KR102104026B1 - Real-time Solenoid Valve Monitoring System and Method Using Artificial Neural Network - Google Patents

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황재춘
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Abstract

Disclosed is a real-time solenoid-operated valve monitoring system which analyzes the integrity of a solenoid-operated valve in real time. The real-time solenoid-operated valve monitoring system uses an artificial neural network to monitor whether a solenoid-operated valve is abnormal, and comprises: a sensor connected to the solenoid-operated valve to measure data sensed from the solenoid-operated valve; and a diagnosis unit connected to the sensor to acquire, process, and analyze data measured by the sensor to monitor and diagnose whether the solenoid-operated valve is abnormal. The diagnosis unit includes: a data acquisition and transmission unit to acquire data measured by the sensor from the sensor connected to the solenoid-operated valve, and transmit the acquired data to a data processing unit; a data processing unit to receive data from the data acquisition and transmission unit to preprocess the data to be suitable for processing to extract core data; and a data analysis unit to use a pre-learned artificial neural network to analyze core data extracted by the data processing unit to monitor and diagnose the solenoid-operated valve in real time. The artificial neural network receives learning data as input data from valves for learning in a normal state and an abnormal state for a prescribed period to be learned to analyze whether the solenoid-operated valve is abnormal.

Description

인공신경망을 이용한 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템 및 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법{Real-time Solenoid Valve Monitoring System and Method Using Artificial Neural Network}Real-time Solenoid Valve Monitoring System and Method Using Artificial Neural Network

본 발명은 솔레노이드 밸브에 설치된 센서로부터의 데이터를 실시간으로 감시하여, 솔레노이드 밸브의 건전성을 인공신경망을 이용하여 실시간으로 분석하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for real-time monitoring of data from a sensor installed in a solenoid valve and analyzing the health of the solenoid valve in real time using an artificial neural network.

솔레노이드 밸브(Solenoid Operated Valve, 이하 SOV)는 전자 밸브로서, 전기가 인가되면 밸브 내부의 코일이 여자되어 전자기력이 발생하여 플랜지가 올라가 밸브가 열리고, 전기가 차단되면 플랜지 무게에 의하여 자동적으로 밸브가 닫히거나 그 반대의 작용을 하여, 공기, 물, 기름 등의 흐름을 제어하는 장비이다. 즉 SOV는 전기 에너지를 기계적인 힘으로 변환시켜 구동력으로 이용할 수 있다. 이와 같은 SOV는 발전 설비나 기타 설비를 안전하고 효율적으로 운영하기 위해 필요한 자동 제어 밸브 중 하나이다. SOV는 작고 경량이며 빠른 응답특성을 갖는 바, 전기, 자기, 유체 기계 기술 분야에서 최근 가장 활발하게 연구 개발되어 발전소나 일반 플랜트의 유체 제어용은 물론 가전, 반도체, 공장 자동화 등 산업전반에 적용되고 있다.Solenoid Operated Valve (SOV) is an electromagnetic valve. When electricity is applied, the coil inside the valve is excited to generate electromagnetic force and the flange rises to open the valve. When electricity is cut off, the valve is automatically closed by the flange weight. It is a device that controls the flow of air, water, oil, etc. by doing the opposite. That is, SOV can convert electrical energy into mechanical force and use it as a driving force. This SOV is one of the automatic control valves required to safely and efficiently operate power generation facilities or other facilities. SOV is small, lightweight, and has a fast response characteristic. Recently, it has been actively researched and developed in the field of electric, magnetic, and fluid mechanical technologies, and is applied to all industries including home appliances, semiconductors, and factory automation, as well as for fluid control of power plants and general plants. .

최근 발전소의 자동제어 설비가 보다 첨단의 자동화 설비로 설치됨에 따라, 각종 유체의 차단 및 공급을 위하여 사용되는 각종 SOV의 수가 급증하고 있다. 예를 들어, 원자력 발전소에서 사용되는 SOV는 배관계통의 유체흐름의 개폐나 유량을 자동 제어하는 안전계통 관련 기기 일 수 있다. SOV가 노화, 소손 및 다양한 오류 등으로 정상적인 개폐가 발생하지 않는 경우 관련 계통에 영향을 주어 발전소 출력감발, 발전소 강제 정지 등을 유발하게 되며 관련 프로세스의 기능이 설계 범위를 벗어나 다양한 예외 상황이 발생하게 된다. SOV의 건전하지 못한 동작으로 발생한 다양한 고장 사례를 찾아보면 건전성 감시와 진단의 필요성은 매우 중요하다는 것을 알 수 있다. 발전소의 경우 현재의 진단, 관리 방법은 정비 기간에만 점검이 허용되는 시간적 제약이 있고, 측정값에 대한 트렌드 분석이 미비하거나 활동이 매우 적다. 따라서, SOV를 실시간으로 감시 관리하기 위한 효율적인 시스템이 필요하다.Recently, as the automatic control facility of a power plant is installed as a more advanced automation facility, the number of various SOVs used for blocking and supplying various fluids is rapidly increasing. For example, SOV used in a nuclear power plant may be a safety system related device that automatically controls the opening and closing of the fluid flow in the piping system or the flow rate. When SOV does not normally open or close due to aging, burnout, and various errors, it affects the related systems, causing power plant output detection, power plant shutdown, etc. do. Looking at various failure cases caused by the unstable operation of SOV, it can be seen that the need for health monitoring and diagnosis is very important. In the case of power plants, the current diagnosis and management methods have a time limit that allows inspection only during maintenance periods, and the trend analysis of measured values is insufficient or very little activity. Therefore, there is a need for an efficient system for monitoring and managing SOV in real time.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, SOV를 실시간으로 감시하여 SOV의 건전성을 실시간으로 분석하는 장치와 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 인공신경망을 이용한 분석모듈을 사용하여, SOV의 현재 상태의 고장 여부, 일정한 시간 경과 후에 발생 가능한 고장 유형 등 건전성에 관한 정보를 실시간으로 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, SOV의 구동 전류를 실시간으로 감시하여 SOV의 건전성을 실시간으로 분석하는 장치와 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object thereof is to provide an apparatus and method for real-time analysis of the health of SOV by monitoring SOV in real time. It is also an object to provide real-time information on health, such as whether the current state of SOV is broken and the type of failure that may occur after a certain period of time, by using an analysis module using an artificial neural network. In particular, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for real-time analysis of the health of an SOV by monitoring the driving current of the SOV in real time.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 솔레노이드 밸브의 이상여부를 감시하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템은, 상기 솔레노이드 밸브에 연결되어 상기 솔레노이드 밸브로부터 감지된 데이터를 측정하는 센서; 상기 센서에 연결되어 상기 센서가 측정한 데이터를 취득, 처리 및 분석하여 상기 솔레노이드 밸브의 이상 유무를 감시 및 진단하는 진단부;를 포함하며, 상기 진단부는, 상기 솔레노이드 밸브에 연결된 상기 센서로부터 상기 센서가 측정한 데이터를 취득하고 취득한 상기 데이터를 데이터 처리부에 전송하는 데이터 취득 및 전송부; 상기 데이터 취득 및 전송부로부터 데이터를 전송받아 상기 데이터를 분석하기에 적합하도록 전처리하여 핵심 데이터를 추출하는 데이터 처리부; 및 상기 데이터 처리부에서 추출된 핵심 데이터를 미리 학습된 인공신경망을 이용하여 분석하여 솔레노이드 밸브를 실시간 감시 및 진단하는 데이터 분석부;를 포함하고, 상기 인공신경망은 정상 상태와 비정상 상태의 학습용 밸브로부터 학습 데이터를 입력 데이터로 일정시간 입력받아 솔레노이드 밸브의 이상여부를 분석하도록 학습된 것이다.A real-time monitoring system for a solenoid valve using an artificial neural network according to the present invention for achieving the above object includes: a sensor connected to the solenoid valve and measuring data sensed from the solenoid valve; Includes a diagnostic unit connected to the sensor to monitor and diagnose the presence or absence of the solenoid valve by acquiring, processing, and analyzing the data measured by the sensor, wherein the diagnostic unit includes the sensor from the sensor connected to the solenoid valve A data acquisition and transmission unit that acquires the measured data and transfers the acquired data to the data processing unit; A data processing unit that receives data from the data acquisition and transmission unit and preprocesses it to be suitable for analyzing the data to extract core data; And a data analysis unit for real-time monitoring and diagnosis of a solenoid valve by analyzing the core data extracted from the data processing unit using a pre-trained artificial neural network, and the artificial neural network learning from a learning valve for normal and abnormal states. It was learned to analyze the abnormality of the solenoid valve by receiving the data as input data for a certain time.

상기 센서는, 솔레노이드 밸브의 전압을 감지하는 전압센서, 솔레노이드 밸브의 전류를 감지하는 전류센서, 솔레노이드 밸브의 온도를 감지하는 온도센서, 솔레노이드 밸브의 발열을 감지하는 열화상센서, 솔레노이드 밸브의 동작 음향을 감지하는 음향센서 중 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The sensor includes a voltage sensor that senses the voltage of the solenoid valve, a current sensor that senses the current of the solenoid valve, a temperature sensor that senses the temperature of the solenoid valve, a thermal image sensor that senses the heat of the solenoid valve, and an operation sound of the solenoid valve. It may be configured to include any one of the acoustic sensor for sensing.

상기 데이터 취득 및 전송부는 상기 센서에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 센서로부터의 데이터의 신호를 증폭하거나, 신호의 노이즈를 제거하는 필터를 구비한 신호 조정부; 및 상기 센서가 측정한 데이터를 취득하는 데이터 취득부;를 포함할 수 있다.The data acquisition and transmission unit is a power supply for supplying power to the sensor; A signal adjusting unit having a filter that amplifies a signal of data from the sensor or removes noise of the signal; And a data acquisition unit that acquires data measured by the sensor.

상기 데이터 처리부는 상기 데이터 취득 및 전송부가 취득한 데이터를 전달받아 저장하고 취득된 데이터를 전처리하는 데이터 저장부; 상기 데이터 저장부에서 전처리된 데이터로부터 솔레노이드 밸드의 고장 유무와 고장 유형을 판단하기 위한 핵심 데이터의 추출을 수행하는 데이터 추출부;를 포함할 수 있다.The data processing unit receives and stores the data acquired by the data acquisition and transmission unit, and a data storage unit for preprocessing the acquired data; It may include; a data extraction unit for extracting the core data for determining the presence or absence of the solenoid valve and the type of failure from the data pre-processed in the data storage unit.

상기 데이터 분석부는 추출된 핵심 데이터를 미리 학습된 인공신경망을 이용하여 분석하여 솔레노이드 밸브를 실시간 감시 및 진단하는 인공지능 분석부; 및 추출된 핵심 데이터를 인공신경망을 이용하지 않고 분석하여 솔레노이드 밸브를 실시간 감시 및 진단하는 고전적 분석부;를 포함할 수 있다.The data analysis unit analyzes the extracted core data using a pre-trained artificial neural network, an artificial intelligence analysis unit that monitors and diagnoses the solenoid valve in real time; And a classical analysis unit for real-time monitoring and diagnosis of the solenoid valve by analyzing the extracted core data without using an artificial neural network.

상기 데이터 분석부는 상기 인공지능 분석부와 상기 고전적 분석부에 의한 분석 결과를 실시간으로 출력하고, 이상 파형 감지 시 알람을 발생시키는 데이터 출력부를 더 포함할 수 있다.The data analysis unit may further include a data output unit that outputs an analysis result by the AI analysis unit and the classic analysis unit in real time and generates an alarm when an abnormal waveform is detected.

상기 센서가 상기 솔레노이드 밸브의 전류를 감지하는 전류센서인 경우, 상기 데이터 처리부의 상기 전처리는 상기 센서로부터 감지된 전류 데이터를 시간에 대하여 미분하고, 전류 데이터를 시간에 대하여 미분한 값이 0이 되는 시간 구간 변수를 획득하고, 각 시간 구간에 대한 전류값의 평균치를 구할 수 있다.When the sensor is a current sensor that senses the current of the solenoid valve, the pre-processing of the data processing unit differentiates the current data sensed from the sensor with respect to time, and the current data with respect to time is 0. The time interval variable can be obtained, and the average value of the current values for each time interval can be obtained.

상기 핵심 데이터는 상기 데이터 처리부의 데이터 전처리에 의하여 획득된 시간 구간 변수 또는 시간 구간에 대한 전류값의 평균치일 수 있다.The core data may be a time interval variable obtained by data preprocessing of the data processing unit or an average value of current values for a time interval.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인공신경망을 이용하여 솔레노이드 밸브의 이상여부를 감시하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법은, 정상 상태와 비정상 상태의 학습용 밸브로부터의 학습 데이터를 입력 데이터로 일정시간 입력하여, 솔레노이드 밸브의 이상여부를 분석하도록 인공신경망을 학습시키는 단계; 솔레노이드 밸브와 연결된 센서에 의하여 솔레노이드 밸브로부터 감지된 데이터를 취득하는 단계; 상기 취득한 데이터에 대한 전처리를 실시하는 단계; 상기 전처리된 데이터로부터 솔레노이드 밸브의 고장 유무와 고장 유형을 판단하기 위한 핵심 데이터를 추출하는 단계; 상기 핵심 데이터를 상기 인공신경망에 입력하여 분석하는 단계;및 상기 분석결과를 실시간으로 출력하는 단계를 포함한다.The real-time monitoring method of a solenoid valve that monitors the abnormality of a solenoid valve using the artificial neural network according to the present invention for achieving the above object is to input learning data from a learning valve in a normal state and an abnormal state as input data for a predetermined time. , Learning the artificial neural network to analyze whether the solenoid valve is abnormal; Acquiring data sensed from the solenoid valve by a sensor connected to the solenoid valve; Pre-processing the acquired data; Extracting core data for determining whether a solenoid valve has a failure and a failure type from the pre-processed data; And inputting and analyzing the core data into the artificial neural network; and outputting the analysis result in real time.

상기 인공신경망을 학습시키는 단계는, 정상 상태와 비정상 상태의 학습용 밸브의 구동 전류 데이터를 상기 학습 데이터로 하여 인공신경망을 학습시킬 수 있다.In the step of learning the artificial neural network, the artificial neural network may be trained using the driving current data of the learning valve in the normal state and the abnormal state as the learning data.

상기 솔레노이드 밸브로부터 감지된 데이터가 상기 솔레노이드 밸브의 구동 전류 데이터일 수 있다.Data sensed from the solenoid valve may be driving current data of the solenoid valve.

상기 취득한 데이터에 대한 전처리를 실시하는 단계는, 상기 솔레노이드 밸브의 구동 전류 데이터를 시간에 대하여 미분하고, 구동 전류 데이터를 시간에 대하여 미분한 값이 0이 되는 시간 구간 변수를 획득하고, 각 시간 구간에 대한 전류값의 평균치를 구하는 것일 수 있다.The pre-processing of the acquired data may be performed by differentiating the driving current data of the solenoid valve with respect to time, obtaining a time interval variable in which the driving current data with respect to time is 0, and each time interval It may be to obtain the average value of the current value for.

상기 핵심 데이터는 상기 취득한 데이터에 대한 전처리에 의하여 획득된 시간 구간 변수 또는 시간 구간에 대한 전류값의 평균치일 수 있다.The core data may be a time interval variable obtained by pre-processing the acquired data or an average value of current values for a time interval.

상기 핵심 데이터를 상기 인공신경망에 입력하여 분석하는 단계 후에 상기 인공신경망을 이용하지 않고 상기 핵심 데이터를 정상 상태 및 각 고장 모드별 상태와 패턴비교를 수행하여 고장여부를 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the step of inputting and analyzing the core data into the artificial neural network, the method may further include diagnosing a failure state by performing pattern comparison with the normal state and the state of each failure mode without using the artificial neural network. have.

상기 학습용 밸브의 구동 전류 데이터는 시계열 데이터로 전류에 비례하는 전압값으로 표현될 수 있다.The driving current data of the learning valve may be expressed as a voltage value proportional to the current as time series data.

상기 솔레노이드 밸브의 구동 전류 데이터는 시계열 데이터로 전류에 비례하는 전압값으로 표현될 수 있다.The driving current data of the solenoid valve may be expressed as a voltage value proportional to the current as time series data.

본 발명에 따른 인공신경망을 이용한 솔레노이드밸브 실시간 감시 시스템 및 솔레노이드밸브 실시간 감시 방법은, 사전에 학습된 인공신경망을 이용하여 실시간으로 SOV의 고장 감시가 가능하게 하고, 또한 SOV의 고장 유형 분석 및 노화 트렌드 분석을 가능하게 하는 효과가 있다. The solenoid valve real-time monitoring system and the solenoid valve real-time monitoring method using an artificial neural network according to the present invention enable real-time failure monitoring of SOV using a pre-trained artificial neural network, and also analyzes SOV failure type and aging trend It has the effect of enabling analysis.

도 1은 본 발명에 따른 SOV 실시간 감시 시스템의 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템에 사용되는 전류센서의 사진들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템의 진단부의 블록도이다.
도 5는 인공신경망을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 뇌속 신경망의 작동과 인공신경망의 활성함수를 나타내는 도면이다.
도 7은 공압용 밸브 테스트 시스템을 나타내는 사진이다.
도 8은 수압용 밸브 테스트 시스템을 나타내는 사진이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOV 실시간 감시 방법에 대한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템에서, DC 구동 SOV의 정상 상태에서 전류센서를 이용하여 취득한 SOV 작동 시 전류 신호 파형의 일례를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 10의 DC 구동 SOV의 정상 상태에서 전류 신호를 모델링하여 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC 구동 SOV 작동 시 인공신경망을 이용하여 SOV를 실시간 감시하는 방법에 대한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC 구동 SOV 작동 시 고전적 분석방법을 이용하여 SOV를 실시간 감시하는 방법에 대한 순서도이다.
도 14는 DC 구동 SOV의 고장 유형에 따른 전류신호를 나타낸 그래프이다.
1 shows a conceptual diagram of an SOV real-time monitoring system according to the present invention.
2 is a view showing an SOV real-time monitoring system according to an embodiment of the present invention.
3 is a picture of the current sensor used in the SOV real-time monitoring system according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a diagnostic unit of an SOV real-time monitoring system according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram for explaining an artificial neural network.
6 is a view showing the operation of the brain neural network and the activation function of the artificial neural network.
7 is a photograph showing a pneumatic valve test system.
8 is a photograph showing a valve test system for hydraulic pressure.
9 is a flow chart for a real-time SOV monitoring method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows an example of a current signal waveform when operating an SOV acquired using a current sensor in a normal state of a DC driven SOV in an SOV real-time monitoring system according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing a current signal modeled in a steady state of the DC driving SOV of FIG. 10 according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart illustrating a method for real-time monitoring of SOV using an artificial neural network when operating a DC-driven SOV according to an embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a method for real-time monitoring of SOV using a classic analysis method when operating a DC-driven SOV according to an embodiment of the present invention.
14 is a graph showing a current signal according to a failure type of a DC driven SOV.

이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The technique described below may be applied to various changes and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the technology described below to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the technology described below.

본 발명에 따른 SOV 실시간 감시 시스템은 운전중인 SOV의 상태를 실시간으로 감시하고 진단하는 것이다.The SOV real-time monitoring system according to the present invention monitors and diagnoses the status of a running SOV in real time.

도 1은 본 발명에 따른 SOV 실시간 감시 시스템(1)의 개념도를 나타낸다. 1 shows a conceptual diagram of an SOV real-time monitoring system 1 according to the present invention.

도 1을 참조하면, SOV 실시간 감시 시스템(1)은 SOV들(SOV#1~n, 100), SOV들(SOV#1~n) 각각으로부터 전압, 전류, 온도 데이터 등을 검출하기 위한 밸브센서모듈들(VSM#1~n, 200), 밸브센서모듈들(VSM#1~n)에 연결되어 밸브센서모듈들(VSM#1~n)로부터 전송된 데이터를 취득, 처리 및 분석하여 SOV의 이상 유무를 감시 및 진단하는 진단부(300)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the SOV real-time monitoring system 1 is a valve sensor for detecting voltage, current, and temperature data from SOVs (SOV # 1 to n, 100) and SOVs (SOV # 1 to n), respectively. It is connected to the modules (VSM # 1 ~ n, 200) and the valve sensor modules (VSM # 1 ~ n) to acquire, process, and analyze the data transmitted from the valve sensor modules (VSM # 1 ~ n). It may include a diagnostic unit 300 for monitoring and diagnosing the presence or absence of an abnormality.

이때, 상기 밸브센서모듈들(VSM#1~n, 200)에 구비된 센서는 SOV의 전압을 감지하는 전압센서, 전류를 감지하는 전류센서, 온도를 감지하는 온도센서, SOV의 발열을 감지하는 열화상센서, SOV의 동작 음향을 감지하는 음향센서 등 다양한 센서 중 어느 하나 이상일 수 있다.At this time, the sensors provided in the valve sensor modules (VSM # 1 ~ n, 200) include a voltage sensor that senses the voltage of the SOV, a current sensor that senses the current, a temperature sensor that senses the temperature, and a heat sensor that senses the heat of the SOV. It may be any one or more of a variety of sensors, such as a thermal image sensor, an acoustic sensor that detects the operating sound of the SOV.

상기 진단부(300)는 SOV를 실시간 감시 및 진단하기 위한 진단장비들의 집합 일 수 있으며, 또는 하나의 진단장비에 각각의 기능을 수행하는 모듈이 포함된 컴퓨터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The diagnostic unit 300 may be a set of diagnostic devices for real-time monitoring and diagnosis of SOV, or may be a computer including a module that performs each function in one diagnostic device, but is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템에 사용되는 전류센서(Current Sensor)의 사진들이다. 2 is a view showing an SOV real-time monitoring system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a picture of a current sensor used in an SOV real-time monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템(1)은 SOV(100), SOV(100)에 전원을 공급하는 전력선(110)에 설치되어 전류를 감지하는 전류센서(200), 상기 전류센서(200)에 연결되어 전류센서(200)로부터 전송된 데이터를 취득, 처리 및 분석하여 SOV의 이상 유무를 감시 및 진단하기 위한 진단부(300)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the SOV real-time monitoring system 1 according to an embodiment of the present invention is installed on the power line 110 that supplies power to the SOV 100 and the SOV 100, and senses current. It includes a sensor 200 and a diagnosis unit 300 connected to the current sensor 200 for monitoring and diagnosing the presence or absence of an SOV by acquiring, processing, and analyzing data transmitted from the current sensor 200.

발전소에서는 일반적으로 AC 220V, DC 110V, DC 48V, DC 24V 작동전원의 SOV가 주로 사용되고, 사용 전류는 대체로 1A 이하다. 따라서 해당 SOV에 적절한 간접 측정방식의 전류센서를 사용하여, SOV의 구동 전류 데이터를 취득할 수 있다. 전류센서는 크게 AC 전류센서와 DC 전류센서로 나누어 지는데, 여러 종류의 비접촉식 전류센서가 개발되어 사용되고 있다. 도 3은 후크형 전류센서의 사진들이며, (a)는 경첩형 전류센서이고 (b)는 홀 효과를 이용하는 센서이다. 예를 들어 홀 효과를 이용하는 전류센서는 SOV에 인입하는 전류를 측정할 수 있다.In power plants, SOVs of AC 220V, DC 110V, DC 48V, and DC 24V operating power sources are generally used, and the use current is generally less than 1A. Therefore, it is possible to acquire the driving current data of the SOV by using an indirect measuring current sensor suitable for the SOV. Current sensors are largely divided into AC current sensors and DC current sensors. Several types of non-contact current sensors have been developed and used. 3 is a photograph of a hook-type current sensor, (a) is a hinge-type current sensor, and (b) is a sensor using a Hall effect. For example, a current sensor using the Hall effect can measure the current drawn into the SOV.

따라서 상기 전류센서(200)는 SOV(100)의 전력선(110)의 전류를 감지하기 위한 상술한 다앙한 전류센서를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Therefore, the current sensor 200 may use the various current sensors described above for sensing the current of the power line 110 of the SOV 100, but is not limited thereto.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템의 진단부의 블록도이다.4 is a block diagram of a diagnostic unit of an SOV real-time monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 진단부(300)는 SOV에 설치된 센서로부터 신호 데이터를 취득하고 이를 후속 데이터 처리부(320)에 전송하는 데이터 취득 및 전송부(310), 상기 데이터 취득 및 전송부(310)로부터 데이터를 전송받아 상기 데이터를 분석하기에 적합하도록 상기 데이터를 전처리하여 핵심 데이터를 추출하는 데이터 처리부(320) 및 상기 데이터 처리부(320)에서 추출된 핵심 데이터를 분석하여 SOV를 감시 및 진단하는 데이터 분석부(330)를 포함한다. As shown in FIG. 4, the diagnosis unit 300 acquires signal data from a sensor installed in an SOV and transmits it to a subsequent data processing unit 320, the data acquisition and transmission unit 310, and the data acquisition and transmission unit Data processing unit 320 for extracting the core data by pre-processing the data to receive data from 310 and suitable for analyzing the data, and monitoring the SOV by analyzing the core data extracted by the data processing unit 320 and And a data analysis unit 330 for diagnosis.

상기 데이터 취득 및 전송부(310)는 전류센서 및 신호처리 회로에 전원을 공급하는 전원공급부(311), 전류센서의 신호를 증폭하거나, 노이즈를 제거하는 필터(Noise Rejection Filter) 등을 구비한 신호 조정부(Signal Conditioning Module, 312) 및 상기 전류센서로부터 또는 상기 신호 조정부(312)로부터 데이터를 입력 받는 데이터 취득부(313)를 포함한다. 여기서, 상기 전류센서로부터의 데이터는 상기 신호 조정부(312)에서 증폭되거나, 노이즈가 제거되어 데이터 취득부(313)에 전달될 수 있고, 또는 상기 전류센서로부터 바로 데이터 취득부(313)에 전달될 수도 있다. The data acquisition and transmission unit 310 is a signal having a power supply unit 311 for supplying power to the current sensor and the signal processing circuit, a filter that amplifies the signal of the current sensor or removes noise (Noise Rejection Filter), etc. It includes a conditioning unit (Signal Conditioning Module, 312) and a data acquisition unit 313 for receiving data from the current sensor or the signal conditioning unit 312. Here, the data from the current sensor may be amplified by the signal adjustment unit 312, or noise may be removed and transmitted to the data acquisition unit 313, or directly to the data acquisition unit 313 from the current sensor. It might be.

상기 데이터 처리부(320)는 상기 데이터 취득 및 전송부(310)가 취득한 데이터를 전달받아 저장하고, 취득된 데이터를 PCA(Principal component analysis) 알고리즘을 이용하여 차원을 줄이거나, 데이터를 시간에 대하여 미분하여 미분값이 0인 시간 구간 변수를 구하는 등의 전처리를 하는 데이터 저장부(321), 취득된 데이터 및 전처리된 데이터를 기록하고, 그 이력을 관리하는 이력관리부(322) 및 상기 데이터 저장부(321)에서 전치리된 데이터로부터 SOV의 고장 유무와 고장 유형을 판단하기 위한 핵심 데이터의 추출을 수행하는 데이터 추출부(323)를 포함한다.The data processing unit 320 receives and stores the data acquired by the data acquisition and transmission unit 310 and reduces the dimension of the acquired data using a Principal Component Analysis (PCA) algorithm, or differentiates the data with respect to time. And a data storage unit 321 for preprocessing such as obtaining a time interval variable having a derivative value of 0, a history management unit 322 for recording acquired data and preprocessed data, and managing the history thereof, and the data storage unit ( And a data extracting unit 323 that extracts core data for determining the presence or absence and failure type of SOV from the data pre-processed in 321).

상기 데이터 분석부(330)는 추출된 핵심 데이터를 실시간으로 감시하고 기존에 학습된 인공신경망(artificial neural network, ANN)을 이용하여 SOV의 상태를 실시간 감시 및 진단하는 인공지능 분석부(331), 인공신경망을 이용하지 않는 분석을 시행하여 SOV 실시간 감시 및 진단 하는 고전적 분석부(332) 및 인공지능 분석부(331)와 고전적 분석부(332)에 의한 분석 결과를 실시간으로 출력하고 이상 파형 감지 시 알람을 발생시키는 데이터 출력부(333)를 포함한다.The data analysis unit 330 is an artificial intelligence analysis unit 331 that monitors the extracted core data in real time and monitors and diagnoses the state of SOV in real time using an existing artificial neural network (ANN), When the analysis results by the classical analysis unit 332 and the artificial intelligence analysis unit 331 and the classical analysis unit 332 are performed in real-time to monitor and diagnose SOV by performing an analysis that does not use an artificial neural network, and output an abnormal waveform in real time It includes a data output unit 333 for generating an alarm.

도 5는 인공신경망을 설명하기 위한 개념도이고, 도 6은 뇌속 신경망의 작동과 인공신경망의 활성함수를 나타내는 도면이다.5 is a conceptual diagram for explaining an artificial neural network, and FIG. 6 is a diagram showing the operation of the brain neural network and the activation function of the artificial neural network.

도 5에 도시된 바와 같이, 인공신경망은 개별 단위(unit, 그림에서 동그라미, 통상 perceptron 이라함)들로 구성된 층(layer)으로 이루어져 있고, 각 단위들은 같은 층 또는 다른 층의 단위들과 연결되어 있다. 각 단위들이 신경세포를 모방한 방식으로 작동하고, 단위들 간 연결의 세기가 신경 세포들간의 연결인 시냅스의 세기와 유사한 방식으로 변하기 때문에 이를 '인공신경망'이라고 부른다. 도 6에서 보이는 바와 같이 실제 생물체의 신경망과 유사하게 인공신경망의 다음 층의 단위는 이전 층의 단위들의 입력을 받는다. 여기에서 '연결의 세기'는 '시냅스 효율'에 해당하며, 연결 세기가 강할수록 이전 단위에서 오는 입력에 더 큰 영향을 받는다. 이전 층 단위들에서 오는 입력의 총합이 문턱값을 넘으면 입력 총합의 크기만큼 출력을 내보낸다. 이 단위들 간 연결 세기를 변화시키면, 같은 입력을 받고도 다른 출력을 내게 된다. 이것이 신경망에서 일어나는 학습의 핵심이다. 알파고가 여러 대국을 시뮬레이션하면서 학습할 때 변하는 중요한 요소 중의 하나가 바로 이 연결 세기다. 인공신경망을 학습시키는 기본원리는 통상 출력과 정답 사이의 오차(error)에 따라 신경망의 연결 세기를 조율하는 것이다. 통상 역전파(back propagation) 알고리즘이 많이 사용된다. 즉 출력 결과가 정답보다 강하면 해당 출력을 이끌어낸 연결들을 약화시키고, 정답보다 약하면 해당 출력을 이끌어낸 연결들을 강화시키는 식이다. 이때 출력과 정답 사이의 오차의 크기가 크면 연결들의 세기를 많이 변화시키고, 오차의 크기가 작으면 조금만 변화시킨다. As shown in Fig. 5, the artificial neural network is composed of layers composed of individual units (units, circles in the figure, commonly referred to as perceptrons), and each unit is connected to units of the same layer or different layers. have. This is called an 'artificial neural network' because each unit operates in a way that mimics a nerve cell, and the intensity of connections between units changes in a manner similar to that of synapses, which are connections between nerve cells. As shown in FIG. 6, the unit of the next layer of the artificial neural network receives input of the units of the previous layer, similar to the neural network of a real organism. Here, the 'connection strength' corresponds to the 'synaptic efficiency', and the stronger the connection strength, the greater the influence of the input from the previous unit. If the sum of the inputs from the previous floor units exceeds a threshold, the output is output as much as the sum of the input sums. Changing the link strength between these units results in different outputs even when the same input is received. This is the key to learning in the neural network. This is one of the important factors that change when Algogo learns while simulating many large countries. The basic principle of learning an artificial neural network is to adjust the connection strength of a neural network according to an error between an output and a correct answer. Back propagation algorithms are commonly used. That is, if the output result is stronger than the correct answer, the connections that led to the corresponding output are weakened, and if it is weaker than the correct answer, the connections that derive the corresponding output are strengthened. At this time, if the size of the error between the output and the correct answer is large, the strength of the connections is changed a lot, and if the size of the error is small, it is slightly changed.

본 발명에 따른 인공신경망을 이용한 인공지능 분석부(331)는 입력층(input layer), 숨은층(hidden layer) 및 출력층(output layer)을 포함하는데, 정상 동작하는 경우의 입출력 집합과 비정상동작하는 입출력 집합을 이용하여 학습을 시킬 수 있다. 이는 입력에 대응하는 현재의 출력과 목표 출력 사이의 오차율(error rate) 또는 로스(loss)를 줄여나가기 위해 시냅스 가중치를 업데이트하는 역 전파(Back Propagation) 알고리즘을 사용하여 수행될 수 있다. 이 가중치는, 역 전파 알고리즘에 따른 학습 과정에 따라 수 차례 업데이트됨으로써 최적화될 수 있다.The artificial intelligence analysis unit 331 using the artificial neural network according to the present invention includes an input layer, a hidden layer, and an output layer. Learning can be done using sets. This can be done using a back propagation algorithm that updates synaptic weights to reduce the error rate or loss between the current output and the target output corresponding to the input. This weight can be optimized by being updated several times according to the learning process according to the inverse propagation algorithm.

인공신경망을 학습시키려면 수백만 개의 입출력쌍을 이용하여 학습하는 과정을 여러 번 반복해야 한다. 이는 대용량의 정보를 빠르게 처리하는 그래픽처리장치, 즉 GPU(Graphics Processing Unit)가 등장하면서 해결되기 시작했다. 현재는 MS의 Azure, Amazon machine learning, Google cloud machine learning 등의 클라우드 서비스(cloud service)로 인공신경망의 학습을 클라우드 컴퓨팅(cloud computing)을 이용하여 수행할 수 있다. To train an artificial neural network, the process of learning using millions of input / output pairs has to be repeated several times. This started to be solved with the advent of a graphics processing unit (GPU) that rapidly processes large amounts of information. Currently, cloud services such as Microsoft's Azure, Amazon machine learning, and Google cloud machine learning can perform artificial neural network learning using cloud computing.

현재 DNN(Deep Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), RBM(Restricted Boltzmann Machine), DBN (Deep Belief Network) 등 다양한 종류의 인공신경망이 개발되고 연구되어 왔는데, 본 발명은 특정한 인공신경망에 제한되지 않는다.Currently, various types of artificial neural networks have been developed and studied, such as Deep Neural Network (DNN), Convolutional Neural Network (CNN), Recurrent Neural Network (RNN), Restricted Boltzmann Machine (RBM), Deep Belief Network (DBN), etc. Is not limited to a specific artificial neural network.

인공신경망의 학습에 사용되는 데이터를 학습 데이터라고 하며, 인공신경망은 학습 데이터를 사용하여 구축된다. Data used for learning of an artificial neural network is called learning data, and an artificial neural network is constructed using learning data.

본 발명에 따른 SOV 실시간 감시 시스템(1)에서 사용되는 학습 데이터는 다양한 밸브 테스트 시스템을 이용하여 수집할 수 있다. 도 7은 공압용 밸브 테스트 시스템을 나타내고, 도 8은 수압용 밸브 테스트 시스템을 나타내는 사진이다. 본 발명에 따른 학습 데이터는 도 7과 도 8에 도시된 공압용 밸브 테스트 시스템 또는 수압용 밸브 테스트 시스템을 이용하여 수집할 수 있다. The learning data used in the SOV real-time monitoring system 1 according to the present invention can be collected using various valve test systems. FIG. 7 shows a pneumatic valve test system, and FIG. 8 is a photograph showing a hydraulic pressure valve test system. The learning data according to the present invention may be collected using a pneumatic valve test system or a hydraulic valve test system shown in FIGS. 7 and 8.

밸브 테스트 시스템에서 인공신경망을 학습 시키기 위해 사용한 밸브를 학습용 밸브라 한다. 학습용 밸브는 정상 밸브와 고장유형에 맞게 사전에 고장을 발생시킨 고장 밸브로 나눌 수 있다. 인공신경망은 밸브의 종류에 따라 서로 다른 모델을 사용하여 구축할 수도 있다. 즉, 제조사, 연식 등을 고려하여 서로 다른 모델을 마련할 수도 있다. 또한 경우에 따라서는 다양한 학습 데이터를 사용하여 하나의 인공신경망을 구축할 수도 있다. The valve used to train the artificial neural network in the valve test system is called a learning valve. The learning valve can be divided into a normal valve and a fault valve that has caused a fault in advance according to the fault type. Artificial neural networks can also be built using different models depending on the type of valve. That is, different models may be provided in consideration of the manufacturer and the model year. Also, in some cases, a single artificial neural network may be constructed using various learning data.

인공지능 분석부(331)는 학습 데이터를 입력받아 학습된 인공신경망을 포함한다. 상기 인공신경망의 학습을 위하여 학습용 밸브로부터 취득한 다양한 학습 데이터를 일정한 시간 동안 계속하여 획득한다. 이때, 상기 인공지능 분석부(331)는 상기 인공신경망을 이용하여 추출된 데이터를 분석한다. The artificial intelligence analysis unit 331 includes an artificial neural network learned by receiving learning data. For learning the artificial neural network, various learning data acquired from the learning valve are continuously acquired for a certain period of time. At this time, the artificial intelligence analysis unit 331 analyzes the extracted data using the artificial neural network.

이때, 상기 데이터 취득 및 전송부(310)에서 취득된 SOV 전류센서의 전류 신호 파형은 직류로 동작하는 SOV와 교류로 동작하는 SOV에 따라서 각각 다르다. 따라서, SOV의 건전성 진단방식과 그 진단방식을 구현하기 위하여 인공지능 분석부(331)의 인공신경망을 학습시키기 위한 입력이 다르다. At this time, the current signal waveform of the SOV current sensor acquired by the data acquisition and transmission unit 310 is different depending on the SOV operating in DC and the SOV operating in AC. Therefore, the input for training the artificial neural network of the artificial intelligence analysis unit 331 is different to implement the sound diagnostic method of SOV and the diagnostic method.

도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SOV 실시간 감시 방법에 대한 순서도이다.9 is a flowchart of a method for real-time monitoring of SOV according to an embodiment of the present invention.

먼저, SOV를 실시간 감시하기 위하여 인공신경망을 훈련 및 구축한다(S100).First, an artificial neural network is trained and built to monitor SOV in real time (S100).

예를 들어, 전류센서를 포함하는 SOV 실시간 감시 시스템(1)에서 상기 인공신경망 훈련 및 구축 방법은, 이하의 단계 1 내지 3을 포함할 수 있다.For example, in the SOV real-time monitoring system 1 including a current sensor, the artificial neural network training and construction method may include steps 1 to 3 below.

단계 1 : 학습용 밸브로부터 일정한 시간 동안 계속하여 SOV 구동 전류 데이터(학습 데이터)를 획득한다. 상기 전류 데이터는 시계열 데이터로 전류에 비례하는 전압값으로 표현될 수도 있다. 이 때 정의된 고장유형에 맞는 고장 밸브의 전류 데이터도 확보한다.Step 1: Acquire SOV drive current data (learning data) continuously for a period of time from the learning valve. The current data may be expressed as a voltage value proportional to the current as time series data. At this time, it also secures the current data of the fault valve that matches the defined fault type.

단계 2 : 상기 학습 데이터를 이용하여 인공신경망을 학습시킨다. 이 때 정상 밸브와 고장 밸브의 패턴을 구분할 수 있는 클러스터링 기법이 적용되도록 학습시킬 수 있다. Step 2: Train an artificial neural network using the learning data. At this time, it can be learned to apply the clustering technique that can distinguish the pattern of the normal valve and the failure valve.

단계 3 : 학습된 인공신경망을 인공지능 분석부(331)에 장착하여, SOV 실시간 감시 시스템(1)에 사용한다.Step 3: The learned artificial neural network is mounted on the artificial intelligence analysis unit 331 and used in the SOV real-time monitoring system 1.

그 다음, 상기 밸브센서모듈로부터의 감지된 실시간 SOV의 구동 전류 데이터를 취득한다(S110).Then, the driving current data of the real-time SOV sensed from the valve sensor module is acquired (S110).

이후, 취득한 데이터를 저장하고, 데이터에 대한 전처리를 실시한다(S120).Thereafter, the acquired data is stored, and pre-processing of the data is performed (S120).

이후, 상기 전처리된 데이터로부터 SOV의 고장 유무와 고장 유형을 판단하기 위한 핵심 데이터를 추출한다(S130). Thereafter, core data for determining whether a SOV has a failure and a failure type is extracted from the preprocessed data (S130).

이후, 상기 핵심 데이터를 인공지능 분석부에 장착된 인공신경망에 입력하여 분석한다(S140).Thereafter, the core data is input to the artificial neural network installed in the artificial intelligence analysis unit for analysis (S140).

이때, 추가적으로 상기 핵심 데이터를 고전적 분석부에 입력하여 분석할 수도 있다(S150). 상기 고전적 분석부는 인공신경망을 이용하지 않고 데이터를 정상상태 및 각 고장 모드별 상태와 패턴비교를 수행하여 고장여부를 진단하는 분석부이다. At this time, the core data may be additionally input and analyzed in the classical analysis unit (S150). The classical analysis unit is an analysis unit for diagnosing whether or not a failure occurs by performing a pattern comparison with a normal state and a state for each failure mode without using an artificial neural network.

상기 분석결과를 실시간으로 출력한다(S160). The analysis result is output in real time (S160).

이때, SOV 실시간 감시 시스템(1)은 진단 결과를 디스플레이 화면에 표시할 수 있다. 또한, SOV 실시간 감시 시스템(1)은 진단 결과를 다른 장치에 전달할 수도 있다. 예컨대, SOV 실시간 감시 시스템(1)은 진단 결과를 스마트폰과 같은 사용자 단말에 전달할 수 있다. SOV 실시간 감시 시스템(1)은 진단 결과를 관리 서버에 전달할 수 있다. 사용자는 스마트폰에서 애플리케이션을 통해 관리 서버에 접속하여 진단 결과를 확인할 수 있다. At this time, the SOV real-time monitoring system 1 can display the diagnosis result on the display screen. In addition, the SOV real-time monitoring system 1 can also deliver diagnostic results to other devices. For example, the SOV real-time monitoring system 1 can deliver the diagnosis result to a user terminal such as a smartphone. The SOV real-time monitoring system 1 can deliver the diagnosis results to the management server. The user can check the diagnosis result by accessing the management server through the application on the smartphone.

SOV 사용이 종료되지 않았다면(S170의 NO) SOV 실시간 감시 시스템(1)은 다시 전류센서로부터의 센싱 데이터를 취득하여 전술한 과정을 반복한다. 한편 SOV 실시간 감시 시스템(1)은 인공신경망의 알고리즘을 업데이트할 수 있다. 예컨대, 인공신경망으로 고장 여부를 진단한 후 현재 수집한 결과를 다시 인공신경망에 반영할 수 있다. 즉, SOV 실시간 감시 시스템(1)을 이용하여 취득한 데이터를 이용하여 현재의 인공신경망을 더 학습시킬 수 있다. 나아가, SOV 실시간 감시 시스템(1)은 탐지된 고장 기록을 저장할 수 있다.If the use of SOV is not finished (NO in S170), the SOV real-time monitoring system 1 acquires sensing data from the current sensor again and repeats the above-described process. Meanwhile, the SOV real-time monitoring system 1 can update the algorithm of the artificial neural network. For example, after diagnosing a malfunction using an artificial neural network, the current collected result may be reflected in the artificial neural network again. That is, the current artificial neural network can be further trained using data acquired using the SOV real-time monitoring system 1. Furthermore, the SOV real-time monitoring system 1 can store the detected failure record.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOV 실시간 감시 시스템(1)에서, DC 구동 SOV의 정상 상태에서 전류센서를 이용하여 취득한 SOV 작동 시 전류 신호 파형의 일례를 나타낸다.FIG. 10 shows an example of a current signal waveform when operating an SOV acquired using a current sensor in a normal state of a DC driven SOV in the SOV real-time monitoring system 1 according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, SOV 작동 시 전류 신호 파형은 SOV가 기동되는 기동전류구간(A) 동안의 전류 신호, SOV의 전류 신호 파형이 일정하게 유지되는 유지전류구간(B) 동안의 전류 신호 및 SOV의 전류 신호 파형이 감소하는 복귀전류구간(C) 동안의 전류 신호로 구분될 수 있다. 따라서, 이와 같은 전류 신호 파형에서 기동전류구간(A), 유지전류구간(B) 및 복귀전류구간(C)의 픽업(Pickup) 시간/전류, 픽업(Pick-up) 후 전류값이 최저로 변화하는 시간, 및 드롭아웃(Drop-out) 시간/전류 등을 구간별로 나누어 확인한다.As shown in FIG. 10, the current signal waveform during SOV operation is the current signal during the starting current section (A) in which the SOV is started, and the current signal during the holding current section (B) in which the current signal waveform of the SOV is kept constant. And a current signal during the return current section C in which the current signal waveform of the SOV decreases. Therefore, in the current signal waveform, the pick-up time / current of the starting current section (A), the holding current section (B), and the return current section (C), and the current value after pick-up change to the minimum Check the dividing time and the drop-out time / current for each section.

그리고, 현장 시험을 통해 취득한 SOV 작동 시 전류 신호 파형을 상기 정상 상태에서의 SOV 작동 시 전류 신호 파형과 비교하여 그 변화여부를 확인하여, SOV 의 고장 유형을 파악할 수 있다. 이때, 전류 신호 파형의 변화여부를 사용자의 육안으로 쉽게 판단할 수는 있으나, SOV 실시간 감시 시스템(1)에 의해 자동으로 감시 및 진단하기 위하여 전류 신호를 전처리해야 한다. In addition, the current signal waveform during operation of the SOV acquired through the field test can be compared with the current signal waveform during operation of the SOV in the normal state to determine whether the change is made, thereby identifying the failure type of the SOV. At this time, whether or not the current signal waveform changes can be easily determined by the user's naked eye, but the current signal must be pre-processed to be automatically monitored and diagnosed by the SOV real-time monitoring system 1.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 10의 DC 구동 SOV의 정상 상태에서 전류 신호를 모델링하여 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 도 11에는 SOV의 시간에 따른 전류값(실선으로 표시, NORMAL CURRENT), 및 전류의 시간에 대한 미분값(점선으로 표시, DIFFERETIATED)이 도시되어 있다.11 is a graph showing a current signal modeled in a steady state of the DC driving SOV of FIG. 10 according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 11 shows current values (indicated by solid lines, NORMAL CURRENT) over time of SOV, and derivatives (indicated by dotted lines, DIFFERETIATED) with respect to time of current.

여기서 상기 전류의 시간에 대한 미분값이 0이 되는 시간을 구간별로 파악한다. 즉 전류의 시간에 대한 미분값이 처음으로 0이 되는 값으로부터 두번째로 0이 되는 값까지의 시간 구간을 t1으로 하고, 두번째로 0이 되는 값으로부터 세번째로 0이 되는 값까지의 시간 구간을 t2으로 하고, 세번째로 0이 되는 값으로부터 네번째로 0이 되는 값까지의 시간 구간을 t3으로 하고, 네번째로 0이 되는 값으로부터 다섯번째로 0이 되는 값까지의 시간 구간을 t4로 하고, 다섯번째로 0이 되는 값으로부터 여섯번째로 0이 되는 값까지의 시간 구간을 t5로 하고, 여섯번째로 0이 되는 값으로부터 일곱번째로 0이 되는 값까지의 시간 구간을 t6로 하고, 일곱번째로 0이 되는 값으로부터 여덟번째로 0이 되는 값까지의 시간 구간을 t7로 하고, t1 부터 t7을 모두 더한 값을 T_total 이라고 한다. 따라서 전류의 시간에 대한 미분값의 그래프가 t1 내지 t7 및 T_total 까지의 8개의 시간 구간으로 구분될 수 있다. 이와 같은 t1 내지 t7 및 T_total을 시간 구간 변수로 하고, SOV의 시간 구간 변수 및 각 시간 구간에서의 전류값의 평균치를 파악하여 SOV의 정상 상태와 비교함으로써 SOV가 정상 상태인지 고장 또는 비정상상태인지를 구별할 수 있다. 이때, t1 내지 t7, 및 T_total 와 같은 시간 구간 변수 및 각 시간 구간에서의 전류값의 평균치가 핵심 데이터이다. 또한 시간 구간 변수 및 전류값의 평균치의 오차 허용범위를 감시되는 SOV에 따라 다르게 정하여 그 허용범위 안에 시간 구간 변수 또는 전류값의 평균치가 포함되면 정상상태로 파악할 수 있다. 예를 들어, 오차 허용범위를 5%로 하면, 시간 구간 변수의 허용 오차가 정상 상태 시간 구간 변수와 비교하여 5%이내에 위치하면 정상 상태로 간주할 수 있다. 또한, 전류값의 평균치의 허용 오차가 해당 정상 상태 시간 구간에서의 전류값의 평균치와 비교하여 5%이내에 위치하면 정상 상태로 간주할 수 있다Here, the time at which the differential value for the time of the current becomes 0 is determined for each section. In other words, the time interval from the first zero value to the second zero value is t1, and the second zero time to the third zero value is t2. Let t be the time interval from the third zero value to the fourth zero value, and the time interval from the fourth zero value to the fifth zero value is t4. Let t5 be the time interval from the value from 0 to the 6th value, and 6 from 0 to the 7th value from 0. The time interval from this value to the eighth value is set to t7, and the value obtained by adding t1 to t7 together is called T_total. Therefore, the graph of the differential value with respect to the time of the current can be divided into eight time periods from t1 to t7 and T_total. Using these t1 to t7 and T_total as time interval variables, the average value of the time interval variables of the SOV and the current values in each time interval is determined and compared with the normal state of the SOV to determine whether the SOV is in a normal state, a fault, or an abnormal state. Can be distinguished. At this time, the time interval variables such as t1 to t7 and T_total and the average value of the current values in each time interval are the key data. Also, the error tolerance range of the average value of the time interval variable and the current value is determined differently according to the monitored SOV, and if the average value of the time interval variable or current value is included in the allowable range, it can be grasped as a normal state. For example, if the allowable error range is 5%, if the tolerance of the time interval variable is within 5% compared to the steady state time interval variable, it can be regarded as a steady state. In addition, if the tolerance of the average value of the current value is within 5% compared to the average value of the current value in the corresponding steady state time period, it can be regarded as a steady state.

본 발명의 일 실시 예에서는 t1 내지 t7, T_total 의 8개의 시간 구간 변수를 결정하였지만, 그 시간 구간 변수의 수와 종류는 감시하는 SOV의 종류 및 SOV에 결합된 밸브센서의 종류에 따라서 달라 질 수 있다. 또한 전류-시간 그래프를 적분한 일종의 에너지 파라미터도 인공신경망을 학습하는 데이터로 사용가능하다. 그에 따라 핵심 데이터는 다르게 설정될 수 있다.In one embodiment of the present invention, eight time interval variables of t1 to t7 and T_total were determined, but the number and type of the time interval variables may vary depending on the type of SOV being monitored and the type of valve sensor coupled to the SOV. have. Also, a kind of energy parameter integrating the current-time graph can be used as data for learning the artificial neural network. Accordingly, the core data can be set differently.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC 구동 SOV 작동 시 인공신경망을 이용하여 SOV를 실시간 감시하는 방법에 대한 순서도이다. 12 is a flowchart illustrating a method for real-time monitoring of SOV using an artificial neural network when operating a DC-driven SOV according to an embodiment of the present invention.

먼저, 단계 S200에서, SOV의 순시전류값(전류 데이터)을 취득한다. First, in step S200, an instantaneous current value (current data) of SOV is acquired.

단계 S210에서, 취득된 데이터에 대한 전처리로서, 취득된 SOV의 순시전류값을 미분한다. 예를 들어, 미분값은 순시전류값에 대해 시간에 대한 미분을 취함으로써 획득될 수 있다.In step S210, as a pre-process for the acquired data, the instantaneous current value of the acquired SOV is differentiated. For example, the derivative value can be obtained by taking a derivative over time against an instantaneous current value.

단계 S220에서, SOV의 고장 유무와 고장 유형을 판단하기 위한 핵심 데이터를 추출하기 위하여 미분값이 제로인 시점에 기초하여 시간 구간들을 결정하고, 각 시간 구간에서의 전류값의 평균치를 구한다.In step S220, time periods are determined based on a time point at which the differential value is zero to extract key data for determining the presence or absence and failure type of SOV, and an average value of current values in each time period is obtained.

상기 전류값의 평균치는 이하의 식으로 구할 수 있다.The average value of the current values can be obtained by the following equation.

예를 들어, 도 11에 도시된 그래프에서 시간 구간 tn에서의 전류값의 평균치는 For example, in the graph shown in FIG. 11, the average value of the current value in the time period tn

Figure 112018128925336-pat00001
이다
Figure 112018128925336-pat00001
to be

단계 S230에서, 시간 구간과 각 구간에서의 전류값의 평균치를 사전에 학습된 인공지능 분석부에 입력하여 데이터를 분석한다. In step S230, data is analyzed by inputting an average value of a time interval and a current value in each section into a previously learned artificial intelligence analysis unit.

이후, 단계 S240에서, 인공지능 분석부는 분석한 데이터를 기초로 하여 정상 모드와 고장 모드들 중 적어도 하나로 배타적으로 결정하여 출력한다.Thereafter, in step S240, the artificial intelligence analysis unit exclusively determines and outputs at least one of the normal mode and the failure mode based on the analyzed data.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC 구동 SOV 작동 시 고전적 분석방법을 이용하여 SOV를 실시간 감시하는 방법에 대한 순서도이다. 13 is a flowchart illustrating a method for real-time monitoring of SOV using a classic analysis method when operating a DC-driven SOV according to an embodiment of the present invention.

먼저, 단계 S300에서, SOV의 순시전류값을 취득한다. First, in step S300, the instantaneous current value of SOV is acquired.

이후, 단계 S310에서, 취득된 순시전류값을 미분한다. 예를 들어, 미분 값은 순시전류값에 대해 시간에 대한 미분을 취함으로써 획득될 수 있다.Thereafter, in step S310, the obtained instantaneous current value is differentiated. For example, the derivative value can be obtained by taking a derivative over time against an instantaneous current value.

이후, 단계 S320에서, 미분 값이 제로인 시점에 기초하여 시간 구간들을 결정한다.Thereafter, in step S320, time intervals are determined based on a time point at which the derivative value is zero.

이후, 단계 S330에서, 구간별 시간과 전류의 크기를 정상상태 및 각 고장 모드별 상태와 패턴비교를 수행한다.Subsequently, in step S330, the size of the time and current for each section is compared with the normal state and the pattern for each failure mode.

이후, 단계 S340에서, 패턴 비교 결과로부터 SOV를 고장 모드들 중 적어도 하나로 결정할 수 있다. 예를 들어, 구간별 시간과 전류의 크기가 임계치 내에 위치하면 이를 근거로 고장 모드를 출력한다. Thereafter, in step S340, the SOV may be determined as at least one of the failure modes from the pattern comparison result. For example, if the magnitude of time and current for each section is within a threshold, a failure mode is output based on this.

본 발명에 따른 실시간 SOV 감시 시스템은 인공지능 분석부를 이용하여 SOV 가 정상 모드인지 고장 모드인지를 실시간 감시 및 진단하며, 부가적으로 고전적 분석부를 이용할 수도 있다. 이때, 상기 인공지능 분석부 및 상기 고전적 분석부로부터의 데이터 분석 결과를 종합하여 SOV의 실시간 고장 상태 여부를 판단할 수 있다. The real-time SOV monitoring system according to the present invention monitors and diagnoses whether the SOV is in a normal mode or a failure mode using an artificial intelligence analysis unit, and may additionally use a classical analysis unit. At this time, data analysis results from the artificial intelligence analysis unit and the classical analysis unit may be synthesized to determine whether a real-time failure condition of the SOV occurs.

본 발명에서는 DC 구동 SOV 전류 신호로부터 수집되는 각종 시계열 신호를 여러 가지 클러스터링 알고리즘을 이용하여 정상과 비정상신호로 구별하고, 비정상 신호도 도 14의 다양한 고장 유형으로 분류 하였다. In the present invention, various time series signals collected from DC driven SOV current signals are classified into normal and abnormal signals using various clustering algorithms, and the abnormal signals are also classified into various failure types in FIG. 14.

도 14a는 SOV의 플랜지가 고착되는 경우(plunger stick)의 전류 파형을 나타내고, 도 14b는 플랜지의 반응이 지연되는 경우(plunger drag)의 전류 파형을 나타내고, 도 14c는 SOV가 누수되는 경우(leak)의 전류 파형을 나타내고, 도 14d는 SOV의 코일이 단락인 경우(coil short)의 전류 파형을 나타내고, 도 14e는 SOV의 스프링이 열화된 경우(weak spring)의 전류 파형을 나타내고, 도 14f는 SOV의 코일이 노화된 경우(coil degradation)의 전류 파형을 나타낸다.14A shows the current waveform when the SOV flange is stuck (plunger stick), FIG. 14B shows the current waveform when the flange reaction is delayed (plunger drag), and FIG. 14C shows the SOV leak (leak) ) Shows the current waveform, FIG. 14D shows the current waveform when the SOV coil is short, and FIG. 14E shows the current waveform when the SOV spring is deteriorated (weak spring), and FIG. 14F It shows the current waveform when the coil of SOV is aged.

이때, 인공지능 분석부는 K-means 알고리즘을 이용하여 전류 신호 파형에 따른 데이터가 도 14의 비정상신호 6가지 중 어디에 해당하는지 클러스터링(분류)할 수 있도록 학습된 인공신경망을 포함할 수 있다. 또한, 전류 신호 파형에 따른 데이터를 딥러닝 알고리즘을 통해 인공신경망을 학습시켜 향후 SOV에서 발생하는 신호를 실시간으로 분석하여 비정상신호를 감지해 낼 수 있다. At this time, the AI analysis unit may include an artificial neural network trained to cluster (classify) any of the six abnormal signals in FIG. 14 using the K-means algorithm. In addition, by learning the artificial neural network through a deep learning algorithm on data according to the current signal waveform, it is possible to detect abnormal signals by analyzing signals generated in the future in real time.

본 발명의 일 실시예에서는 전류 센서를 이용하여 전류 데이터를 기초로 SOV를 실시간 감시 및 진단하였으나, 상술한 전압센서, 온도센서, 열화상센서 및 음향센서 등의 학습 데이터를 이용하여 학습된 인공신경망이 장착된 인공지능 분석부를 이용하여 SOV를 실시간 감시 및 진단할 수도 있다.In one embodiment of the present invention, SOV is monitored and diagnosed in real time based on current data using a current sensor, but an artificial neural network learned using learning data such as the voltage sensor, temperature sensor, thermal image sensor, and acoustic sensor described above. It is also possible to monitor and diagnose SOV in real time using this installed AI analysis unit.

기존의 솔레노이드 밸브의 점검은 SOV의 여자 코일저항 측정, 절연저항 측정, 동작시험 및 누기 여부 체크 등을 통하여 수행되어 왔다. SOV의 건전성 분석을 위하여 현장 계통과 SOV를 분리한 후 일반 계측기를 이용하여 건전성을 판단하였다. 그러나 이상과 같이, 본 발명에 따른 SOV 실시간 감시 시스템은 SOV를 구동하는 전류 파형을 비접촉식 전류센서를 이용하여 측정한 후, 측정된 전류 파형을 이용하여, 진단 분석을 수행하기 때문에 현장 계통으로부터 분리할 필요가 없으며 상시 감시가 가능하다. 기존의 시험 방법으로는 코일의 건전성, SOV의 동작 여부 및 누기 여부 만의 점검이 가능하며 세부적인 원인에 대한 파악이 불가능하였다. 본 발명의 일 실시예에 의한 SOV 실시간 감시 시스템은, 위와 같은 기본적인 문제점 이외에 솔레노이드 밸브 내부의 기구적인 문제점(예를 들어 플랜지 고착(Plunger Stick), 지연(Drag), 스프링 열화(Weak Spring))과 코일의 노화(Degradation)등의 진단이 가능하다. 일반적인 코일저항, 절연저항 및 동작시험 만으로는 솔레노이드 밸브의 노화를 판단할 수 없으며 사전 교체 시기의 수립이 어렵다. 본 발명의 일 실시예의 장치를 이용하는 경우 코일 노화(Degradation), 스프링의 열화 (Weak Spring) 등을 노화 트렌드 분석을 통하여 사전에 알려줌으로써 솔레노이드 밸브의 사전 점검 및 교체가 가능하다. 또한 기존에 학습된 인공신경망을 이용하여, SOV의 고장유형과 고장유무 및 장래의 고장가능성을 알려준다. 원자력 발전소나 화력 발전소의 경우에는 계획예방정비기간 동안에만 SOV의 점검이 가능하기 때문에 SOV의 고장발생으로 인하여 계통의 영향을 줄 정도의 큰 문제가 발생할 때까지 SOV의 문제 파악이 불가능하다. 그러나 개발 제품의 경우 SOV의 상태를 실시간으로 감시하여 문제 발생시 경보 알람을 통하여 알려줌으로써 빠른 대응이 가능한 효과가 있다.The inspection of the existing solenoid valve has been performed through SOV excitation coil resistance measurement, insulation resistance measurement, operation test, and leakage check. In order to analyze the soundness of SOV, the field system was separated from the SOV and the soundness was determined using a general measuring instrument. However, as described above, the SOV real-time monitoring system according to the present invention measures the current waveform driving the SOV using a non-contact current sensor, and then uses the measured current waveform to perform diagnostic analysis to separate it from the field system. There is no need for monitoring at all times. With the existing test method, it is possible to check only the soundness of the coil, the operation of the SOV, and whether or not it is leaked, and it is impossible to identify the detailed cause. SOV real-time monitoring system according to an embodiment of the present invention, in addition to the basic problems as described above, the mechanical problems inside the solenoid valve (for example, a flange stick (Plunger Stick), delay (Drag), spring deterioration (Weak Spring) and Diagnosis such as coil aging is possible. The aging of the solenoid valve cannot be judged only by the general coil resistance, insulation resistance, and operation test, and it is difficult to establish a pre-replacement time. In the case of using the apparatus of one embodiment of the present invention, it is possible to pre-check and replace the solenoid valve by notifying the coil gradation, spring spring, etc. through aging trend analysis in advance. In addition, using the previously learned artificial neural network, it informs the failure type of SOV, the presence of failure, and the possibility of future failure. In the case of a nuclear power plant or a thermal power plant, SOV inspection is possible only during the planned preventive maintenance period, so it is impossible to identify the SOV problem until a major problem that affects the system occurs due to the failure of the SOV. However, in the case of the developed product, the status of SOV is monitored in real time and an alarm is alerted when a problem occurs, so that a quick response is possible.

이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형은 청구 범위 기재의 범위 내에 있게 된다. In the above, specific preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. In addition, various modifications can be carried out by anyone with ordinary knowledge in the art, and such modifications are within the scope of the claims.

1 : SOV 실시간 감시 시스템 100 : SOV
200 : 밸브센서모듈 300 : 진단부
310 : 데이터 취득 및 전송부 311 : 전원공급부
312 : 신호 조정부 313 : 데이터 취득부
320 : 데이터 처리부 321 : 데이터 저장부
322 : 이력관리부 323 : 데이터 추출부
330 : 데이터 분석부 331 : 인공지능 분석부
332 : 고전적 분석부 333 : 데이터 출력부
1: SOV real-time monitoring system 100: SOV
200: valve sensor module 300: diagnostic unit
310: data acquisition and transmission unit 311: power supply unit
312: signal conditioning unit 313: data acquisition unit
320: data processing unit 321: data storage unit
322: history management unit 323: data extraction unit
330: data analysis unit 331: artificial intelligence analysis unit
332: classic analysis unit 333: data output unit

Claims (16)

인공신경망을 이용하여 솔레노이드 밸브의 이상여부를 감시하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템은,
상기 솔레노이드 밸브에 연결되어 상기 솔레노이드 밸브로부터 감지된 데이터를 측정하는 센서;
상기 센서에 연결되어 상기 센서가 측정한 데이터를 취득, 처리 및 분석하여 상기 솔레노이드 밸브의 이상 유무를 감시 및 진단하는 진단부;를 포함하며,
상기 진단부는,
상기 솔레노이드 밸브에 연결된 상기 센서로부터 상기 센서가 측정한 데이터를 취득하고 취득한 상기 데이터를 데이터 처리부에 전송하는 데이터 취득 및 전송부;
상기 데이터 취득 및 전송부로부터 데이터를 전송받아 상기 데이터를 분석하기에 적합하도록 전처리하여 핵심 데이터를 추출하는 데이터 처리부; 및
상기 데이터 처리부에서 추출된 핵심 데이터를 미리 학습된 인공신경망을 이용하여 분석하여 솔레노이드 밸브를 실시간 감시 및 진단하는 데이터 분석부;를 포함하고,
상기 인공신경망은 정상 상태와 비정상 상태의 학습용 밸브로부터 학습 데이터를 입력 데이터로 일정시간 입력받아 솔레노이드 밸브의 이상여부를 분석하도록 학습된 것인 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템.
Solenoid valve real-time monitoring system that monitors the abnormality of the solenoid valve using an artificial neural network,
A sensor connected to the solenoid valve and measuring data sensed from the solenoid valve;
Includes a diagnostic unit connected to the sensor to monitor and diagnose the presence or absence of the solenoid valve by acquiring, processing and analyzing the data measured by the sensor.
The diagnostic unit,
A data acquisition and transmission unit that acquires data measured by the sensor from the sensor connected to the solenoid valve and transmits the acquired data to a data processing unit;
A data processing unit that receives data from the data acquisition and transmission unit and preprocesses it to be suitable for analyzing the data to extract core data; And
Includes a data analysis unit that analyzes the core data extracted from the data processing unit using a pre-trained artificial neural network to monitor and diagnose the solenoid valve in real time.
The artificial neural network is a solenoid valve real-time monitoring system that is trained to analyze the abnormality of a solenoid valve by receiving learning data as input data from a learning valve in a normal state and an abnormal state for a predetermined time.
제 1항에 있어서, 상기 센서는, 솔레노이드 밸브의 전압을 감지하는 전압센서, 솔레노이드 밸브의 전류를 감지하는 전류센서, 솔레노이드 밸브의 온도를 감지하는 온도센서, 솔레노이드 밸브의 발열을 감지하는 열화상센서, 솔레노이드 밸브의 동작 음향을 감지하는 음향센서 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템. The method of claim 1, wherein the sensor, a voltage sensor for sensing the voltage of the solenoid valve, a current sensor for sensing the current of the solenoid valve, a temperature sensor for sensing the temperature of the solenoid valve, a thermal image sensor for sensing the heat of the solenoid valve , Solenoid valve real-time monitoring system comprising any one of the sound sensor for sensing the operation sound of the solenoid valve. 제1항에서,
상기 데이터 취득 및 전송부는 상기 센서에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 센서로부터의 데이터의 신호를 증폭하거나, 신호의 노이즈를 제거하는 필터를 구비한 신호 조정부; 및 상기 센서가 측정한 데이터를 취득하는 데이터 취득부;를 포함하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템.
In claim 1,
The data acquisition and transmission unit is a power supply for supplying power to the sensor; A signal adjusting unit having a filter that amplifies a signal of data from the sensor or removes noise of the signal; And a data acquisition unit that acquires data measured by the sensor.
제1항에서,
상기 데이터 처리부는 상기 데이터 취득 및 전송부가 취득한 데이터를 전달받아 저장하고 취득된 데이터를 전처리하는 데이터 저장부; 상기 데이터 저장부에서 전처리된 데이터로부터 솔레노이드 밸드의 고장 유무와 고장 유형을 판단하기 위한 핵심 데이터의 추출을 수행하는 데이터 추출부;를 포함하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템.
In claim 1,
The data processing unit receives and stores the data acquired by the data acquisition and transmission unit, and a data storage unit for preprocessing the acquired data; Solenoid valve real-time monitoring system comprising a; data extraction unit for performing extraction of the key data to determine the presence or absence of failure and the type of failure of the solenoid valve from the data pre-processed in the data storage unit.
제1항에서,
상기 데이터 분석부는 추출된 핵심 데이터를 미리 학습된 인공신경망을 이용하여 분석하여 솔레노이드 밸브를 실시간 감시 및 진단하는 인공지능 분석부; 및 추출된 핵심 데이터를 인공신경망을 이용하지 않고 분석하여 솔레노이드 밸브를 실시간 감시 및 진단하는 고전적 분석부;를 포함하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템.
In claim 1,
The data analysis unit analyzes the extracted core data using a pre-trained artificial neural network, an artificial intelligence analysis unit that monitors and diagnoses the solenoid valve in real time; And a classical analysis unit for real-time monitoring and diagnosis of the solenoid valve by analyzing the extracted core data without using an artificial neural network.
제5항에서,
상기 데이터 분석부는 상기 인공지능 분석부와 상기 고전적 분석부에 의한 분석 결과를 실시간으로 출력하고, 이상 파형 감지 시 알람을 발생시키는 데이터 출력부를 더 포함하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템.
In claim 5,
The data analysis unit outputs the analysis results by the AI analysis unit and the classic analysis unit in real time, and further includes a data output unit that generates an alarm when an abnormal waveform is detected, solenoid valve real-time monitoring system.
제1항에서,
상기 센서가 상기 솔레노이드 밸브의 전류를 감지하는 전류센서인 경우, 상기 데이터 처리부의 상기 전처리는 상기 센서로부터 감지된 전류 데이터를 시간에 대하여 미분하고, 전류 데이터를 시간에 대하여 미분한 값이 0이 되는 시간 구간 변수를 획득하고, 각 시간 구간에 대한 전류값의 평균치를 구하는 것인 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템.
In claim 1,
When the sensor is a current sensor that senses the current of the solenoid valve, the pre-processing of the data processing unit differentiates the current data sensed from the sensor with respect to time, and the current data with respect to time is 0. A real-time monitoring system for solenoid valves that acquires time interval variables and obtains an average value of current values for each time interval.
제7항에서,
상기 핵심 데이터는 상기 데이터 처리부의 데이터 전처리에 의하여 획득된 시간 구간 변수 또는 시간 구간에 대한 전류값의 평균치인 솔레노이드 밸브 실시간 감시 시스템.
In claim 7,
The core data is a solenoid valve real-time monitoring system that is an average value of current values for time interval variables or time intervals obtained by preprocessing data of the data processing unit.
인공신경망을 이용하여 솔레노이드 밸브의 이상여부를 감시하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법은,
정상 상태와 비정상 상태의 학습용 밸브로부터의 학습 데이터를 입력 데이터로 일정시간 입력하여, 솔레노이드 밸브의 이상여부를 분석하도록 인공신경망을 학습시키는 단계;
솔레노이드 밸브와 연결된 센서에 의하여 솔레노이드 밸브로부터 감지된 데이터를 취득하는 단계;
상기 취득한 데이터에 대한 전처리를 실시하는 단계;
상기 전처리된 데이터로부터 솔레노이드 밸브의 고장 유무와 고장 유형을 판단하기 위한 핵심 데이터를 추출하는 단계;
상기 핵심 데이터를 상기 인공신경망에 입력하여 분석하는 단계;및
상기 분석결과를 실시간으로 출력하는 단계를 포함하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법.
A real-time monitoring method of a solenoid valve that monitors the abnormality of a solenoid valve using an artificial neural network,
Learning the artificial neural network to analyze the abnormality of the solenoid valve by inputting learning data from the steady state and abnormal state learning valves as input data for a predetermined time;
Acquiring data sensed from the solenoid valve by a sensor connected to the solenoid valve;
Pre-processing the acquired data;
Extracting core data for determining whether a solenoid valve has a failure and a failure type from the pre-processed data;
Analyzing the input of the core data into the artificial neural network; and
Solenoid valve real-time monitoring method comprising the step of outputting the analysis results in real time.
제9항에서,
상기 인공신경망을 학습시키는 단계는, 정상 상태와 비정상 상태의 학습용 밸브의 구동 전류 데이터를 상기 학습 데이터로 하여 인공신경망을 학습시키는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법.
In claim 9,
In the step of learning the artificial neural network, a solenoid valve real-time monitoring method of learning an artificial neural network by using driving current data of a learning valve in a normal state and an abnormal state as the learning data.
제10항에서,
상기 솔레노이드 밸브로부터 감지된 데이터가 상기 솔레노이드 밸브의 구동 전류 데이터인 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법.
In claim 10,
A method for real-time monitoring of a solenoid valve in which data sensed from the solenoid valve is drive current data of the solenoid valve.
제11항에서,
상기 취득한 데이터에 대한 전처리를 실시하는 단계는, 상기 솔레노이드 밸브의 구동 전류 데이터를 시간에 대하여 미분하고, 구동 전류 데이터를 시간에 대하여 미분한 값이 0이 되는 시간 구간 변수를 획득하고, 각 시간 구간에 대한 전류값의 평균치를 구하는 것인 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법.
In claim 11,
The step of pre-processing the acquired data is to differentiate the driving current data of the solenoid valve with respect to time, obtain a time interval variable in which the driving current data is differentiated with respect to time, and each time interval is obtained. Solenoid valve real-time monitoring method to obtain the average of the current values for.
제12항에서,
상기 핵심 데이터는 상기 취득한 데이터에 대한 전처리에 의하여 획득된 시간 구간 변수 또는 시간 구간에 대한 전류값의 평균치인 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법.
In claim 12,
The core data is a solenoid valve real-time monitoring method that is an average value of a current value for a time period variable or a time period obtained by pre-processing the acquired data.
제9항에서,
상기 핵심 데이터를 상기 인공신경망에 입력하여 분석하는 단계 후에 상기 인공신경망을 이용하지 않고 상기 핵심 데이터를 정상 상태 및 각 고장 모드별 상태와 패턴비교를 수행하여 고장여부를 진단하는 단계를 더 포함하는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법.
In claim 9,
Solenoid further comprising the step of diagnosing the failure by performing the pattern comparison with the normal state and the state of each failure mode without using the artificial neural network after inputting and analyzing the core data into the artificial neural network. Valve real-time monitoring method.
제10항에서,
상기 학습용 밸브의 구동 전류 데이터는 시계열 데이터로 전류에 비례하는 전압값으로 표현되는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법.
In claim 10,
The driving current data of the learning valve is a time-series data, solenoid valve real-time monitoring method represented by a voltage value proportional to the current.
제11항에서,
상기 솔레노이드 밸브의 구동 전류 데이터는 시계열 데이터로 전류에 비례하는 전압값으로 표현되는 솔레노이드 밸브 실시간 감시 방법.
In claim 11,
The driving current data of the solenoid valve is a time-series data, a real-time monitoring method of a solenoid valve expressed as a voltage value proportional to current.
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