KR101906765B1 - Equipment operation status monitoring system using piezoelectric elements - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전소 등의 산업플랜트 현장에서 회전 및 진동 설비들에 부착되는 모니터링모듈을 이용하여, 원격지에서 대상설비들을 실시간으로 모니터링하고 그 결과를 시각정보로 디스플레이함으로써, 관리자가 대상설비의 이상상태를 쉽게 확인할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a plant operation state monitoring system using a piezoelectric element, and more particularly, to a plant monitoring system using a piezoelectric element, in which a target plant is monitored in real time using a monitoring module attached to rotation and vibration equipments in an industrial plant site, By displaying the result as visual information, the manager can easily check the abnormal state of the target facility.
특히, 본 발명은 대상설비들에서 발생되는 일정한 패턴의 진동을 이용하여 전기에너지를 생산하는 자가발전형 모니터링모듈을 단순 부착방식으로 설치할 수 있도록 함으로써, 설치의 제약이 없이 다양한 설비에 설치가 가능함은 물론, 다양한 진동주파수에 대응하여 동작할 수 있도록 함으로써, 부품 교체 및 노후화 등에 따른 진동주파수의 변화에 적극적으로 대응하여 요구성능을 안정적으로 유지할 수 있는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템에 관한 것이다.Particularly, the present invention can install the self-generating type monitoring module, which generates electric energy using a certain pattern of vibration generated in the target facilities, in a simple attachment manner, so that it can be installed in various facilities without restriction of installation The present invention relates to a plant operation state monitoring system using a piezoelectric element capable of stably maintaining required performance by positively responding to changes in vibration frequency due to component replacement and aging by making it possible to operate corresponding to various vibration frequencies.
일반적으로, 발전소 등의 산업플랜트 현장에는 수 많은 설비들이 운용되고 있으며, 특히 전동기와 같이 일정한 운동을 지속적으로 하는 설비나, 반복운동을 통해 일정한 패턴의 진동이 발생되는 설비들이 다수 운용되고 있다.Generally, a large number of equipments are operated in industrial plant sites such as power plants, and in particular, many equipments such as motors which constantly move constantly, and equipments that generate a certain pattern of vibration through repetitive motion are operated.
이와 같은 설비들은 대부분 연동하여 동작되는데, 어느 하나의 설비에 이상이 발생되면 전체 설비가 중단되거나 위험한 상황을 초래할 수 있다.Most of such facilities operate in conjunction with each other. If an abnormality occurs in one of the facilities, the entire facility may be interrupted or cause a dangerous situation.
이 때문에 해당 현장에는 각각의 설비들이 정상적으로 동작되는지를 지속적으로 확인해야 할 필요가 있다.For this reason, it is necessary to continuously check whether each facility is normally operated in the relevant site.
그러나, 앞서 설명한 발전소 등의 산업현장은 설비의 운용 특성상 넓은 공간에 다수의 설비들이 밀집되어 구성되어 있을 뿐만 아니라, 많은 수의 설비들로부터 상당한 소음이 발생되므로, 특정 설비가 제대로 동작을 하고 있는지 확인하기 위해서는 관리자가 넓은 지역에 설치된 대상설비들을 일일이 찾아 다니면서 동작 상태를 확인해야만 하는 불편함이 있었다.However, in the industrial sites such as the power plants described above, not only a large number of facilities are concentrated in a wide space due to the operational characteristics of the facilities, but also considerable noise is generated from a large number of facilities. Therefore, There is an inconvenience in that the administrator must check the operation state while searching for the target facilities installed in a large area.
이러한 불편함을 해소하기 위하여, 현재 발전소 등에는 VMS(Vibration Monitoring System, 진동감시시스템)를 설치하여 HMI(Human Machine Interface)로 감시를 하고 있지만 VMS 장비 자체가 고가이기 때문에, 중요한 몇몇 설비에 한정하여 운용하고 있다.In order to solve this inconvenience, VMS (Vibration Monitoring System) is installed in power plants and monitored by HMI (Human Machine Interface). However, since VMS equipment itself is expensive, .
이와 같이, 발전소 등의 산업플랜트 현장에서 고압전동기 등을 제외한 저압진동기 및 펌프 등의 설비는 동작여부 등을 감시를 하고 있지 않은 실정이지만, 진동감시설비가 적용되지 않은 진동설비도 실시간 감시체계가 이루어지지 않으면, 전체 설비의 운용에 영향을 줄 수 있다.In this way, facilities such as low-voltage vibrators and pumps except for high-voltage motors are not being monitored in the field of industrial plants such as power plants. However, vibration monitoring systems are not applied to real-time monitoring systems Failure to do so may affect the operation of the entire installation.
결과적으로, 발전소 등의 산업플랜트 현장에서 각종 설비들을 효율적으로 운용하기 위해서는, 필요한 모든 설비 및 장치들에 대한 모니터링이 필요하므로, 설치비용이 저가이며 운용 및 유지보수가 쉬운 모니터링 장치 및 시스템의 개발이 요구되었다.As a result, it is necessary to monitor all necessary equipments and devices in order to efficiently operate various equipments in industrial plant sites such as power plants. Therefore, the development of monitoring apparatuses and systems with low installation cost and easy operation and maintenance Required.
이를 해결하기 위한 기술로는, 하기의 선행기술문헌인 대한민국 공개실용신안공보 제20-2017-0002137호 '진동압전센서를 이용한 전동기 동작상태 확인장치'(이하 '선행기술'이라 한다)가 있다.As a technique for solving this problem, there is a device for checking the operation state of a motor using a vibration sensor (hereinafter, referred to as 'prior art') as disclosed in Korean Unexamined Utility Model Publication No. 20-2017-0002137.
선행기술은 진동압전센서를 이용하여 발생된 전기에너지를 이용하여 전동기 동작상태를 확인할 수 있도록 한 장치에 관한 것으로, 앞서 설명한 요구를 대체로 만족하고는 있으나, 몇 가지 아쉬운 부분이 있다.Background Art [0002] The prior art relates to a device that can check the operation status of a motor using electric energy generated by using a vibration piezoelectric sensor. Although satisfying the above-described requirements, there are some unsatisfactory parts.
첫째, 모든 설비나 장치들은 고유의 진동주파수를 가지게 되는데, 선행기술의 경우 해당 장치가 특정 진동주파수에만 동작되므로, 현장에 설치된 많은 수의 설비들을 모니터링 하기 위해서는, 각각의 설비에서 발생되는 진동주파수를 확인하고, 해당 진동주파수에 동작되는 장치를 각각 제작하여 설치해야 한다.First, all facilities or devices have their own vibration frequency. In the prior art, since the device operates only at a specific vibration frequency, in order to monitor a large number of equipment installed in the field, It is necessary to build and install each device that operates at the vibration frequency.
둘째, 대부분의 설비들은 운용되는 과정에서 진동주파수가 지속적으로 변화될 수 있으며, 특히 특정 부품을 교체하는 등 유지보수를 진행하게 되면, 해당 설비의 동작시 진동주파수가 확연히 달라질 수 있기 때문에, 해당 설비가 정상적으로 동작되고 있음에도 불구하고, 설치된 선행기술의 장치가 동작되지 못하여 해당 설비에 이상이 있는 것으로 오인하는 경우가 발생할 수 있다.Secondly, since most of the facilities can be continuously changed in the process of operating the vibration frequency, especially when the maintenance is carried out by replacing specific parts, the vibration frequency during operation of the corresponding equipment can be significantly changed, It may be mistakenly assumed that the equipment of the prior art installed is not operated and that there is an abnormality in the equipment.
셋째, 이를 해결하기 위해서는 해당 설비에 설치된 선행기술의 장치를 교체해야만 하는데, 교체시 해당 설비의 진동주파수를 재측정하고 그에 따라 새로운 장치를 제작하여 설치해야 하며, 이로 인해 해당 설비에 대한 유지보수 이외의 추가적인 노력이 요구되므로, 비용과 시간의 낭비를 초래하여 원활한 운영이 이루어지지 못하게 된다는 문제점이 있다.Third, in order to solve this problem, it is necessary to replace the prior art devices installed in the relevant equipment. In case of replacement, it is necessary to re-measure the vibration frequency of the corresponding equipment and to manufacture and install new devices accordingly. It is costly and time-consuming to cause a problem that smooth operation can not be performed.
넷째, 해당 설비가 안정적으로 유지된다 하더라도, 선행기술의 장치 자체의 노후화로 인한 성능변화로 인해 동일한 진동주파수에 대응하지 못하는 현상이 발생할 수 있으며, 이 경우에도 해당 설비는 정상적으로 동작됨에도 불구하고 선행기술의 장치가 이를 오인하는 문제점이 발생할 수 있다.Fourth, even if the facility is stably maintained, a phenomenon that the prior art does not correspond to the same vibration frequency due to a change in performance due to deterioration of the apparatus itself may occur. Even in this case, The apparatus of FIG.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 발전소 등의 산업플랜트 현장에서 회전 및 진동 설비들에 부착되는 모니터링모듈을 이용하여, 원격지에서 대상설비들을 실시간으로 모니터링하고 그 결과를 시각정보로 디스플레이함으로써, 관리자가 대상설비의 이상상태를 쉽게 확인할 수 있는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention uses a monitoring module attached to rotation and vibration equipments in an industrial plant site such as a power plant to monitor the target facilities in real time at a remote place and display the result as visual information And an object of the present invention is to provide a facility operation state monitoring system using a piezoelectric element that allows an administrator to easily check an abnormal state of a target facility.
특히, 본 발명은 대상설비들에서 발생되는 일정한 패턴의 진동을 이용하여 전기에너지를 생산하는 자가발전형 모니터링모듈을 단순 부착방식으로 설치할 수 있도록 함으로써, 설치의 제약이 없이 다양한 설비에 설치가 가능함은 물론, 다양한 진동주파수에 대응하여 동작할 수 있도록 함으로써, 다양한 설비들에 범용적으로 활용할 수 있는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템을 제공하는데 목적이 있다.Particularly, the present invention can install the self-generating type monitoring module, which generates electric energy using a certain pattern of vibration generated in the target facilities, in a simple attachment manner, so that it can be installed in various facilities without restriction of installation It is an object of the present invention to provide a facility operation state monitoring system using a piezoelectric device that can be used in various facilities in general by making it possible to operate in response to various vibration frequencies.
또한, 본 발명은 간단한 조작이나 자동제어를 통해 전기에너지를 발생시키는데 필요한 진동주파수를 능동적으로 변경할 수 있도록 하여, 해당 설비 및 모니터링 장치 등의 운용도중에 발생되는 부품 교체 및 노후화 등에 따른 진동주파수의 변경에 적극적으로 대응하여 동작되도록 함으로써, 하나의 장치로도 안정적인 운용이 지속적으로 가능하도록 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템을 제공하는데 목적이 있다.Further, the present invention can actively change the vibration frequency necessary for generating electric energy through a simple operation or automatic control, and it is possible to change the vibration frequency due to component replacement or deterioration occurring during operation of the facilities and monitoring apparatuses The present invention is directed to a system for monitoring operation status of a facility using a piezoelectric element that enables stable operation even in a single apparatus.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템은, 산업플랜트에 구성된 각 대상설비의 일측에 부착되도록 구성되며, 해당 대상설비의 운전시 발생되는 진동에너지를 전기에너지로 변환하고, 변환된 전기에너지를 이용하여 해당 대상설비의 운전여부를 전송하는 다수 개의 모니터링모듈; 및 상기 모니터링모듈들로부터 전송된 각 대상설비의 운전여부를 확인하고, 해당 산업플렌트 전체 설비에 대한 운용을 관리하는 통합관리서버;를 포함한다.In order to achieve the above object, a system for monitoring operation status of a plant using a piezoelectric element according to the present invention is configured to be attached to one side of each target facility constituted in an industrial plant, and the vibration energy generated during operation of the target facility A plurality of monitoring modules for converting the electrical energy into electrical energy and transmitting the operation of the target facility using the converted electrical energy; And an integrated management server for verifying whether or not each target facility transmitted from the monitoring modules is operating and managing operation of the entire industrial plant.
또한, 상기 통합관리서버는, 관리자에 의해 제어되는 관리자단말기와 연동하며, 상기 모니터링모듈들로부터 해당 모니터링모듈의 진동주파수 및 변환된 전기에너지의 양 중 적어도 하나를 포함하는 모듈상태정보를 수신하여 상기 관리자단말기에 디스플레이되도록 전송하고, 관리자에 의해 상기 관리자단말기로 입력된 관리자제어정보에 대응하여 상기 모니터링모듈을 제어할 수 있다.The integrated management server may be configured to receive module status information including at least one of a vibration frequency of the monitoring module and a converted electric energy amount from the monitoring modules in cooperation with an administrator terminal controlled by an administrator, To be displayed on the administrator terminal, and to control the monitoring module in response to the manager control information input to the manager terminal by the manager.
또한, 상기 통합관리서버는, 상기 모니터링모듈에 의해 변환된 전기에너지의 양을 지속적으로 모니터링하고, 전기에너지의 양이 최소요구전력 이하로 감소되면 이를 상기 관리자단말기에 디스플레이하며, 설정된 모듈제어정보 및 상기 관리자단말기로부터 전송된 관리자제어정보 중 어느 하나에 따라 상기 모니터링모듈의 진동주파수를 조절하여, 상기 최소요구전력보다 많은 양의 전기에너지 또는 최대 전기에너지를 생산하는 진동주파수로 변경할 수 있다.The integrated management server continuously monitors the amount of electric energy converted by the monitoring module and displays the reduced amount of electric energy in the manager terminal when the amount of electric energy is reduced to less than a minimum required power, The control module may adjust the vibration frequency of the monitoring module according to any one of the manager control information transmitted from the manager terminal to change the vibration frequency to produce a larger amount of electric energy or a maximum electric energy than the minimum required power.
또한, 상기 통합관리서버는, 상기 모니터링모듈의 진동주파수를 조절하는 과정에서, 전기에너지의 양이 최소요구전력을 충족하도록 증가하지 않을 경우, 해당 정보를 상기 관리자단말기에 디스플레이하고 설정된 경고절차를 수행할 수 있다.When the amount of electric energy does not increase to meet the minimum required power in the process of adjusting the vibration frequency of the monitoring module, the integrated management server displays the corresponding information on the manager terminal and performs the set warning procedure can do.
또한, 상기 모니터링모듈에서 변환된 전기에너지의 적어도 일부를 저장하는 ESS(Energy Storage System);를 더 포함하고, 상기 통합관리서버는, 상기 ESS에 저장된 전기에너지를 해당 산업플랜트에 구성된 대상설비들 중 적어도 일부에 공급하도록 제어할 수 있다.And an ESS (Energy Storage System) for storing at least a part of the converted electric energy in the monitoring module, wherein the integrated management server further comprises an electric energy storage unit for storing electric energy stored in the ESS, It is possible to control to supply at least a part thereof.
또한, 상기 모니터링모듈은, 대상설비의 운전시 발생되는 특정 진동주파수에 대응하여 전기에너지를 발생시키는 다수 개의 압전소자가 다단으로 단차지게 구성된 진동발전부; 및 상기 진동발전부에서 발생된 전기에너지를 이용하여 해당 대상설비의 운전여부를 출력하는 표시부;를 포함할 수 있다.The monitoring module may include: a vibration generator having a plurality of piezoelectric elements arranged in a plurality of stages to generate electric energy corresponding to a specific vibration frequency generated when the target facility is operated; And a display unit for outputting the operation status of the target facility using the electric energy generated in the vibration generator.
또한, 상기 진동발전부는, 상기 압전소자가 진동하는 최대진폭에 대응하는 간격으로 단차지게 배치될 수 있다.Further, the vibration generating section may be arranged stepwise at an interval corresponding to the maximum amplitude at which the piezoelectric element vibrates.
또한, 상기 압전소자는, 전기에너지를 발생시키는 진동주파수의 조절이 가능한 가변주파수형 압전소자를 포함할 수 있다.Further, the piezoelectric element may include a variable frequency type piezoelectric element capable of adjusting a vibration frequency for generating electric energy.
또한, 상기 가변주파수형 압전소자는, 일측방향의 일측종단부가 고정설치되고 다른 일측방향이 진동하는 진동플레이트; 상기 진동플레이트의 다른 일측방향의 적어도 일부에 부착되는 압전시트; 및 상기 진동플레이트의 일측방향을 따라 이동하며, 상기 진동플레이트가 진동하는 파장의 길이를 조절하는 파장조절유닛;을 포함할 수 있다.Further, the variable frequency type piezoelectric element includes: a vibration plate having one longitudinal end fixed in one direction and vibrating in the other direction; A piezoelectric sheet attached to at least a part of the vibrating plate in another direction; And a wavelength adjusting unit moving along one direction of the vibration plate and adjusting a length of a wavelength at which the vibration plate vibrates.
또한, 상기 파장조절유닛은, 상기 진동플레이트의 일측방향을 따라 이동하며, 일측방향의 수직방향으로 상기 진동플레이트와 선접촉되도록 지지하여, 상기 진동플레이트가 진동하는 파장의 길이를 조절하는 가압지지구;를 포함할 수 있다.The wavelength adjusting unit may include a pressing member that moves along one direction of the vibration plate and supports the vibration plate so as to be linearly contacted with the vibration plate in a direction perpendicular to the one direction so as to adjust a length of a wavelength at which the vibration plate vibrates. ; ≪ / RTI >
상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 보다 상세하게는 발전소 등의 산업플랜트 현장에서 회전 및 진동 설비들에 부착되는 모니터링모듈을 이용하여, 원격지에서 대상설비들을 실시간으로 모니터링하고 그 결과를 시각정보로 디스플레이함으로써, 관리자가 대상설비의 이상상태를 쉽게 확인할 수 있는 장점이 있다.According to the above-mentioned solution, in the present invention, more specifically, a monitoring module attached to rotation and vibration equipments in an industrial plant site such as a power plant is used to monitor target equipments at a remote place in real time, So that the manager can easily confirm the abnormal state of the target facility.
특히, 본 발명은 부착된 대상설비들에서 발생되는 일정한 패턴의 진동을 이용하여 전기에너지를 생산하는 자가발전형 모니터링 장치이므로, 친환경 에너지의 생산이 가능하며, 단순 부착방식의 설치가 가능하므로 설치의 제약이 없어 편리하게 운용할 수 있다는 장점이 있다.In particular, since the present invention is a self-generating type monitoring apparatus that generates electric energy using a certain pattern of vibration generated in the attached target facilities, it is possible to produce eco-friendly energy. There is no restriction and it can be operated conveniently.
또한, 본 발명은 다양한 진동주파수에 대응하여 동작할 수 있도록 함으로써, 다양한 설비들에 범용적으로 활용할 수 있으며, 이를 통해 다양한 분야에서 적극적으로 활용할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the present invention can operate in response to various vibration frequencies, it can be widely used in various facilities and can be utilized in various fields actively.
결과적으로, 본 발명은 친환경 에너지를 이용한 모니터링 장치의 시장을 크게 확장시킬 수 있으며, 산업 전반에 걸쳐 녹색에너지의 활용을 적극적으로 활성화시키고, 이를 통해 대기오염 및 수질오염 등의 환경오염문제를 해결하는데 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.As a result, the present invention can greatly expand the market for monitoring devices using environmentally friendly energy, positively activate utilization of green energy throughout the industry, and solve environmental pollution problems such as air pollution and water pollution There is an effect that can help.
또한, 본 발명은 간단한 조작이나 자동제어를 통해 전기에너지를 발생시키는데 필요한 진동주파수를 능동적으로 변경할 수 있도록 하여, 해당 설비 및 모니터링 장치의 운용도중에 발생되는 진동주파수의 변경에 적극적으로 대응하여 동작되도록 함으로써, 하나의 장치로도 안정적인 운용이 지속적으로 가능하도록 하는 장점이 있다.Further, the present invention can actively change the vibration frequency necessary for generating electric energy through simple operation or automatic control, and actively respond to the change of the vibration frequency generated during the operation of the facility and the monitoring apparatus , There is an advantage that stable operation can be continuously performed even with one device.
또한, 본 발명은 해당 설비를 운용하는 과정에서 모니터링 장치를 통해 발생되는 친환경 에너지를 ESS(Energy Storage System) 등에 충전한 후, 예비전력으로 활용하거나, 저전력 센서 및 LED 등 구동하는데 사용할 수 있는 장점이 있다.Further, the present invention is advantageous in that the eco-friendly energy generated through the monitoring device during the operation of the facility can be used as a reserve power after charging the ESS (Energy Storage System) or the like, or used for driving a low power sensor and an LED have.
또한, 본 발명은 해당 설비에서 발생되는 진동을 이용하여 전기에너지를 생산하는 자가발전형 모니터링 장치이므로, 발전소 등의 해당 산업플랜트 내의 설비 전체를, 실시간 모니터링 시스템의 구축비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention is a self-generating type monitoring apparatus that generates electric energy using vibration generated in the facility, it is possible to greatly reduce the construction cost of a real-time monitoring system, .
따라서, 발전소 등의 산업플랜트 설비에 대한 모니터링 분야와 더불어, 신재생에너지 분야, 녹색에너지 분야, 자가발전 분야는 물론, 이와 유사내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.Therefore, in addition to the monitoring field of industrial plant facilities such as power plants, reliability and competitiveness can be improved in the fields of renewable energy, green energy, self-power generation, and the like and related fields.
도 1은 본 발명에 의한 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타난 통합관리서버의 기능에 대한 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 3은 도 1에 나타난 모니터링모듈의 사용상태도이다.
도 4는 도 1에 나타난 모니터링모듈의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5은 도 4에 나타난 진동발전부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 나타난 진동발전부의 기능을 설명하기 위한 부분확대도이다.
도 7는 도 4의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 7에 나타난 진동발전부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9은 도 8에 나타난 가압지지구의 실시예들을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 4의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10에 나타난 파장조절유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 10에 나타난 파장조절유닛의 기능을 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram showing an embodiment of a plant operation state monitoring system using a piezoelectric element according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating an embodiment of the function of the integrated management server shown in FIG.
3 is a use state diagram of the monitoring module shown in FIG.
4 is a perspective view showing an embodiment of the monitoring module shown in FIG.
5 is a view for explaining the configuration of the vibration generator shown in Fig.
6 is a partially enlarged view for explaining the function of the vibration generator shown in FIG.
7 is a perspective view showing another embodiment of Fig.
8 is a view for explaining the vibration generator shown in Fig.
Fig. 9 is a view showing embodiments of the pressurizing support shown in Fig. 8. Fig.
10 is a perspective view showing still another embodiment of FIG.
11 is a view for explaining a configuration of the wavelength adjustment unit shown in Fig.
12 is a diagram for explaining the function of the wavelength adjustment unit shown in FIG.
본 발명에 따른 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.An example of a plant operation state monitoring system using the piezoelectric element according to the present invention can be variously applied, and a most preferred embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing an embodiment of a plant operation state monitoring system using a piezoelectric element according to the present invention.
도 1을 참조하면, 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템은 모니터링모듈(10) 및 통합관리서버(20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a plant operation state monitoring system using a piezoelectric element includes a
모니터링모듈(10)은 발전소 등의 산업플랜트에 구성된 각 대상설비의 일측에 부착되도록 구성되며, 압전소자를 이용하여 해당 대상설비의 운전시 발생되는 진동에너지를 전기에너지로 변환한다.The
또한, 모니터링모듈(10)은 변환된 전기에너지를 이용하여 해당 대상설비의 운전여부를 시각정보로 디스플레이하거나 통합관리서버(20)로 전송한다.Also, the
이러한 모니터링모듈(10)의 구체적인 구성에 대해서는 하기에서 보다 상세히 살펴보기로 한다.The specific configuration of the
통합관리서버(20)는 모니터링모듈(10)들로부터 전송된 각 대상설비의 운전여부를 확인하고, 해당 산업플렌트 전체 설비에 대한 운용을 관리한다. 예를 들어, 통합관리서버(20)는 모니터링모듈(10)에서 전기에너지가 발생되면, 해당 모니터링모듈(10)이 부착된 설비가 정상적인 상태에서 동작되는 것으로 판단할 수 있다.The
한편, 도 1에 나타난 바와 같이 통합관리서버(20)는 관리자가 사용하는 관리자단말기(21)와 연동될 수 있다. 여기서, 관리자단말기(21)는 PC, 노트북, PDA, 스마트폰 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, the
이에, 통합관리서버(20)는 관리자에 의해 제어되는 관리자단말기(21)와 연동하며, 모니터링모듈(10)을 모니터링 하고 원격제어할 수 있다.Accordingly, the
구체적으로, 통합관리서버(20)는 모니터링모듈(10)들로부터 해당 모니터링모듈(10)의 진동주파수 및 변환된 전기에너지의 양 중 적어도 하나를 포함하는 모듈상태정보를 수신하여 관리자단말기(21)에 디스플레이되도록 전송할 수 있다.Specifically, the
그리고, 관리자는 관리자단말기(21)에 디스플레이된 모듈상태정보를 확인하고, 필요시 특정 명령 등을 입력하면, 통합관리서버(20)는 관리자에 의해 관리자단말기(21)로 입력된 관리자제어정보에 대응하여 모니터링모듈(10)을 제어할 수 있다.Then, the manager confirms the module status information displayed on the
한편, 앞서도 설명한 바와 같이 대상설비에 발생되는 진동의 진동주파수는 해당 설비를 사용하는 과정에서, 유지보수에 따른 부품의 교체, 특정 부품들의 노후화 등에 의해 변화될 수 있다.On the other hand, as described above, the vibration frequency of the vibration generated in the target facility can be changed in the process of using the facility, the replacement of parts due to maintenance, and the deterioration of specific parts.
이와 같이 진동주파수가 변경되면, 특정 진동주파수에 공진하여 전기에너지를 생산하는 압전소자의 특성으로 인해, 생산되는 전기에너지의 양이 감소할 수 있다.When the vibration frequency is changed in this way, the amount of electric energy produced can be reduced due to the characteristics of the piezoelectric element resonating at a specific vibration frequency to produce electric energy.
이와 같이, 전기에너지의 양이 감소하게 되면, 대상설비가 정상적으로 동작되고 있음에도 불구하고, 모니터링모듈(10)은 해당 대상설비가 동작되지 않는 것으로 오판하는 경우가 발생할 수 있다.If the amount of electric energy is reduced as described above, the
따라서, 해당 설비의 동작여부를 지속적으로 확인하기 위해서는, 변경되는 진동주파수를 확인하고 그에 따라 모니터링모듈(10)을 조정할 필요가 있다.Accordingly, in order to continuously check whether or not the facility is operated, it is necessary to check the changed vibration frequency and adjust the
이하에서는 이러한 모니터링모듈(10)의 조정과정에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, the adjustment process of the
도 2는 도 1에 나타난 통합관리서버의 기능에 대한 일 실시예를 설명하는 순서도이다.2 is a flowchart illustrating an embodiment of the function of the integrated management server shown in FIG.
먼저, 통합관리서버(20)는 모니터링모듈(10)로부터 전송된 모듈상태정보를 수신하여(S110), 모니터링모듈(10)에 의해 변환된 전기에너지의 양을 지속적으로 모니터링할 수 있다(S120).First, the
그리고, 통합관리서버(20)는 이전에 확인된 전기에너지의 양 또는 과거 일정기간 동안 축적된 전기에너지의 평균값과, 현재의 전기에너지의 양을 비교할 수 있다(S130).Then, the
비교결과, 현재의 전기에너지의 양이 최소요구전력 이하로 감소되면(S140), 통합관리서버(20)는 이를 관리자단말기에 디스플레이하여 관리자에게 통보할 수 있다.As a result of the comparison, if the current amount of electric energy is reduced to the minimum required power or less (S140), the
이후, 통합관리서버(20)는 설정된 모듈제어정보 또는 관리자단말기로부터 전송된 관리자제어정보에 따라 모니터링모듈(10)의 진동주파수를 조절하여(S150), 모니터링모듈(10)에서 변환된 전기에너지의 양이 최소요구전력보다 많아지도록 할 수 있다. 이때, 통합관리서버(20)는 모니터링모듈(10)에서 변환된 전기에너지의 양이 최대 전기에너지를 생산할 수 있는 진동주파수로 변경할 수도 있음은 당연하다.Thereafter, the
만약, 현재 전기에너지의 양이 최소요구전력보다 큰 경우(S140), 통합관리서버(20)는 모니터링모듈(10)의 진동주파수를 변경하지 않고 현재 상태를 유지할 수 있다(S160).If the current amount of electric energy is greater than the minimum required power (S140), the
한편, 모니터링모듈(10)에서 변환된 전기에너지의 양이 감소하는 이유로는, 대상설비가 동작되지 않거나 이상이 발생한 경우도 포함할 수 있다.On the other hand, the reason why the amount of electric energy converted by the
따라서, 통합관리서버(10)는 모니터링모듈(10)의 진동주파수를 조절하는 과정에서, 전기에너지의 양이 최소요구전력을 충족하도록 증가하지 않을 경우, 다시 말해 대상설비로부터 진동이 발생하지 않는 경우, 해당 정보를 관리자단말기(21)에 디스플레이하고 설정된 경고절차를 수행할 수 있다. 여기서, 설정된 경고절차는 경보음 및 알람 동작, 경고메시지 전송 등을 포함할 수 있다.Therefore, in the process of adjusting the vibration frequency of the
한편, 모니터링모듈(10)은 대상설비의 진동에 의해 친환경에너지를 생산할 수 있고, 이러한 친환경의 전기에너지는 다른 설비 등에 공급할 수 있다.On the other hand, the
이를 위하여, 본 발명의 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템은, 모니터링모듈(10)에서 변환된 전기에너지의 적어도 일부를 공급(도 1에서 점선 화살표)받아서 저장하는 ESS(Energy Storage System, 30)를 더 포함할 수 있다.To this end, the plant operation state monitoring system using the piezoelectric element of the present invention includes an ESS (Energy Storage System) 30 for receiving and storing at least a part of the converted electric energy from the monitoring module 10 (indicated by a dashed arrow in FIG. 1) As shown in FIG.
그리고, 통합관리서버(20)는 ESS(30)에 저장된 전기에너지를 해당 산업플랜트에 구성된 대상설비들 중 적어도 일부에 공급하도록 제어할 수 있다. 이때, ESS(30)에 저장된 전기에너지는 다양한 분야에서 각종 장치 및 모듈 등에 제공될 수 있으며, 비상발전용 등 다양한 목적으로 활용될 수 있음은 물론이다.The
이하에서, 압전소자를 이용하여 진동에너지를 전기에너지로 변환하여 친환경 에너지를 생산하는 모니터링모듈(10)에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, a
도 3은 도 1에 나타난 모니터링모듈(10)의 사용상태도이다.3 is a use state diagram of the
도 3을 참조하면, 본 발명의 모니터링모듈(10)는 대상설비(E)의 일측, 예를 들어 해당 대상설비(E)를 지지하는 지지프레임(미부호) 등에 부착하여 고정설치할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
이후, 대상설비(E)를 가동하게 되면, 대상설비(E)의 진동이 지지프레임을 통해 모니터링모듈(10)로 전달되며, 모니터링모듈(10)는 압전소자를 이용하여 이러한 진동에너지로 전기에너지를 생산하고, 도 4에 나타난 바와 같이 전면부인 커버(320)에 구성된 표시부(200)를 동작(발광)시킴으로써, 관리자가 해당 대상설비(E)의 동작여부를 먼거리에서도 시각적으로 쉽게 확인할 수 있다.Thereafter, when the target facility E is operated, the vibration of the target facility E is transmitted to the
도 4는 도 1에 나타난 모니터링모듈의 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4에 나타난 진동발전부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of the monitoring module shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a view for explaining a configuration of the vibration generator shown in FIG.
도 4를 참조하면, 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링모듈(10)는 진동발전부(100) 및 표시부(200)를 포함한다.Referring to FIG. 4, a facility operation
진동발전부(100)는 적어도 하나의 압전소자(110)를 이용하여 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 것으로, 대상설비의 운전시 발생되는 특정 진동주파수에 의해 발생되는 일정한 패턴의 진동에 대응하여 전기에너지를 발생시킨다.The
이와 같이 발생된 친환경의 전기에너지는, 표시부(200)의 구동에 사용되며, 이외에도 도 1에 나타난 바와 같은 ESS(30) 등에 충전한 후, 예비전력으로 활용하거나, 다른 설비나 장치 등에 구성된 저전력 센서 및 LED 등 구동하는데 사용될 수 있다.The eco-friendly electric energy thus generated is used for driving the
또한, 진동발전부(100)는, 서로 다른 진동주파수에서 전기에너지를 발생시키는 다수 개의 고정주파수형 압전소자(110)를 포함할 수 있다.In addition, the
다시 말해, 진동발전부(100)는 다수의 압전소자(110)를 구성하고, 진동주파수가 변화하더라도 다수의 압전소자(110) 중 적어도 하나를 이용하여 전기에너지를 생산함으로써, 앞서 설명한 바와 같이 대상설비의 노후화나 부품교체, 모니터링모듈(10)의 노후화 등에 의해 진동주파수가 변화하더라도 대상설비의 모니터링이 지속적이고 안정적으로 동작되도록 할 수 있다.In other words, the
이러한 진동발전부(100)는 도 4에 나타난 바와 같이, 하우징(300)의 몸체(310) 내부에 구성될 수 있다. 여기서, 하우징(300)은 대상설비에 부착이 가능하도록 구성되는 것으로, 대상설비에 몸체(310)를 부착하는 방법에 대해서는 당업자의 요구에 따라 다양한 방법을 적용할 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지는 않는다.4, the
표시부(200)는 앞서 설명한 바와 같이 진동발전부(100)에서 발생된 전기에너지를 이용하여 해당 대상설비의 운전여부를 출력하는 것으로, 도 4에 나타난 바와 같이 하우징(300)의 커버(320)에 노출되도록 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4, the
한편, 하우징(300)의 내부에는 진동발전부(100)에서 발생된 교류의 전기에너지를 직류로 변환하여 표시부(200)로 공급하는 제어부(400)가 구성될 수 있다.Meanwhile, a
이에, 제어부(400)는 내부에 정류회로를 포함할 수 있으며, 진동발전부(100)에서 생산된 전기에너지를 저장할 수 있는 2차전지를 더 포함할 수 있다.The
또한, 제어부(400)는 앞서 설명한 바와 같이 생산된 전기에너지를 ESS(30)나 다른 장치 및 구성 들로 제공하는 기능을 수행할 수 있으며, 앞서 설명한 통합관리서버(20)와 무선통신을 수행하여 대상설비(E) 및 모니터링모듈(10)의 상태정보를 전송할 수 있다.In addition, the
한편, 진동발전부(100)는 도 5에 나타난 바와 같이, 다수 개의 고정주파수형 압전소자(110)가 상하방향으로 진동하도록 구성됨과 동시에, 진동하는 상하방향을 따라 베이스(120)에 다단으로 배치되며, 상하방향으로 이웃하는 두 고정주파수형 압전소자(110)는 일정간격으로 단차지게 배치될 수 있다.5, a plurality of fixed frequency type
이하에서, 진동발전부(100)의 고정주파수형 압전소자(110)를 단차지게 배치하는 이유에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, the reason why the fixed frequency type
도 6은 도 4에 나타난 진동발전부의 기능을 설명하기 위한 부분확대도이다.6 is a partially enlarged view for explaining the function of the vibration generator shown in FIG.
도 6을 참조하면, 고정주파수형 압전소자(110)는 베이스(120)에 고정된 일측(도 6에서 좌측)을 제외한 나머지 부분이 진동하면서 전기에너지를 생산하게 되는데, 이때의 진동주파수는 고정되지 않은 부분의 길이(L)에 따라 달라지게 되며, 확대부분에 나타난 바와 같이 다른 일측 종단부의 최대진폭(P-P) 또한 진동되는 길이(L)에 따라 달라지게 된다.Referring to FIG. 6, the fixed frequency type
한편, 다수 개의 고정주파수형 압전소자(110)를 상하방향으로 나란하게 배치할 경우, 최대진폭(P-P)이 이웃하는 두 고정주파수형 압전소자(110)의 이격거리(2d)보다 큰 경우, 다시 말해 고정주파수형 압전소자(110)의 종단부가 이웃하는 두 고정주파수형 압전소자(110)간 간격의 중심선인 센터라인(CL)을 넘어가는 경우에는, 이웃하는 두 고정주파수형 압전소자(110)가 진동하는 과정에서 서로 부딪치게 되는 문제점이 있다.On the other hand, when the plurality of fixed frequency type
이에, 본 발명은 도 6의 확대부분에 나타난 바와 같이, 이웃하는 두 고정주파수형 압전소자(110) 중 어느 하나의 고정주파수형 압전소자(110)의 종단부 최대진폭(P-P)의 절반과, 다른 하나의 고정주파수형 압전소자(110)의 일정지점에서의 진폭의 절반을 합한 것이, 두 고정주파수형 압전소자(110)간의 이격거리(2d)보다 작아지는 단차간격(G)을 갖도록, 이웃하는 두 고정주파수형 압전소자(110)를 배치함으로써, 진동에 의한 고정주파수형 압전소자(110)의 오동작이나 손상을 방지할 수 있다.Accordingly, as shown in the enlarged part of FIG. 6, the present invention is characterized in that half of the maximum amplitude PP of the terminal end of one fixed frequency type
결과적으로, 진동발전부(100)는 고정주파수형 압전소자(110)가 진동하는 최대진폭(P-P)에 대응하는 간격으로 단차지게 배치됨이 바람직하다.As a result, it is preferable that the
또한, 각 고정주파수형 압전소자(110)의 진동플레이트(111)는 서로 다른 진동주파수에 공진하여 진동하도록 구성될 수 있으며, 이를 통해 대상설비의 진동주파수가 변경되더라도, 지속적으로 전기에너지를 생산할 수 있다.In addition, the
또한, 제어부(400)는 다수의 압전시트(112) 중 전기에너지를 생산하는 압전시트(112)를 확인하고, 해당 압전시트(112)가 구성된 진동플레이트(110)를 확인함으로써, 대상설비의 현재 진동주파수를 확인할 수 있으며, 모듈상태정보를 원격지로 전송하여 관리자에게 통보할 수 있다.The
다시 말해, 제어부(400)는 다수의 압전시트(112)를 모니터링하는 것이 가능할 수 있다.In other words, the
도 6에서, 미설명부호 '401'은 제어부(400)에서 표시부(200)로 전기에너지를 공급하는 전력공급라인이며, 필요시 데이터를 전송하는 데이터라인을 더 구성할 수 있다.In FIG. 6, a reference numeral '401' denotes a power supply line for supplying electrical energy from the
이상에서는 진동발전부(100)의 압전소자(110)가 특정 진동주파수에서 동작하는 것으로 설명하였으나, 앞서 살펴본 바와 같이 하나의 압전소자(110)가 다양한 진동주파수에서 동작되도록 할 필요가 있으며, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 살펴보기로 한다.In the above description, the
도 7은 도 4의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 7에 나타난 진동발전부를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of FIG. 4, and FIG. 8 is a view for explaining the vibration generator shown in FIG.
도 7을 참조하면, 진동발전부(100)는 전기에너지를 발생시키는 진동주파수를 조절할 수 있는 적어도 하나의 가변주파수형 압전소자(100')를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
그리고, 가변주파수형 압전소자(100')는 도 8에 나타난 바와 같이, 일측방향의 일측종단부가 베이스(120)에 고정설치되고 다른 일측방향이 진동하는 진동플레이트(111) 및 진동플레이트(111)의 다른 일측방향의 적어도 일부에 부착되는 압전시트(112)와 더불어, 진동플레이트(111)가 진동하는 거리(L)를 조절할 수 있는 파장조절유닛(113)을 포함할 수 있다.8, the variable frequency piezoelectric device 100 'includes a
파장조절유닛(113)은 진동플레이트(111)의 일측방향(길이방향으로 도 6에 나타난 'L'의 방향)을 따라 이동하며, 진동플레이트(110)가 진동하는 파장의 길이를 조절하는 것으로, 진동플레이트(110)의 상하를 가압지지함으로써, 진동하는 거리(L)를 조절할 수 있다.The
보다 구체적으로, 파장조절유닛(113)은 가압지지구(113a), 가이드레일(113b), 가이드구(113c)를 포함할 수 있다.More specifically, the
가압지지구(113a)는 진동플레이트(111)가 진동하는 길이(L)를 조절하여 진동주파수를 조절하기 위한 파장의 길이를 조절하는 것으로, 진동플레이트(111)를 따라 이동하는 일측방향의 수직방향으로 선접촉하여 지지되도록 할 수 있다.The
결과적으로, 진동플레이트(111)는 최초 진동이 가능한 거리(L)에서, 도 8의 (b)에 나타난 바와 같이 가압지지구(113a)가 이동한 거리를 제외한 나머지 거리에 해당하는 진동주파수로 동작될 수 있다.As a result, the
이러한 가압지지구(113a)는 도 8에 나타난 바와 같이 진동플레이트(111)의 일측면(상부면)을 선접촉되도록 가압지지하는 제1 지지롤러(113a')와, 제1 지지롤러(113a')에 대응하여 진동플레이트(111)의 다른 일측면(하부면)을 선접촉되도록 가압지지하는 제2 지지롤러(113a")을 포함할 수 있다.8, the
이와 같은 가압지지구(113a)의 이동은, 앞서 설명한 제어부(400)에 의해 제어될 수 있으며, 제어부(400)는 작업자의 조작에 의해 가압지지구(113a)를 제어하거나, 동작주파수를 감지하여 자동으로 가압지지구(113a)를 제어할 수 있다.The movement of the
예를 들어, 제어부(400)는 하우징(300)의 외부에 구성된 별도의 버튼(도시하지 않음)이나 원격지로부터 전송된 데이터에 기초하여, 가압지지구(113a)의 위치를 제어할 수 있다.For example, the
다른 예로, 제어부(400)는 가압지지구(113a)를 왕복이동시키면서 전기에너지의 생산 유무 및 생산된 전기에너지의 양을 비교하고, 가장 많은 전기에너지가 생산되는 위치를 확인하여, 해당 위치에 가압지지구(113a)가 위치하도록 제어할 수 있다.As another example, the
더불어, 제어부(400)는 시간이 경과됨에 따라 생산되는 전기에너지가 감소하게 되면, 해당 대상설비의 부품이 교체되거나 기타 다양한 이유로 동작주파수가 변경된 것으로 판단하고, 가압지지구(113a)의 위치를 변경하여 가장 많은 양의 전기에너지를 생산하는 위치로 이동할 수 있다.In addition, when the electric energy produced as time elapses, the
따라서, 대상설비의 부품이 유지보수를 통해 교체되거나, 각 장치들의 노후화로 인해 동작특성이 변경되더라도, 해당 대상설비의 동작여부에 대하여 높은 신뢰도에서 지속적으로 확인할 수 있다.Accordingly, even if the parts of the target facility are replaced through maintenance or the operation characteristics are changed due to aging of the respective units, the operation of the target facility can be continuously confirmed with high reliability.
만약, 가압지지구(113a)가 위치를 변경하는 과정에서, 전기에너지의 생산이 증가하지 않을 경우, 또는 기준량(최소요구전력) 이하로 생산하는 경우, 제어부(400)는 해당 대상설비가 동작을 중단하거나 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 모듈상태정보를 원격지로 통보할 수 있다.If the production of the electric energy does not increase in the process of changing the position of the
도 9는 도 8에 나타난 가압지지구의 실시예들을 나타내는 도면이다.Fig. 9 is a view showing embodiments of the pressurizing support shown in Fig. 8. Fig.
도 9를 참조하면, 가압지지구(113a)를 구성하는 제1 지지롤러(113a') 및 제2 지지롤러(113a") 중 적어도 하나는, 도 9의 (a)에 나타난 바와 같이 원통형으로 형성되어, 외주면 중 일부가 선접촉하도록 구성될 수 있다.9, at least one of the
또한, 가압지지구(113a)를 구성하는 제1 지지롤러(113a') 및 제2 지지롤러(113a") 중 적어도 하나는, 도 9의 (b)에 나타난 바와 같이 길이방향으로 형성된 지지레일(113d)이 원주방향을 따라 일정간격으로 반복형성될 수 있다.At least one of the
이외에도, 가압지지구(113a)를 구성하는 제1 지지롤러(113a') 및 제2 지지롤러(113a")는 진통플레이트(111)를 안정적으로 가압지지할 수 있으면, 특정한 형상에 한정하지 않음은 물론이다.In addition, as long as the
한편, 도 8에 나타난 가변주파수형 압전소자(110')가 진동하는 상하방향을 따라 다단으로 배치될 수 있으며, 이웃하는 두 가변주파수형 압전소자(110')는, 가변주파수형 압전소자(110')가 진동하는 최대진폭에 대응하는 간격으로 단차지게 배치될 수 있다.The variable frequency type piezoelectric element 110 'shown in FIG. 8 may be arranged in multiple stages along the up and down direction in which the vibrating element 110' vibrates. The two adjacent variable frequency type piezoelectric elements 110 ' 'May be stepped at intervals corresponding to the maximum amplitude of oscillation.
또한, 하나의 가변주파수형 압전소자(110')가 확장된 형태로도 구성될 수 있으며, 이하에서 상세히 살펴보기로 한다.Also, one variable frequency type piezoelectric element 110 'may be formed in an extended form, which will be described in detail below.
도 10은 도 4의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 11은 도 10에 나타난 파장조절유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 12은 도 10에 나타난 파장조절유닛의 기능을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a perspective view showing still another embodiment of FIG. 4, FIG. 11 is a view for explaining the configuration of the wavelength adjustment unit shown in FIG. 10, and FIG. 12 is a view for explaining the function of the wavelength adjustment unit shown in FIG. 10 FIG.
도 10을 참조하면, 압전시트(112)가 구성된 진동플레이트(111)가 베이스(120)에 단차지도록 다수 개가 구성될 수 있으며, 다수 개의 진동플레이트(111)는 확장된 파장조절유닛(113)에 의해 진동거리가 조절될 수 있다.10, a plurality of vibrating
확장된 형태의 파장조절유닛(113)은 도 11에 나타난 바와 같이, 단차지게 배치된 진동플레이트(111)에 대응하여 한 쌍의 가압지지구(113a)가 복수 개로 배치될 수 있다.As shown in FIG. 11, the extended type
또한, 복수 개의 가압지지구(113a)는 확장된 형태의 가이드구(113c)에 의해 지지될 수 있으며, 가이드구(113c)는 복수 개의 가이드레일(113b)에 의해 가이드되면서 이동될 수 있다.The plurality of
한편, 다수 개의 진동플레이트(111)가 도 10에 나타난 바와 같이 폭방향(도 8에서 좌측상부에서 우측하부)으로 나란히 배치된 경우, 중앙의 진동플레이트(111)는 파장조절유닛(113)에 의해 충분히 지지되지 못하는 경우가 발생할 수 있다.On the other hand, when a plurality of
이에, 파장조절유닛(113)의 가압지지구(113a)는, 폭방향으로 배치된 진동플레이트(111) 사이의 위치에 대응하여 구성되는 서브가이드구(113c')에 의해 지지됨으로써, 도 12에 나타난 바와 같이 진동플레이트(111)가 진동하는 길이를 조절하기 위해 이동하더라도, 모든 진동플레이트(111)를 안정적으로 가압지지할 수 있다.Thus, the
도 10 내지 도 12는 구성된 모든 진동플레이트(111)를 동일한 조건으로 제어하기 위한 것이며, 앞서 설명한 바와 같이 도 8에 나타난 가변주파수형 압전소자(110')를 다수 개로 배치함으로써, 앞서 설명한 바와 같은 필요에 의해 각각의 가변주파수형 압전소자(110')가 서로 다른 동작주파수에 의해 동작되도록 제어할 수 있음은 물론이다.10 to 12 are for controlling all the
또한, 본 발명은 화재감시를 위한 화염감지센서, 연기감지센서, 온도감지센서와 더불어 실내오염감지센서, CO센서, 원격영상감시를 위한 카메라 등과 같이 당업자의 요구에 따라 다양한 센서나 구성 등을 추가로 구성할 수 있으며, 이러한 센서와 구성들의 동작을 위한 전기에너지 또한 자체적으로 생산된 전기에너지를 이용할 수 있다.In addition, the present invention provides various sensors and configurations according to the needs of those skilled in the art, such as a flame detection sensor, a smoke detection sensor, a temperature detection sensor for fire monitoring, an indoor pollution detection sensor, a CO sensor, And the electrical energy for the operation of these sensors and configurations can also be used to generate electrical energy.
이상에서 본 발명에 의한 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The system operation monitoring system using the piezoelectric device according to the present invention has been described above. It will be understood by those skilled in the art that the technical features of the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.It is to be understood, therefore, that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.
10 : 모니터링모듈
20 : 통합관리서버 21 : 관리자단말기
30 : ESS(Energy Storage System)
100 : 진동발전부
200 : 표시부
110 : 고정주파수형 압전소자 110' : 가변주파수형 압전소자
111 : 진동플레이트 112 : 압전시트
113 : 파장조절유닛 113a : 가압지지구
113a' : 제1 지지롤러 113a" : 제2 지지롤러
113b : 가이드레일 113c : 가이드구
113c' : 서브가이드구 113d : 지지레일
120 : 베이스10: Monitoring module
20: Integrated management server 21: administrator terminal
30: Energy Storage System (ESS)
100:
200:
110: Fixed frequency type piezoelectric element 110 ': Variable frequency type piezoelectric element
111: vibration plate 112: piezoelectric sheet
113:
113a ':
113b:
113c ': sub guide shed 113d: support rail
120: Base
Claims (10)
상기 모니터링모듈들로부터 전송된 각 대상설비의 운전여부를 확인하고, 해당 산업플렌트 전체 설비에 대한 운용을 관리하는 통합관리서버;를 포함하고,
상기 통합관리서버는,
관리자에 의해 제어되는 관리자단말기와 연동하며, 상기 모니터링모듈들로부터 해당 모니터링모듈의 진동주파수 및 변환된 전기에너지의 양 중 적어도 하나를 포함하는 모듈상태정보를 수신하여 상기 관리자단말기에 디스플레이되도록 전송하고, 관리자에 의해 상기 관리자단말기로 입력된 관리자제어정보에 대응하여 상기 모니터링모듈을 제어하고,
상기 모니터링모듈에 의해 변환된 전기에너지의 양을 지속적으로 모니터링하여, 전기에너지의 양이 최소요구전력 이하로 감소되면 이를 상기 관리자단말기에 디스플레이하며,
설정된 모듈제어정보 및 상기 관리자단말기로부터 전송된 관리자제어정보 중 어느 하나에 따라 상기 모니터링모듈의 진동주파수를 조절하여, 상기 최소요구전력보다 많은 양의 전기에너지 또는 최대 전기에너지를 생산하는 진동주파수로 변경하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템.
And is configured to be attached to one side of each target facility constituted in an industrial plant, converts vibration energy generated during operation of the target facility into electric energy, and transmits a plurality of Monitoring module; And
And an integrated management server for verifying whether or not each target facility transmitted from the monitoring modules is operating and managing operation of the entire industrial plant,
The integrated management server includes:
Receiving module status information including at least one of a vibration frequency of the monitoring module and a converted electric energy amount from the monitoring modules and transmitting the module status information to be displayed on the administrator terminal in cooperation with an administrator terminal controlled by the administrator, Controlling the monitoring module in response to the manager control information input to the manager terminal by the manager,
Continuously monitors the amount of electric energy converted by the monitoring module and displays the reduced amount of electric energy on the manager terminal when the amount of electric energy is reduced to the minimum required electric power,
The control module adjusts the vibration frequency of the monitoring module according to any one of the set module control information and the manager control information transmitted from the manager terminal to change the vibration frequency to produce a larger amount of electric energy or maximum electric energy than the minimum required power And a controller for monitoring the operation state of the equipment using the piezoelectric element.
상기 통합관리서버는,
상기 모니터링모듈의 진동주파수를 조절하는 과정에서, 전기에너지의 양이 최소요구전력을 충족하도록 증가하지 않을 경우, 해당 정보를 상기 관리자단말기에 디스플레이하고 설정된 경고절차를 수행하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The integrated management server includes:
Wherein when the amount of electric energy does not increase to meet the minimum required power in the process of adjusting the vibration frequency of the monitoring module, the information is displayed on the manager terminal and the set warning procedure is performed. Monitoring system for operation status of used facilities.
상기 모니터링모듈에서 변환된 전기에너지의 적어도 일부를 저장하는 ESS(Energy Storage System);를 더 포함하고,
상기 통합관리서버는,
상기 ESS에 저장된 전기에너지를 해당 산업플랜트에 구성된 대상설비들 중 적어도 일부에 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And an Energy Storage System (ESS) that stores at least a portion of the converted electrical energy in the monitoring module,
The integrated management server includes:
And controls the electric energy stored in the ESS to be supplied to at least a part of the target facilities configured in the industrial plant.
상기 모니터링모듈은,
대상설비의 운전시 발생되는 특정 진동주파수에 대응하여 전기에너지를 발생시키는 다수 개의 압전소자가 다단으로 단차지게 구성된 진동발전부; 및
상기 진동발전부에서 발생된 전기에너지를 이용하여 해당 대상설비의 운전여부를 출력하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The monitoring module includes:
A vibration generator having a plurality of piezoelectric elements arranged in a plurality of stages to generate electric energy corresponding to a specific vibration frequency generated when the target facility is operated; And
And a display unit for outputting the operation status of the target facility using the electric energy generated by the vibration generator.
상기 진동발전부는,
상기 압전소자가 진동하는 최대진폭에 대응하는 간격으로 단차지게 배치된 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템.
5. The method of claim 4,
The vibration generator includes:
Wherein the plurality of piezoelectric elements are arranged in a stepped manner at intervals corresponding to the maximum amplitude of vibration of the piezoelectric elements.
상기 압전소자는,
전기에너지를 발생시키는 진동주파수의 조절이 가능한 가변주파수형 압전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템.
5. The method of claim 4,
The piezoelectric element includes:
And a variable frequency type piezoelectric element capable of adjusting a vibration frequency for generating electric energy.
상기 가변주파수형 압전소자는,
일측방향의 일측종단부가 고정설치되고 다른 일측방향이 진동하는 진동플레이트;
상기 진동플레이트의 다른 일측방향의 적어도 일부에 부착되는 압전시트; 및
상기 진동플레이트의 일측방향을 따라 이동하며, 상기 진동플레이트가 진동하는 파장의 길이를 조절하는 파장조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템.
The method according to claim 6,
Wherein the variable frequency type piezoelectric element comprises:
A vibration plate having one longitudinal end fixed in one direction and vibrating in the other direction;
A piezoelectric sheet attached to at least a part of the vibrating plate in another direction; And
And a wavelength adjusting unit moving along one direction of the vibration plate and adjusting a length of a wavelength at which the vibration plate oscillates.
상기 파장조절유닛은,
상기 진동플레이트의 일측방향을 따라 이동하며, 일측방향의 수직방향으로 상기 진동플레이트와 선접촉되도록 지지하여, 상기 진동플레이트가 진동하는 파장의 길이를 조절하는 가압지지구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전소자를 이용한 설비운전상태 모니터링 시스템.8. The method of claim 7,
The wavelength adjustment unit includes:
And a pressure support for moving along the one direction of the vibration plate and supporting the vibration plate so as to be linearly contact with the vibration plate in a direction perpendicular to the one direction so as to adjust a length of a wavelength at which the vibration plate oscillates A system for monitoring operation status of a plant using piezoelectric elements.
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KR102410123B1 (en) * | 2021-06-30 | 2022-06-22 | 김홍섭 | Real-time monitoring system including Iot smart device using vibro-piezoelectric element |
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2018
- 2018-04-10 KR KR1020180041596A patent/KR101906765B1/en active IP Right Grant
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