KR102226971B1 - Method for fault diagnosis based on multiple variables and apparatus using the method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 진단 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다. 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 진단 방법은 학습 정보를 기반으로 학습을 수행하는 학습 단계와 상기 학습 단계에서 결정된 제1 인자 및 진단 정보를 기반으로 결정된 제2 인자를 기반으로 장치에 대한 진단을 수행하는 진단 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a vibration-based failure diagnosis method considering complex conditions and an apparatus for performing such a method. The vibration-based failure diagnosis method considering complex conditions is a learning step that performs learning based on learning information, and a device diagnostics based on a first factor determined in the learning step and a second factor determined based on the diagnostic information. It may include a diagnostic step.

Figure R1020190087599
Figure R1020190087599

Description

복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 진단 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치{Method for fault diagnosis based on multiple variables and apparatus using the method}A vibration-based fault diagnosis method taking into account complex conditions, and an apparatus for performing such a method {Method for fault diagnosis based on multiple variables and apparatus using the method}

본 발명은 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 진단 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 장치 구동시 속도, 온도 및 출력 등과 같은 다양한 조건 상에서 발생되는 진동을 기반으로 장치에 발생한 고장을 판단하기 위한 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 진단 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration-based failure diagnosis method considering complex conditions and an apparatus for performing such a method. More specifically, it relates to a vibration-based fault diagnosis method considering complex conditions for determining a fault occurring in a device based on vibrations generated under various conditions such as speed, temperature, and output when the device is driven, and a device for performing such a method. .

4차 산업의 발달과 더불어 사람의 지능에 가깝도록 판단하며 결정하는 다양한 인공 지능 기술의 활용이 많아지고 있다. 모터와 펌프와 같은 기계의 고장 판단에도 다양한 인공 지능 기술이 활용되고 있다. 단순히 하나의 기계 단위가 아닌 공장/발전소 단위의 설비 건전성을 진단하기 위해서도 이러한 인공 지능 기술이 활용될 수 있다. 최근 국내외 발전소가 노후됨에 따라 발전소의 유지 보수 및 관리 비용이 지속적으로 증가하고 있다. 발전소의 불시 고장과 관리 비용을 줄이기 위해서는 발전소에서 얻어지는 빅데이터를 활용한 건전성 상태를 예측하고 진단하기 위한 기술이 필요하다.With the development of the 4th industry, the use of various artificial intelligence technologies that determine and determine close to human intelligence is increasing. Various artificial intelligence technologies are also used to determine the failure of machines such as motors and pumps. This artificial intelligence technology can also be used to diagnose the health of facilities at the plant/power plant unit, not just a single machine unit. As power plants at home and abroad are aging in recent years, the cost of maintenance and management of power plants continues to increase. In order to reduce accidental failures and management costs of power plants, technology for predicting and diagnosing health conditions using big data obtained from power plants is required.

최근까지 기계 고장 진단과 관련하여 다양한 인공지능 알고리즘이 제시되고 있고 사용되고 있으나, 아직까지 고장 진단이나 고장 예측의 정확도가 높다고 보기는 어렵다. 따라서, 기계 고장의 예측 정확도를 높일 수 있는 인공 지능 기술에 대한 연구가 필요하다.Until recently, various artificial intelligence algorithms have been proposed and used in relation to machine failure diagnosis, but it is difficult to say that the accuracy of failure diagnosis or failure prediction is still high. Therefore, there is a need for research on artificial intelligence technology that can increase the accuracy of prediction of machine failure.

본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve all of the above-described problems.

또한, 본 발명은, 다차원 입력 정보의 차원을 감소시켜 고장 진단을 위한 학습 정보량 및 학습 시간을 감소시키는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to reduce the amount of learning information and the learning time for fault diagnosis by reducing the dimension of multidimensional input information.

또한, 본 발명은, 정보를 복수의 클래스로 구분하고, 복수의 클래스 중 적어도 하나의 클래스를 사용하여 장치에 대한 기본 진단 및 정밀 진단을 통해 보다 정확하게 장치의 고장 진단을 수행하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to classify information into a plurality of classes, and to perform a fault diagnosis of a device more accurately through basic diagnosis and precise diagnosis of the device using at least one of the plurality of classes.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.A typical configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.

본 발명의 일 태양에 따르면, 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 판단 방법은 학습 정보를 기반으로 학습을 수행하는 학습 단계, 상기 학습 단계에서 결정된 제1 인자 및 진단 정보를 기반으로 결정된 제2 인자를 기반으로 장치에 대한 진단을 수행하는 진단 단계를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a vibration-based failure determination method considering a complex condition is based on a learning step of performing learning based on learning information, a first factor determined in the learning step, and a second factor determined based on diagnostic information. As a result, a diagnosis step of performing diagnosis on the device may be included.

한편, 상기 진단 단계는 상시 진단 단계 및 정밀 진단 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, the diagnosis step may include a constant diagnosis step and a precise diagnosis step.

또한, 상기 제1 인자는 표준 진동 인자를 포함하고, 상기 제2 인자는 진동 인자를 포함하고, 상기 상시 진단 단계는 상기 표준 진동 인자 및 상기 진동 인자를 기반으로 결정된 제1 건전성 인자를 기반으로 수행될 수 있다.In addition, the first factor includes a standard vibration factor, the second factor includes a vibration factor, and the constant diagnosis step is performed based on the standard vibration factor and a first soundness factor determined based on the vibration factor. Can be.

또한, 상기 제1 인자는 표준 정밀 진단 인자를 더 포함하고, 상기 제2 인자는 정밀 진단 인자를 더 포함하고, 상기 정밀 진단 단계는 상기 표준 정밀 진단 인자 및 상기 정밀 진단 인자를 기반으로 결정된 제2 건전성 인자를 기반으로 수행될 수 있다.In addition, the first factor further includes a standard precise diagnosis factor, the second factor further includes a precise diagnosis factor, and the precise diagnosis step includes a second determined based on the standard precise diagnosis factor and the precise diagnosis factor. It can be performed based on a health factor.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 판단 장치는 외부 장치와의 통신을 위해 구현된 통신부와 상기 통신부와 동작 가능하게(operatively) 구현된 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 학습 정보를 기반으로 학습을 수행하는 학습 단계에서 결정된 제1 인자 및 진단 정보를 기반으로 결정된 제2 인자를 기반으로 장치에 대한 진단을 수행하도록 구현될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a vibration-based failure determination apparatus considering a complex condition includes a communication unit implemented for communication with an external device and a processor operatively implemented with the communication unit, wherein the processor includes learning information The device may be diagnosed based on a first factor determined in a learning step of performing learning based on and a second factor determined based on diagnostic information.

한편, 상기 진단은 상시 진단 및 정밀 진단을 포함할 수 있다. Meanwhile, the diagnosis may include constant diagnosis and precise diagnosis.

또한, 상기 제1 인자는 표준 진동 인자를 포함하고, 상기 제2 인자는 진동 인자를 포함하고, 상기 상시 진단 단계는 상기 표준 진동 인자 및 상기 진동 인자를 기반으로 결정된 제1 건전성 인자를 기반으로 수행될 수 있다.In addition, the first factor includes a standard vibration factor, the second factor includes a vibration factor, and the constant diagnosis step is performed based on the standard vibration factor and a first soundness factor determined based on the vibration factor. Can be.

또한, 상기 제1 인자는 표준 정밀 진단 인자를 더 포함하고, 상기 제2 인자는 정밀 진단 인자를 더 포함하고, 상기 정밀 진단 단계는 상기 표준 정밀 진단 인자 및 상기 정밀 진단 인자를 기반으로 결정된 제2 건전성 인자를 기반으로 수행될 수 있다.In addition, the first factor further includes a standard precise diagnosis factor, the second factor further includes a precise diagnosis factor, and the precise diagnosis step includes a second determined based on the standard precise diagnosis factor and the precise diagnosis factor. It can be performed based on a health factor.

본 발명에 의하면, 다차원 입력 정보의 차원을 감소시켜 고장 진단을 위한 학습 정보량 및 학습 시간이 감소될 수 있다.According to the present invention, the amount of learning information and a learning time for fault diagnosis can be reduced by reducing the dimension of the multidimensional input information.

또한, 본 발명에 의하면, 정보가 복수의 클래스로 구분되고, 복수의 클래스 중 적어도 하나의 클래스를 사용하여 장치에 대한 기본 진단 및 정밀 진단을 통해 보다 정확하게 장치의 고장 진단이 수행될 수 있다.In addition, according to the present invention, information is divided into a plurality of classes, and fault diagnosis of a device can be performed more accurately through basic diagnosis and precise diagnosis of the device using at least one of the plurality of classes.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 장치의 고장 진단을 위한 학습 및 진단을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장치 고장 진단을 위한 학습 단계를 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장치 고장 진단을 위한 진단 단계를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클래스 결정 방법이 개시된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표준 진동 인자 및 진동 인자를 결정하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표준 진동 인자 및 진동 인자의 결정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클래스별 학습 단계와 진단 단계를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 앵귤러 리샘플링 절차를 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 정밀 진단을 수행하기 위한 방법을 나타낸 개념도이다.
1 is a conceptual diagram showing learning and diagnosis for fault diagnosis of a device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a learning step for diagnosing a device failure according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart showing a diagnostic step for diagnosing a device failure according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a method for determining a class according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram showing a standard vibration factor and a method of determining a vibration factor according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram showing a standard vibration factor and a method of determining a vibration factor according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram showing a learning step and a diagnosis step for each class according to an embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram showing an angular resampling procedure according to an embodiment of the present invention.
9 is a conceptual diagram showing a method for performing a precise diagnosis according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여 지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention described below refers to the accompanying drawings, which illustrate specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in detail sufficient to enable a person skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other, but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described in the present specification may be changed and implemented from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the present invention. In addition, it should be understood that the position or arrangement of individual elements in each embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the detailed description to be described later is not to be made in a limiting sense, and the scope of the present invention should be taken as encompassing the scope claimed by the claims of the claims and all scopes equivalent thereto. Like reference numerals in the drawings indicate the same or similar elements over several aspects.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable those of ordinary skill in the art to easily implement the present invention.

풍력 발전기는 바람의 운동 에너지를 터빈을 이용하여 전기 에너지로 변환하는 장치로서, 발전 과정에서 탄소를 배출하지 않으며 상대적으로 발전 비용이 저렴하다. 이에 따라 풍력 발전의 세계 발전 총량 대비 비율은 증가하고 있고, 전세계적으로 풍력 발전기에 대한 수요도 늘고 있다.A wind generator is a device that converts wind kinetic energy into electric energy using a turbine, does not emit carbon during power generation, and has relatively low power generation costs. Accordingly, the ratio of wind power generation to the total amount of global power generation is increasing, and the demand for wind power generators around the world is also increasing.

현재 국내에도 풍력 발전의 비중이 급격히 증가하고 있으나 풍력 발전 단지를 효율적으로 운영하기 위해서는 유지 보수가 중요하다. 풍력 발전기 고장의 경우 풍속, 강수량과 같은 날씨를 고려하면서 부품 수급, 크레인 확보 계획을 세워야 한다. 그렇기 때문에 사전에 미리 고장을 예측하고 이에 맞춰 유지 보수 일정을 잡아야 가동 정지 시간이 최소화될 수 있다.Currently, the share of wind power generation is increasing rapidly in Korea, but maintenance is important in order to efficiently operate a wind farm. In the case of a wind power generator failure, a plan for supplying parts and securing a crane should be made while considering the weather such as wind speed and precipitation. Therefore, downtime can be minimized by predicting failures in advance and scheduling maintenance accordingly.

한편, 풍력 발전기의 주요 기계 요소는 로터-블레이드, 메인 베어링, 기어박스, 발전기 등 회전체로 이루어져 있으며, 기계 요소의 진동 정보를 통해 기계 요소에 대한 고장 진단이 가능하다.On the other hand, the main mechanical elements of a wind power generator are composed of rotor-blades, main bearings, gearboxes, and rotating bodies such as a generator, and failure diagnosis of the mechanical elements is possible through vibration information of the mechanical elements.

풍력 발전기의 발전량, 로터 속도와 같은 운행 상태는 풍속에 따라 지속적으로 변화하는 값이며 이에 따라 진동의 특성이 변하게 된다. 운행 상태에 따라 정상 상태(stationary state) 및 비정상 상태(non-stationary state)로 구분되기도 한다. 또한 온도와 같은 환경적인 요소도 진동의 특성을 변화시킨다. 정확한 진단을 위해서는 위의 정보들에 의해 변화하는 진동 정보를 고려해야 한다. 하지만 고려해야 하는 정보가 증가될수록 학습에 필요한 정보의 양이 지수적으로 증가하므로 그만큼 학습 기간이 길어질 수 있고, 학습에 필요한 정보의 양을 만족시키지 못할 경우 오히려 정확도가 감소하게 된다. The operating conditions such as the power generation amount and the rotor speed of the wind turbine are values that continuously change according to the wind speed, and the characteristics of the vibration change accordingly. Depending on the driving state, it may be classified into a stationary state and a non-stationary state. In addition, environmental factors such as temperature also change the characteristics of vibration. For accurate diagnosis, it is necessary to consider vibration information that changes by the above information. However, as the amount of information to be considered increases exponentially, the amount of information necessary for learning increases exponentially, so that the learning period may be longer, and if the amount of information necessary for learning is not satisfied, the accuracy decreases.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 판단 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치에서는 다차원 입력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차를 통하여 진동 정보를 다차원 입력 정보에 무관한 특성 인자로 변환하여 장치에 대한 상시 진단이 가능하다. 또한, 일부의 운행 정보에 대한 추가적인 분석을 통해 면밀하게 정밀 진단이 수행될 수 있다.Therefore, in the vibration-based failure determination method considering the complex condition according to an embodiment of the present invention and the apparatus for performing this method, the vibration information is converted into a characteristic factor independent of the multidimensional input information through the normalization and correction procedure for the multidimensional input information. Therefore, it is possible to diagnose the device at all times. In addition, detailed diagnosis may be performed through additional analysis of some of the driving information.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 판단 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치는 설명의 편의상 풍력 발전기를 하나의 예시로서 사용하여 설명된다. 하지만, 풍력 발전기뿐만 아니라, 다양한 장치의 고장 판단에 사용될 수 있고, 이러한 실시예 또한 본 발명의 권리 범위에 포함될 수 있다.Hereinafter, a method for determining a vibration-based failure in consideration of a complex condition according to an embodiment of the present invention and an apparatus for performing such a method are described using a wind power generator as an example for convenience of description. However, it may be used for determining failure of various devices as well as a wind power generator, and such an embodiment may also be included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 장치의 고장 진단을 위한 학습 및 진단을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing learning and diagnosis for fault diagnosis of a device according to an embodiment of the present invention.

도 1에서는 학습 단계(100) 및 진단 단계(150)를 통한 장치 고장 진단 방법이 개시된다.In FIG. 1, a method for diagnosing a device failure through a learning step 100 and a diagnosis step 150 is disclosed.

도 1을 참조하면, 학습 단계(100)에서는 학습 정보(105)가 수집되고, 학습 정보(105)를 기반으로 표준 진동 인자 및 표준 정밀 진단 인자가 획득될 수 있다.Referring to FIG. 1, in the learning step 100, learning information 105 is collected, and a standard vibration factor and a standard precision diagnosis factor may be obtained based on the learning information 105.

학습 정보(105)는 온도 정보(학습), 속도 정보(학습), 전력 정보(학습), 진동 정보(학습)을 포함할 수 있다. 학습 정보(105)는 입력 학습 정보와 출력 학습 정보로 구분될 수 있다. 입력 학습 정보는 온도 정보(학습), 속도 정보(학습), 전력 정보(학습)를 포함하고, 출력 학습 정보는 진동 정보(학습)을 포함할 수 있다.The learning information 105 may include temperature information (learning), speed information (learning), power information (learning), and vibration information (learning). The learning information 105 may be divided into input learning information and output learning information. The input learning information may include temperature information (learning), speed information (learning), and power information (learning), and the output learning information may include vibration information (learning).

본 발명에서는 장치에 설치된 적어도 하나의 센서 각각으로부터 학습 정보(105)가 수집될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 수집된 다차원의 입력 학습 정보(온도 정보(학습), 속도 정보(학습), 전력 정보(학습))에 대한 출력 학습 정보(진동 정보(학습))를 고려하여 장치에 대한 고장 진단을 위한 학습이 수행될 수 있다.In the present invention, learning information 105 may be collected from each of at least one sensor installed in the device. In an embodiment of the present invention, the collected multi-dimensional input learning information (temperature information (learning), speed information (learning), power information (learning)) is considered to be applied to the device in consideration of output learning information (vibration information (learning)). Learning for fault diagnosis can be performed.

다차원의 입력 학습 정보(온도 정보(학습), 속도 정보(학습), 전력 정보(학습))는 다차원 입력 정보(학습) 각각에 대한 정규화 및 보정 절차를 통한 차원 감소를 통해 출력 학습 정보(진동 정보(학습))은 표준 진동 인자(110)로 결정될 수 있다. 표준 진동 인자(110)는 다차원 입력 학습 정보에 무관한 특성 인자로서 장치에 대한 상시 진단을 위해 사용될 수 있다. 학습 단계에서 사용된 다차원 입력 학습 정보의 차원 감소 과정을 통해 학습을 위해 필요한 정보의 크기와 학습 시간이 감소될 수 있다.Multidimensional input learning information (temperature information (learning), speed information (learning), power information (learning)) is output learning information (vibration information) through dimensional reduction through normalization and correction procedures for each of the multidimensional input information (learning). (Learning)) may be determined as the standard vibration factor 110. The standard vibration factor 110 is a characteristic factor irrelevant to the multidimensional input learning information and may be used for constant diagnosis of the device. Through the process of reducing the dimension of the multidimensional input learning information used in the learning phase, the size of information required for learning and the learning time can be reduced.

학습 단계(100)에서는 다차원 입력 정보(학습) 각각에 대한 정규화 및 보정 절차를 위한 정규화 및 보정 함수에 대한 학습도 수행될 수 있다.In the learning step 100, normalization and correction functions for normalization and correction procedures for each of the multidimensional input information (learning) may be performed.

학습 단계(100)를 통해 장치에 설치된 적어도 하나의 센서 각각에 대한 표준 진동 인자(110)가 결정되고 표준 진동 인자(110)를 기반으로 적어도 하나의 센서에 대한 표준 진동 인자 분포(120)가 결정될 수 있다. 예를 들어, 장치에 센서1, 센서2 및 센서3이 존재하는 경우, 시간별로 결정된 (센서1의 표준 진동 인자, 센서2의 표준 진동 인자, 센서3의 표준 진동 인자)가 3차원 축 상에서 분포를 이룰 수 있다. 이러한 분포는 장치의 표준 진동 인자 분포(120)일 수 있다. 추후에 진단 단계에서 추출되는 진동 인자(160)는 표준 진동 인자 분포(120)를 기반으로 결정된 제1 건전성 인자(170)로 결정될 수 있다. 제1 건전성 인자(170)는 장치(또는 장치에 포함된 요소)에 대한 고장 판단을 위해 사용될 수 있다.The standard vibration factor 110 for each of the at least one sensor installed in the device is determined through the learning step 100, and the standard vibration factor distribution 120 for at least one sensor is determined based on the standard vibration factor 110. I can. For example, if there is sensor 1, sensor 2, and sensor 3 in the device, the (standard vibration factor of sensor 1, standard vibration factor of sensor 2, standard vibration factor of sensor 3) determined by time is distributed on the three-dimensional axis. Can be achieved. This distribution may be the standard vibration factor distribution 120 of the device. The vibration factor 160 extracted later in the diagnosis step may be determined as the first soundness factor 170 determined based on the standard vibration factor distribution 120. The first health factor 170 may be used to determine a failure for a device (or an element included in the device).

또한, 학습 단계(100)에서는 수집된 학습 정보를 기반으로 정밀 진단을 위한 표준 정밀 진단 인자(130)가 결정될 수 있다. 표준 정밀 진단 인자 결정 단계에 앞서, 전처리 단계로 앵귤러 리샘플링이 수행된다. 추후에 진단 단계에서 추출되는 제2 건전성 인자(190)는 학습 단계(100)에서 획득된 표준 정밀 진단 인자(130) 및 진단 단계(150)에서 획득된 정밀 진단 인자(180)를 기반으로 결정될 수 있고, 제2 건전성 인자(190)를 사용하여 장치(또는 장치에 포함된 요소)에 대한 고장 판단이 이루어질 수 있다.In addition, in the learning step 100, a standard precision diagnosis factor 130 for precise diagnosis may be determined based on the collected learning information. Prior to the standard precision diagnostic factor determination step, angular resampling is performed as a preprocessing step. The second soundness factor 190, which is later extracted in the diagnosis step, may be determined based on the standard precise diagnosis factor 130 obtained in the learning step 100 and the precise diagnosis factor 180 obtained in the diagnosis step 150. In addition, failure determination of the device (or an element included in the device) may be made using the second health factor 190.

진단 단계(150)에서는 진단 정보가 수집되고, 진단 정보를 기반으로 제1 건전성 인자(170) 및 제2 건전성 인자(190)가 결정될 수 있다. 진단 정보는 온도 정보(진단), 속도 정보(진단), 전력 정보(진단), 진동 정보(진단)을 포함할 수 있다. 진단 정보는 입력 진단 정보와 출력 진단 정보로 구분될 수 있다. 입력 진단 정보는 온도 정보(진단), 속도 정보(진단), 전력 정보(진단)를 포함하고, 출력 진단 정보는 진동 정보(진단)을 포함할 수 있다.In the diagnosis step 150, diagnosis information is collected, and a first health factor 170 and a second health factor 190 may be determined based on the diagnosis information. The diagnostic information may include temperature information (diagnosis), speed information (diagnosis), power information (diagnosis), and vibration information (diagnosis). The diagnostic information may be divided into input diagnostic information and output diagnostic information. The input diagnosis information may include temperature information (diagnosis), speed information (diagnosis), and power information (diagnosis), and the output diagnosis information may include vibration information (diagnosis).

진단 단계는 상시 진단 단계와 정밀 진단 단계를 포함할 수 있다.The diagnosis step may include a regular diagnosis step and a detailed diagnosis step.

상시 진단 단계에서 수집된 다차원의 입력 진단 정보(온도 정보(진단), 속도 정보(진단), 전력 정보(진단))에 대한 출력 진단 정보(진동 정보(진단))은 다차원 입력 진단 정보 각각에 대한 정규화 및 보정 절차를 통한 차원 감소를 통해 학습 단계에서 표준 진동 인자(110)를 산출하는 방식과 동일한 진동 인자(160)로 결정될 수 있다. 진동 인자(160)는 학습 단계에서 결정된 표준 진동 인자 분포(120)를 기반으로 제1 건전성 인자(170)로 결정될 수 있다. 상시 진단 단계에서 결정된 제1 건전성 인자(170)를 기반으로 장치(또는 장치의 요소)에 대한 고장 여부 판단이 수행될 수 있다. 제1 건전성 인자(170)를 기반으로 현재 상태가 정상 상태, 위험 상태 또는 고장 상태인지 여부에 대한 판단이 수행될 수 있다.The output diagnosis information (vibration information (diagnosis)) for multidimensional input diagnosis information (temperature information (diagnosis), speed information (diagnosis), power information (diagnosis)) collected in the regular diagnosis step is provided for each of the multidimensional input diagnosis information. It may be determined as the same vibration factor 160 as the method of calculating the standard vibration factor 110 in the learning step through dimension reduction through normalization and correction procedures. The vibration factor 160 may be determined as the first soundness factor 170 based on the standard vibration factor distribution 120 determined in the learning step. The determination of whether a device (or an element of the device) has a failure may be performed based on the first health factor 170 determined in the constant diagnosis step. A determination as to whether the current state is a normal state, a dangerous state, or a fault state may be performed based on the first health factor 170.

정밀 진단 단계에서는 수집된 진단 정보에 대한 앵귤러 리샘플링 절차를 통해 적어도 하나의 정밀 진단 인자(180)가 결정될 수 있다. 정밀 진단 단계에서 결정된 적어도 하나의 정밀 진단 인자(180)와 학습 단계에서 결정된 표준 정밀 진단 인자(130)를 기반으로 제2 건전성 인자(190)가 결정될 수 있다. 제2 건전성 인자(190)를 사용하여 장치(또는 장치에 포함된 요소)에 대한 고장 판단이 이루어질 수 있다.In the precise diagnosis step, at least one precise diagnosis factor 180 may be determined through an angular resampling procedure for the collected diagnosis information. The second health factor 190 may be determined based on the at least one precise diagnosis factor 180 determined in the detailed diagnosis step and the standard precise diagnosis factor 130 determined in the learning step. A failure determination of a device (or an element included in the device) may be made using the second health factor 190.

위의 학습 단계 및 진단 단계는 복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 판단 장치(또는 진동 기반 고장 진단 장치)에 의해 수행될 수 있다. 진동 기반 고장 판단 장치는 외부 장치와의 통신을 위해 구현된 통신부와 상기 통신부와 동작 가능하게(operatively) 구현된 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 후술할 학습 단계 및/또는 진단 단계 중 적어도 하나의 단계를 수행하기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 학습 정보를 기반으로 학습을 수행하는 학습 단계에서 결정된 제1 인자 및 진단 정보를 기반으로 결정된 제2 인자를 기반으로 장치에 대한 진단을 수행할 수 있다.The above learning step and diagnosis step may be performed by a vibration-based failure determination device (or a vibration-based failure diagnosis device) in consideration of a complex condition. The vibration-based failure determination apparatus may include a communication unit implemented for communication with an external device and a processor operatively implemented with the communication unit. The processor may be implemented to perform at least one of a learning step and/or a diagnosis step to be described later. For example, the processor may perform diagnosis on the device based on the first factor determined in the learning step of performing learning based on the learning information and the second factor determined based on the diagnosis information.

이하, 본 발명의 실시예에서는 구체적인 학습 단계 및 진단 단계에 대해 개시한다.Hereinafter, in an embodiment of the present invention, a specific learning step and a diagnosis step will be described.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장치 고장 진단을 위한 학습 단계를 나타낸 순서도이다.2 is a flow chart showing a learning step for diagnosing a device failure according to an embodiment of the present invention.

도 2에서는 장치 고장 진단을 위한 학습 단계가 개시된다.In FIG. 2, a learning step for diagnosing a device failure is started.

도 2를 참조하면, 학습 정보의 수집 및 수집된 학습 정보를 기반으로 한 분류(classification)가 수행될 수 있다(단계 S200).Referring to FIG. 2, collection of learning information and classification based on the collected learning information may be performed (step S200).

학습 정보는 장치의 고장 진단 학습을 위한 인자로서 온도 정보(학습), 속도 정보(학습), 전력 정보(학습) 및 진동 정보(학습)을 포함할 수 있다. 분류는 복수의 학습 정보 중 적어도 하나의 학습 정보를 기반으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 온도 정보(학습) 및 진동 정보(학습)를 제외한 속도 정보(학습) 및 전력 정보(학습)을 기반으로 한 학습 정보의 분류가 이루어질 수도 있다. 구체적으로 속도 정보(학습) 및 전력 정보(학습)을 기반으로 학습 정보가 복수의 클래스로 분류될 수 있다.The learning information may include temperature information (learning), speed information (learning), power information (learning), and vibration information (learning) as a factor for learning fault diagnosis of the device. Classification may be performed based on at least one piece of learning information among a plurality of pieces of learning information. For example, learning information may be classified based on speed information (learning) and power information (learning) excluding temperature information (learning) and vibration information (learning). Specifically, learning information may be classified into a plurality of classes based on speed information (learning) and power information (learning).

상시 진단을 위한 표준 진동 인자가 결정된다(단계 S210).A standard vibration factor for constant diagnosis is determined (step S210).

다차원 입력 학습 정보(온도 정보(학습), 속도 정보(학습), 전력 정보(학습))에 대한 출력 학습 정보(진동 정보(학습))를 기반으로 표준 진동 인자가 결정될 수 있다.A standard vibration factor may be determined based on output learning information (vibration information (learning)) for multidimensional input learning information (temperature information (learning), speed information (learning), and power information (learning)).

진동 정보(학습)은 센서에 의해 측정된 진동 정보로서 진동값에 대한 실효값(RMS, root mean square), 피크-피크값(peak to peak), 파고율(crestfactor), 진동 첨도(kurtosis) 중 적어도 하나의 값을 포함할 수 있다.Vibration information (learning) is vibration information measured by a sensor and is at least one of the RMS (root mean square), peak-to-peak, crestfactor, and vibration kurtosis for the vibration value. It can contain one value.

학습 정보에 대한 복수의 클래스 중 적어도 하나의 클래스에 포함되는 입력 학습 정보 및 출력 학습 정보를 기반으로 표준 진동 인자가 결정될 수 있다.A standard vibration factor may be determined based on input learning information and output learning information included in at least one of a plurality of classes for learning information.

구체적으로 다차원 입력 학습 정보에 포함되는 입력 학습 정보 각각에 대한 정규화 및 보정 절차를 통해 진동 정보가 표준 진동 인자로 결정될 수 있다. 예를 들어, (온도 정보(학습), 속도 정보(학습), 출력 정보(학습))로 이루어진 3차원 입력 학습 정보에 대한 진동 정보(학습)은 온도 정보(학습)에 대한 정규화 및 보정 절차, 출력 정보(학습)에 대한 정규화 및 보정 절차, 속도 정보(학습)에 대한 정규화 및 보정 절차를 통해 표준 진동 인자로 결정될 수 있다. 표준 진동 인자는 온도, 전력, 속도에 따라 알람 레벨이 바뀌지 않는 인자로서 다차원 입력 학습 정보에 무관한 특성을 가질 수 있다.Specifically, vibration information may be determined as a standard vibration factor through a normalization and correction procedure for each of the input learning information included in the multidimensional input learning information. For example, vibration information (learning) for three-dimensional input learning information consisting of (temperature information (learning), speed information (learning), and output information (learning)) is a normalization and correction procedure for temperature information (learning), It can be determined as a standard vibration factor through a normalization and correction procedure for output information (learning) and a normalization and correction procedure for speed information (learning). The standard vibration factor is a factor in which the alarm level does not change according to temperature, power, and speed, and may have characteristics that are not related to multidimensional input learning information.

이러한 학습 정보의 분류 및 입력 학습 정보에 대한 정규화 및 보정 절차를 통해 속도 정보(학습), 전력 정보(학습), 온도 정보(학습), 진동 정보(학습)에 관한 4차원 데이터 학습의 차원이 감소되고, 학습을 위해 필요한 정보량 및 학습 시간이 감소될 수 있다. 입력 학습 정보에 대한 정규화 및 보정 절차를 위해서는 입력 학습 정보에 대한 정규화 및 보정을 위한 함수(예측 곡선, 표준 편차 등)에 대한 학습이 진행될 수 있다.The dimension of learning 4D data about speed information (learning), power information (learning), temperature information (learning), and vibration information (learning) is reduced through the normalization and correction procedure for the classification and input learning information. And, the amount of information and the learning time required for learning can be reduced. For a normalization and correction procedure for input learning information, learning about functions (prediction curve, standard deviation, etc.) for normalization and correction of input learning information may be performed.

센서별 표준 진동 인자 분포가 결정될 수 있다(단계 S220).A standard vibration factor distribution for each sensor may be determined (step S220).

위와 같은 방식으로 장치에 설치된 복수의 센서 각각의 센서별 표준 진동 인자가 결정되고, 센서별 표준 진동 인자 분포가 결정될 수 있다. 센서별 표준 진동 인자 분포는 학습되어 추후에 고장 진단시 활용될 수 있다.In the above manner, a standard vibration factor for each sensor of each of a plurality of sensors installed in the device may be determined, and a standard vibration factor distribution for each sensor may be determined. The distribution of standard vibration factors for each sensor is learned and can be used for fault diagnosis in the future.

예를 들어, 하나의 장치에 복수의 센서가 설치되고, 복수의 센서 각각으로부터 추출된 표준 진동 인자 분포에 대한 학습을 통해 표준 진동 인자의 순서쌍에 대한 통계적 거리가 결정될 수 있다. n개의 센서가 장치에 설치된 경우, 시간별로 결정된 n개 센서 각각의 표준 진단 인자에 대한 순서쌍이 표준 진동 인자 분포를 결정할 수 있다. 추후 진단 단계에서 후술할 제1 건전성 인자는 표준 진동 인자 분포를 기반으로 결정될 수 있다. 구체적으로 표준 진동 인자 분포를 고려하여 설정된 통계적 거리에 대한 알람 레벨이 설정될 수 있다. 고장 알람 레벨은 위험 알람 레벨보다 높은 값으로 설정되며 위험성의 증가에 따라 정상, 위험, 고장의 순서로 표시될 수 있다. 예를 들어, 표준 진동 인자 분포가 다른 경우, 진단 단계에서 동일한 진동 인자일지라도 장치의 현재 상태에 대한 판단이 달라질 수 있다. 다른 표현으로 표준 진동 인자의 분포를 고려하여 진단 단계에서 결정된 진동 인자에 대한 제1 건전성 인자가 결정되고, 제1 건전성 인자를 기반으로 장치의 현재 상태에 대한 판단이 수행될 수 있다.For example, a plurality of sensors may be installed in one device, and a statistical distance for an ordered pair of standard vibration factors may be determined through learning about a standard vibration factor distribution extracted from each of the plurality of sensors. When n sensors are installed in the device, an ordered pair of standard diagnostic factors of each of the n sensors determined by time may determine a standard vibration factor distribution. In a later diagnosis step, a first soundness factor to be described later may be determined based on a standard vibration factor distribution. Specifically, an alarm level for a set statistical distance may be set in consideration of a standard vibration factor distribution. The fault alarm level is set to a value higher than the critical alarm level, and can be displayed in the order of normal, dangerous, and fault according to the increase in risk. For example, when the standard vibration factor distribution is different, the determination of the current state of the device may be different even if the vibration factor is the same in the diagnosis step. In other words, the first soundness factor for the vibration factor determined in the diagnosis step is determined in consideration of the distribution of the standard vibration factor, and a determination of the current state of the device may be performed based on the first soundness factor.

또한, 정밀 진단을 위한 표준 정밀 진단 인자가 결정될 수 있다(단계 S250).Also, a standard precision diagnosis factor for precise diagnosis may be determined (step S250).

학습 정보를 기반으로 분류한 복수의 클래스 중 일부의 클래스에 해당하는 학습 정보를 기반으로 정밀 진단을 위한 표준 정밀 진단 인자가 결정될 수 있다.A standard precision diagnosis factor for precise diagnosis may be determined based on learning information corresponding to some of the plurality of classes classified based on the learning information.

표준 정밀 진단 인자를 추출하기 위해 앵귤러 리샘플링(angular resampling)을 통한 등속화가 수행된다(단계 S250-1).In order to extract the standard precision diagnostic factor, constant velocity through angular resampling is performed (step S250-1).

복수의 클래스 중 일부 클래스의 속도 정보(학습)의 변화량은 다른 클래스에 비해 낮고 좁은 영역 내에서 변화하기에 등속 구간으로 간주할 수 있다. 하지만, 속도 정보(학습)은 풍속 및 풍향과 같은 주변 상황에 따라 미세하지만 시시각각 변화될 수 있다. 이와 같은 미세한 속도 정보 변화는 주파수 영역 분석에서 특성 주파수의 위치를 변화시키기 때문에 오차를 발생시켜 진단의 정확도를 떨어뜨린다. 따라서, 앵귤러 리샘플링을 통해 동일한 속도로 보정을 한 후 정밀 진단 특징 인자의 추출을 수행할 수 있다. 앵귤러 리샘플링은 타코미터로 측정한 회전 속도와 반비례하게 진동 신호의 시간축 길이를 변화시켜 동일한 속도로 회전하는 것으로 보정해주는 절차이다. 앵귤러 리샘플링을 통해 장치를 구성하는 각 요소(예를 들어, 베어링, 기어 박스)에 대한 주파수 분석(예를 들어, 특성 주파수 정보, 포락 신호 주파수 정보)의 정확도를 향상시킬 수 있다. The amount of change in speed information (learning) of some of the plurality of classes is lower than that of other classes and changes within a narrow area, so it can be regarded as a constant speed section. However, the speed information (learning) may be minutely changed depending on the surrounding conditions such as wind speed and wind direction. Such a minute change in speed information changes the position of the characteristic frequency in the frequency domain analysis, resulting in an error and lowering the accuracy of diagnosis. Therefore, after correcting at the same speed through angular resampling, it is possible to extract precise diagnostic feature factors. Angular resampling is a procedure that corrects the rotation at the same speed by changing the length of the time axis of the vibration signal in inverse proportion to the rotational speed measured by the tachometer. Through angular resampling, it is possible to improve the accuracy of frequency analysis (eg, characteristic frequency information, envelope signal frequency information) for each element (eg, bearing, gearbox) constituting the device.

표준 정밀 진단 인자가 결정된다(단계 S250-2)The standard precise diagnosis factor is determined (step S250-2)

특성 주파수 정보, 포락 신호 주파수 정보 등을 기반으로 표준 정밀 진단 인자가 결정될 수 있다. 표준 정밀 진단 인자를 기반으로 고장 모드에 대한 학습을 통해 장치 상의 요소의 상태 정보, 잔여 수명 정보 등과 같은 정보가 결정될 수 있다. 이후 진단 단계에서 결정된 정밀 진단 인자와 학습 단계에서 결정된 표준 정밀 진단 인자를 기반으로 제2 건전성 진단 인자가 결정될 수 있다. 제2 건전성 인자를 사용하여 장치(또는 장치의 요소)에 대한 고장 진단이 수행될 수 있다.A standard precision diagnosis factor may be determined based on characteristic frequency information and envelope signal frequency information. Information such as status information and remaining life information of elements on the device may be determined through learning about a failure mode based on a standard precision diagnosis factor. Thereafter, the second health diagnosis factor may be determined based on the precise diagnosis factor determined in the diagnosis step and the standard precise diagnosis factor determined in the learning step. A fault diagnosis can be performed on the device (or element of the device) using the second health factor.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장치 고장 진단을 위한 진단 단계를 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart showing a diagnostic step for diagnosing a device failure according to an embodiment of the present invention.

도 3에서는 장치 고장 진단을 위한 진단 단계가 개시된다.In FIG. 3, a diagnostic step for diagnosing a device failure is started.

도 3을 참조하면, 진단 정보의 수집 및 수집된 진단 정보를 기반으로 한 분류(classification)가 수행될 수 있다(단계 S300).Referring to FIG. 3, diagnosis information may be collected and classification based on the collected diagnosis information may be performed (step S300).

진단 정보는 장치의 고장 진단을 위한 인자로서 온도 정보(진단), 속도 정보(진단), 전력 정보(진단) 및 진동 정보(진단)을 포함할 수 있다. 진단 정보의 분류는 학습 단계에서 학습 정보의 분류와 동일하게 수행될 수 있다. 분류는 복수의 진단 정보 중 적어도 하나의 진단 정보를 기반으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 온도 정보(진단) 및 진동 정보(진단)를 제외한 속도 정보(진단) 및 전력 정보(진단)을 기반으로 한 진단 정보의 분류가 이루어질 수도 있다. 구체적으로 속도 정보(진단) 및 전력 정보(진단)을 기반으로 진단 정보가 복수의 클래스로 분류될 수 있다.The diagnostic information may include temperature information (diagnosis), speed information (diagnosis), power information (diagnosis), and vibration information (diagnosis) as a factor for diagnosing a failure of the device. Classification of diagnostic information may be performed in the same manner as classification of learning information in the learning step. Classification may be performed based on at least one diagnosis information among a plurality of diagnosis information. For example, classification of diagnostic information based on speed information (diagnosis) and power information (diagnosis) excluding temperature information (diagnosis) and vibration information (diagnosis) may be performed. Specifically, diagnosis information may be classified into a plurality of classes based on speed information (diagnosis) and power information (diagnosis).

제1 건전성 인자를 기반으로 한 상시 진단이 수행된다(단계 S320).Continuous diagnosis is performed based on the first health factor (step S320).

다차원 입력 진단 정보(온도 정보(진단), 속도 정보(진단), 전력 정보(진단))에 대한 출력 학습 정보(진동 정보(진단))를 기반으로 진동 인자가 결정되고(단계 S320-1), 진동 인자와 학습 단계에서 결정된 표준 진동 인자 분포를 기반으로 제1 건전성 인자가 결정될 수 있다(단계 S320-2).A vibration factor is determined based on output learning information (vibration information (diagnosis)) for multidimensional input diagnosis information (temperature information (diagnosis), speed information (diagnosis), and power information (diagnosis)) (step S320-1), The first soundness factor may be determined based on the vibration factor and the standard vibration factor distribution determined in the learning step (step S320-2).

진단 정보에 대한 복수의 클래스 중 적어도 하나의 클래스에 포함되는 입력 진단 정보 및 출력 진단 정보를 기반으로 진동 인자가 결정되고, 진동 인자 및 표준 진동 인자 분포를 기반으로 제1 건전성 인자가 결정될 수 있다.A vibration factor may be determined based on input diagnosis information and output diagnosis information included in at least one of a plurality of classes for diagnosis information, and a first soundness factor may be determined based on a vibration factor and a standard vibration factor distribution.

구체적으로 다차원 입력 진단 정보에 포함되는 입력 진단 정보 각각에 대한 정규화 및 보정 절차를 통해 진동 정보(진단)가 진동 인자로 결정될 수 있다. 예를 들어, (온도 정보(진단), 속도 정보(진단), 출력 정보(진단))로 이루어진 3차원 입력 진단 정보에 대한 진동 정보(진단)는 온도 정보(진단)에 대한 정규화 및 보정 절차, 출력 정보(진단)에 대한 정규화 및 보정 절차, 속도 정보(진단)에 대한 정규화 및 보정 절차를 통해 진동 인자로 결정될 수 있다. 진동 인자는 온도, 전력, 속도에 따라 알람 레벨이 바뀌지 않는 인자로서 다차원 입력 학습 정보에 무관한 특성을 가질 수 있다. 진단 단계에서 진동 인자를 결정하는 과정은 학습 단계에서 표준 진동 인자를 결정하는 과정과 동일할 수 있다.Specifically, vibration information (diagnosis) may be determined as a vibration factor through a normalization and correction procedure for each of the input diagnostic information included in the multidimensional input diagnostic information. For example, vibration information (diagnosis) for 3D input diagnosis information consisting of (temperature information (diagnosis), speed information (diagnosis), and output information (diagnosis)) is a normalization and correction procedure for temperature information (diagnosis), It can be determined as a vibration factor through a normalization and correction procedure for output information (diagnosis) and a normalization and correction procedure for speed information (diagnosis). The vibration factor is a factor in which the alarm level does not change according to temperature, power, and speed, and may have characteristics that are not related to multidimensional input learning information. The process of determining the vibration factor in the diagnosis step may be the same as the process of determining the standard vibration factor in the learning step.

위와 같은 방식으로 장치에 설치된 복수의 센서 각각의 센서별 진동 인자가 결정되고, 센서별 진동 인자는 학습 단계에서 결정된 센서별 표준 진동 인자의 분포를 기반으로 제1 건전성 인자로 결정될 수 있다. 구체적으로 표준 진동 인자의 분포를 기반으로 설정된 통계적 거리를 기반으로 제1 건전성 인자가 결정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 센서(예를 들어, 센서1 내지 센서n)의 제1 건전성 인자에 대한 순서쌍(제1 건전성 인자(센서1), 제1 건전성 인자(센서2), ??, 제1 건전성 인자(센서n))에 대한 통계적 거리가 아래의 수학식1과 같은 마할노비스 거리(Mahalanobis Distance)를 기반으로 결정될 수 있다.In the above manner, a vibration factor for each sensor of each of the plurality of sensors installed in the device is determined, and the vibration factor for each sensor may be determined as a first integrity factor based on a distribution of the standard vibration factor for each sensor determined in the learning step. Specifically, the first soundness factor may be determined based on a statistical distance set based on the distribution of the standard vibration factor. For example, an ordered pair of a plurality of sensors (eg, sensor 1 to sensor n) with respect to a first integrity factor (first integrity factor (sensor 1), first integrity factor (sensor 2), ??, first The statistical distance for the health factor (sensor n)) may be determined based on the Mahalanobis distance as shown in Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112019074284289-pat00001
Figure 112019074284289-pat00001

제1 건전성 인자의 값과 설정된 알람 레벨과의 비교되어 장치에 대한 상시 진단이 수행될 수 있다(단계 S320-3). By comparing the value of the first health factor with the set alarm level, the device may be constantly diagnosed (step S320-3).

고장 알람 레벨은 위험 알람 레벨보다 높은 값으로 설정되며 위험성의 증가에 따라 정상, 위험, 고장의 순서로 표시될 수 있다.The fault alarm level is set to a value higher than the critical alarm level, and can be displayed in the order of normal, dangerous, and fault according to the increase in risk.

또한, 제2 건전성 인자를 기반으로 한 정밀 진단이 수행될 수 있다(단계 S350).Further, a precise diagnosis may be performed based on the second health factor (step S350).

진단 정보를 분류한 복수의 클래스 중 일부의 클래스에 해당하는 진단 정보를 기반으로 정밀 진단 인자가 추출되고, 정밀 진단 인자와 학습 단계에서 결정된 표준 정밀 진단 인자를 기준으로 제2 건전성 인자가 결정될 수 있다. 정밀 진단은 제2 건전성 인자를 기반으로 수행될 수 있다. 진단 단계에서 정밀 진단 인자를 결정하는 과정과 학습 단계에서 표준 정밀 진단 인자를 결정하는 과정은 동일할 수 있다.A precise diagnosis factor may be extracted based on diagnosis information corresponding to some of the plurality of classes classified diagnosis information, and a second soundness factor may be determined based on the precise diagnosis factor and the standard precise diagnosis factor determined in the learning step. . The precise diagnosis may be performed based on the second health factor. The process of determining the precise diagnosis factor in the diagnosis stage and the process of determining the standard precision diagnosis factor in the learning stage may be the same.

정밀 진단 인자를 추출하기 위해 앵귤러 리샘플링(angular resampling)을 통한 등속화가 수행될 수 있다(단계 S350-1).In order to extract a precise diagnosis factor, uniform speed may be performed through angular resampling (step S350-1).

전술한 바와 같이 앵귤러 리샘플링을 통해 동일한 속도로 보정을 한 후 정밀 진단 인자가 결정될 수 있다(단계 S350-2). As described above, after correction at the same speed through angular resampling, a precise diagnosis factor may be determined (step S350-2).

진단 단계에서 결정된 정밀 진단 인자와 학습 단계에서 결정된 표준 정밀 진단 인자를 기준으로 제2 건전성 인자가 결정될 수 있다(단계 S350-3).The second health factor may be determined based on the precise diagnosis factor determined in the diagnosis step and the standard precise diagnosis factor determined in the learning step (step S350-3).

정밀 진단은 제2 건전성 인자를 기반으로 수행되고 장치(또는 장치의 요소)에 대한 고장 판단이 수행될 수 있다(단계 S350-4).The precise diagnosis may be performed based on the second health factor, and a failure determination may be performed on the device (or element of the device) (step S350-4).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 클래스 결정 방법이 개시된다.4 illustrates a method for determining a class according to an embodiment of the present invention.

도 4에서는 학습 단계에서 표준 진동 인자, 표준 정밀 진단 인자를 결정하고, 진단 단계에서 진동 인자 및 정밀 진단 인자를 결정하기 위한 클래스 분류 방법이 개시된다. 도 4에서 개시된 클래스는 특정 장치에 대해 분류된 클래스의 예시이다. 다른 다양한 학습 정보 및 진단 정보를 기반으로 한 클래스가 결정될 수 있고, 이러한 클래스 분류 또한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.In FIG. 4, a class classification method is disclosed for determining a standard vibration factor and a standard precision diagnosis factor in the learning step, and determining the vibration factor and the precise diagnosis factor in the diagnosis step. The class disclosed in FIG. 4 is an example of a class classified for a specific device. A class may be determined based on various other learning information and diagnosis information, and such class classification is also included in the scope of the present invention.

도 4를 참조하면, 클래스는 속도 정보 및 전력 정보를 기반으로 분류될 수 있다.Referring to FIG. 4, classes may be classified based on speed information and power information.

아래의 표 1은 2MW급 풍력 발전기에 대해 예시적으로 속도 정보 및 전력 정보를 기반으로 분류된 클래스이다.Table 1 below is an example of a class classified based on speed information and power information for a 2MW class wind power generator.

<표 1> <Table 1>

Figure 112019074284289-pat00002
Figure 112019074284289-pat00002

설치된 전력 감지 센서에서 측정된 전력 및 타코미터 센서를 통해 측정된 회전 속도를 기반으로 학습 정보 및/또는 진단 정보는 클래스1(410) 내지 클래스5(450)로 분류될 수 있다. 클래스5(450)는 정지 상태이고, 클래스1(410) 내지 클래스4(440)는 구동 상태일 수 있다. 이중에 클래스1(410) 및 클래스2(420)는 등속 회전을 하는 상태일 수 있다. 풍력 발전기 자체적인 시스템에 의해 컷-아웃(cut-out) 속도 이하로 로터가 회전하게 되며, 컷-인(cut-in) 속도 이하(클래스3(430), 클래스4(440) 및 클래스5(450)))에서는 발전기가 작동하지 않는다.Learning information and/or diagnostic information may be classified into class 1 410 to class 5 450 based on the power measured by the installed power sensor and the rotation speed measured through the tachometer sensor. Class 5 450 may be in a stopped state, and Class 1 410 to Class 4 440 may be in a driving state. Among them, the class 1 410 and the class 2 420 may be in a state of constant speed rotation. The rotor is rotated below the cut-out speed by the wind power generator's own system, and below the cut-in speed (Class 3 (430), Class 4 (440) and Class 5 ( 450))), the generator does not work.

분류된 클래스 중 클래스1(410), 클래스2(420) 및 클래스3(430)에 포함되는 속도 정보 및 전력 정보를 기반으로 학습 단계에서는 표준 진동 인자 및 표준 진동 인자 분포가 결정될 수 있고, 진단 단계에서는 기본 진단을 위한 진동 인자가 결정될 수 있다.Based on the speed information and power information included in Class 1 (410), Class 2 (420) and Class 3 (430) among the classified classes, the standard vibration factor and the standard vibration factor distribution may be determined in the learning step, and the diagnosis step In, the vibration factor for basic diagnosis can be determined.

분류된 클래스 중 최고 속도 구간인 클래스1(410) 및 클래스2(420)에 포함되는 속도 정보 및 전력 정보를 기반으로 학습 단계에서는 정밀 진단 인자가 결정될 수 있고, 진단 단계에서는 진단 인자가 결정될 수 있다.Based on the speed information and power information included in the class 1 410 and class 2 420, which are the highest speed sections among the classified classes, a precise diagnosis factor may be determined in the learning step, and the diagnosis factor may be determined in the diagnosis step. .

장치에 포함되는 진단 요소인 베어링, 기어박스, 발전기의 특성 주파수는 회전 속도에 종속되어 있다. 따라서, 등속 구간인 클래스1(410) 및 클래스2(420)에서 FFT(Fast Fourier Transform)와 같은 주파수 분석을 진행하기에 용이하고, 노이즈를 제거하고 결함 신호를 증폭시키는 시간 동기화 평균(TSA: Time Synchronous Average) 기법의 경우 등속 구간에서 적용하기 용이하다.The characteristic frequencies of bearings, gearboxes and generators, which are diagnostic elements included in the device, are dependent on the rotational speed. Therefore, it is easy to perform a frequency analysis such as Fast Fourier Transform (FFT) in the class 1 410 and class 2 420, which are constant velocity sections, and a time synchronization average (TSA: Time) that removes noise and amplifies the defect signal. In the case of Synchronous Average), it is easy to apply in the constant velocity section.

따라서, 클래스1(410), 클래스2(420)에 포함되는 속도 정보 및 전력 정보를 기반으로 학습 과정에서는 표준 정밀 진단 인자가 결정될 수 있고, 진단 과정에서는 정밀 진단을 위한 정밀 진단 인자가 결정될 수 있다.Therefore, based on the speed information and power information included in the class 1 410 and class 2 420, a standard precision diagnosis factor may be determined in the learning process, and a precise diagnosis factor for precise diagnosis may be determined in the diagnosis process. .

진단 단계에서 로터를 최대 속도로 회전시키기 위한 높은 풍속이 필요하기 때문에 지속적인 모니터링이 불가능하다. 따라서, 지속적인 모니터링을 위해 풍력 발전기가 전력을 생산하는 클래스1(410), 클래스2(420) 및 클래스3(430)에 대해서 진동 분석의 기본적인 피쳐인 기본 진동 특징 인자(RMS, peak-to-peak, crestfactor, kurtosis)를 포함하는 진동 정보에 대한 분석을 통해 학습 단계에서 표준 진동 인자의 분포가 결정되고, 진단 단계에서는 기본 진단을 위한 진동 인자가 결정될 수 있다.Continuous monitoring is not possible because high wind speed is required to rotate the rotor at full speed during the diagnosis phase. Therefore, for class 1 (410), class 2 (420), and class 3 (430), where wind power generators generate power for continuous monitoring, the basic vibration characteristic factor (RMS, peak-to-peak), which is a basic feature of vibration analysis, is used. , crestfactor, kurtosis), the distribution of standard vibration factors may be determined in the learning stage through analysis of vibration information, and the vibration factors for basic diagnosis may be determined in the diagnosis stage.

즉, 본 발명의 실시예에서는 학습 정보, 진단 정보의 분류를 통해 분류된 클래스를 활용하여 학습 단계에서는 표준 진동 인자 분포(또는 표준 진동 인자) 및 표준 정밀 진단 인자를 결정하고, 진단 단계에서는 진동 인자 및 정밀 진단 인자를 결정할 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, a standard vibration factor distribution (or standard vibration factor) and a standard precision diagnosis factor are determined in the learning step by using the class classified through classification of learning information and diagnostic information, and the vibration factor in the diagnosis step And a precise diagnosis factor can be determined.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표준 진동 인자 및 진동 인자를 결정하는 방법을 나타낸 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing a standard vibration factor and a method of determining a vibration factor according to an embodiment of the present invention.

도 5에서는 다차원의 입력 학습/진단 정보에 대한 출력 학습/진단 정보가 다차원의 입력 학습/진단 정보 각각에 대한 정규화 및 보정 절차를 통해 학습 단계에서는 표준 진동 인자 및 진단 단계에서는 진동 인자로 결정되는 방법이 개시된다.In FIG. 5, output learning/diagnosis information for multidimensional input learning/diagnosis information is determined as a standard vibration factor in the learning stage and a vibration factor in the diagnosis stage through normalization and correction procedures for each of the multidimensional input learning/diagnosis information. Is initiated.

도 5를 참조하면, 다차원의 입력 학습/진단 정보에 대한 차원 감소를 통해 표준 진동 인자 및 진동 인자가 결정될 수 있다. 다차원의 입력 학습/진단 정보에 대한 출력 학습/진단 정보인 진동 정보는 센서 별로 추출될 수 있고, 센서 별로 표준 진동 인자, 진동 인자가 결정될 수 있다.Referring to FIG. 5, a standard vibration factor and a vibration factor may be determined through dimensionality reduction for multidimensional input learning/diagnosis information. Vibration information, which is output learning/diagnosis information for multidimensional input learning/diagnosis information, may be extracted for each sensor, and a standard vibration factor and a vibration factor may be determined for each sensor.

예를 들어, 3차원의 {(속도 정보, 전력 정보 및 온도 정보), (진동 정보)}와 출력 학습/진단 정보(진동 정보)에 대하여 입력 학습/진단 정보에 대한 차원 감소를 통해 표준 진동 인자 및 진동 인자가 추출될 수 있다.For example, 3D {(speed information, power information, and temperature information), (vibration information)} and output learning/diagnosis information (vibration information) are dimensionally reduced to input learning/diagnosis information to reduce the standard vibration factor. And a vibration factor can be extracted.

우선, 다차원(속도 정보, 전력 정보 및 온도 정보)으로 이루어진 입력 학습/진단 정보(500)에 대하여 클래스 별로 1차원 입력 학습/진단 정보 및 2차원 입력 학습/진단 정보로 입력 학습/진단 정보의 차원 축소(510)가 수행될 수 있다.First, the input learning/diagnosis information 500 consisting of multi-dimensional (speed information, power information, and temperature information) is input learning/diagnosis information for each class as one-dimensional input learning/diagnosis information and two-dimensional input learning/diagnosis information. Reduction 510 may be performed.

구체적으로 3차원의 입력 학습/진단 정보(500) 중 클래스1 및 클래스2의 입력 학습/진단 정보에 대해서 속도-전력 곡선을 기반으로 속도 정보에 따른 2차원 입력 학습/진단 정보(온도 정보, 전력 정보)(510)로의 차원 축소가 이루어질 수 있다. 3차원의 입력 학습/진단 정보(500) 중 클래스3의 입력 학습/진단 정보에 대해 속도-전력 곡선을 기반으로 속도 정보에 따른 1차원 입력 학습/진단 정보(온도 정보)(510)로 차원 축소가 이루어질 수 있다.Specifically, for input learning/diagnosis information of class 1 and class 2 of the 3D input learning/diagnosis information 500, based on the speed-power curve, two-dimensional input learning/diagnosis information (temperature information, power Information) 510 may be reduced in dimensionality. Among the three-dimensional input learning/diagnosis information 500, the input learning/diagnosis information of class 3 is reduced to one-dimensional input learning/diagnosis information (temperature information) 510 according to the speed information based on the speed-power curve. Can be done.

속도-전력 곡선은 속도에 따른 전력에 대한 정보를 포함하는 곡선이고, 클래스3의 경우, 별도의 전력에 대한 모니터링이 없는 구간으로서 속도 정보에 따른 1차원 입력 학습/진단 정보(온도 정보)(510)로 데이터 축소가 이루어지고, 클래스1, 2의 경우, 별도의 출력에 대한 모니터링이 존재하는 구간으로서 속도 정보에 따른 2차원 입력 학습/진단 정보(온도 정보, 전력 정보)(510)로 데이터 축소가 이루어질 수 있다.The speed-power curve is a curve containing information on power according to speed, and in the case of class 3, as a section without separate power monitoring, one-dimensional input learning/diagnosis information (temperature information) according to speed information 510 ), and in the case of Class 1 and 2, there is a section in which separate output monitoring exists, and data is reduced to 2D input learning/diagnosis information (temperature information, power information) 510 according to speed information. Can be done.

이후, 클래스1 및 클래스2의 속도 정보에 따른 2차원 입력 학습/진단 정보(온도 정보, 전력 정보)(510)에 대해서는 온도 정보, 전력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차(520)가 수행될 수 있다. 클래스3의 속도 정보에 따른 1차원 입력 학습/진단 정보(온도 정보)(510)에 대해서는 온도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차(520)가 수행될 수 있다. 온도 정보 및/또는 전력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차를 통해 다차원의 입력 학습/진단 정보에 대한 차원이 순차적으로 감소될 수 있다.Thereafter, for the two-dimensional input learning/diagnosis information (temperature information, power information) 510 according to the speed information of class 1 and class 2, a normalization and correction procedure 520 for temperature information and power information may be performed. . For the one-dimensional input learning/diagnosis information (temperature information) 510 according to the speed information of class 3, a normalization and correction procedure 520 for temperature information may be performed. Dimensions for multidimensional input learning/diagnosis information may be sequentially decreased through a normalization and correction procedure for temperature information and/or power information.

아래의 수학식 2는 온도 정보에 대한 정규화 및 보정을 위한 식이고, 수학식 3은 전력 정보에 대한 정규화 및 보정을 위한 식일 수 있다.Equation 2 below is an equation for normalizing and correcting temperature information, and Equation 3 may be an equation for normalizing and correcting power information.

<수학식 2><Equation 2>

Figure 112019074284289-pat00003
Figure 112019074284289-pat00003

<수학식 3><Equation 3>

Figure 112019074284289-pat00004
Figure 112019074284289-pat00004

이러한 온도 정보 및 전력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차를 통해 1차원의 데이터(속도 정보에 대한 진동 정보)(530)가 남을 수 있고, 이후 속도 정보에 대한 정규화가 추가적으로 수행되어 표준 진동 인자(학습 단계)/진동 인자(진단 단계)(540)가 결정될 수 있다.One-dimensional data (vibration information for speed information) 530 may remain through the normalization and correction procedure for temperature information and power information, and after that, normalization for speed information is additionally performed to perform standard vibration factor (learning step). )/Vibration factor (diagnosis step) 540 may be determined.

아래의 수학식 4는 표준 진동 인자를 결정하기 위한 식이다.Equation 4 below is an equation for determining a standard vibration factor.

<수학식 4><Equation 4>

Figure 112019074284289-pat00005
Figure 112019074284289-pat00005

이러한 표준 진동 인자/진동 인자(540)는 센서 별로 추출될 수 있다. 복수의 센서에 대한 복수의 표준 진동 인자(540)는 표준 진동 인자 분포(550)를 이룰 수 있다.The standard vibration factor/vibration factor 540 may be extracted for each sensor. The plurality of standard vibration factors 540 for the plurality of sensors may form a standard vibration factor distribution 550.

온도 정보 및 전력 정보에 대한 정규화 및 보정에 있어서 클래스 3의 경우 발전기의 회전 속도와 전력 생산량이 서로 종속 관계에 있어서 전력 정보에 대한 보정을 제외하고 온도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차를 수행할 수 있다. 반면, 최대 속도 구간인 클래스1 및 클래스2의 경우 장치의 속도는 고정된 채로 전력 정보 및 온도 정보가 변하게 된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 클래스1 및 클래스2의 온도 정보에 대한 보정을 위한 온도 보정 함수는 클래스3 내의 최고 속도 구간의 온도 보정 함수를 차용하고, 이후 전력 정보에 대한 정규화 및 보정을 수행할 수 있다.In the case of normalization and correction for temperature information and power information, in the case of class 3, the rotational speed of the generator and the amount of power produced are dependent on each other, so the normalization and correction procedures for temperature information can be performed except for the correction for power information. . On the other hand, in the case of Class 1 and Class 2, which are the maximum speed sections, power information and temperature information are changed while the speed of the device is fixed. According to an embodiment of the present invention, the temperature correction function for correcting the temperature information of class 1 and class 2 borrows the temperature correction function of the highest speed section in class 3, and then normalizes and corrects the power information. I can.

위와 같은 방법을 통해 결과적으로 속도 정보, 전력 정보, 온도 정보, 진동 정보에 관한 4차원 데이터 학습 및 진단을 복수 단계의 2차원 데이터 학습 및 진단으로 변화시켜 학습 단계에서 학습량 및 학습 시간이 감소될 수 있다.Through the above method, as a result, the learning amount and learning time in the learning phase can be reduced by changing the learning and diagnosis of 4D data on speed information, power information, temperature information, and vibration information into multiple stages of 2D data learning and diagnosis. have.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표준 진동 인자 및 진동 인자의 결정 방법을 나타낸 개념도이다.6 is a conceptual diagram showing a standard vibration factor and a method of determining a vibration factor according to an embodiment of the present invention.

도 6에서는 표준 진동 인자(학습 단계) 및 진동 인자(진단 단계)를 결정하기 위한 다차원 입력 학습/진단 정보에 대한 정규화 및 보정 과정이 개시된다. 온도 정보, 전력 정보 및 속도 정보의 정규화 및 보정을 위한 함수에 대한 학습 단계의 학습이 개시된다.In FIG. 6, a process of normalizing and correcting multidimensional input learning/diagnosis information for determining a standard vibration factor (learning step) and a vibration factor (diagnosing step) is disclosed. The learning step of learning a function for normalizing and correcting temperature information, power information, and speed information is started.

도 6을 참조하면, 우선, 온도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 수행될 수 있다(단계 S600).Referring to FIG. 6, first, a normalization and correction procedure for temperature information may be performed (step S600).

온도 정보에 따른 진동 정보 분포 및 예측 곡선(온도 정보), 표준 편차를 기반으로 온도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 수행될 수 있다. 이러한 예측 곡선은 다항함수 및 시그모이드 함수를 이용하여 생성될 수 있다. 온도 정보에 따른 진동 정보(온도, 계측값) 및 예측 곡선(온도 정보)을 기반으로 한 온도 정보에 따른 진동 정보(온도, 예측값)을 기반으로 진동 정보(온도, 계측값)과 진동 정보(온도, 예측값)에 대한 표준 편차가 산출될 수 있다. 이후, 온도 정보에 따른 진동 정보(온도, 계측값)와 진동 정보(온도, 예측값)의 차이에 대한 정규화 및 보정 절차가 진행될 수 있다.A normalization and correction procedure for temperature information may be performed based on a vibration information distribution, a prediction curve (temperature information), and a standard deviation according to the temperature information. Such a prediction curve can be generated using a polynomial function and a sigmoid function. Vibration information (temperature, measured value) and vibration information (temperature , The predicted value) can be calculated as a standard deviation. Thereafter, a normalization and correction procedure for a difference between the vibration information (temperature, measured value) and the vibration information (temperature, predicted value) according to the temperature information may be performed.

본 발명의 실시예에 따르면, 학습 단계에서는 예측 곡선(온도 정보) 및 표준 편차에 대한 학습이 수행될 수 있다. 학습 단계에서 누적된 진동 정보(온도, 계측값)에 따라 예측 곡선(온도 정보) 및 표준 편차가 변화될 수 있다. 학습 단계에서 학습 결과를 기반으로 결정된 예측 곡선(온도 정보) 및 표준 편차를 기반으로 추후 진단 단계에 온도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 진행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the learning step, learning about a prediction curve (temperature information) and a standard deviation may be performed. The prediction curve (temperature information) and the standard deviation may change according to the vibration information (temperature, measured value) accumulated in the learning stage. In the learning step, based on the prediction curve (temperature information) and the standard deviation determined based on the learning result, a normalization and correction procedure for temperature information may be performed in a later diagnosis step.

다음으로 전력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 수행될 수 있다(단계 S620).Next, a normalization and correction procedure for power information may be performed (step S620).

전력 정보에 따른 진동 정보 분포 및 예측 곡선(전력 정보) 및 표준 편차를 기반으로 출력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 수행될 수 있다. 전력 정보에 따른 진동 정보(온도, 전력, 계측값) 및 예측 곡선(전력 정보)는 전술한 온도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차를 기반으로 변화된 값을 가질 수 있다. 예측 곡선(전력 정보)은 진동 정보(온도, 전력, 예측값)에 대한 정보를 포함할 수 있다.A normalization and correction procedure for output information may be performed based on a vibration information distribution and a prediction curve (power information) and a standard deviation according to the power information. The vibration information (temperature, power, measured value) and the prediction curve (power information) according to the power information may have values changed based on the normalization and correction procedure for the above-described temperature information. The prediction curve (power information) may include information on vibration information (temperature, power, prediction value).

진동 정보(온도, 전력, 계측값)과 진동 정보(온도, 전력, 예측값)에 대한 표준 편차가 산출되고, 진동 정보(온도, 전력, 계측값)와 진동 정보(온도, 전력, 예측값)을 고려하여 전력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 진행될 수 있다.Standard deviation of vibration information (temperature, power, measured value) and vibration information (temperature, power, predicted value) is calculated, and vibration information (temperature, power, measured value) and vibration information (temperature, power, predicted value) are considered. Thus, normalization and correction procedures for power information can be performed.

마찬가지로 본 발명의 실시예에 따르면, 학습 단계에서는 예측 곡선(전력 정보) 및 표준 편차에 대한 학습이 수행될 수 있다. 학습 단계에서 누적된 진동 정보(온도, 전력, 계측값)에 따라 예측 곡선(전력 정보) 및 표준 편차가 변화될 수 있다. 학습 단계에서 학습 결과를 기반으로 결정된 예측 곡선(전력 정보) 및 표준 편차를 기반으로 추후 진단 단계에 전력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 진행될 수 있다.Similarly, according to an embodiment of the present invention, in the learning step, learning about a prediction curve (power information) and a standard deviation may be performed. The prediction curve (power information) and the standard deviation may change according to the vibration information (temperature, power, measured value) accumulated in the learning stage. A normalization and correction procedure for power information may be performed in a later diagnosis step based on a prediction curve (power information) and a standard deviation determined based on the learning result in the learning step.

다음으로 속도 정보에 대한 정규화 및/또는 보정 절차가 수행될 수 있다(단계 S640).Next, a normalization and/or correction procedure for the speed information may be performed (step S640).

속도 정보에 따른 진동 정보(온도, 출력, 속도, 계측값), 예측 곡선(속도 정보) 및 표준 편차를 기반으로 속도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 수행될 수 있다. 속도 정보에 따른 진동 정보(온도, 출력, 속도, 계측값) 및 예측 곡선(속도 정보)는 전술한 온도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차 및 전력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차에 의해 변화될 수 있다. 속도 정보에 따른 진동 정보(온도, 출력, 속도, 계측값) 및 예측 곡선(속도 정보)를 기반으로 한 진동 정보(온도, 출력, 속도, 예측값)에 대한 표준 편차가 산출되고, 진동 정보(온도, 출력, 계측값)와 진동 정보(온도, 출력, 속도, 예측값)을 기반으로 속도 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 진행될 수 있다.Normalization and correction procedures for speed information may be performed based on vibration information (temperature, output, speed, measured value), prediction curve (speed information), and standard deviation according to the speed information. Vibration information (temperature, output, speed, measured value) and prediction curve (speed information) according to the speed information may be changed by the above-described normalization and correction procedure for temperature information and a normalization and correction procedure for power information. Standard deviation for vibration information (temperature, output, speed, predicted value) based on vibration information (temperature, output, speed, measured value) and predicted curve (speed information) according to speed information is calculated, and vibration information (temperature , Output, measured value) and vibration information (temperature, output, speed, predicted value), the normalization and correction procedure for the speed information can be performed.

마찬가지로 본 발명의 실시예에 따르면, 학습 단계에서는 예측 곡선(속도 정보) 및 표준 편차에 대한 학습이 수행될 수 있다. 학습 단계에서 누적된 진동 정보(온도, 전력, 속도, 계측값)에 따라 예측 곡선(속도 정보) 및 표준 편차가 변화될 수 있다. 학습 단계에서 학습 결과를 기반으로 결정된 예측 곡선(속도 정보) 및 표준 편차를 기반으로 추후 진단 단계에 전력 정보에 대한 정규화 및 보정 절차가 진행될 수 있다.Similarly, according to an embodiment of the present invention, in the learning step, learning about a prediction curve (speed information) and a standard deviation may be performed. The prediction curve (speed information) and the standard deviation may change according to the vibration information (temperature, power, speed, measured value) accumulated in the learning stage. In the learning step, based on the prediction curve (speed information) and the standard deviation determined based on the learning result, a normalization and correction procedure for power information may be performed in a later diagnosis step.

위와 같은 과정을 통해 최종적으로 표준 진동 인자 및/또는 진동 인자가 결정될 수 있다. 표준화 진동 인자 및/또는 진동 인자는 위와 같은 정규화 및 보정 절차를 통해 결정된 온도 정보, 출력 정보, 속도 정보에 따라 알람 레벨이 바뀌지 않는 일반화된 인자일 수 있다.Through the above process, the standard vibration factor and/or the vibration factor may be finally determined. The standardized vibration factor and/or vibration factor may be a generalized factor in which the alarm level does not change according to temperature information, output information, and speed information determined through the above normalization and correction procedure.

위와 같은 과정은 복수의 센서 각각에 대해 수행될 수 있고, 복수의 센서 각각에 대한 복수의 표준화 진동 인자 각각이 추출되어 표준화 진동 인자 분포가 획득될 수 있다. The above process may be performed for each of the plurality of sensors, and each of a plurality of standardized vibration factors for each of the plurality of sensors may be extracted to obtain a standardized vibration factor distribution.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 클래스별 학습 단계와 진단 단계를 나타낸 개념도이다.7 is a conceptual diagram showing a learning step and a diagnosis step for each class according to an embodiment of the present invention.

도 7에서는 클래스별로 학습 단계 및 진단 단계를 수행하기 위한 방법이 개시된다.In FIG. 7, a method for performing a learning step and a diagnosis step for each class is disclosed.

도 7을 참조하면, 학습 단계에서 클래스3(710)에 대한 속도 구간별 온도 정보 및 진동 정보가 수집되고, 전술한 바와 같이 입력 학습 정보에 대한 정규화 및 보정을 통한 학습이 수행될 수 있다. 또한, 정규화 및 보정 절차를 위한 함수에 대한 학습도 수행될 수 있다. Referring to FIG. 7, in the learning step, temperature information and vibration information for each speed section for class 3 710 are collected, and learning through normalization and correction for input learning information may be performed as described above. In addition, learning about functions for normalization and correction procedures may be performed.

학습 단계에서 클래스1 및 클래스2(700)의 경우, 진동 정보가 속도 정보, 온도 정보, 전력 정보에 따라 변하여 많은 학습 데이터를 필요로 한다. 따라서, 클래스1, 클래스2(700)에 대한 온도 보정 함수는 클래스1, 클래스2(700)와 가장 가까운 속도 구간의 온도 보정 함수로 대체되고, 함수에 대한 학습 시간은 감소될 수 있다.In the case of Class 1 and Class 2 700 in the learning stage, vibration information changes according to speed information, temperature information, and power information, and thus a lot of learning data is required. Accordingly, the temperature correction function for the class 1 and class 2 700 is replaced by the temperature correction function of the speed section closest to the class 1 and class 2 700, and the learning time for the function may be reduced.

진단 단계에서 클래스3(760)에 해당하는 속도 구간별 온도 정보 및 진동 정보가 수집되고, 입력 진단 정보에 대한 정규화 및 보정을 통한 진단이 수행될 수 있다.In the diagnosis step, temperature information and vibration information for each speed section corresponding to the class 3 760 may be collected, and diagnosis may be performed through normalization and correction of the input diagnosis information.

진단 단계에서 클래스1 및 클래스2(750)에 해당하는 온도 정보 및 진동 정보, 출력 정보가 직접적으로 수집되고, 전술한 바와 같이 입력 진단 정보에 대한 정규화 및 보정을 통한 진단이 수행될 수 있다. 즉, 진단 단계에서는 학습 단계와 다르게 직접적으로 수집된 클래스1 및 클래스2(750)의 진단 정보를 기반으로 진단이 이루어질 수 있다.In the diagnosis step, temperature information, vibration information, and output information corresponding to the class 1 and class 2 750 are directly collected, and diagnosis may be performed through normalization and correction of the input diagnosis information as described above. That is, in the diagnosis step, different from the learning step, the diagnosis may be made based on the diagnosis information of the class 1 and class 2 750 that are directly collected.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 앵귤러 리샘플링 절차를 나타낸 개념도이다. 8 is a conceptual diagram showing an angular resampling procedure according to an embodiment of the present invention.

도 8에서는 정밀 진단 학습 인자와 제2 건전성 인자를 획득하기 위한 앵귤러 리샘플링 절차가 개시된다.In FIG. 8, an angular resampling procedure for obtaining a precision diagnosis learning factor and a second health factor is disclosed.

도 8을 참조하면, 등속 구간이라고 간주되는 클래스1 및 클래스2에서도 작은 속도 변화가 존재한다. 속도 변화에 따라 주파수 피크의 위치가 달라져 주파수 분석시 오차가 발생할 수 있다.Referring to FIG. 8, there is a small change in speed even in Class 1 and Class 2, which are regarded as constant speed sections. The position of the frequency peak varies according to the change in speed, and errors may occur during frequency analysis.

따라서, 타코미터를 통해 매순간 RPM을 측정하고 이를 바탕으로 신호의 길이를 조정할 수 있다. 앵귤러 리샘플링(800)이 수행되는 경우, 동일한 회전각을 기준으로 데이터의 리샘플링이 되기 때문에 RPM이 변하는 경우라도 회전당 동일한 개수의 데이터를 가질 수 있다.Therefore, it is possible to measure the RPM every moment through the tachometer and adjust the length of the signal based on this. When the angular resampling 800 is performed, since data is resampled based on the same rotation angle, the same number of data per rotation may be obtained even when the RPM changes.

예를 들어, 1분 동안, 700RPM에서 1300RPM으로의 변화가 발생하는 경우, 시간 단위를 조정하여 1000RPM으로 조정하고, 신호를 재조합함으로써 특성 주파수(850)가 추출될 수 있다.For example, when a change from 700 RPM to 1300 RPM occurs for 1 minute, the time unit is adjusted to 1000 RPM, and the characteristic frequency 850 may be extracted by recombining the signal.

이러한 앵귤러 리샘플링(800)을 기반으로 하는 주파수 분석은 포락 신호에 대해서도 수행될 수 있고, 포락 신호에 대한 특성 주파수(850)가 결정될 수 있다.Frequency analysis based on the angular resampling 800 may also be performed on an envelope signal, and a characteristic frequency 850 for the envelope signal may be determined.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 정밀 진단을 수행하기 위한 방법을 나타낸 개념도이다.9 is a conceptual diagram showing a method for performing a precise diagnosis according to an embodiment of the present invention.

도 9에서는 장치의 요소별로 정밀 진단 인자(진단 단계)를 기반으로 제2 건전성 인자를 결정하는 방법이 개시된다.In FIG. 9, a method of determining a second health factor based on a precise diagnosis factor (diagnosis step) for each device element is disclosed.

도 9를 참조하면, 베어링의 경우, 클래스1 및 클래스2에 포함되는 베어링 진동 정보가 수집될 수 있다. 베어링 진동 정보에 대한 앵귤러 리샘플링(900)을 사용하여 복수의 포락 신호 주파수 분석 각각(910)을 기반으로 한 베어링에 대한 복수의 정밀 진단 인자(920)가 결정될 수 있다. 베어링에 대한 복수의 정밀 진단 인자(920)를 기반으로 베어링에 대한 제2 건전성 인자(930)가 결정될 수 있다. 베어링에 대한 복수의 정밀 진단 인자(920)는 포락 신호에 대한 주파수 분석을 통해 결정된 특성 주파수를 사용하여 인자일 수 있다.Referring to FIG. 9, in the case of a bearing, bearing vibration information included in Class 1 and Class 2 may be collected. A plurality of precision diagnosis factors 920 for the bearing may be determined based on each of the plurality of envelope signal frequency analysis 910 using the angular resampling 900 for bearing vibration information. A second integrity factor 930 for the bearing may be determined based on a plurality of precision diagnostic factors 920 for the bearing. The plurality of precision diagnosis factors 920 for the bearing may be factors using a characteristic frequency determined through frequency analysis of the envelope signal.

아래의 수학식 5 내지 수학식8은 베어링의 각 요소의 특성 주파수를 결정하는 수식이다.Equations 5 to 8 below are equations for determining the characteristic frequency of each element of the bearing.

수학식 5Equation 5

Figure 112019074284289-pat00006
Figure 112019074284289-pat00006

수학식 6Equation 6

Figure 112019074284289-pat00007
Figure 112019074284289-pat00007

수학식 7Equation 7

Figure 112019074284289-pat00008
Figure 112019074284289-pat00008

수학식 8Equation 8

Figure 112019074284289-pat00009
Figure 112019074284289-pat00009

기어 박스의 경우, 클래스1, 클래스2 및 클래스3에 포함되는 정보를 기반으로 결정된 기어박스 위치별 제1 건전성 인자(950)가 기어 박스에 대한 제2 건전성 인자(990)를 결정하기 위해 사용될 수 있다.In the case of a gearbox, the first integrity factor 950 for each gearbox position determined based on information included in Class 1, Class 2, and Class 3 may be used to determine the second integrity factor 990 for the gearbox. have.

또한, 기어 박스의 경우, 클래스1 및 클래스2에 해당하는 기어 박스 진동 정보가 수집될 수 있다. 기어 박스 진동 정보에 대한 앵귤러 리샘플링(960)을 사용하여 센서 위치별 주파수 분석(970) 및 센서 위치별 시간-주파수 분석(975)을 기반으로 기어 박스에 대한 정밀 진단 인자가 추출될 수 있다.In addition, in the case of a gear box, gear box vibration information corresponding to class 1 and class 2 may be collected. A precision diagnosis factor for the gearbox may be extracted based on the frequency analysis 970 for each sensor position and the time-frequency analysis 975 for each sensor position by using the angular resampling 960 for the gearbox vibration information.

구체적으로 위치별 주파수 분석을 기반으로 기어 박스n 단에 대한 정밀 진단 인자(980)가 추출되고, 센서 위치별 시간-주파수 분석을 기반으로 기어 박스n 단에 대한 정밀 진단 인자(985)가 추출될 수 있다. 풍력 발전기의 기어 박스는 일반적으로 다단(multi-stage)로 이루어져 있기 때문에 단별 특성 주파수가 정밀 진단 인자로서 결정되고, 복수의 정밀 진단 인자는 기어 박스에 대한 제2 건전성 인자(990)를 결정할 수 있다. 기어 박스의 경우 특성 주파수 및 센서 위치를 이용하여 위치별 제2 건전성 인자(990)가 결정될 수 있다.Specifically, the precision diagnosis factor 980 for the gearbox n stage is extracted based on the frequency analysis for each position, and the precision diagnosis factor 985 for the gearbox n stage is extracted based on the time-frequency analysis for each sensor location. I can. Since the gearbox of the wind turbine is generally multi-stage, the characteristic frequency for each stage is determined as a precision diagnosis factor, and a plurality of precision diagnosis factors may determine the second integrity factor 990 for the gearbox. . In the case of the gearbox, the second soundness factor 990 for each position may be determined using the characteristic frequency and the sensor position.

아래의 수학식 9 및 수학식10은 기어박스에 대한 특성 주파수를 결정하기 위한 수학식이다.Equations 9 and 10 below are equations for determining a characteristic frequency for a gearbox.

수학식 9Equation 9

Figure 112019074284289-pat00010
Figure 112019074284289-pat00010

수학식 10Equation 10

Figure 112019074284289-pat00011
Figure 112019074284289-pat00011

즉, 본 발명의 실시예에 따른 정밀 진단 인자의 결정 방법에서는 장치의 각 요소에 대한 특성 주파수를 설정하고 이를 바탕으로 주파수 분석, 시간-주파수 분석, 포락 신호 주파수 분석을 수행할 수 있다. 베어링의 경우 포락 신호에 대해 주파수 분석을 시행하여 결함에 관한 특성 주파수에서 생성되는 피크의 크기를 계산하여 정밀진단 특징 인자가 결정될 수 있다. 이 때, 베어링의 특성 주파수는 수학식 5 내지 수학식 8에 표시된 진동수의 n배(n=1,2,3,4,...)와 같다. 풍력발전기의 기어 박스는 일반적으로 유성기어를 포함한 다단(multi-stage)로 이루어져 있기 때문에 단별로 특성 주파수를 산출하고 주파수 분석을 통해 특성 주파수에서의 피크 크기 및 특성 주파수 주변의 사이드밴드 너비 및 크기를 분석하여 정밀 진단 특징 인자가 결정될 수 있다. 유성 기어의 기어비는 수학식9를 통해 계산될 수 있고, 특성 주파수인 GMF(gear mesh frequency)는 수학식 10를 통해 결정될 수 있다. 추가적으로 시간-주파수 분석을 통해서도 정밀 진단 특징 인자가 결정될 수 있다.That is, in the method of determining a precision diagnosis factor according to an embodiment of the present invention, a characteristic frequency for each element of a device is set, and frequency analysis, time-frequency analysis, and envelope signal frequency analysis may be performed based on this. In the case of bearings, a precise diagnosis characteristic factor can be determined by performing frequency analysis on the envelope signal and calculating the size of the peak generated at the characteristic frequency of the defect. At this time, the characteristic frequency of the bearing is equal to n times (n=1,2,3,4,...) of the frequency indicated in Equations 5 to 8. Since the gearbox of a wind turbine is generally multi-stage including planetary gears, the characteristic frequency is calculated for each stage, and the peak size at the characteristic frequency and the width and size of the sideband around the characteristic frequency are determined through frequency analysis. By analyzing, precise diagnostic feature factors can be determined. The gear ratio of the planetary gear may be calculated through Equation 9, and the characteristic frequency GMF (gear mesh frequency) may be determined through Equation 10. Additionally, precise diagnostic feature factors can be determined through time-frequency analysis.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The embodiments according to the present invention described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded in the computer-readable recording medium may be specially designed and constructed for the present invention or may be known and usable to those skilled in the computer software field. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magnetic-optical media such as floptical disks. medium), and a hardware device specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device can be changed to one or more software modules to perform the processing according to the present invention, and vice versa.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.In the above, the present invention has been described by specific matters such as specific elements and limited embodiments and drawings, but this is provided only to aid in a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. Anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the invention pertains can make various modifications and changes from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the above-described embodiments and should not be defined, and all ranges equivalent to or equivalently changed from the claims to be described later as well as the claims to be described later are the scope of the spirit of the present invention. It will be said to belong to.

Claims (8)

복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 진단 방법은,
학습 정보를 기반으로 학습을 수행하는 학습 단계; 및
상기 학습 단계에서 결정된 제1 인자 및 진단 정보를 기반으로 결정된 제2 인자를 기반으로 장치에 대한 진단을 수행하는 진단 단계를 포함하되,
상기 진단 단계는 상시 진단 단계 및 정밀 진단 단계를 포함하고,
상기 제1 인자는 표준 진동 인자를 포함하고,
상기 제2 인자는 진동 인자를 포함하고,
상기 상시 진단 단계는 상기 표준 진동 인자 및 상기 진동 인자를 기반으로 결정된 제1 건전성 인자를 기반으로 수행되고,
상기 제1 인자는 표준 정밀 진단 인자를 더 포함하고,
상기 제2 인자는 정밀 진단 인자를 더 포함하고,
상기 정밀 진단 단계는 상기 표준 정밀 진단 인자 및 상기 정밀 진단 인자를 기반으로 결정된 제2 건전성 인자를 기반으로 수행되고,
상기 표준 진동 인자는 다차원 입력 학습 정보에 대한 출력 학습 정보를 기반으로 결정되고,
상기 표준 정밀 진단 인자는 앵귤러 리샘플링을 기반으로 결정된 주파수 분석 정보를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
The vibration-based failure diagnosis method considering complex conditions,
A learning step of performing learning based on learning information; And
A diagnosis step of performing diagnosis on the device based on a first factor determined in the learning step and a second factor determined based on diagnostic information,
The diagnosis step includes a constant diagnosis step and a precise diagnosis step,
The first factor includes a standard vibration factor,
The second factor includes a vibration factor,
The constant diagnosis step is performed based on the standard vibration factor and a first soundness factor determined based on the vibration factor,
The first factor further includes a standard precision diagnostic factor,
The second factor further includes a precise diagnosis factor,
The precise diagnosis step is performed based on the standard precision diagnosis factor and a second soundness factor determined based on the precise diagnosis factor,
The standard vibration factor is determined based on output learning information for multidimensional input learning information,
The standard precision diagnosis factor is determined based on frequency analysis information determined based on angular resampling.
제1항에 있어서,
상기 표준 진동 인자는 장치에 설치된 복수의 센서 각각에 대해 결정되고,
상기 복수의 센서 각각에 대응되는 복수의 표준 진동 인자의 표준 진동 인자 분포를 기반으로 상기 제1 건전성 인자가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1,
The standard vibration factor is determined for each of a plurality of sensors installed in the device,
And the first soundness factor is determined based on a standard vibration factor distribution of a plurality of standard vibration factors corresponding to each of the plurality of sensors.
제2항에 있어서,
상기 주파수 분석 정보는 특성 주파수 정보 또는 포락 신호 주파수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 2,
Wherein the frequency analysis information includes characteristic frequency information or envelope signal frequency information.
제3항에 있어서,
상기 학습 단계 및 상기 진단 단계에서 사용되는 데이터는 복수의 클래스로 분할되고,
상기 표준 진동 인자 및 상기 표준 정밀 진단 인자를 결정하기 위한 클래스는 로터의 회전 속도를 기반으로 개별적으로 결정되고,
상기 표준 정밀 진단 인자를 결정하기 위한 클래스는 상기 로터의 회전 속도가 등속인지 여부를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 3,
The data used in the learning step and the diagnosis step are divided into a plurality of classes,
The standard vibration factor and the class for determining the standard precision diagnostic factor are individually determined based on the rotational speed of the rotor,
A method, characterized in that the class for determining the standard precision diagnosis factor is determined in consideration of whether the rotational speed of the rotor is constant.
복합 조건을 고려한 진동 기반 고장 진단 장치는,
외부 장치와의 통신을 위해 구현된 통신부; 및
상기 통신부와 동작 가능하게(operatively) 구현된 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는 학습 정보를 기반으로 학습을 수행하는 학습 단계에서 결정된 제1 인자 및 진단 정보를 기반으로 결정된 제2 인자를 기반으로 장치에 대한 진단을 수행하도록 구현되고,
상기 진단 단계는 상시 진단 단계 및 정밀 진단 단계를 포함하고,
상기 제1 인자는 표준 진동 인자를 포함하고,
상기 제2 인자는 진동 인자를 포함하고,
상기 상시 진단 단계는 상기 표준 진동 인자 및 상기 진동 인자를 기반으로 결정된 제1 건전성 인자를 기반으로 수행되고,
상기 제1 인자는 표준 정밀 진단 인자를 더 포함하고,
상기 제2 인자는 정밀 진단 인자를 더 포함하고,
상기 정밀 진단 단계는 상기 표준 정밀 진단 인자 및 상기 정밀 진단 인자를 기반으로 결정된 제2 건전성 인자를 기반으로 수행되고,
상기 표준 진동 인자는 다차원 입력 학습 정보에 대한 출력 학습 정보를 기반으로 결정되고,
상기 표준 정밀 진단 인자는 앵귤러 리샘플링을 기반으로 결정된 주파수 분석 정보를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 진동 기반 고장 판단 장치.
The vibration-based fault diagnosis device considering complex conditions,
A communication unit implemented for communication with an external device; And
Including a processor operatively implemented with the communication unit,
The processor is implemented to perform diagnosis on the device based on a first factor determined in a learning step of performing learning based on learning information and a second factor determined based on diagnostic information,
The diagnosis step includes a constant diagnosis step and a precise diagnosis step,
The first factor includes a standard vibration factor,
The second factor includes a vibration factor,
The constant diagnosis step is performed based on the standard vibration factor and a first soundness factor determined based on the vibration factor,
The first factor further includes a standard precision diagnostic factor,
The second factor further includes a precise diagnosis factor,
The precise diagnosis step is performed based on the standard precision diagnosis factor and a second soundness factor determined based on the precise diagnosis factor,
The standard vibration factor is determined based on output learning information for multidimensional input learning information,
The standard precision diagnosis factor is determined based on frequency analysis information determined based on angular resampling.
제5항에 있어서,
상기 표준 진동 인자는 장치에 설치된 복수의 센서 각각에 대해 결정되고,
상기 복수의 센서 각각에 대응되는 복수의 표준 진동 인자의 표준 진동 인자 분포를 기반으로 상기 제1 건전성 인자가 결정되는 것을 특징으로 하는 진동 기반 고장 판단 장치.
The method of claim 5,
The standard vibration factor is determined for each of a plurality of sensors installed in the device,
The vibration-based failure determination device, characterized in that the first soundness factor is determined based on a standard vibration factor distribution of a plurality of standard vibration factors corresponding to each of the plurality of sensors.
제6항에 있어서,
상기 주파수 분석 정보는 특성 주파수 정보 또는 포락 신호 주파수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 기반 고장 판단 장치.
The method of claim 6,
The frequency analysis information comprises characteristic frequency information or envelope signal frequency information.
제7항에 있어서,
상기 학습 단계 및 상기 진단 단계에서 사용되는 데이터는 복수의 클래스로 분할되고,
상기 표준 진동 인자 및 상기 표준 정밀 진단 인자를 결정하기 위한 클래스는 로터의 회전 속도를 기반으로 개별적으로 결정되고,
상기 표준 정밀 진단 인자를 결정하기 위한 클래스는 상기 로터의 회전 속도가 등속인지 여부를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 진동 기반 고장 판단 장치.
The method of claim 7,
The data used in the learning step and the diagnosis step are divided into a plurality of classes,
The standard vibration factor and the class for determining the standard precision diagnostic factor are individually determined based on the rotational speed of the rotor,
The class for determining the standard precision diagnosis factor is determined in consideration of whether the rotational speed of the rotor is constant.
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