 예로 나타내었다.
이러한 이송 장치(200)는 화력발전소의 원료인 석탄(10)을 수용하는 이송 컨베이어 벨트(210)와, 이송 컨베이어 벨트(210)의 하부에 장착되어, 이송 컨베이어 벨트(210)를 이송시키는 이송 롤러(220)와, 이송 롤러(220)의 양단에 고정되어, 이송 롤러(220)를 지지하는 지지대(230)를 포함할 수 있다. 이때, 도면으로 도시하지는 않았지만, 이송 장치(200)는 이송 롤러(220)의 구동을 제어하기 위한 구동 모터를 더 포함할 수 있다. 구동 모터는 이송 롤러(220)의 고정 축과 연결되도록 설치될 수 있다.
IoT 게이트웨이(140)는 자가발전 IoT 센서 모듈(120)과의 무선 통신으로 이송 장치(200)의 작동시의 온도 및 진동 주파수 데이터를 전달받아 전산처리부(160)로 전송한다. 이때, 무선 통신은 지그비(Zigbee) 또는 로라(RoLa) 원거리 통신 방식을 이용하는 것이 바람직하다.
이를 위해, IoT 게이트웨이(140)는 자가발전 IoT 센서 모듈(120)과의 무선 통신으로 이송 장치(200)의 작동시의 온도 및 진동 주파수 데이터를 전달받기 위한 무선 수신부(142)와, 무선 수신부(142)로부터 전달받은 온도 및 진동 주파수 데이터를 수집 및 저장하기 위한 데이터 수집부(144)를 포함한다.
전산처리부(160)는 IoT 게이트웨이(140)로부터의 온도 및 진동 주파수 데이터를 전달받아 설정된 시간 간격에 대한 온도 및 진동 주파수를 계측하여 정상 범위를 설정한다. 이를 위해, 전산처리부(160)는 이송 장치(200)의 작동 중, 설정된 정상 범위 값을 벗어날 시, 알람 값을 자가발전 IoT 센서 모듈(120)에 무선으로 송신하게 된다. 이때, IoT 게이트웨이(140)의 무선 수신부(142)가 송신부로 사용되고, 자가발전 IoT 센서 모듈(120)의 무선 송신부(128)가 수신부로 사용될 수 있다.
모니터링부(180)는 전산처리부(160)에 연결되어, 이송 장치(200)의 정상 작동 상태 여부를 모니터링하기 위해 장착된다. 이러한 모니터링부(180)에 의해, 집이나 사무실 등의 원격지에서도 이송 장치(200)의 정상 작동 상태 여부를 감시할 수 있게 된다.
한편, 도 3은 도 2의 자가발전 IoT 센서 모듈을 확대하여 나타낸 결합 사시도이고, 도 4는 도 2의 자가발전 IoT 센서 모듈을 확대하여 나타낸 분해 사시도로, 도 1과 연계하여 설명하도록 한다.
도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈(120)은 압전 에너지 하베스터(122), 센싱 회로(126) 및 무선 송신부(128)를 포함한다.
압전 에너지 하베스터(122)는 이송 장치(도 2의 200)의 작동에 의해 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 장착된다. 압전 에너지 하베스터(122)는 한쪽 금속면이 고정되는 캔틸레버 타입 및 양쪽 금속면이 고정되는 벤더 타입의 압전 에너지 하베스터 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈(120)은 압전 에너지 하베스터(122)에 의해 자가 발전된 전기 에너지를 IoT 센서 모듈(120)의 전원으로 사용할 수 있기 때문에 이송 장치의 켄베이어 벨트를 수 ~ 수십 킬로미터에 달하는 곳까지 유선으로 설치할 필요가 없으므로, 유선을 설치하는데 소요되는 비용 및 인력이 필요 없으며, 2차 배터리를 사용하지도 않기 때문에 배터리 설치 및 교체를 위한 비용, 시간 및 인력이 필요 없게 된다.
센싱 회로(126)는 이송 장치의 작동시 발생하는 열 및 진동에 의한 온도 및 진동 주파수를 측정하는 역할을 한다. 이러한 센싱 회로(126)는 이송 장치의 작동시 발생하는 열에 의한 온도를 측정하기 위한 온도 센서(123)와, 이송 장치의 작동시 발생하는 진동에 의한 진동 주파수를 측정하기 위한 진동 센서(미도시)를 포함한다.
이때, 온도 센서(123)는 센서 모듈 케이스(121)의 내부에서 외부로 인출되도록 설치되어, 이송 장치의 측정하고자 하는 위치에 대한 온도를 측정하게 된다. 그리고, 진동 센서는 폴리머 소재나 압전 캔틸레버를 사용하여 진동 주파수를 측정하게 된다.
무선 송신부(128)는 센싱 회로(126)에 의해 측정된 온도 및 진동 주파수 데이터를 무선으로 송신하기 위해 장착된다. 이때, 센싱 회로(126) 및 무선 송신부(128)는 압전 에너지 하베스터(122)에 의한 자가발전에 의해 생성된 전기 에너지를 전달받아 작동한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈(120)은 정류 회로(124), 센서 모듈 케이스(121), 알람 표시부(127) 진동 주파수 계측용 압전 캔틸레버(129) 및 자석 부재(130)를 더 포함할 수 있다.
정류 회로(124)는 압전 에너지 하베스터(122)에 의해 수확한 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 역할을 한다. 이를 위해, 정류 회로(124)는 압전 에너지 하베스터(122)에 전기적으로 연결되어 교류 전류를 직류 전류로 정류하게 되며, 정류된 직류 전류는 커패시터나 슈퍼 커패시터 등의 충전 소자(미도시)에 저장하게 된다.
센서 모듈 케이스(121)는 압전 에너지 하베스터(122), 정류 회로(124), 센싱 회로(126) 및 무선 송신부(128)를 수납한다. 이를 위해, 센서 모듈 케이스(121)는 직육면체 형상으로 설계될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 센서 모듈 케이스(121)는 화력발전소의 석탄 분진 및 수분 등이 내부로 침투를 방지하기 위해, 센서 모듈 케이스(121)의 모서리는 고무 실링에 의해 밀봉 처리되는 것이 바람직하다.
이때, 센서 모듈 케이스(121)의 내부에는, 도 4의 좌측에서부터, 압전 에너지 하베스터(122) 및 진동 주파수 계측용 압전 캔틸레버(129)와, 정류 회로(124), 센싱 회로(126) 및 무선 송신부(128)를 포함하는 회로부(125)가 차례로 배열될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 그 수 및 배치 형태를 다양하게 적용될 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
알람 표시부(127)는 센서 모듈 케이스(121)의 표면에 장착되어, 이송 장치의 정상 작동 상태 여부를 표시한다. 이를 위해, 알람 표시부(127)는 이송 장치의 온도 및 진동 주파수를 측정한 결과 값이 정상 범위일 시에는 O 표시로 점등되고, 정상 범위를 벗어날 경우에는 X 표시로 점등되도록 설정되어 있을 수 있다.
다시 말해, 알람 표시부(127)는 센서 모듈 케이스(121)의 표면에 O 표시와 X 표시를 나타내어 이송 장치의 온도 및 진동 주파수 측정 값이 정상 범위일 때는 O 표시의 파란색 LED를 점등시키고, 정상 범위를 초과하는 값이 계측되면 X 표시의 빨간색 LED를 점등시키는 것에 의해 현장 순찰자가 이송 장치의 작동 불량 여부를 확인하는 것이 가능하도록 하였다.
진동 주파수 계측용 압전 캔틸레버(129)는 센싱 회로(126)의 진동 센서에 의해 측정된 진동 주파수를 계측하기 위해 장착된다. 이에 따라, 진동 주파수 계측용 압전 캔틸레버(129)는 진동 센서에 의해 측정된 진동 주파수를 일정한 시간 간격으로 계측하게 되고, 진동 주파수 계측용 압전 캔틸레버(129)에 의해 계측된 시간 주기별 진동 주파수 데이터는 무선 송신부(128)를 통하여 IoT 게이트웨이(140)로 무선 송신하게 된다.
자석 부재(130)는 센서 모듈 케이스(121)의 내부 바닥면에 장착된다. 이러한 자석 부재(130)로는 강한 자화 상태를 오래 보존할 수 있는 영구 자석을 이용하는 것이 바람직하다. 이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈(120)은 자석 부재(130)에 의해 이송 장치의 지지대에 부착 및 탈착이 가능하여, 사용자가 선택적으로 위치 변경하는 것이 가능해질 수 있는바, 지속적으로 감시 포인트를 설정하거나 필요에 따라 임의의 다른 곳에 임시적으로 감시 진단하는 것이 가능해질 수 있다.
본 발명에서는 자가발전 IoT 센서 모듈(120)이 이송 장치에 장착되어 사용되는 것으로 도시하고 설명하였으나, 이에 국한될 필요는 없다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템(100)은 농업이나 축산업에서 사용하는 모터, 펌프, 환기 팬, 콤프레샤 등의 회전기기에 자가발전 IoT 센서 모듈(120)을 부착하여 사용할 시에도 수십 ~ 수백 미터 떨어진 집이나 사무실 등에서 정상 작동 여부를 확인할 수 있게 된다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템의 작동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템의 작동 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 자가발전 IoT 센서 모듈을 이송 장치, 특히 이송 장치의 지지대에 장착하게 된다.
이후, 일정한 시간 간격을 두고 온도와 진동 주파수를 계측하여 정상 범위를 설정한다. 이때, 수분간의 진동 주파수(3축 진동) 및 온도 계측하여 계측 범위 및 주기 찾기를 실시하는 방식으로 정상 범위를 설정하게 된다. 다시 말해, 본 발명에서는 감시 진단을 위한 복잡한 알고리즘을 이용하는 것이 아니라, 일정한 시간 동안의 온도 및 진동 주파수를 계측하여 얻은 평균 값을 정상 범위로 간주하게 된다.
이후, 주기적으로 온도와 진동 주파수를 계측한 계측 범위가 정상 범위를 벗어나는 값이 계측되면 알람 값을 IoT 센서 모듈로 무선으로 보내어 IoT 센서 모듈의 알람 표시부의 X 표시의 빨간색 LED를 점등시켜 작동 불량 상태를 현장 작업자에게 알려준다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템은 자가발전 IoT 센서 모듈을 지지대에 장착하되, 이송 롤러의 고정 축과 대응되는 위치에 배치되도록 함으로써 이송 롤러의 정상 작동 상태 여부를 감지하게 된다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템은 자가발전 IoT 센서 모듈의 자석 부재에 의해 이송 장치의 지지대에 부착 및 탈착이 가능하여, 사용자가 선택적으로 위치 변경하는 것이 가능해질 수 있는바, 지속적으로 감시 포인트를 설정하거나 필요에 따라 임의의 다른 곳에 임시적으로 감시 진단하는 것이 가능해질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 IoT 센서 모듈 및 이를 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템은 감시 진단을 위한 복잡한 알고리즘을 이용하는 것이 아니라, 일정한 시간 동안의 온도 및 진동 주파수를 계측하여 얻은 평균 값을 정상 범위로 간주하여 주기적인 온도 및 진동 주파수의 계측시 정상 범위를 벗어나게 되면, 경보 신호를 발송하고 센서 모듈 케이스 표면의 LED를 점등하는 것에 의해 현장 순찰자가 이송 장치의 작동 불량 여부를 육안으로 식별하는 것이 가능해질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 안전사고방지 모니터링 시스템 120 : 자가발전 IoT 센서 모듈
121 : 센서 모듈 케이스 122 : 압전 에너지 하베스터
123 : 온도 센서 124 : 정류 회로
125 : 회로부 126 : 센싱 회로
128 : 무선 송신부
121 : 센서 모듈 케이스 122 : 압전 에너지 하베스터
123 : 온도 센서 124 : 정류 회로
125 : 회로부 126 : 센싱 회로
128 : 무선 송신부
Claims (15)
- 이송 장치에 장착되어 사용되는 자가발전 IoT 센서 모듈로서,
상기 이송 장치의 작동에 의해 발생하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 압전 에너지 하베스터;
상기 이송 장치의 작동시 발생하는 열 및 진동에 의한 온도 및 진동 주파수를 측정하기 위한 센싱 회로; 및
상기 센싱 회로에 의해 측정된 온도 및 진동 주파수 데이터를 무선으로 송신하기 위한 무선 송신부; 를 포함하며,
상기 센싱 회로 및 무선 송신부는 상기 압전 에너지 하베스터에 의한 자가발전에 의해 생성된 전기 에너지를 전달받아 작동하고,
상기 자가발전 IoT 센서 모듈은 상기 압전 에너지 하베스터에 의해 수확한 교류 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 정류 회로와, 상기 압전 에너지 하베스터, 정류 회로, 센싱 회로 및 무선 송신부를 수납하기 위한 센서 모듈 케이스와, 상기 센서 모듈 케이스의 표면에 장착되어, 상기 이송 장치의 정상 작동 상태 여부를 표시하기 위한 알람 표시부와, 상기 센서 모듈 케이스의 내부 바닥면에 장착된 자석 부재를 더 포함하고,
상기 자가발전 IoT 센서 모듈은 상기 자석 부재에 의해 상기 이송 장치에 부착 및 탈착이 가능하여, 사용자가 선택적으로 위치 변경할 수 있고,
상기 알람 표시부는 상기 이송 장치의 온도 및 진동 주파수를 측정한 결과 값이 정상 범위일 시에는 제1 색상의 LED로 O 표시로 점등되고, 정상 범위를 벗어날 경우에는 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상의 LED로 X 표시로 점등되도록 설정되어 있고,
상기 이송 장치는 화력발전소의 원료인 석탄을 수용하는 이송 컨베이어 벨트와, 상기 이송 컨베이어 벨트의 하부에 장착되어, 상기 이송 컨베이어 벨트를 이송시키는 이송 롤러와, 상기 이송 롤러의 양단에 고정되어, 상기 이송 롤러를 지지하는 지지대를 포함하며, 상기 자가발전 IoT 센서 모듈은 상기 지지대에 장착되되, 상기 이송 롤러의 고정 축과 대응되는 위치에 배치되어, 상기 이송 롤러의 정상 작동 상태 여부를 감지하고,
상기 센싱 회로는 상기 이송 장치의 작동시 발생하는 열에 의한 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 이송 장치의 작동시 발생하는 진동에 의한 진동 주파수를 측정하기 위한 진동 센서를 포함하고,
상기 자가발전 IoT 센서 모듈은 상기 센싱 회로의 진동 센서에 의해 측정된 진동 주파수를 계측하기 위한 진동 주파수 계측용 압전 캔틸레버를 더 포함하며,
설정된 시간 동안의 온도 및 진동 주파수를 계측하여 얻은 평균 값을 정상 범위로 설정하고, 설정된 상기 정상 범위를 벗어나는 값이 계측될 시에만 알람 값을 전송하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자가발전 IoT 센서 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 압전 에너지 하베스터는
캔틸레버 타입 및 벤더 타입의 압전 에너지 하베스터 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 IoT 센서 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 온도 센서는
상기 센서 모듈 케이스의 내부에서 외부로 인출되도록 설치되어, 상기 이송 장치의 측정하고자 하는 위치에 대한 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 자가발전 IoT 센서 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 자석 부재는
영구 자석인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자가발전 IoT 센서 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 센서 모듈 케이스는
석탄 분진 및 수분 침투를 방지하기 위해, 상기 센서 모듈 케이스의 모서리가 고무 실링에 의해 밀봉 처리된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자가발전 IoT 센서 모듈.
- 삭제
- 이송 장치에 장착된 자가발전 IoT 센서 모듈;
상기 자가발전 IoT 센서 모듈과의 무선 통신으로 상기 이송 장치의 작동시의 온도 및 진동 주파수 데이터를 전달받는 IoT 게이트웨이;
상기 IoT 게이트웨이로부터의 온도 및 진동 주파수 데이터를 전달받아 설정된 시간 간격에 대한 온도 및 진동 주파수를 계측하여 정상 범위를 설정하기 위한 전산처리부; 및
상기 전산처리부에 연결되어, 상기 이송 장치의 정상 작동 상태 여부를 모니터링하기 위한 모니터링부;를 포함하며,
상기 자가발전 IoT 센서 모듈은 압전 에너지 하베스터에 의해 수확한 교류 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 정류 회로와, 상기 압전 에너지 하베스터, 정류 회로, 센싱 회로 및 무선 송신부를 수납하기 위한 센서 모듈 케이스와, 상기 센서 모듈 케이스의 표면에 장착되어, 상기 이송 장치의 정상 작동 상태 여부를 표시하기 위한 알람 표시부와, 상기 센서 모듈 케이스의 내부 바닥면에 장착된 자석 부재를 더 포함하고,
상기 센싱 회로 및 무선 송신부는 상기 압전 에너지 하베스터에 의한 자가발전에 의해 생성된 전기 에너지를 전달받아 작동하며,
상기 자가발전 IoT 센서 모듈은 상기 자석 부재에 의해 상기 이송 장치에 부착 및 탈착이 가능하여, 사용자가 선택적으로 위치 변경할 수 있고,
상기 알람 표시부는 상기 이송 장치의 온도 및 진동 주파수를 측정한 결과 값이 정상 범위일 시에는 제1 색상의 LED로 O 표시로 점등되고, 정상 범위를 벗어날 경우에는 상기 제1 색상과 상이한 제2 색상의 LED로 X 표시로 점등되도록 설정되어 있고,
상기 이송 장치는 화력발전소의 원료인 석탄을 수용하는 이송 컨베이어 벨트와, 상기 이송 컨베이어 벨트의 하부에 장착되어, 상기 이송 컨베이어 벨트를 이송시키는 이송 롤러와, 상기 이송 롤러의 양단에 고정되어, 상기 이송 롤러를 지지하는 지지대를 포함하며, 상기 자가발전 IoT 센서 모듈은 상기 지지대에 장착되되, 상기 이송 롤러의 고정 축과 대응되는 위치에 배치되어, 상기 이송 롤러의 정상 작동 상태 여부를 감지하고,
상기 센싱 회로는 상기 이송 장치의 작동시 발생하는 열에 의한 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 이송 장치의 작동시 발생하는 진동에 의한 진동 주파수를 측정하기 위한 진동 센서를 포함하고,
상기 자가발전 IoT 센서 모듈은 상기 센싱 회로의 진동 센서에 의해 측정된 진동 주파수를 계측하기 위한 진동 주파수 계측용 압전 캔틸레버를 더 포함하며,
설정된 시간 동안의 온도 및 진동 주파수를 계측하여 얻은 평균 값을 정상 범위로 설정하고, 설정된 상기 정상 범위를 벗어나는 값이 계측될 시에만 알람 값을 전송하는 것을 특징으로 하는 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템.
- 제13항에 있어서,
상기 무선 통신은
지그비(Zigbee) 또는 로라(RoLa) 원거리 통신 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전 IoT 센서 모듈을 갖는 안전사고방지 모니터링 시스템.
- 삭제
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Legal Events
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| AMND | Amendment | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |