KR102011424B1 - 배관 상태 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

배관 상태 모니터링 장치는 배관으로부터 획득된 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 이용하여 배관 상태 모니터링이 수행되기 위한 검출 레벨을 조정하는 조정부, 상기 배관으로부터 획득된 전류 신호로부터 상기 조정된 검출 레벨에 따라 결정된 오프셋(offset) 신호를 제거함으로써 상기 전류 신호 내의 최대 전압 주파수를 획득하는 검출부 및 시간에 따른 상기 전류 신호 내의 상기 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴을 미리 저장된 복수의 패턴과 비교함으로써 배관의 이상 상태를 결정하는 분석부를 포함할 수 있다.

Description

배관 상태 모니터링 장치 및 방법{MONITORING APPARATUS AND METHOD FOR PIPING STATES}
아래의 설명은 배관 상태 모니터링 장치 및 방법에 연관된다. 보다 구체적으로, 배관의 부식 진행 상태, 도유 행위, 배관 파괴 또는 배관 접촉 등과 같이 배관의 건전성을 나타내는 배관 상태 전반을 모니터링하는 장치 및 방법에 연관된다.
오늘날 산업에서 배관은 원료의 이송이나 제품의 이송 등과 같은 다양한 형태의 관 설비로서 이용되고 있다. 배관 설비는 그 용도에 따라 그 규격이 정해지고, 그 재질이 결정되며, 그 내부를 흐르는 유동체 또한 다양하다. 더하여, 배관 설비를 유지하기 위해서는 정류기 또는 PLC(Programmable Logic Controller)등과 같은 다양한 추가 설비가 필요할 수 있다.
예시적으로, 수십 km 또는 수백 km 내의 구간에서 원유, 휘발유, 등유, 경유, 항공유 등 석유류를 수송하는 송유관이 존재하고, 또한 원료나 냉각제 등을 수송하는 원자력 발전소 내의 배관 등이 존재한다. 이러한 배관 설비에서 가장 공통적으로 요구되는 배관 설비 내부를 흐르는 유동체가 외부로 누설되어서는 안되고, 밀폐된 내부 공간을 따라 목표 지점으로 손실 없이 유동되어야 한다는 것이다.
종래에는 배관 벽을 따라 흐르는 전류 또는 전압의 파형을 기준 파형과 비교하는 방식으로 상기 배관의 이상 상태를 판단하는 기술이 존재한다. 다만, 배관 설비를 유지하기 위한 다양한 추가 설비의 전기적 모델링을 고려하여 정밀성을 높이는 모니터링 방식에 대한 필요성이 존재한다.
대한민국 등록특허 제10-0954605호
일 측면에 따르면, 프로세서에 의해 구현되는 배관 상태 모니터링 장치가 제공된다. 상기 배관 상태 모니터링 장치는 배관으로부터 획득된 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 이용하여 배관 상태 모니터링이 수행되기 위한 검출 레벨을 조정하는 조정부, 상기 배관으로부터 획득된 전류 신호로부터 상기 조정된 검출 레벨에 따라 결정된 오프셋(offset) 신호를 제거함으로써 상기 전류 신호 내의 최대 전압 주파수를 획득하는 검출부 및 시간에 따른 상기 전류 신호 내의 상기 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴을 미리 저장된 복수의 패턴과 비교함으로써 배관의 이상 상태를 결정하는 분석부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 조정부는 미리 설정된 기본 주파수에서 상기 배관으로부터 획득된 교류 전압 성분의 파형이 스윙(swing)되도록 검출 레벨을 조정할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 상기 분석부는 조정된 검출 레벨이 제1 검출 레벨인 경우, 상기 최대 전압 주파수가 0 Hz로 검출된 이후에 상기 기본 주파수까지 상승되며, 상승 시점을 기준으로 소정 시간 내에 제1 주파수까지 상승되는 제1 패턴, 조정된 검출 레벨이 제2 검출 레벨인 경우, 상기 최대 전압 주파수가 상기 기본 주파수와 제2 주파수의 범위 내에서 반복하여 진동되는 제2 패턴, 조정된 검출 레벨이 제3 검출 레벨인 경우, 상기 최대 전압 주파수가 상기 기본 주파수의 소정 오차 범위 내에서 진동되다가, 제3 주파수로 상승된 이후의 소정 시간 내에 상기 제3 주파수의 소정 오차 범위 내에서 진동되는 제3 패턴 및 조정된 검출 레벨이 제4 검출 레벨인 경우, 상기 최대 전압 주파수가 상기 기본 주파수를 유지하다가 제4 주파수까지 상승하고, 상승 시점을 기준으로 소정 시간 내에 상기 기본 주파수를 다시 유지하는 제4 패턴을 포함하는 상기 복수의 패턴과 상기 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴을 비교할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 조정부는 상기 배관으로부터 획득된 전압 신호를 이용하여 계산된 상기 직류 전압 레벨 및 상기 교류 전압 레벨에 따라 상기 배관의 이상 상태를 결정하기 위한 상기 기본 주파수를 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 분석부는 상기 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴과 매칭되는 복수의 패턴을 이용하여, 용접기가 상기 배관에 최초 접촉되어 턴 온 된 제1 상태, 상기 용접기를 통해 상기 배관으로 전류가 유입되는 아크 방전(arc spark)이 시작된 제2 상태, 상기 배관으로 아크 방전이 진행 중인 제3 상태 및 상기 배관에 대한 아크 방전이 종료된 제4 상태 중 어느 하나로서 상기 배관의 상태를 판단할 수 있다.
다른 일 측면에 따르면, 프로세서에 의해 실행되는 배관 상태 모니터링 방법이 제공된다. 상기 배관 상태 모니터링 방법은 상기 프로세서가, 배관으로부터 획득된 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 이용하여 배관 상태 모니터링이 수행되기 위한 검출 레벨을 조정하는 단계, 상기 프로세서가, 상기 배관으로부터 획득된 전류 신호에서 상기 검출 레벨에 따라 결정된 오프셋(offset) 신호를 제거함으로써 상기 전류 신호 내의 최대 전압 주파수를 획득하는 단계 및 상기 프로세서가, 시간에 따라 상기 전류 신호 내에서 상기 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴을 미리 저장된 복수의 신호 패턴과 비교함으로써 배관의 이상 상태를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1b는 도 1a에서 설명된 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현되는 모듈들의 블록도이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 배관 상태 모니터링 장치에 저장된 복수의 패턴의 예시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 방법을 나타내는 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1a는 일 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치를 나타내는 블록도이다. 도 1a를 참조하면, 배관 상태 모니터링 장치(100)가 도시된다. 배관 상태 모니터링 장치(100)는 전압 측정부(110), 전류 측정부(120) 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다.
전압 측정부(110)는 접촉된 배관으로부터 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 획득할 수 있다. 예시적으로 그러나 한정되지 않게, 배관은 원유, 휘발유, 등유, 경유, 항공유 등의 석유류를 수송하는 송유관을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 배관은 매설된 대지의 전하 상태 또는 배관의 코팅층의 부식 정도에 따라 측정되는 전압 레벨이 상이할 수 있다. 본 실시예의 전압 측정부(100)는 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 획득함으로써 배관 상태를 모니터링하기 위한 방식 전위에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예시적으로, 전압 측정부(110)는 공지의 전압계로 구현될 수 있으며, 전압계에 대한 설명은 기술 분야의 전문가에게는 잘 알려진 기술 상식의 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
전류 측정부(120)는 배관으로부터 전류 신호를 획득할 수 있다. 전류 측정부(120)로부터 획득된 전류 신호는 도유 시도 또는 배관 상태를 분석하기 위한 알고리즘을 수행하는데 이용될 수 있다. 전류 측정부(120) 자체는 공지의 전류계로 구현될 수 있으며, 마찬가지로 전류계에 대한 설명은 기술 분야의 전문가에게는 잘 알려진 기술 상식에 해당하는 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
프로세서(130)는 일시적으로 또는 비일시적으로 조정부(131), 검출부(132) 및 분석부(133)를 포함할 수 있다. 도 1b에 표시된 조정부(131), 검출부(132) 및 분석부(133)는 소프트웨어 상의 기능 단위인 모듈로서 지칭될 수 있을 것이다. 각각의 모듈들은 설명의 편의상 하나의 컴퓨팅 장치에서 실현되는 것으로 예시되었으나, 본 발명의 방법을 수행하는 프로세서(130)는 복수 개의 장치들이 서로 연동되도록 구성될 수도 있으며, 이는 본 개시서에 첨부된 청구범위에 의하여 망라될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 프로세서(130)에 포함되는 각각의 유닛들(131, 132, 133)에 대해서는 이하의 도면에서 더욱 자세하게 설명될 것이다.
본 실시예에서는 이해를 돕기 위한 배관 상태 모니터링 장치(100)가 전압 측정부(110) 및 전류 측정부(120)를 포함하는 것으로 설명되나, 전압 측정부(110)와 전류 측정부(120)를 포함하지 않고 외부 기기와의 무선 통신을 통해 직류 전압 레벨, 교류 전압 레벨 및 배관의 전류 신호를 획득하는 방식으로 배관 상태를 모니터링하는 장치 또한 본원의 권리범위에 포함될 수 있는 것은 기술 분야의 전문가에게는 자명한 사실일 것이다.
도 1b는 도 1a에서 설명된 프로세서에 의해 적어도 일시적으로 구현되는 모듈들의 블록도이다. 도 1b를 참조하면, 프로세서(130)는 조정부(131), 검출부(132) 및 분석부(133)를 포함할 수 있다. 조정부(131)는 배관으로부터 획득된 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 이용하여 배관 상태 모니터링이 수행되기 위한 검출 레벨을 조정할 수 있다. 구체적으로, 조정부(131)는 기본 주파수 대역에서 배관으로 획득된 교류 전압 성분의 파형이 스윙(swing)되도록 검출 레벨을 조정할 수 있다. 또한, 조정부(131)는 배관으로부터 획득된 전압 신호를 이용하여 계산된 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨에 따라 배관의 이상 상태를 결정하기 위한 기본 주파수를 설정할 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 기본 주파수는 대한민국 내 송전철탑 및 가전기기에서 이용되고 있는 60Hz의 소정 범위 이내로 설정될 수 있다. 그러나, 조정부(131)는 배관의 테스트 박스 주변의 토양 성분이나 자연 환경 등을 고려하여 서로 다른 기본 주파수 범위를 설정할 수 있다. 배관의 테스트 박스 주변의 토양 성분이나 자연 환경 등은 검출 레벨의 다양한 형태로서 미리 지정될 수 있다.
검출부(132)는 배관으로부터 획득된 전류 신호로부터 오프셋 신호를 제거할 수 있다. 검출부(132)는 오프셋 신호를 제거함으로써 전류 신호 내의 최대 전압 주파수를 획득할 수 있다. 구체적으로, 상기 오프셋 신호는 조정부(131)에 의해 조정된 검출 레벨에 따라 서로 다르게 결정될 수 있다. 이에 따라, 검출부(132)는 배관의 테스트 박스가 매설된 자연 환경에 따라 측정되는 직류 전압 및 교류 전압의 범위가 상이하다는 문제점을 극복하고, 기본 주파수 범위 내에서 안정적으로 최대 전압 주파수가 그리는 패턴을 모델링하는 효과를 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 본 실시예의 배관 상태 모니터링 장치(100)는 검출 레벨을 다양하게 조정함으로써 서로 다른 교류 전압이 입력되는 상황에서도 정확도 높게 배관 상태를 모니터링하는 효과를 기대할 수 있다.
분석부(133)는 시간에 따른 전류 신호 내의 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴을 미리 저장된 복수의 패턴과 비교함으로써 배관의 이상 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, 아크 용접이 수행되는 경우에, 도유 장비의 용접봉과 배관의 코팅층 사이에는 아크가 발생하고 코팅층의 전해질 표면으로 전하 또는 전자가 이동할 수 있다. 용접이 수행되는 동안 추가적인 전하 또는 전자가 코팅층으로 전달됨에 따라, 배관의 전압에는 비연속적인 피크(peak) 또는 스파크가 발생할 수 있다. 본 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치(100)는 상기 비연속적인 피크 또는 스파크가 그리는 일정한 패턴들을 이상 상태로서 판단함으로써 도유 행위가 의심되거나 배관이 이상 상태로서 판단되는 구간에 대해 빠른 대응이 수행되도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 배관 상태 모니터링 장치에 저장된 복수의 패턴의 예시도이다. 도 1에서 설명된 분석부(133)는 물리적으로 또는 전기적으로 연결된 메모리로부터 배관의 이상 상태에 관한 복수의 패턴을 획득할 수 있다. 메모리는 램(RAM; Random Access Memory), 롬(ROM; Read Only Memory) 뿐만 아니라 원판 형태의 하드디스크(hard disk)나 SD(Secure Digital) 카드와 같은 플래시 메모리 등, 오늘날 이용되는 다양한 형태의 기억 장치로서 구현될 수 있다. 도 2a 내지 도 2d의 그래프에서, X 축은 배관으로부터 획득되는 전류 신호에 대한 시간(sec)을 나타내고, Y 축은 전류 신호에서 측정되는 최대 전압 주파수(Hz)를 나타낼 수 있다. 이하의 실시예에서는, 이해를 돕기 위해 분석부(133)가 지원하는 적어도 네 개의 패턴에 대해 설명하나, 본 발명의 사상이 적용되는 것은 위와 같은 패턴에만 한정되는 것이 아니라는 것은 자명한 사실일 것이다.
도 2a를 참조하면, 메모리에 저장된 제1 패턴이 도시된다. 보다 구체적으로, 제1 패턴은 조정부(131)에 의해 조정된 검출 레벨이 제1 검출 레벨인 경우에 이용될 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 제1 검출 레벨은 교류 전압의 스윙 범위가 0.5V를 기준으로 소정 오차 범위인 경우를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 제1 패턴은 소정 시간 동안 최대 전압 주파수가 0Hz로서 나타날 수 있다. 그 이후에, 제1 패턴에서 최대 전압 주파수는 조정부(131)에 의해 설정된 기본 주파수(211)까지 상승될 수 있다. 구체적으로, 최대 전압 주파수가 기본 주파수(211)까지 상승된 경우는, 용접기가 턴 온 된 상태로 배관에 접촉된 것을 물리적으로 나타낼 수 있다. 그 이후에, 제1 패턴에서 최대 전압 주파수는 상승 시점을 기준으로 소정 시간 내에 제1 주파수(212)까지 상승될 수 있다. 구체적으로, 최대 전압 주파수가 제1 주파수(212)까지 상승된 경우는, 용접기로부터 배관 코팅층의 전해질 표면으로 전하 또는 전자가 이동하고 있는 상태로서 용접 상황을 나타낼 수 있다.
도 2b를 참조하면, 메모리에 저장된 제2 패턴이 도시된다. 보다 구체적으로, 제2 패턴은 조정부(131)에 의해 조정된 검출 레벨이 제2 검출 레벨인 경우에 이용될 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 제2 검출 레벨은 교류 전압의 스윙 범위가 1.8V를 기준으로 소정 오차 범위인 경우를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 제2 패턴은 최대 전압 주파수가 기본 주파수(221)와 제2 주파수(222) 범위 내에서 반복하여 진동되는 패턴을 나타낼 수 있다. 도 2b의 실시예의 경우, 용접기의 턴 온 만으로는 이상 상태에 대한 패턴이 나타나지 않고, 배관에 대한 아크 용접이 수행 중인 경우에 기본 주파수(221)와 제2 주파수(222) 범위 내에서 최대 주파수가 진동하는 패턴이 나타날 수 있다.
도 2c를 참조하면, 메모리에 저장된 제3 패턴이 도시된다. 보다 구체적으로, 제3 패턴은 조정부(131)에 의해 조정된 검출 레벨이 제3 검출 레벨인 경우에 이용될 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 제3 검출 레벨은 교류 전압의 스윙 범위가 5.0V를 기준으로 소정 오차 범위인 경우를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 제3 패턴은 최대 전압 주파수가 기본 주파수(231)의 소정 오차 범위 내에서 t1 시점까지 진동되는 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 제3 패턴 내에서 최대 전압 주파수는 t2 시점을 기준으로 제3 주파수(232)로 상승될 수 있다. 그 이후에, 제3 패턴 내에서 최대 전압 주파수는 t2 시점을 기준으로 소정 시간 내인 t3 시점으로부터 제3 주파수(232)의 소정 오차 범위 내에서 진동될 수 있다. 도 2c의 실시예의 경우, 용접기가 턴 온 된 경우에 기본 주파수(231)의 오차 범위 내에서 최대 전압 주파수가 진동될 수 있다. 또한, 도 2c의 실시예에서, 배관에 대해 아크 용접이 수행되는 경우에는 최대 전압 주파수가 제3 주파수(232)로 상승되며, 그 이후에 제3 주파수(232)의 소정 오차 범위 내에서 진동이 반복되는 패턴이 나타날 수 있다.
도 2d를 참조하면, 메모리에 저장된 제4 패턴이 도시된다. 보다 구체적으로, 제4 패턴은 조정부(131)에 의해 조정된 검출 레벨이 제4 검출 레벨인 경우에 이용될 수 있다. 예시적으로, 그러나 한정되지 않게 제4 검출 레벨은 교류 전압의 스윙 범위가 5.47V를 기준으로 소정 오차 범위인 경우를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 제4 패턴은 최대 전압 주파수가 기본 주파수(241)를 유지하다가 제4 주파수(242)까지 상승하고, 상승 시점을 기준으로 소정 시간 내에 다시 기본 주파수(241)를 유지하는 패턴을 나타낼 수 있다. 도 2d의 실시예의 경우, 도유 행위가 아닌 배관의 유지 및 보수를 위한 공사에 대한 패턴을 나타낼 수 있다.
분석부(131)는 메모리를 통해 제공되는 복수의 패턴을 이용하여 배관 상태의 위험성 정도와 긴급성을 판단할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만 배관 상태 모니터링 장치(100)는 통신부를 통해 배관 상태의 위험성에 대한 메시지를 지정된 단말로 전송할 수 있다. 통신부는 통신 인터페이스를 통해 지정된 단말과 실시간 통신을 진행할 수 있다. 예시적으로, 통신 인터페이스는 WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 예시적으로, 통신 인터페이스가 오늘날 널리 이용되는 SKT의 LoRa, KT 또는 LG의 NB-IoT, 3G, 4G 및 5G와 같은 공지의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
다른 일 실시예로서, 분석부(131)는 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴에 매칭되는 복수의 패턴을 이용하여, 용접기가 상기 배관에 최초 접촉되어 턴 온 된 제1 상태, 상기 용접기를 통해 상기 배관으로 전류가 유입되는 아크 방전(arc spark)이 시작된 제2 상태, 상기 배관으로 아크 방전이 진행 중인 제3 상태 및 상기 배관에 대한 아크 방전이 종료된 제4 상태 중 어느 하나로서 상기 배관의 상태를 판단할 수 있다. 또한, 분석부(131)는 제3 상태에서 제4 상태로 최대 전압 주파수가 트랜잭션되는 시간 길이에 기반하여 아크 방전이 도유 행위에 관한 것인지 또는 배관의 유지 및 보수를 위한 공사에 관한 것인지 분석함으로써 배관 상태의 위험성을 분석할 수 있다.
본 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 장치(100)는 배관의 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴에 기반하여 도유 시도를 위한 아크 용접 시에 변화하는 전압, 전류 및 주파수의 변화 패턴과 배관의 유지 및 보수를 위한 용접 시에 나타내는 패턴을 구분함으로써 고의적으로 배관을 훼손하여 기름을 절도하는 경우를 대비하여 국가적인 손실을 방지하는 효과를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 배관 상태 모니터링 방법을 나타내는 흐름도이다. 배관 상태 모니터링 방법(300)은 배관의 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 검출하는 단계(310), 배관 상태 모니터링이 수행되기 위한 검출 레벨을 조정하는 단계(320), 배관의 전류 신호 내의 최대 전압 주파수를 획득하는 단계(330), 배관의 전류 신호 내의 최대 전압 주파수의 변화 패턴이 있는지 여부를 판단하는 단계(340), 최대 전압 주파수의 변화 패턴이 검출 레벨 별 지정된 패턴과 동일한 지 여부를 판단하는 단계(350), 입력 전류의 변화가 정상 패턴과 상이한 지 여부를 판단하는 단계(360), 배관에 대한 감시 모니터링을 반복하는 단계(370) 및 지정된 단말로 배관의 이상 상태를 나타내는 알람 메시지를 전송하는 단계(380)를 포함할 수 있다.
단계(310)에서 배관 상태 모니터링 장치에 포함되는 전압 검출부는 배관의 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 검출할 수 있다.
단계(320)에서 배관 상태 모니터링 장치에 포함되는 프로세서는 배관으로부터 획득된 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 이용하여 배관 상태 모니터링이 수행되기 위한 검출 레벨을 조정할 수 있다.
단계(330)에서 상기 프로세서는 배관으로부터 획득된 전류 신호에서 상기 검출 레벨에 따라 결정된 오프셋(offset) 신호를 제거함으로써 상기 전류 신호 내의 최대 전압 주파수를 획득할 수 있다.
단계(340)에서 상기 프로세서는 배관의 전류 신호 내의 최대 전압 주파수의 변화 패턴이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과에 따라 최대 전압 주파수에 변화 패턴이 없는 경우, 배관 상태 모니터링 장치는 단계(370)를 수행함으로써 배관에 대한 감시 모니터링을 반복할 수 있다. 그러나, 최대 전압 주파수에 소정 임계치 이상의 변화 패턴이 감지된 경우, 배관 상태 모니터링 장치는 단계(350)를 수행할 수 있다.
단계(350)에서 상기 프로세서는 최대 전압 주파수의 변화 패턴이 검출 레벨 별 지정된 패턴과 동일한 지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 지정된 패턴은 현장 검사 또는 실험에 따라 배관의 이상 상태를 나타내는 신호 패턴을 의미할 수 있다. 판단 결과에 따라, 최대 전압 주파수의 변화 패턴이 검출 레벨 별로 지정된 패턴과 상이한 경우, 배관 상태 모니터링 장치는 단계(370)를 수행함으로써 배관에 대한 감시 모니터링을 반복할 수 있다. 그러나, 최대 전압 주파수의 변화 패턴이 검출 레벨 별로 지정된 패턴과 동일한 경우, 배관 상태 모니터링 장치는 단계(360)를 수행할 수 있다.
단계(360)에서 상기 프로세서는 전류 측정부로부터 전달되는 배관의 입력 전류의 변화가 정상 패턴과 상이한 지 여부를 검사할 수 있다. 판단 결과에 따라 전류 측정부로부터 전달되는 배관의 입력 전류의 변화가 정상 패턴과 동일한 경우, 배관 상태 모니터링 장치는 단계(370)를 수행함으로써 배관에 대한 감시 모니터링을 반복할 수 있다. 그러나, 전류 측정부로부터 전달되는 배관의 입력 전류의 변화가 정상 패턴과 상이한 경우, 배관 상태 모니터링 장치는 단계(380)를 통해 지정된 단말로 배관의 이상 상태를 나타내는 알람 메시지를 전송할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (5)

  1. 배관 상태 모니터링 장치에 있어서,
    배관으로부터 획득된 직류 전압 레벨 및 교류 전압 레벨을 이용하여 배관 상태 모니터링이 수행되기 위한 검출 레벨을 조정하는 조정부;
    상기 배관으로부터 획득된 전류 신호로부터 상기 조정된 검출 레벨에 따라 결정된 오프셋(offset) 신호를 제거함으로써 상기 전류 신호 내의 최대 전압 주파수를 획득하는 검출부; 및
    시간에 따른 상기 전류 신호 내의 상기 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴을 미리 저장된 복수의 패턴과 비교함으로써 배관의 이상 상태를 결정하는 분석부
    를 포함하고,
    상기 조정부는 미리 설정된 기본 주파수에서 상기 배관으로부터 획득된 교류 전압 성분의 파형이 스윙(swing)되도록 검출 레벨을 조정하고,
    상기 분석부는,
    조정된 검출 레벨이 제1 검출 레벨인 경우, 상기 최대 전압 주파수가 0 Hz로 검출된 이후에 상기 기본 주파수까지 상승되며, 상승 시점을 기준으로 소정 시간 내에 제1 주파수까지 상승되는 제1 패턴;
    조정된 검출 레벨이 제2 검출 레벨인 경우, 상기 최대 전압 주파수가 상기 기본 주파수와 제2 주파수의 범위 내에서 반복하여 진동되는 제2 패턴;
    조정된 검출 레벨이 제3 검출 레벨인 경우, 상기 최대 전압 주파수가 상기 기본 주파수의 소정 오차 범위 내에서 진동되다가, 제3 주파수로 상승된 이후의 소정 시간 내에 상기 제3 주파수의 소정 오차 범위 내에서 진동되는 제3 패턴; 및
    조정된 검출 레벨이 제4 검출 레벨인 경우, 상기 최대 전압 주파수가 상기 기본 주파수를 유지하다가 제4 주파수까지 상승하고, 상승 시점을 기준으로 소정 시간 내에 상기 기본 주파수를 다시 유지하는 제4 패턴
    을 포함하는 상기 복수의 패턴과 상기 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴을 비교하며,
    상기 조정부는, 상기 배관으로부터 획득된 전압 신호를 이용하여 계산된 상기 직류 전압 레벨 및 상기 교류 전압 레벨에 따라 상기 배관의 이상 상태를 결정하기 위한 상기 기본 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하고,
    상기 분석부는 상기 최대 전압 주파수가 나타내는 패턴에 매칭되는 복수의 패턴을 이용하여, 용접기가 상기 배관에 최초 접촉되어 턴 온 된 제1 상태, 상기 용접기를 통해 상기 배관으로 전류가 유입되는 아크 방전(arc spark)이 시작된 제2 상태, 상기 배관으로 아크 방전이 진행 중인 제3 상태 및 상기 배관에 대한 아크 방전이 종료된 제4 상태 중 어느 하나로서 상기 배관의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 배관 상태 모니터링 장치.
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