KR102238436B1 - 배관의 이상 상태 모니터링 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

배관의 이상 상태 모니터링 시스템, 장치 및 방법 Download PDF

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KR102238436B1
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pipe
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signal acquisition
condition
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윤동진
박춘수
이선호
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Abstract

본 발명은 배관에 이상이 있는지 여부를 모니터링하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 배관 상태 신호가 다수 개의 시간 구간으로 분할된 뒤, 상기 각각의 시간 구간에서 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부가 판단되도록 구성되어 있기 때문에, 배관 상태 신호가 다수 개의 시간 구간으로 분할되지 않은 상태에서 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부가 판단되는 경우에 비해, 배관에 이상이 있는지 여부를 더 높은 정확도로 판정할 수 있게 된다.

Description

배관의 이상 상태 모니터링 시스템, 장치 및 방법{SYSTEM, APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING ABNORMAL STATE OF PIPE}
본 발명은 배관에 이상이 있는지 여부를 모니터링하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
배관은 보통 지하에 매설되어 물, 가스, 원유 등을 운반하는 데 이용된다. 배관은 오랜 운용연한을 가질수록, 부식 등으로 인한 손상이 배관에 점점 더 가해질 수 있다. 게다가, 배관이 매설된 지역은 그 주변에 수많은 진동이 존재하고 있으며, 특히 배관이 매설된 지역에서 타공사가 이루어질 경우에는 그 타공사에 의한 진동으로 인해 배관에 손상이 가해질 우려가 있다.
배관에서 물, 가스, 원유 등의 누설이 발생한다는 것은, 그 누설 전에 이미 배관에 손상이 가해지고 있었다는 것을 의미한다. 배관에 손상이 가해질 경우, 그 손상이 가해진 배관의 지점에서는 탄성파와 같은 이상 상태 신호가 발생하게 된다. 이에 따라 배관에서 발생하는 이상 상태 신호를 감지해낼 수 있다면, 배관에서 누설이 발생하기 전에 배관에 이상이 있는지 여부를 미리 모니터링할 수 있게 된다.
하기 특허문헌 1에는 지중 파이프 상에 장착된 복수의 누수감지 센서 노드들 및 적어도 하나의 네트워크 노드를 포함하는 실시간 원격 누수 감지 시스템이 개시되어 있다.
한국 등록특허공보 제10-1447928호
본 발명은 기본적으로 배관에 이상이 있는지 여부를 높은 정확도로 판정할 수 있는 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은 배관에 이상이 있는지 여부를 높은 정확도로 판정하기 위하여, 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행할 수 있는 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를, 상기 이상 상태 신호의 누락 없이 판단할 수 있는 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관의 이상 상태 모니터링 시스템은, 서로 이격된 거리에 위치하며, 배관의 상태를 나타내는 신호인 배관 상태 신호를 각각 센싱하는 다수 개의 센서부; 서로 이격된 거리에 위치하며, 상기 각각의 센서부가 센싱하는 상기 배관 상태 신호를 각각 획득하는 다수 개의 신호 획득부; 및 상기 배관에 이상이 있는지 여부를 모니터링하는 배관의 이상 상태 모니터링 장치;를 포함하며, 상기 배관의 이상 상태 모니터링 장치는, 상기 다수 개의 신호 획득부 각각으로부터 상기 배관 상태 신호를 입력받는 입력부; 상기 입력부를 통해 입력된 상기 배관 상태 신호를 기 설정된 다수 개의 시간 구간으로 분할하는 신호 분할부; 및 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 상기 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우 상기 배관에 이상이 있는 것으로 판정하는 모니터링부를 포함한다.
여기서, 상기 각각의 신호 획득부는, GPS 안테나를 통해 GPS 신호를 수신하여, 상기 각각의 센서부가 센싱하는 상기 배관 상태 신호에 상기 GPS 신호를 매칭시킬 수 있고, 상기 입력부는, 상기 각각의 신호 획득부로부터 상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 입력받을 수 있으며, 상기 배관의 이상 상태 모니터링 장치는, 상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하는 동기화부를 더 포함할 수 있다.
상기 동기화부는, 상기 GPS 신호를 선형 보간하고, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 선형 보간된 GPS 신호를 매칭시킬 수 있으며, 상기 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 더 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행할 수 있다.
상기 기 설정된 다수 개의 시간 구간 간에는 중첩(overlapping)된 시간 구간이 존재할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있고, 상기 각각의 첨도 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있고, 상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있으며, 상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있으며, 상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관의 이상 상태 모니터링 장치는, 다수 개의 신호 획득부 각각으로부터 배관의 상태를 나타내는 신호인 배관 상태 신호를 입력받는 입력부; 상기 입력부를 통해 입력된 상기 배관 상태 신호를 기 설정된 다수 개의 시간 구간으로 분할하는 신호 분할부; 및 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 상기 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우 상기 배관에 이상이 있는 것으로 판정하는 모니터링부;를 포함한다.
여기서, 상기 각각의 신호 획득부는, GPS 안테나를 통해 GPS 신호를 수신하여, 상기 각각의 센서부가 센싱하는 상기 배관 상태 신호에 상기 GPS 신호를 매칭시킬 수 있고, 상기 입력부는, 상기 각각의 신호 획득부로부터 상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 입력받을 수 있으며, 상기 배관의 이상 상태 모니터링 장치는, 상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하는 동기화부를 더 포함할 수 있다.
상기 동기화부는, 상기 GPS 신호를 선형 보간하고, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 선형 보간된 GPS 신호를 매칭시킬 수 있으며, 상기 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 더 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행할 수 있다.
상기 기 설정된 다수 개의 시간 구간 간에는 중첩된 시간 구간이 존재할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있고, 상기 각각의 첨도 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있고, 상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있으며, 상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있으며, 상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관의 이상 상태 모니터링 방법은, 다수 개의 신호 획득부 각각으로부터 배관의 상태를 나타내는 신호인 배관 상태 신호를 입력받는 신호 입력 단계; 상기 신호 입력 단계를 통해 입력된 상기 배관 상태 신호를 기 설정된 다수 개의 시간 구간으로 분할하는 신호 분할 단계; 및 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 상기 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우 상기 배관에 이상이 있는 것으로 판정하는 모니터링 단계를 포함한다.
여기서, 상기 신호 입력 단계에서는, 상기 각각의 신호 획득부로부터 상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 입력받을 수 있으며, 상기 신호 입력 단계 이후 및 상기 신호 분할 단계 이전에, 상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하는 동기화 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동기화 단계에서는, 상기 GPS 신호를 선형 보간하고, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 선형 보간된 GPS 신호를 매칭시킬 수 있으며, 상기 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 더 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행할 수 있다.
상기 기 설정된 다수 개의 시간 구간 간에는 중첩된 시간 구간이 존재할 수 있다.
상기 모니터링 단계에서는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 코히어런스 함수값이 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링 단계에서는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있고, 상기 각각의 첨도 함수값이 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링 단계에서는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있고, 상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링 단계에서는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있으며, 상기 코히어런스 함수값이 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값이 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링 단계에서는, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있으며, 상기 코히어런스 함수값이 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명은 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 배관 상태 신호가 다수 개의 시간 구간으로 분할된 뒤, 상기 각각의 시간 구간에서 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부가 판단되도록 구성되어 있기 때문에, 배관 상태 신호가 다수 개의 시간 구간으로 분할되지 않은 상태에서 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부가 판단되는 경우에 비해, 배관에 이상이 있는지 여부를 더 높은 정확도로 판정할 수 있게 된다.
또한, GPS 신호와 매칭된 배관 상태 신호를 이용하거나, 나아가 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 배관 상태 신호를 이용하여, 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 배관 상태 신호 간에 시간 동기화가 이루어지도록 구성되어 있기 때문에, 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화가 이루어지지 않은 경우에 비해, 배관에 이상이 있는지 여부를 더 높은 정확도로 판정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 배관 상태 신호가 다수 개의 시간 구간으로 분할되되, 상기 다수 개의 시간 구간 간에 중첩된 시간 구간이 존재하도록 분할되기 때문에, 이상 상태 신호가 누락될 염려가 없어지게 되며, 이에 따라 배관에 이상이 있는지 여부를 더 높은 정확도로 판정할 수 있게 된다.
게다가, 본 발명은 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부에 따라 배관의 이상이 판정되기 때문에, 배관에서 물, 가스, 원유 등의 누설이 발생한 경우는 물론, 배관에서 누설이 발생하기 전에 존재하는 배관의 손상 여부도 미리 모니터링할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관의 이상 상태 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 배관의 이상 상태 모니터링 장치에 의해 이루어지는 배관의 이상 상태 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3a는 선형 보간 전 제1 GPS 신호를 나타낸 그래프이다.
도 3b는 선형 보간 전 제2 GPS 신호를 나타낸 그래프이다.
도 3c는 선형 보간 후 제1 GPS 신호를 나타낸 그래프이다.
도 3d는 선형 보간 후 제2 GPS 신호를 나타낸 그래프이다.
도 4는 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 배관 상태 신호를 이용하여, 배관 상태 신호 간에 시간 동기화가 이루어지는 모습을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5는 센서부가 센싱한 배관 상태 신호의 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 6a는 신호 분할부가 도 5의 제1 및 제2 배관 상태 신호를 각각 0~1초의 시간 구간으로 분할한 모습을 나타낸 그래프이다.
도 6b는 신호 분할부가 도 5의 제1 및 제2 배관 상태 신호를 각각 0.5~1.5초의 시간 구간으로 분할한 모습을 나타낸 그래프이다.
도 6c는 신호 분할부가 도 5의 제1 및 제2 배관 상태 신호를 각각 1~2초의 시간 구간으로 분할한 모습을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 모니터링부가 도 6a의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도를 산출한 뒤, 이를 이용해서 도 6a의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값을 산출하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7b는 모니터링부가 도 6b의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도를 산출한 뒤, 이를 이용해서 도 6b의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값을 산출하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7c는 모니터링부가 도 6c의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도를 산출한 뒤, 이를 이용해서 도 6c의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값을 산출하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8a는 모니터링부가 도 6a의 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값을 산출하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8b는 모니터링부가 도 6b의 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값을 산출하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8c는 모니터링부가 도 6c의 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값을 산출하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 6a 내지 도 6c의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값과, 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배관의 이상 상태 모니터링 시스템, 장치 및 방법에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관의 이상 상태 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관의 이상 상태 모니터링 시스템은 다수 개의 센서부(100), 다수 개의 신호 획득부(200) 및 배관의 이상 상태 모니터링 장치(300)를 포함할 수 있다.
다수 개의 센서부(100: 100-1, 100-2)는 서로 이격된 거리에 위치하여, 배관 상태 신호를 각각 센싱한다. 여기서, 상기 배관 상태 신호는 배관(10)의 상태를 나타내는 신호로서, 보다 구체적으로는 배관(10)에 누설이나 손상과 같은 이상이 발생했는지 여부를 나타내는 신호를 의미한다.
예를 들어, 배관(10)에 누설이나 손상과 같은 이상이 발생하지 않았을 경우, 각각의 센서부(100-1, 100-2)에서는 노이즈에 해당하는 미세 크기의 신호만을 상기 배관 상태 신호로서 센싱하게 된다. 이에 반해, 배관(10)에 이상이 발생했을 경우, 각각의 센서부(100-1, 100-2)에서는 노이즈에 해당하는 미세 크기의 신호뿐만 아니라, 상기 노이즈에 비해 신호의 크기가 큰 이상 상태 신호를 상기 배관 상태 신호로서 센싱하게 된다.
이와 같은 이상 상태 신호는 통상적으로 과도 신호(transient signal)의 형태로서 나타나게 되며, 본 발명에서는 각각의 센서부(100-1, 100-2)가 센싱하는 다수 개의 배관 상태 신호 중 어느 2개의 배관 상태 신호에 과도 신호 형태의 이상 상태 신호가 존재할 경우 배관(10)에 이상이 있는 것으로 판정하게 된다. 여기서, 다수 개의 배관 상태 신호 중 어느 2개의 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재한다는 것은, 그 2개의 배관 상태 신호를 센싱한 2개의 센서부 중 어느 하나의 센서부가 위치하는 지점에서 이상이 발생하였거나, 2개의 센서부가 위치하는 지점의 사이에서 이상이 발생하였다는 것을 의미한다.
도 1에서는 2개의 센서부(100)만을 도시하였으나, 센서부(100)의 개수는 적어도 2 이상일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1에서 좌측에 위치하는 센서부(100)를 제1 센서부(100-1)라 칭하고, 우측에 위치하는 센서부(100)를 제2 센서부(100-2)라 칭하기로 한다. 그리고 제1 센서부(100-1)가 센싱하는 배관 상태 신호를 제1 배관 상태 신호라 칭하고, 제2 센서부(100-2)가 센싱하는 배관 상태 신호를 제2 배관 상태 신호라 칭하기로 한다.
또한, 도 1에서는 각각의 센서부(100-1, 100-2)가 배관(10) 상에 위치하는 것으로 도시하였으나, 각각의 센서부(100-1, 100-2)는 배관(10) 내에 위치할 수도 있고, 배관(10)으로부터 일정 거리 이격되어 위치할 수도 있다.
나아가, 각각의 센서부(100-1, 100-2)는 배관(10) 상에 위치하는 진동 가속도계, 배관(10) 내에 위치하는 하이드로폰 및 배관(10)으로부터 일정 거리 이격된 거리에 위치하는 마이크로폰 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만, 이외에도 배관 상태 신호를 센싱할 수 있는 센서이기만 하면 본 발명에 따른 센서부(100)에 해당될 수 있다.
배관(10)에 누설이나 손상과 같은 이상이 발생한 경우, 상기 이상이 발생한 배관(10)의 지점에서는 탄성파(즉, 이상 상태 신호)가 발생하게 되며, 상기 탄성파는 배관(10)의 좌우방향으로 배관(10)의 표면을 따라 전달되게 된다. 만일 각각의 센서부(100-1, 100-2)가 상기 탄성파를 센싱할 수 있는 진동 가속도계를 포함하고 있고, 상기 이상이 발생한 배관(10)의 지점이 제1 센서부(100-1)와 제2 센서부(100-2)의 사이에 위치할 경우, 제1 센서부(100-1)와 제2 센서부(100-2)에서는 미세 크기의 노이즈 및 상기 탄성파를 배관 상태 신호로서 센싱하게 된다. 이에 반해, 배관(10)에 이상이 발생하지 않았을 경우, 제1 센서부(100-1)와 제2 센서부(100-2)에서는 미세 크기의 노이즈만을 상기 배관 상태 신호로서 센싱하게 된다.
다수 개의 신호 획득부(200: 200-1, 200-2) 각각은 서로 이격된 거리에 위치하며, 각각의 센서부(100-1, 100-2)가 센싱하는 배관 상태 신호를 획득한다. 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)가 각각의 센서부(100-1, 100-2)로부터 배관 상태 신호를 획득하기 위해, 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)는 각각의 센서부(100-1, 100-2)와 유선으로 통신 연결되거나, 무선으로 통신 연결(예를 들어, WiFi 등)될 수 있다.
도 1에서는 2개의 신호 획득부(200)만을 도시하였으나, 신호 획득부(200)는 적어도 2 이상일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1에서 좌측에 위치하는 신호 획득부(200)를 제1 신호 획득부(200-1)라 칭하고, 우측에 위치하는 신호 획득부(200)를 제2 신호 획득부(200-2)라 칭하기로 한다. 신호 획득부(200)는 센서부(100)와 1:1 대응 관계를 가질 수 있다. 즉, 신호 획득부(200)의 개수는 센서부(100)의 개수와 동일할 수 있다.
제1 신호 획득부(200-1)는 제1 센서부(100-1)와 통신 연결되어 있으며, 제1 센서부(100-1)가 센싱하는 제1 배관 상태 신호를 획득한다. 그리고 제2 신호 획득부(200-2)는 제2 센서부(100-2)와 통신 연결되어 있으며, 제2 센서부(100-2)가 센싱하는 제2 배관 상태 신호를 획득한다. 제1 센서부(100-1)가 센싱하는 제1 배관 상태 신호 및 제2 센서부(100-2)가 센싱하는 제2 배관 상태 신호는 아날로그 신호 형태일 수 있다. 이 경우, 제1 신호 획득부(200-1) 및 제2 신호 획득부(200-2)에는 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 ADC(Analog-Digital Converter)가 각각 구비될 수 있다.
또한, 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)에는 GPS 신호를 수신하기 위한 GPS 안테나(210: 210-1, 210-2)가 구비될 수 있다. 즉, 제1 신호 획득부(200-1)에는 GPS 신호를 수신하기 위한 제1 GPS 안테나(210-1)가 구비될 수 있으며, 제2 신호 획득부(200-2) 역시 GPS 신호를 수신하기 위한 제2 GPS 안테나(210-2)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 GPS 신호는 매초당 위성으로부터 발신되는 국제원자시(TAI)에 관한 신호를 의미하며, 일반적으로 64비트로 이루어져 있다. 이하에서는 제1 GPS 안테나(210-1)를 통해 수신되는 GPS 신호를 제1 GPS 신호로 칭하고, 제2 GPS 안테나(210-2)를 통해 수신되는 GPS 신호를 제2 GPS 신호라 칭하기로 한다.
이와 같이 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)에 각각의 GPS 안테나(210-1, 210-2)가 각각 구비되어 있기 때문에, 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)는 각각의 센서부(100-1, 100-2)로부터 배관 상태 신호를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, GPS 안테나(210-1, 210-2)를 통해 GPS 신호 역시 수신할 수 있다. 즉, 제1 신호 획득부(200-1)는 제1 센서부(100-1)로부터 제1 배관 상태 신호를 획득할 수 있으며, 제1 GPS 안테나(210-1)를 통해서는 제1 GPS 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제2 신호 획득부(200-2)는 제2 센서부(100-2)로부터 제2 배관 상태 신호를 획득할 수 있으며, 제2 GPS 안테나(210-2)를 통해서는 제2 GPS 신호를 수신할 수 있다.
각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)는 각각의 센서부(100-1, 100-2)가 센싱하는 배관 상태 신호에 GPS 신호를 매칭시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 신호 획득부(200-1)는 어느 특정 시간 t에 제1 센서부(100-1)로부터 획득한 제1 배관 상태 신호를 상기 시간 t에 수신한 제1 GPS 신호와 매칭시킬 수 있다. 또한, 제1 신호 획득부(200-1)는 상기 시간 t로부터 1초 경과한 시간 t+1에 제1 센서부(100-1)로부터 획득한 제1 배관 상태 신호를 상기 시간 t+1에 수신한 제1 GPS 신호와 매칭시킬 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 신호 획득부(200-2)는 어느 특정 시간 t에 제2 센서부(100-2)로부터 획득한 제2 배관 상태 신호를 상기 시간 t에 수신한 제2 GPS 신호와 매칭시킬 수 있다. 또한, 제2 신호 획득부(200-2)는 상기 시간 t로부터 1초 경과한 시간 t+1에 제2 센서부(100-2)로부터 획득한 제2 배관 상태 신호를 상기 시간 t+2에 수신한 제2 GPS 신호와 매칭시킬 수 있다.
여기서, 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)가 배관 상태 신호를 GPS 신호와 매칭시키는 이유는, 후술하는 배관의 이상 상태 모니터링 장치(300)가 제1 배관 상태 신호와 제2 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하도록 하여, 종국적으로 배관(10)에 이상이 있는지 여부를 정확도 높게 판정할 수 있도록 하기 위함이다. 배관의 이상 상태 모니터링 장치(300)가 시간 동기화를 수행하는 과정에 대해서는 후술하기로 한다.
배관의 이상 상태 모니터링 장치(이하, '모니터링 장치'라 함)(300)는 입력부(310), 신호 분할부(330) 및 모니터링부(340)를 포함하며, 시간 동기화를 위한 동기화부(320)를 추가적으로 포함할 수 있다. 모니터링 장치(300)는 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 제1 배관 상태 신호 및 제2 배관 상태 신호를 전달받아, 배관(10)에 이상이 있는지 여부를 모니터링한다. 이때 모니터링 장치(300)는 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)와 무선으로 통신 연결(예를 들어, WiFi 등)될 수 있으나, 경우에 따라서는 유선으로 통신 연결될 수도 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 배관의 이상 상태 모니터링 장치에 의해 이루어지는 배관의 이상 상태 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하에서는 도 2를 더 참고하여, 본 발명에 따른 배관의 이상 상태 모니터링 시스템 및 모니터링 장치에 의해 이루어지는 모니터링 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 배관(10)의 이상 상태 모니터링 방법에서는, 입력부(310)가 다수 개의 신호 획득부(200) 각각으로부터 배관(10)의 상태를 나타내는 신호인 배관 상태 신호를 입력받는 신호 입력 단계가 먼저 이루어질 수 있다(S100).
입력부(310)는 제1 신호 획득부(200-1)와 통신 연결되어 있으며, 이에 따라 제1 센서부(100-1)가 센싱한 제1 배관 상태 신호를 제1 신호 획득부(200-1)로부터 입력받을 수 있다. 또한, 입력부(310)는 제2 신호 획득부(200-2)와 통신 연결되어 있으며, 이에 따라 제2 센서부(100-2)가 센싱한 배관 상태 신호를 제2 신호 획득부(200-2)로부터 입력받을 수 있다.
모니터링 장치(300)는 상기 S100 단계 이후에 곧바로 S300 단계에 해당하는 신호 분할 단계를 진행할 수 있지만, 상기 S100 단계 이후에 S200 단계를 진행한 뒤 S300 단계를 진행할 수도 있다.
입력부(310)가 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받는 배관 상태 신호 중 일부 배관 상태 신호에는 상술한 바와 같이 GPS 신호가 매칭되어 있다. 즉, 입력부(310)는 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터, GPS 신호와 매칭된 배관 상태 신호 및 GPS 신호와 매칭되지 않은 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다.
이에 따라, 상기 S100 단계 이후에는, 동기화부(320)가 상기 GPS 신호와 매칭된 배관 상태 신호를 이용하여, 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하는 동기화 단계가 이루어질 수 있다(S200). 이때 동기화부(320)는 입력부(310)와 통신 연결되어 있기 때문에, 입력부(310)에 입력된 배관 상태 신호를 이용할 수 있다.
동기화부(320)는 제1 신호 획득부(200-1)로부터 입력받은 제1 배관 상태 신호의 제1 GPS 시간과, 제2 신호 획득부(200-2)로부터 입력받은 제2 배관 상태 신호의 제2 GPS 시간을 서로 일치시킴으로써, 제1 배관 상태 신호와 제2 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행할 수 있다. 제1 배관 상태 신호와 제2 배관 상태 신호 간에 시간 동기화가 이루어질 경우에는, 후술하는 바와 같이 제1 배관 상태 신호와 제2 배관 상태 신호가 서로 동일한 시간 구간으로 분할될 수 있으므로, 배관(10)에 이상이 있는지 여부가 보다 높은 정확도로 판정될 수 있게 된다.
다만, GPS 신호는 매초당 위성으로부터 발신되는 국제원자시(TAI)에 관한 신호이고, 각각의 센서부(100-1, 100-2)는 매초당 예를 들어 51,200개의 배관 상태 신호를 센싱한다.
이에 따라, 제1 신호 획득부(200-1)가 시간 t에 제1 센서부(100-1)로부터 획득한 제1 배관 상태 신호를 상기 시간 t에 수신한 제1 GPS 신호와 매칭시키고, 시간 t+1에 제1 센서부(100-1)로부터 획득한 제1 배관 상태 신호를 상기 시간 t+1에 수신한 제1 GPS 신호와 매칭시킨다 하더라도, 제1 GPS 신호와 매칭된 제1 배관 상태 신호에 비해 제1 GPS 신호와 매칭되지 않은 제1 배관 상태 신호가 훨씬 더 많이 존재하게 된다.
이와 마찬가지로, 제2 신호 획득부(200-2)가 시간 t에 제2 센서부(100-2)로부터 획득한 제2 배관 상태 신호를 상기 시간 t에 수신한 제2 GPS 신호와 매칭시키고, 시간 t+1에 제2 센서부(100-2)로부터 획득한 제2 배관 상태 신호를 상기 시간 t+1에 수신한 제2 GPS 신호와 매칭시킨다 하더라도, 제2 GPS 신호와 매칭된 제2 배관 상태 신호에 비해 제2 GPS 신호와 매칭되지 않은 제2 배관 상태 신호가 훨씬 더 많이 존재하게 된다.
도 3a는 선형 보간 전 제1 GPS 신호를 나타낸 그래프이고, 도 3b는 선형 보간 전 제2 GPS 신호를 나타낸 그래프이다. 그리고 도 3c는 선형 보간 후 제1 GPS 신호를 나타낸 그래프이고, 도 3d는 선형 보간 후 제2 GPS 신호를 나타낸 그래프이다. 도 3a 내지 도 3d에서 x축은 시간이고, y축은 GPS 신호이다.
도 3a의 0초 초과 1초 이하인 시간 구간에서, 입력부(310)는 제1 신호 획득부(200-1)로부터 51,200개의 제1 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다. 이때 제1 신호 획득부(200-1)가 1초 시점에 획득되는 제1 배관 상태 신호(즉, 51,200번째 제1 배관 상태 신호)에 제1 GPS 신호 TAI1을 매칭시켰을 경우, 입력부(310)는 제1 신호 획득부(200-1)로부터, 상기 제1 GPS 신호 TAI1과 매칭된 51,200번째의 제1 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다.
또한, 예를 들어, 도 3a의 5초 초과 6초 이하인 시간 구간에서도, 입력부(310)는 제1 신호 획득부(200-1)로부터 51,200개의 제1 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다. 이때 제1 신호 획득부(200-1)가 6초 시점에 획득되는 제1 배관 상태 신호(즉, 51,200×6번째 제1 배관 상태 신호)에 제1 GPS 신호 TAI6을 매칭시켰을 경우, 입력부(310)는 제1 신호 획득부(200-1)로부터, 상기 제1 GPS 신호 TAI6과 매칭된 51,200×6번째 제1 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다.
이와 마찬가지로, 도 3b의 0초 초과 1초 이하인 시간 구간에서, 입력부(310)는 제2 신호 획득부(200-2)로부터 51,200개의 제2 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다. 이때 제2 신호 획득부(200-2)가 1초 시점에 획득되는 제2 배관 상태 신호(즉, 51,200번째 제2 배관 상태 신호)에 제2 GPS 신호 TAI1'을 매칭시켰을 경우, 입력부(310)는 제2 신호 획득부(200-2)로부터, 상기 제2 GPS 신호 TAI1'과 매칭된 51,200번째의 제2 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다.
또한, 예를 들어, 도 3b의 5초 초과 6초 이하인 시간 구간에서도, 입력부(310)는 제2 신호 획득부(200-2)로부터 51,200개의 제2 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다. 이때 제2 신호 획득부(200-1)가 6초 시점에 획득되는 제2 배관 상태 신호(즉, 51,200×6번째 제2 배관 상태 신호)에 제2 GPS 신호 TAI6'을 매칭시켰을 경우, 입력부(310)는 제2 신호 획득부(200-1)로부터, 상기 제2 GPS 신호 TAI6'과 매칭된 51,200×6번째 제2 배관 상태 신호를 입력받을 수 있다.
이와 같이 제1 배관 상태 신호 중 일부만이 제1 GPS 신호와 매칭되고, 제2 배관 상태 신호 중 일부만이 상기 제2 GPS 신호와 매칭되더라도, 동기화부(320)는 제1 배관 상태 신호 및 제2 배관 상태 신호 간 시간 동기화를 수행할 수는 있다. 즉, 위의 예에서, 동기화부(320)는 GPS 신호와 매칭된 제1 및 제2 배관 상태 신호들 간에 시간 동기화를 시키는 방법을 통해, 제1 배관 상태 신호와 제2 배관 상태 신호 전체를 시간 동기화시킬 수 있다. 하지만 이 경우에는 GPS 신호와 매칭되지 않은 제1 및 제2 배관 상태 신호가 다수 존재하기 때문에, 동기화부(320)가 제1 배관 상태 신호와 제2 배관 상태 신호 간 시간 동기화를 정확하게 시키기 어려울 수 있다.
이에 따라, 동기화부(320)는 GPS 신호를 선형 보간하고, 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호에 상기 선형 보간된 GPS 신호를 매칭시킬 수 있다. 이때 동기화부(320)는 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호 중 일부 배관 상태 신호에 매칭되어 있는 GPS 신호를 가지고 GPS 신호의 선형 보간을 진행할 수 있다.
예를 들어, 동기화부(320)는 도 3a에서 좌표 <0초, TAI1>과 좌표 <6초, TAI6>을 직선으로 잇는 방법을 통해, 도 3c에 도시된 바와 같이 제1 GPS 신호를 선형 보간할 수 있다. 또한, 동기화부(320)는 도 3b에서 좌표 <0초, TAI1'>과 좌표 <6초, TAI6'>을 직선으로 잇는 방법을 통해, 도 3d에 도시된 바와 같이 제2 GPS 신호를 선형 보간할 수 있다.
이후 동기화부(320)는 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호에 상기 선형 보간된 GPS 신호를 매칭시킬 수 있다. 구체적으로, 동기화부(320)는 제1 신호 획득부(200-1)로부터 입력받은 51,200×6개의 제1 배관 상태 신호에 도 3c에 도시된 바와 같이 선형 보간된 제1 GPS 신호를 매칭시킬 수 있다. 또한, 동기화부(320)는 제2 신호 획득부(200-2)로부터 입력받은 51,200×6개의 제2 배관 상태 신호에 도 3d에 도시된 바와 같이 선형 보간된 제2 GPS 신호를 매칭시킬 수 있다.
이후 동기화부(320)는 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 배관 상태 신호를 이용하여, 각각의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행할 수 있다.
도 4는 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 배관 상태 신호를 이용하여, 배관 상태 신호 간에 시간 동기화가 이루어지는 모습을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 4에 의하면, Index 1의 선형 보간된 제1 GPS 신호와 Index 6의 선형 보간된 제2 GPS 신호가 동일하고, Index 2의 선형 보간된 제1 GPS 신호와 Index 7의 선형 보간된 제2 GPS 신호가 동일함을 알 수 있다. 이에 따라, 동기화부(320)는 Index 1의 선형 보간된 제1 GPS 신호를 Index 6의 선형 보간된 제2 GPS 신호에 대응시키고, Index 2의 선형 보간된 제1 GPS 신호를 Index 7의 선형 보간된 제2 GPS 신호에 대응시키는 방법을 통해, 제1 배관 상태 신호 및 제2 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행할 수 있다.
상기 S200 단계 이후에는, 신호 분할부(330)가 상기 입력부(310)를 통해 입력된 배관 상태 신호를 기 설정된 다수 개의 시간 구간으로 분할하는 신호 분할 단계가 이루어질 수 있다(S300). 신호 분할부(330)는 입력부(310) 또는 동기화부(320)와 통신 연결되어 있기 때문에, 입력부(310)에 입력된 배관 상태 신호 또는 동기화부(320)에 의해 시간 동기화가 이루어진 배관 상태 신호를 이용할 수 있다.
입력부(310)에는 매초당 51,200개의 제1 배관 상태 신호와 51,200개의 제2 배관 상태 신호가 입력되기 때문에, 배관(10)에 이상이 있는지 여부가 높은 정확도로 판정되기 위해서는, 제1 및 제2 배관 상태 신호를 다수 개의 시간 구간으로 각각 분할할 것이 요구된다.
이에 따라, 신호 분할부(330)는 제1 배관 상태 신호를 예를 들어 1초 단위로 분할할 수 있고, 제2 배관 상태 신호 역시 예를 들어 1초 단위로 분할할 수 있다. 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각을 이와 같이 1초 단위로 다수 개의 시간 구간으로 분할하고, 각각의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단할 경우, 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부가 정확도 높게 판단될 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 배관(10)에 이상이 있는 경우 발생하는 탄성파(즉, 이상 상태 신호)는 배관(10)의 좌우방향으로 전달되기 때문에, 제1 센서부(100-1)와 제2 센서부(100-2) 사이의 배관(10)에 이상이 있을 경우, 제1 센서부(100-1)와 제2 센서부(100-2)에서는 미세 크기의 노이즈와 함께 상기 탄성파를 배관 상태 신호로서 센싱하게 된다. 다만, 신호 분할부(330)가 제1 및 제2 배관 상태 신호를 중첩(overlapping) 없이 1초 단위로 분할할 경우에는, 배관(10)의 이상 여부가 정확하게 판정될 수 없는 경우가 존재할 수 있다.
도 5는 센서부가 센싱한 배관 상태 신호의 일 예를 나타낸 그래프이다. 도 5에서 위쪽에 나타낸 'Sensor 1'에 관한 그래프는 제1 센서부(100-1)가 0초부터 2초까지 센싱한 제1 배관 상태 신호를 나타낸 것이고, 도 5에서 아래쪽에 나타낸 'Sensor 2'에 관한 그래프는 제2 센서부(100-2)가 0초부터 2초까지 센싱한 제2 배관 상태 신호를 나타낸 것이다. 도 5에서 x축은 신호가 센싱된 시간이고, y축은 센싱된 신호의 진폭이다.
도 5에 의하면, 이상 상태 신호가 제1 센서부(100-1)에 비해 제2 센서부(100-2)에 약 0.4초 늦게 도달하였음을 알 수 있으며, 0~2초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호에는 각각 과도 신호 형태의 이상 상태 신호가 존재하기 때문에, 배관(10)에 이상이 있는 것으로 판정되어야 한다. 참고로, 도 5에 의하면, 배관(10)에서 이상 상태 신호가 발생한 지점이 제1 센서부(100-1)가 위치한 지점과 제2 센서부(100-2)가 위치한 지점의 사이에 존재하되, 제1 센서부(100-1)가 위치한 지점 쪽으로 더 치우쳐져 있음을 알 수 있다.
도 6은 신호 분할부가 도 5의 배관 상태 신호를 1초 단위로 다수 개의 시간 구간으로 분할한 모습을 나타낸 그래프로서, 도 6a 및 도 6c에 의하면, 신호 분할부(330)가 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각을 중첩 없이 1초 단위로 분할할 경우에는, 배관(10)의 이상 여부가 정확하게 판정될 수 없음을 보여준다.
보다 구체적으로, 도 6a는 신호 분할부(330)가 도 5의 제1 및 제2 배관 상태 신호를 각각 0~1초의 시간 구간으로 분할한 모습을 나타낸 그래프이고, 도 6c는 신호 분할부(330)가 도 5의 제1 및 제2 배관 상태 신호를 각각 1~2초의 시간 구간으로 분할한 모습을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 6a 및 도 6c는 0초부터 2초까지 센싱된 제1 및 제2 배관 상태 신호를 신호 분할부(330)가 시간 구간의 중첩 없이 1초 단위로 분할한 모습을 나타낸 그래프이다.
도 6a에 의하면, 0~1초의 시간 구간에서 제1 배관 상태 신호에는 이상 상태 신호가 존재하지만, 제2 배관 상태 신호에는 이상 상태 신호가 존재하지 않기 때문에, 후술하는 모니터링부(340)에서는 배관(10)에 이상이 있는 것으로 판정하지 않게 된다. 또한, 도 6c에 의하면, 1~2초의 시간 구간에서 제2 배관 상태 신호에는 이상 상태 신호가 존재하지만, 제1 배관 상태 신호에는 이상 상태 신호가 존재하지 않기 때문에, 후술하는 모니터링부(340)에서는 배관(10)에 이상이 있는 것으로 판정하지 않게 된다.
이에 따라, 상기 S300단계에서는, 신호 분할부(330)가 배관 상태 신호를 신호 분할부(330)에 기 설정된 다수 개의 시간 구간으로 분할하되, 상기 다수 개의 시간 구간 간에는 중첩된 시간 구간이 존재하는 것이 바람직하다.
도 6b는 신호 분할부(330)가 도 5의 제1 및 제2 배관 상태 신호를 각각 0.5~1.5초의 시간 구간으로 분할한 모습을 나타낸 그래프로서, 도 6b는 도 6a와의 관계에서 0.5~1초의 중첩된 시간 구간이 존재하고, 도 6c와의 관계에서는 1~1.5초의 중첩된 시간 구간이 존재한다.
도 6b에 의하면, 0.5~1.5초의 시간 구간에서 제1 배관 상태 신호 및 제2 배관 상태 신호에는 이상 상태 신호가 모두 존재하기 때문에, 모니터링부(340)에서는 배관(10)에 이상이 있는 것으로 판정할 수 있다. 이와 같이, 신호 분할부(330)가 제1 배관 상태 신호 및 제2 배관 상태 신호 각각을 서로 간에 중첩된 시간 구간이 존재하도록 다수 개의 시간 구간으로 분할할 경우에는, 이상 상태 신호의 누락 없이 배관(10)의 이상 여부가 판정될 수 없기 때문에, 배관(10)의 이상 여부 판정의 정확도가 높아질 수 있게 된다. 한편, 신호 분할부(330)에는 배관 상태 신호를 분할하는데 필요한 다수 개의 시간 구간이 기 설정되어 있을 수 있다.
상기 S300 단계 이후, 모니터링부(340)가 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 다수 개의 신호 획득부(200) 중 어느 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호(예를 들어, 제1 및 제2 배관 상태 신호)에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호(예를 들어, 제1 및 제2 배관 상태 신호)에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우, 배관(10)에 이상이 있는 것으로 판정하는 모니터링 단계가 이루어질 수 있다(S400). 이때 모니터링부(340)는 신호 분할부(330)와 통신 연결되어 있기 때문에, 신호 분할부(330)에 의해 분할된 다수 개의 시간 구간 각각에서 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 모니터링부(340)가 판단한 결과, 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 다수 개의 신호 획득부(200) 중 어느 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호(예를 들어, 제1 및 제2 배관 상태 신호)에 이상 상태 신호가 존재하지 않을 경우에는 상기 S100 단계가 다시 이루어질 수 있다.
모니터링부(340)는 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 다수 개의 신호 획득부(200) 중 어느 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 코히어런스 함수(coherence function)를 통해 판단할 수 있다. 여기서, 코히어런스 함수는 2개의 신호 간 유사도를 나타내는 함수이다.
코히어런스 함수값(Coherence)은 코히어런스 함수로부터 산출해낼 수 있으며, 0 이상 1 이하의 범위 내에 존재할 수 있다.
제1 센서부(100-1) 및 제2 센서부(100-2)가 센싱하는 제1 및 제2 배관 상태 신호에 동일한 발생원으로부터 기인한 이상 상태 신호가 존재할 경우, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간에는 유사도가 클 것이기 때문에 코히어런스 함수값 역시 클 것이다(즉, 코히어런스 함수값은 1에 근사하게 됨).
이에 반해, 제1 센서부(100-1) 및 제2 센서부(100-2)가 센싱하는 제1 및 제2 배관 상태 신호에 동일한 발생원으로부터 기인한 이상 상태 신호가 존재하지 않을 경우에는, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간에 유사도가 작을 것이기 때문에 코히어런스 함수값 역시 작을 것이다(즉, 코히어런스 함수값은 0에 근사하게 됨).
이와 같이 코히어런스 함수값은 2개의 배관 상태 신호에 동일한 발생원으로부터 기인한 이상 상태 신호가 모두 존재하는지 여부를 비교적 높은 정확도로 알려줄 수 있기 때문에, 모니터링부(340)는 배관(10)에 이상이 있는지 여부를 정확도 높게 판정할 수 있는 수단으로서 코히어런스 함수값을 활용할 수 있다.
모니터링부(340)는 다수 개의 시간 구간(예를 들어, 0~1초, 0.5~1.5초, 1~2초, 1.5~2.5초 등) 각각에서, 다수 개의 신호 획득부(200) 중 어느 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있다.
예를 들어, 모니터링부(340)는 다음의 수학식 1을 통해 다수 개의 시간 구간(예를 들어, 0~1초, 0.5~1.5초, 1~2초, 1.5~2.5초 등) 각각에서, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수 Cxy(f)를 일단 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020099997908-pat00001
수학식 1에서 Gxx(f)는 제1 배관 상태 신호의 오토 파워 스펙트럼 밀도(auto power spectral density)이고, Gyy(f)는 제2 배관 상태 신호의 오토 파워 스펙트럼 밀도이며, Gxy(f)는 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도(cross power spectral density)이다.
모니터링부(340)는 도 6a에 나타낸 0~1초의 시간 구간에서, 제1 배관 상태 신호의 오토 파워 스펙트럼 밀도 Gxx(f) 및 제2 배관 상태 신호의 오토 파워 스펙트럼 밀도 Gyy(f)를 산출할 수 있다.
또한, 모니터링부(340)는 도 6a에 나타낸 0~1초의 시간 구간에서, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도 Gxy(f)를 산출할 수 있다. 도 7a의 위쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6a의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도 Gxy(f)를 산출한 모습을 나타낸 것이다.
모니터링부(340)가 Gxx(f), Gyy(f) 및 Gxy(f)를 산출한 뒤에는, 이를 수학식 1에 대입하여 0~1초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수 Cxy(f)를 산출할 수 있다. 도 7a의 아래쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6a의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수 Cxy(f)를 산출한 모습을 나타낸 것이다.
이후 모니터링부(340)는 상기 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수 Cxy(f)로부터, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값 Coherence를 산출할 수 있다. 이때 모니터링부(340)는 다음의 수학식 2를 통해 코히어런스 함수값 Coherence를 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112020099997908-pat00002
수학식 2에서 f1 및 f2는 Gxy(f)의 피크 파워의 절반(도 7a의 위쪽 그래프의 'Half power' 참고)에 해당하는 주파수이다. 여기서, Gxy(f)의 피크 파워의 절반은 피크 파워의 -6dB 파워에 해당될 수 있다.
수학식 2에 나타난 바와 같이, 모니터링부(340)는 f1 이상 f2 이하의 주파수 범위에서 코히어런스 함수의 크기(magnitude)를 합산하여 도 6a에 나타낸 0~1초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값 Coherence를 산출할 수 있다(도 7a의 아래쪽 그래프의 f1 이상 f2 이하의 주파수 범위 참고). 도 7a의 아래쪽 그래프의 예에서, 모니터링부(340)가 산출한 코히어런스 함수값 Coherence은 0.0684로서, 0에 매우 근사한 값을 나타낸다. 이는 도 6a에 도시된 바와 같이, 0~1초의 시간 구간에서는 제1 배관 상태 신호에만 이상 상태 신호가 존재할 뿐, 제2 배관 상태 신호에는 이상 상태 신호가 존재하지 않기 때문에, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도가 매우 작기 때문이다.
다음으로, 모니터링부(340)는 도 6b에 나타낸 0.5~1.5초의 시간 구간에서, 제1 배관 상태 신호의 오토 파워 스펙트럼 밀도 Gxx(f) 및 제2 배관 상태 신호의 오토 파워 스펙트럼 밀도 Gyy(f)를 산출할 수 있다.
또한, 모니터링부(340)는 도 6b에 나타낸 0.5~1.5초의 시간 구간에서, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도 Gxy(f)를 산출할 수 있다. 도 7b의 위쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6b의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도 Gxy(f)를 산출한 모습을 나타낸 것이다.
모니터링부(340)가 Gxx(f), Gyy(f) 및 Gxy(f)를 산출한 뒤에는, 상술한 바와 같이 이를 수학식 1에 대입하여 0.5~1.5초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수 Cxy(f)를 산출할 수 있다. 도 7b의 아래쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6b의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수 Cxy(f)를 산출한 모습을 나타낸 것이다.
이후 모니터링부(340)는 상기 수학식 2를 통해 0.5~1.5초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값 Coherence를 산출할 수 있다. 여기서, 모니터링부(340)는 도 7b의 위쪽 그래프에 나타낸 Gxy(f)의 피크 파워의 절반에 해당하는 주파수 f1 및 f2를 이용할 수 있다.
모니터링부(340)는 f1 이상 f2 이하의 주파수 범위에서 코히어런스 함수의 크기를 합산하여 도 6b에 나타낸 0.5~1.5초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값 Coherence를 산출할 수 있다(도 7b의 아래쪽 그래프의 f1 이상 f2 이하의 주파수 범위 참고). 도 7b의 아래쪽 그래프의 예에서, 모니터링부(340)가 산출한 코히어런스 함수값 Coherence는 0.9422로서, 1에 매우 근사한 값을 나타낸다. 이는 도 6b에 도시된 바와 같이, 0.5~1.5초의 시간 구간에서는 제1 및 제2 배관 상태 신호에 동일한 발생원으로부터 기인한 이상 상태 신호가 존재하기 때문에, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도가 매우 크기 때문이다.
다음으로, 모니터링부(340)는 도 6c에 나타낸 1~2초의 시간 구간에서, 제1 배관 상태 신호의 오토 파워 스펙트럼 밀도 Gxx(f) 및 제2 배관 상태 신호의 오토 파워 스펙트럼 밀도 Gyy(f)를 산출할 수 있다.
또한, 모니터링부(340)는 도 6c에 나타낸 1~2초의 시간 구간에서, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도 Gxy(f)를 산출할 수 있다. 도 7c의 위쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6c의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 크로스 파워 스펙트럼 밀도 Gxy(f)를 산출한 모습을 나타낸 것이다.
모니터링부(340)가 Gxx(f), Gyy(f) 및 Gxy(f)를 산출한 뒤에는, 이를 수학식 1에 대입하여 1~2초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수 Cxy(f)를 산출할 수 있다. 도 7c의 아래쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6c의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수 Cxy(f)를 산출한 모습을 나타낸 도면이다.
이후 모니터링부(340)는 상기 수학식 2를 통해 1~2초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값 Coherence를 산출할 수 있다. 여기서, 모니터링부(340)는 도 7c의 위쪽 그래프에 나타낸 Gxy(f)의 피크 파워의 절반에 해당하는 주파수 f1 및 f2를 이용할 수 있다.
모니터링부(340)는 f1 이상 f2 이하의 주파수 범위에서 코히어런스 함수의 크기를 합산하여 도 6c에 나타낸 1~2초의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값 Coherence를 산출할 수 있다(도 7c의 아래쪽 그래프의 f1 이상 f2 이하의 주파수 범위 참고). 도 7c의 아래쪽 그래프의 예에서, 모니터링부(340)가 산출한 코히어런스 함수값 Coherence는 0.0548로서, 0에 매우 근사한 값을 나타낸다. 이는 도 6c에 도시된 바와 같이, 1~2초의 시간 구간에서는 제2 배관 상태 신호에만 이상 상태 신호가 존재할 뿐, 제1 배관 상태 신호에는 이상 상태 신호가 존재하지 않기 때문에, 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도가 매우 작기 때문이다.
모니터링부(340)에는 코히어런스 함수 기준값이 기 설정되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 코히어런스 함수 기준값은 제1 센서부(100-1) 및 제2 센서부(100-2)가 동일한 발생원으로부터 기인한 이상 상태 신호를 센싱할 경우에 산출될 수 있는 코히어런스 함수값의 최소값일 수 있다. 통상적으로 2개의 신호 간 상관성이 70% 이상이면, 그 2개의 신호는 상관성이 있는 것으로 간주된다. 이에 따라, 모니터링부(340)에는 상기 코히어런스 함수 기준값으로서 0.7이 기 설정될 수 있다.
모니터링부(340)는 상기 코히어런스 함수값을 모니터링부(340)에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값과 비교할 수 있다.
모니터링부(340)가 비교한 결과, 상기 코히어런스 함수값이 상기 기 설정된 코히어런스 함수 기준값보다 작을 경우(즉, Coherence < 0.7)에는, 상기 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 위의 예에서는, 도 7a 및 도 7c의 경우, 모니터링부(340)는 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
이에 반해, 모니터링부(340)가 비교한 결과, 상기 코히어런스 함수값이 상기 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상일 경우(즉, Coherence ≥ 0.7)에는, 상기 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 위의 예에서는, 도 7b의 경우, 모니터링부(340)는 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 모니터링부(340)는 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 다수 개의 신호 획득부(200) 중 어느 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 첨도 함수(Kurtosis function)를 통해 판단할 수 있다. 여기서, 첨도 함수는 신호의 통계적 분포 및 그 통계적 분포의 뾰족함 정도를 나타낸 함수로서, 카운트되는 값들이 중심에 집중적으로 몰려 있는지 여부를 파악할 때 사용된다.
첨도 함수값(Kurt)은 첨도 함수로부터 산출해낼 수 있으며, 첨도 함수값(Kurt)이 3에 가까우면 신호의 통계적 분포는 정규 분포에 가깝다. 또한, 첨도 함수값(Kurt)이 3보다 작을 경우에는(Kurt < 3) 신호의 통계적 분포가 정규 분포보다 더 완만한 분포를 나타내며, 첨도 함수값(Kurt)이 3보다 클 경우에는(Kurt > 3) 신호의 통계적 분포가 정규 분포보다 더 뾰족한 분포를 나타낸다.
센서부(100-1, 100-2)가 센싱하는 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재할 경우에는, 배관 상태 신호의 통계적 분포가 전체적으로 고르지 않을 것이기 때문에 첨도 함수값은 클 것이다(즉, 첨도 함수값은 3보다 클 것이다).
이에 반해, 센서부(100-1, 100-2)가 센싱하는 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않을 경우(즉, 배관 상태 신호에 노이즈만 존재할 경우)에는, 배관 상태 신호의 통계적 분포가 전체적으로 고를 것이기 때문에 첨도 함수값은 작을 것이다(즉, 첨도 함수값은 3이하일 것이다).
이와 같이 첨도 함수값은 배관 상태 신호에 노이즈와 이상 상태 신호가 모두 존재하는지, 아니면 배관 상태 신호에 노이즈만 존재하는지 여부를 비교적 높은 정확도로 알려줄 수 있기 때문에, 모니터링부(340)는 배관(10)에 이상이 있는지 여부를 정확도 높게 판정할 수 있는 수단으로서 첨도 함수값을 활용할 수 있다.
모니터링부(340)는 다수 개의 시간 구간(예를 들어, 0~1초, 0.5~1.5초, 1~2초, 1.5~2.5초 등) 각각에서, 다수 개의 신호 획득부(200) 중 어느 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있다.
예를 들어, 모니터링부(340)는 다음의 수학식 3을 통해 다수 개의 시간 구간(예를 들어, 0~1초, 0.5~1.5초, 1~2초, 1.5~2.5초 등) 각각에서, 제1 및 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurt를 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112020099997908-pat00003
수학식 3에서 n은 각각의 시간 구간에서 카운팅되는 전체 신호의 개수(예를 들어, 51,200개)이고,
Figure 112020099997908-pat00004
는 각각의 시간 구간에서 카운팅되는 전체 신호 중 i번째 신호의 진폭(amplitude)이며,
Figure 112020099997908-pat00005
는 각각의 시간 구간에서 카운팅되는 전체 신호의 진폭의 평균값이다. 이하에서는 모니터링부(340)가 상기 수학식 3을 통해 산출하는 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 Kurtx라 하고, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 Kurty라 한다.
모니터링부(340)는 도 6a에 나타낸 0~1초의 시간 구간에서, 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx를 산출할 수 있다. 도 8a의 위쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6a의 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx를 산출한 모습을 나타낸 것으로서, 모니터링부(340)가 상기 수학식 3을 통해 산출한 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx는 13.16이다.
또한, 모니터링부(340)는 도 6a에 나타낸 0~1초의 시간 구간에서, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty를 산출할 수 있다. 도 8a의 아래쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6a의 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty를 산출한 모습을 나타낸 것으로서, 모니터링부(340)가 상기 수학식 3을 통해 산출한 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx는 2.98이다.
이와 같이 도 6a의 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx가 비교적 크고, 도 6a의 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty가 비교적 작은 이유는, 0~1초 사이의 시간 구간에서는 제1 배관 상태 신호에만 이상 상태 신호가 존재하고, 제2 배관 상태 신호에는 노이즈만 존재할 뿐 이상 상태 신호가 존재하지 않기 때문이다.
모니터링부(340)에는 첨도 함수 기준값이 기 설정되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 첨도 함수 기준값은 센서부(100-1, 100-2)가 노이즈만을 센싱할 경우에 산출될 수 있는 첨도 함수값일 수 있다. 즉, 어느 신호에 노이즈만 존재할 경우, 그 노이즈는 화이트 가우시안 분포를 나타낼 것이기 때문에 그 신호의 통계적 분포는 정규 분포에 가까울 것이다. 이에 의하면, 배관 상태 신호에 노이즈만 존재할 경우 그 배관 상태 신호는 정규 분포에 가까울 것이므로, 노이즈만 존재하는 배관 상태 신호의 첨도 함수값은 약 3이다. 이에 따라, 모니터링부(340)에는 상기 첨도 함수 기준값으로서 3이 기 설정될 수 있다.
모니터링부(340)는 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값을 첨도 함수 기준값과 비교할 수 있다. 도 8a를 참고하면, 모니터링부(340)는 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 13.16을 첨도 함수 기준값 3과 비교하고, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 2.98을 첨도 함수 기준값 3과 비교할 수 있다.
모니터링부(340)가 비교한 결과 제1 및 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값이 첨도 함수 기준값보다 모두 클 경우, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이와 달리, 모니터링부(340)가 비교한 결과 제1 및 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값이 첨도 함수 기준값보다 모두 크지 않을 경우, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
도 8a의 경우, 모니터링부(340)가 비교한 결과 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값은 첨도 함수 기준값보다 크지만, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값은 첨도 함수 기준값보다 작으므로, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
이와 마찬가지로, 모니터링부(340)는 도 6b에 나타낸 0.5~1.5초의 시간 구간에서, 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx를 산출할 수 있다. 도 8b의 위쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6b의 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx를 산출한 모습을 나타낸 것으로서, 모니터링부(340)가 상기 수학식 3을 통해 산출한 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx는 12.82이다.
또한, 모니터링부(340)는 도 6b에 나타낸 0.5~1.5초의 시간 구간에서, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty를 산출할 수 있다. 도 8b의 아래쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6b의 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty를 산출한 모습을 나타낸 것으로서, 모니터링부(340)가 상기 수학식 3을 통해 산출한 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx는 12.60이다.
이와 같이 도 6b의 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx 및 도 6b의 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty가 비교적 큰 이유는, 0.5~1.5초 사이의 시간 구간에서 제1 및 제2 배관 상태 신호에 모두 이상 상태 신호가 존재하기 때문이다.
모니터링부(340)는 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값을 첨도 함수 기준값과 비교할 수 있다. 도 8a를 참고하면, 모니터링부(340)는 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 12.82를 첨도 함수 기준값 3과 비교하고, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 12.60을 첨도 함수 기준값 3과 비교할 수 있다.
모니터링부(340)가 비교한 결과 제1 및 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 모두 첨도 함수 기준값보다 크므로, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 모니터링부(340)는 도 6c에 나타낸 1~2초의 시간 구간에서, 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx를 산출할 수 있다. 도 8c의 위쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6c의 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx를 산출한 모습을 나타낸 것으로서, 모니터링부(340)가 상기 수학식 3을 통해 산출한 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx는 2.91이다.
또한, 모니터링부(340)는 도 6c에 나타낸 1~2초의 시간 구간에서, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty를 산출할 수 있다. 도 8c의 아래쪽 그래프는 모니터링부(340)가 도 6c의 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty를 산출한 모습을 나타낸 것으로서, 모니터링부(340)가 상기 수학식 3을 통해 산출한 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx는 12.48이다.
이와 같이 도 6c의 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx가 비교적 작고, 도 6c의 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty가 비교적 큰 이유는, 1~2초 사이의 시간 구간에서는 제2 배관 상태 신호에만 이상 상태 신호가 존재하고, 제1 배관 상태 신호에는 노이즈만 존재할 뿐 이상 상태 신호가 존재하지 않기 때문이다.
모니터링부(340)는 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값을 첨도 함수 기준값과 비교할 수 있다. 도 8c를 참고하면, 모니터링부(340)는 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 2.91을 첨도 함수 기준값 3과 비교하고, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 12.48을 첨도 함수 기준값 3과 비교할 수 있다.
모니터링부(340)가 비교한 결과 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값은 첨도 함수 기준값보다 크지만, 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값은 첨도 함수 기준값보다 작으므로, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
이와는 다른 예로서, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단하기 위하여, 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값, 즉 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx과 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty의 기하 평균값을 산출할 수도 있다. 여기서, 2개의 첨도 함수값의 기하 평균값 GeoM은 다음의 수학식 4를 통해 산출될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112020099997908-pat00006
도 8a의 예에서, 모니터링부(340)는 상기 수학식 4에, 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx로서 13.16을 대입하고, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty로서 2.98을 대입하여, 이들의 기하 평균값을 13.49로 산출할 수 있다.
모니터링부(340)에는 첨도 함수 기하 평균 기준값이 기 설정되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 첨도 함수 기하 평균 기준값은 제1 센서부(100-1) 및 제2 센서부(100-2)가 각각 이상 상태 신호가 포함된 배관 상태 신호를 센싱할 경우에 산출될 수 있는 첨도 함수값의 기하 평균 최소값일 수 있다. 예를 들어, 센서부가 이상 상태 신호가 포함된 배관 상태 신호를 센싱할 경우에 산출될 수 있는 첨도 함수값의 최소값이 12라 할 때, 그 값을 Kurtx 및 Kurty로 하여 상기 수학식 4에 대입할 경우에 산출되는 첨도 함수값의 기하 평균값은 약 17이다. 이에 따라, 모니터링부(340)에는 상기 첨도 함수 기하 평균 기준값으로서 17이 기 설정될 수 있다.
모니터링부(340)는 첨도 함수값의 기하 평균값을 첨도 함수 기하 평균 기준값과 비교할 수 있다. 첨도 함수값의 기하 평균값이 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이와 달리, 첨도 함수값의 기하 평균값이 첨도 함수 기준값보다 작을 경우, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
도 8a의 경우, 모니터링부(340)는 상기 첨도 함수의 기하 평균값 13.49를 첨도 함수 기하 평균 기준값인 17과 비교할 수 있다. 모니터링부(340)가 비교한 결과, 상기 첨도 함수의 기하 평균값이 상기 첨도 함수 기하 평균 기준값보다 작기 때문에, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
이와 마찬가지로, 모니터링부(340)는 도 6b에 나타낸 0.5~1.5초의 시간 구간에서, 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx(=12.82)와, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty(=12.60)를 도 8b와 같이 산출할 수 있고, 상기 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx(=12.82)과 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty(=12.60)의 기하 평균값을 상기 수학식 4를 통해 18.70으로 산출할 수 있다.
이후 모니터링부(340)는 상기 첨도 함수의 기하 평균값 18.70을 첨도 함수 기하 평균 기준값인 17과 비교할 수 있다. 모니터링부(340)가 비교한 결과, 상기 첨도 함수의 기하 평균값이 상기 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상이기 때문에, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 모니터링부(340)는 도 6c에 나타낸 1~2초의 시간 구간에서, 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx(=2.91)와, 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty(=12.48)을 도 8c와 같이 산출할 수 있고, 상기 제1 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurtx(=2.91)와 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값 Kurty(=12.48)의 기하 평균값을 상기 수학식 4를 통해 12.81로 산출할 수 있다.
이후 모니터링부(340)는 상기 첨도 함수의 기하 평균값 12.81을 첨도 함수 기하 평균 기준값인 17과 비교할 수 있다. 모니터링부(340)가 비교한 결과, 상기 첨도 함수의 기하 평균값이 상기 첨도 함수 기하 평균 기준값보다 작기 때문에, 모니터링부(340)는 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
앞에서는 모니터링부(340)가 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 다수 개의 신호 획득부(200) 중 어느 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를, 코히어런스 함수값 및 첨도 함수값 중 어느 하나를 이용하여 판단하는 방안에 대해 설명하였다.
하지만, 모니터링부(340)는 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단함에 있어서, 코히어런스 함수값 및 첨도 함수값 모두를 이용할 수도 있으며, 이 경우에는 모니터링부(340)가 배관(10)의 이상 여부를 보다 더 정확하게 판정할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 모니터링부(340)는 다수 개의 시간 구간 각각에서, 다수 개의 신호 획득부(200) 중 어느 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출할 수 있고, 이와 함께 모니터링부(340)는 상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출할 수 있다.
만일 상기 코히어런스 함수값이 모니터링부(340)에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값이 모니터링부(340)에 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 모니터링부(340)는 상기 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
이에 반해, 상기 코히어런스 함수값이 상기 코히어런스 함수 기준값보다 작거나, 상기 각각의 첨도 함수값 중 적어도 하나 이상의 첨도 함수값이 상기 첨도 함수 기준값 이하일 경우, 모니터링부(340)는 상기 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
이와는 다른 예로서, 만일 상기 코히어런스 함수값이 모니터링부(340)에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 모니터링부(340)에 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 모니터링부(340)는 상기 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
이에 반해, 상기 코히어런스 함수값이 상기 코히어런스 함수 기준값보다 작거나, 상기 첨도 함수값의 기하 평균값이 상기 첨도 함수 기하 평균 기준값보다 작을 경우, 모니터링부(340)는 상기 2개의 신호 획득부(200-1, 200-2)로부터 입력받은 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
도 9는 도 6a 내지 도 6c의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값과, 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값을 나타낸 도면이다.
도 9에 의하면, 0~1초의 시간 구간 및 1~2초의 시간 구간에서의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값은, 0.5~1.5초의 시간 구간에서의 제1 및 제2 배관 상태 신호 간 코히어런스 함수값에 비해 작음을 알 수 있다. 또한, 0~1초의 시간 구간 및 1~2초의 시간 구간에서의 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값은, 0.5~1.5초의 시간 구간에서의 제1 및 제2 배관 상태 신호 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값에 비해 작음을 알 수 있다. 이는 0~2초의 시간 구간 중 0.5~1.5초의 시간 구간에서만, 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 모두 존재하고 있기 때문이다.
제1 및 제2 배관 상태 신호 중 어느 하나의 배관 상태 신호에만 이상 상태 신호가 존재한다는 것은, 적어도 2개의 센서부(100-1, 100-2)가 위치하는 지점의 사이에서는 배관(10)에 이상이 발생하지 않았다는 것을 의미한다. 따라서, 모니터링부(340)가 제1 및 제2 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단함에 있어서, 코히어런스 함수값 및 첨도 함수값 모두를 이용할 경우에는, 모니터링부(340)가 배관(10)에 이상이 있는지 여부를 더욱 정확하게 판정할 수 있음은 물론이며, 배관(10)에 이상이 발생한 지점 역시 더욱 정확하게 모니터링할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 앞에서는 코히어런스 함수값, 첨도 함수값을 특정한 방법에 의해 산출되는 것으로 설명하였으나, 이들 함수값 산출은 얼마든지 다른 방식에 의해 산출될 수 있는 것이다. 예를 들어, 앞에서는 배관 상태 신호에 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단함에 있어서 첨도 함수값의 기하 평균값을 이용하였으나, 이는 바람직한 실시예 중 하나에 불과한 것이며, 첨도 함수값의 산술 평균값 또는 조화 평균값 등을 이용할 수도 있는 것이다. 또한, 앞에서는 코히어런스 함수 기준값, 첨도 함수 기준값, 첨도 함수 기하 평균 기준값이 특정 값인 것으로 설명하였으나, 이들 기준값 역시 얼마든지 변경 실시 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 배관
100: 센서부
200: 신호 획득부
300: 배관의 이상 상태 모니터링 장치
310: 입력부
320: 동기화부
330: 신호 분할부
340: 모니터링부

Claims (19)

  1. 서로 이격된 거리에 위치하며, 배관의 상태를 나타내는 신호인 배관 상태 신호를 각각 센싱하는 다수 개의 센서부;
    서로 이격된 거리에 위치하며, 상기 각각의 센서부가 센싱하는 상기 배관 상태 신호를 각각 획득하는 다수 개의 신호 획득부; 및
    상기 배관에 이상이 있는지 여부를 모니터링하는 배관의 이상 상태 모니터링 장치;를 포함하며,
    상기 배관의 이상 상태 모니터링 장치는,
    상기 다수 개의 신호 획득부 각각으로부터 상기 배관 상태 신호를 입력받는 입력부;
    상기 입력부를 통해 입력된 상기 배관 상태 신호를 기 설정된 다수 개의 시간 구간으로 분할하되, 상기 기 설정된 다수 개의 시간 구간 간에는 중첩된 시간 구간이 존재하여, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 배관 상태 신호 각각을 상기 중첩된 시간 구간이 존재하는 다수 개의 시간 구간으로 분할하는 신호 분할부; 및
    상기 중첩된 시간 구간이 존재하는 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 상기 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 과도 신호 형태의 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우 상기 배관에 이상이 있는 것으로 판정하는 모니터링부;를 포함하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 신호 획득부는, GPS 안테나를 통해 GPS 신호를 수신하여, 상기 각각의 센서부가 센싱하는 상기 배관 상태 신호에 상기 GPS 신호를 매칭시키고,
    상기 입력부는, 상기 각각의 신호 획득부로부터 상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 입력받으며,
    상기 배관의 이상 상태 모니터링 장치는,
    상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하는 동기화부를 더 포함하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 동기화부는,
    상기 GPS 신호를 선형 보간하고, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 선형 보간된 GPS 신호를 매칭시키며,
    상기 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 더 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출하고,
    상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출하고,
    상기 각각의 첨도 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출하고,
    상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출하고,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출하며,
    상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출하고,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출하며,
    상기 코히어런스 함수값이 상기 모니터링부에 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 상기 모니터링부에 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 시스템.
  10. 다수 개의 신호 획득부 각각으로부터 배관의 상태를 나타내는 신호인 배관 상태 신호를 입력받는 입력부;
    상기 입력부를 통해 입력된 상기 배관 상태 신호를 기 설정된 다수 개의 시간 구간으로 분할하되, 상기 기 설정된 다수 개의 시간 구간 간에는 중첩된 시간 구간이 존재하여, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 배관 상태 신호 각각을 상기 중첩된 시간 구간이 존재하는 다수 개의 시간 구간으로 분할하는 신호 분할부; 및
    상기 중첩된 시간 구간이 존재하는 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 상기 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 과도 신호 형태의 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우 상기 배관에 이상이 있는 것으로 판정하는 모니터링부;를 포함하는 배관의 이상 상태 모니터링 장치.
  11. 다수 개의 신호 획득부 각각으로부터 배관의 상태를 나타내는 신호인 배관 상태 신호를 입력받는 신호 입력 단계;
    상기 신호 입력 단계를 통해 입력된 상기 배관 상태 신호를 기 설정된 다수 개의 시간 구간으로 분할하되, 상기 기 설정된 다수 개의 시간 구간 간에는 중첩된 시간 구간이 존재하여, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 배관 상태 신호 각각을 상기 중첩된 시간 구간이 존재하는 다수 개의 시간 구간으로 분할하는 신호 분할 단계; 및
    상기 중첩된 시간 구간이 존재하는 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 다수 개의 신호 획득부 중 2개의 상기 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 과도 신호 형태의 이상 상태 신호가 존재하는지 여부를 판단하고, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단된 경우 상기 배관에 이상이 있는 것으로 판정하는 모니터링 단계;를 포함하는 배관의 이상 상태 모니터링 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호 입력 단계에서는, 상기 각각의 신호 획득부로부터 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 입력받으며,
    상기 신호 입력 단계 이후 및 상기 신호 분할 단계 이전에,
    상기 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하는 동기화 단계를 더 포함하는 배관의 이상 상태 모니터링 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 동기화 단계에서는,
    상기 GPS 신호를 선형 보간하고, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 선형 보간된 GPS 신호를 매칭시키며,
    상기 선형 보간된 GPS 신호와 매칭된 상기 배관 상태 신호를 더 이용하여, 상기 각각의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간에 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 방법.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링 단계에서는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출하고,
    상기 코히어런스 함수값이 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링 단계에서는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출하고,
    상기 각각의 첨도 함수값이 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링 단계에서는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출하고,
    상기 각각의 첨도 함수값의 기하 평균값이 기 설정된 첨도 함수 기하 평균 기준값 이상일 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링 단계에서는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출하고,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출하며,
    상기 코히어런스 함수값이 기 설정된 코히어런스 함수 기준값 이상이고, 상기 각각의 첨도 함수값이 기 설정된 첨도 함수 기준값보다 클 경우, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호에 상기 이상 상태 신호가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상 상태 모니터링 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링 단계에서는,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호 간 유사도를 나타내는 코히어런스 함수값을 산출하고,
    상기 다수 개의 시간 구간 각각에서, 상기 2개의 신호 획득부로부터 입력받은 상기 배관 상태 신호의 첨도 함수값을 각각 산출하며,
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