KR102279351B1 - A fault diagnosis method of based ai on optimization of air conditioner - Google Patents

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Abstract

The present invention has the following method comprising: a step of normalizing by collecting sensing data for a normal type according to an operation of an operating air conditioner installed in the site from a database of a control server; a step of correcting the normal type data of the operating air conditioner and constructing a normal type regression model; a step of detecting a fault candidate of the operating air conditioner through the learning model determining part based on the normal type regression model of the operating air conditioner; and a step of diagnosing a specific fault type in the control server for the detected fault candidate of the operating air conditioner. Therefore, the present invention is capable of having an effect of allowing a standard air conditioner to virtually function as the operating air conditioner.

Description

표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법{A FAULT DIAGNOSIS METHOD OF BASED AI ON OPTIMIZATION OF AIR CONDITIONER}A FAULT DIAGNOSIS METHOD OF BASED AI ON OPTIMIZATION OF AIR CONDITIONER method based on artificial intelligence through the adaptation of standard air conditioners and operating air conditioners

본 발명은 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물 현장에서 운용 중인 공조기마다 운전 상태에 대한 머신러닝 학습에 필요한 많은 데이터를 축적하지 않더라도 표준적인 역할을 할 수 있는 공조기의 시뮬레이션 모델을 설정하고 정상 상태와 고장 상태에 대해 많은 데이터를 자동으로 생성하여, 이를 바탕으로 사전에 머신러닝 학습모델을 구축하며, 건물 현장에서 수집된 운용 공조기의 운전 상태 데이터를 표준 공조기의 운전 상태 데이터에 적합하도록 보정함으로써 표준 공조기가 운용 공조기의 역할을 가상적으로 할 수 있도록 하고, 고장 진단이 요구되는 운용 공조기의 운전 상태 데이터를 적합화한 운용 공조기의 머신러닝 학습모델에 적용하여 운용 공조기의 고장을 검출하고 진단함으로써, 공조기 운용 초기부터 고장 검출 및 진단을 정확하게 할 수 있고, 공조기의 부적절한 고장에 따라 발생할 수 있는 냉난방 불쾌감과 경제적 손실을 감소시킬 수 있는 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an AI-based failure diagnosis method through the adaptation of a standard air conditioner and an operating air conditioner, and more particularly, even if a lot of data required for machine learning learning about the operating state of each air conditioner operating in a building site is not accumulated, the standard Set up a simulation model of an air conditioner that can play a critical role, and automatically generate a lot of data about normal and fault conditions, based on this, build a machine learning learning model in advance, and operate the operating air conditioner collected at the building site. By correcting the state data to be suitable for the operation state data of the standard air conditioner, the standard air conditioner can play the role of the operational air conditioner virtually, and machine learning learning of the operational air conditioner that is suitable for the operation state data of the operational air conditioner that requires fault diagnosis By applying to the model and detecting and diagnosing the failure of the operating air conditioner, it is possible to accurately detect and diagnose the failure from the early stage of operation of the air conditioner, and to reduce the discomfort and economic loss of heating and cooling that may occur due to improper failure of the air conditioner. It relates to an AI-based fault diagnosis method through the adaptation of an operating air conditioner.

일반적으로, 건물에서의 공조시스템은 자동화 및 설비 시스템의 규모가 점점 대형화, 복잡화되고 있으며, 이에 따른 시스템에서의 고장 발생과 원인의 신속한 규명이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 공조시스템은 어떤 한 부분의 고장은 다른 여러 곳에 영향을 줄 수 있는 특성을 가지고 있기 때문에 고장의 발생 원인과 발생 위치를 정확하게 검출하고 진단하기 위하여 컴퓨터를 이용한 공조시스템의 고장의 감시와 진단 등을 목적으로 한 새로운 방법의 도입이 요구되고 있으며, 특히 공조시스템의 설비 중에서 가장 복합한 구조와 기능을 가진 공조기(Air Handing Unit; AHU)의 고장을 신속하고 정확하게 진단하여 운영자에게 정보를 제공해 주는 것이 필요하다. In general, in the air conditioning system in a building, the scale of automation and facility systems is getting larger and more complex, and accordingly, the occurrence of a failure in the system and the prompt identification of the cause have not been made. The purpose of monitoring and diagnosing the failure of the air conditioning system using a computer is to accurately detect and diagnose the cause and location of the failure because the failure of one part of the air conditioning system has the characteristic that it can affect many other places. In particular, it is necessary to provide information to the operator by quickly and accurately diagnosing the failure of the Air Handing Unit (AHU), which has the most complex structure and function among the facilities of the air conditioning system. .

그러나 공조기의 고장 유무를 진단하기 위해 자동화된 방법보다는 사용자 또는 관리자가 공조기를 직접 관찰하여 고장 유무를 진단하는 경우가 많았기 때문에 고장 진단의 정확도가 떨어질 뿐만 아니라 고장 검출 시점이 늦어져서 고장에 대한 최적화된 대응을 할 수 없는 문제점이 있었다.However, since there are many cases where the user or manager directly observes the air conditioner and diagnoses the failure, rather than the automated method to diagnose the failure of the air conditioner, the accuracy of failure diagnosis is lowered, and the failure detection time is delayed, so the optimization for failure There was a problem that could not be addressed.

이러한 문제를 해결하는 동시에 공조기의 운전 상태를 용이하게 진단할 수 있고, 정확하게 고장을 검출할 수 있는 공조기 고장 진단 방법에 관한 연구가 진행되어 왔다. While solving these problems, research on a method for diagnosing an air conditioner failure that can easily diagnose the operating state of the air conditioner and accurately detect a failure has been conducted.

선행특허 1은 기존의 공조기 고장 진단 방법이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 새로운 공조기 고장 진단 방법을 제시하고 있는데, 이러한 방법은 데이터 기반의 학습모델 형태로 공조기 모델을 구성하고, 복수의 센서 감지 신호 및 공조기 모델로부터 제공된 추정 제어신호에 기초하여 각 센서의 오류에 상응하는 고장 모델을 구성한 후, 공조기 모델 및 고장 모델을 이용하여 고장을 검출한다.Prior Patent 1 presents a new air conditioner failure diagnosis method in order to solve the problems of the existing air conditioner failure diagnosis method. This method constructs an air conditioner model in the form of a data-based learning model, and includes a plurality of sensor detection signals and air conditioners. After constructing a failure model corresponding to the error of each sensor based on the estimated control signal provided from the model, the failure is detected using the air conditioner model and the failure model.

그러나 선행특허 1은 건물 현장에 설치된 다수의 공조기마다 공조기 모델을 구성해야 하므로 많은 시간과 노력이 소요되고, 공조기마다 다양한 고장 유형이 축적이 되어야만 고장 데이터에 대한 학습이 가능하기 때문에 공조기 운용 초기부터 적용하는 것은 불가능하다.However, in Prior Patent 1, it takes a lot of time and effort to construct an air conditioner model for each air conditioner installed in a building site, and it is applied from the early stage of operation of the air conditioner because failure data can be learned only when various failure types are accumulated for each air conditioner. it is impossible to do

선행특허 2는 공조기의 정상 상태 센서 측정값 간에 기준모델식을 정의하고, 기준모델식을 이용하여 고장 검출 및 진단을 수행하는 방법을 제공하고 있는데, 이러한 방법은 공조기의 정상 상태의 측정값 가운데 독립변수로 분류된 값을 기준모델식의 독립변수에 대입하여 산출되는 종속변수의 값과 측정값 가운데 종속변수로 분류된 값을 비교하여 잔차를 계산하여, 잔차가 일정 크기 이상인 경우 고장으로 진단한다.Prior Patent 2 provides a method for defining a reference model equation between measured values of the normal state sensor of the air conditioner and performing fault detection and diagnosis using the reference model equation. This method is independent of the measured values of the normal state of the air conditioner. The residual is calculated by comparing the value of the dependent variable calculated by substituting the value classified as a variable into the independent variable of the standard model formula and the value classified as the dependent variable among the measured values. If the residual is greater than a certain size, a failure is diagnosed.

그러나 선행특허 2는 건물 현장에 설치된 다수의 공조기마다 공조기 정상 상태 측정값을 수집하여 기준모델을 구성해야 하므로 많은 시간과 노력이 소요되어 공조기 운용 초기부터 적용하기 어렵고, 단순히 종속변수 값 간의 잔차 크기로 고장 여부를 진단하므로 고장을 정확하게 검출하기 어려운 문제점이 있다.However, in Prior Patent 2, it is difficult to apply from the initial operation of the air conditioner because it takes a lot of time and effort because it takes a lot of time and effort to construct a reference model by collecting the measured values of the air conditioner steady state for each number of air conditioners installed at the building site. There is a problem in that it is difficult to accurately detect a failure because it diagnoses whether there is a failure.

선행특허 1 : 한국 등록특허공보 제10-1127941호(2012.03.12.)Prior Patent 1: Korean Patent Publication No. 10-1127941 (2012.03.12.) 선행특허 2 : 한국 등록특허공보 제10-1151867호(2012.05.24.)Prior Patent 2: Korean Patent Publication No. 10-1151867 (2012.05.24.)

본 발명은 공조기의 고장 검출 및 진단을 하기 위하여 건물 현장에서 운용 중인 공조기마다 운전 상태에 대한 머신러닝 학습에 필요한 많은 데이터를 축적하지 않더라도 표준적인 역할을 할 수 있는 공조기의 시뮬레이션 모델을 설정하고 정상 상태와 고장 상태에 대해 많은 데이터를 자동으로 생성하여, 이를 바탕으로 사전에 머신러닝 학습모델을 구축하며, 고장 진단이 요구되는 운용 공조기의 운전 상태 데이터를 표준 공조기의 운전 상태 데이터에 적합하도록 보정하여 운용 공조기의 머신러닝 학습모델을 구축한 후에, 보정된 운용 공조기의 운전 상태 데이터를 운용 공조기의 머신러닝 학습모델에 적용하여 운용 공조기의 고장을 검출하고 진단함으로써, 공조기 운용 초기부터 고장 검출 및 진단을 정확하게 할 수 있고, 공조기의 부적절한 고장에 따라 발생할 수 있는 냉난방 불쾌감과 경제적 손실을 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention establishes a simulation model of an air conditioner that can play a standard role without accumulating a lot of data required for machine learning learning about the operating state for each air conditioner operating at a building site in order to detect and diagnose a failure of the air conditioner, and set a normal state It automatically generates a lot of data about the operating conditions and fault conditions, and based on this, builds a machine learning learning model in advance, and corrects the operating condition data of the operating air conditioner that requires fault diagnosis to be suitable for the operating condition data of the standard air conditioner. After building the machine learning model of the air conditioner, the corrected operating condition data is applied to the machine learning learning model of the operating air conditioner to detect and diagnose the failure of the operating air conditioner, thereby accurately detecting and diagnosing the failure from the beginning of the operation of the air conditioner. An object of the present invention is to provide a method that can reduce the discomfort and economic loss of heating and cooling that may occur due to improper failure of the air conditioner.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법은, 표준 공조기에 대한 설비사양, 작동조건을 관제서버에 입력하여 관제서버에서 산출되는 시뮬레이션 모델을 통해 생성된 데이터를 기반으로 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부를 통해 구축하는 단계; 상기 현장에 설치된 운용 공조기의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버의 데이터베이스에서 수집하여 정규화 하는 단계; 상기 표준 공조기 학습모델 구축부에 구축된 표준 공조기의 정상 유형 회귀모델에 상기 관제서버에서 정규화된 센싱 데이터를 적용하여 운용 공조기의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계; 상기 운용 공조기의 정상 유형 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부를 통해 운용 공조기의 고장 후보를 검출하는 단계; 상기 운용 공조기의 검출된 고장 후보에 대해 관제서버에서 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention for achieving the above object is a simulation model calculated by the control server by inputting the equipment specifications and operating conditions for the standard air conditioner into the control server Building a machine learning learning model for the driving state of the standard air conditioner based on the data generated through the standard air conditioner learning model building unit; Normalizing by collecting the sensing data for the normal type according to the operation of the operation air conditioner installed in the field from the database of the control server; Correcting the normal type data of the operating air conditioner by applying the normalized sensing data from the control server to the normal type regression model of the standard air conditioner built in the standard air conditioner learning model building unit and constructing a normal type regression model; detecting a failure candidate of the operating air conditioner through a learning model determiner based on the normal type regression model of the operating air conditioner; and diagnosing a specific failure type in the control server for the detected failure candidates of the operating air conditioner.

상기 관제서버는, 상기 운용 공조기의 운전 상태 센싱정보를 수신하는 통신부; 표준 공조기의 정상 유형과 고장 유형에 대한 머신러닝 학습과 검증을 하는 표준 공조기 학습모델 구축부; 상기 운용 공조기의 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 수집하여 오차에 대해 보정하는 운용 공조기 보정부; 상기 운용 공조기의 운전 상태에 대한 고장 후보를 찾아내는 운용 공조기 고장 검출부; 상기 운용 공조기의 검출된 고장 후보에 대해 구체적인 고장 유형을 진단하는 운용 공조기 고장 유형 진단부; 상기 머신러닝 학습과 검증을 하는 학습모델 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control server, the communication unit for receiving the driving state sensing information of the operating air conditioner; A standard air conditioner learning model building unit that learns and verifies machine learning on normal and failure types of standard air conditioners; an operation air conditioner correction unit for collecting sensing data for the normal type of the operation air conditioner and correcting the error; an operation air conditioner failure detection unit that finds a failure candidate for the operation state of the operation air conditioner; an operation air conditioner failure type diagnosis unit for diagnosing a specific failure type with respect to the detected failure candidates of the operation air conditioner; It is characterized in that it comprises a learning model determining unit that performs the machine learning learning and verification.

상기 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부를 통해 구축하는 단계는, 상기 표준 공조기의 운전 상태에 대한 시뮬레이션 모델을 관제서버에서 설정하는 단계, 학습모델 결정부를 통해 관제서버에서 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 자동으로 생성하는 단계, 생성된 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 관제서버에서 정규화 하는 단계, 학습모델 결정부를 통해 표준 공조기의 정상 유형 머신러닝 회귀모델을 구축하는 단계, 학습모델 결정부를 통해 표준 공조기의 고장 유형별로 머신러닝 분류모델을 구축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of constructing a machine learning learning model for the driving state of the standard air conditioner through the standard air conditioner learning model building unit is the step of setting a simulation model for the driving state of the standard air conditioner in the control server, the control server through the learning model determining unit In the step of automatically generating the driving condition data of the standard air conditioner, normalizing the generated operating condition data of the standard air conditioner in the control server, building a normal type machine learning regression model of the standard air conditioner through the learning model determiner, learning It characterized in that it comprises the step of building a machine learning classification model for each failure type of the standard air conditioner through the model determination unit.

상기 운용 공조기의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버의 데이터베이스에서 수집하여 정규화 하는 단계는, 상기 운용 공조기의 작동상태에 따른 정상 유형 데이터를 수집하는 단계; 상기 운용 공조기의 정상 유형 데이터를 관제서버에서 정규화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Collecting and normalizing the sensing data for the normal type according to the operation of the operating air conditioner from the database of the control server may include: collecting normal type data according to the operating state of the operating air conditioner; It characterized in that it comprises the step of normalizing the normal type data of the operating air conditioner in the control server.

상기 운용 공조기의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계는, 상기 표준 공조기 학습모델 구축부에 있는 표준 공조기의 정상 유형 회귀모델에 운용 공조기의 정상 유형 데이터를 적용하여 급기팬 전력량을 예측하는 단계; 상기 학습모델 결정부를 통해 상기 운용 공조기의 정상 유형 실측 급기팬 전력량과 예측 급기팬 전력량 간의 최적 다항 회귀모델을 결정하는 단계; 상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기의 실측 급기팬 전력량을 적용하여 정상 유형 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계; 상기 운용 공조기의 정상 유형 보정 데이터를 생성하여 운용 공조기의 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계; 상기 구축된 운용 공조기의 정상 유형 회귀모델에 운용 공조기 정상 유형 보정 데이터를 적용하여 운용 공조기 정상 유형 보정 급기팬 전력량과 추정 급기팬 전력량의 분포 유사도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of correcting the normal type data of the operating air conditioner and building a normal type regression model includes applying the normal type data of the operating air conditioner to the normal type regression model of the standard air conditioner in the standard air conditioner learning model building unit to determine the amount of supply fan power. predicting; determining an optimal polynomial regression model between a normal type measured air supply fan power amount and a predicted air supply fan power amount of the operating air conditioner through the learning model determiner; calculating a normal type corrected air supply fan power amount by applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner to the optimal polynomial regression model; constructing a normal type regression model of the operating air conditioner by generating normal type correction data of the operating air conditioner; and measuring the similarity of distribution between the normal type of the operating air conditioner corrected supply air power amount and the estimated air supply fan power amount by applying the operating air conditioner normal type correction data to the built-up normal type regression model of the operating air conditioner.

상기 운용 공조기의 정상 유형 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부를 통해 운용 공조기의 고장 후보를 검출하는 단계는, 상기 운용 공조기의 고장 진단이 요구되는 센싱 데이터를 수집하여 정규화 하는 단계; 상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기의 실측 급기팬 전력량을 적용하여 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계; 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 추가하여 운용 공조기 고장진단용 보정 데이터를 생성하는 단계; 상기 운용 공조기의 정상 유형 회귀모델에 운용 공조기 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 유사도 지수를 산출하는 단계; 산출된 유사도 지수를 근거로 고장 후보를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Detecting a failure candidate of the operating air conditioner through the learning model determiner based on the normal type regression model of the operating air conditioner may include: collecting and normalizing sensing data for which failure diagnosis of the operating air conditioner is required; calculating the corrected power supply fan power amount for fault diagnosis by applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner to the optimal polynomial regression model; generating correction data for fault diagnosis of operating air conditioners by adding an amount of power supply fan for fault diagnosis; calculating a similarity index by applying correction data for diagnosing a failure of the operating air conditioner to the normal type regression model of the operating air conditioner; and detecting a failure candidate based on the calculated similarity index.

상기 운용 공조기의 검출된 고장 후보에 대해 관제서버에서 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계는, 상기 운용 공조기의 고장 후보가 검출된 경우, 상기 표준 공조기 학습모델 구축부에 있는 표준 공조기의 고장 유형별 머신러닝 분류모델에 운용 공조기 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 분류 정확도를 산출하는 단계; 산출된 분류 정확도를 기반으로 고장 유형을 1차 진단하는 단계; 1차 고장 유형 진단을 유보한 경우 머신러닝 분류 학습을 추가 실행하여 고장 유형을 2차 진단하는 단계; 진단된 고장 유형에 따라 작동 성능이 최저가 되지 않도록 임시 조치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of diagnosing a specific failure type in the control server with respect to the detected failure candidate of the operating air conditioner may include, when the failure candidate of the operation air conditioner is detected, machine learning classification for each failure type of the standard air conditioner in the standard air conditioner learning model building unit calculating classification accuracy by applying correction data for diagnosing operating air conditioner failures to the model; first diagnosing a failure type based on the calculated classification accuracy; Secondary diagnosis of the failure type by additionally executing machine learning classification learning if the primary failure type diagnosis is deferred; and taking temporary measures so that the operating performance is not the lowest according to the diagnosed failure type.

상기 관제서버의 학습모델 결정부는, 상기 머신러닝 학습 훈련과 예측을 수행하는 기계학습 엔진을 더 포함하며, 상기 기계학습 엔진은, 머신러닝의 앙상블(Ensemble) 모델인 랜덤포레스트(Random Forest) 회귀모델, 랜덤포레스트 분류모델, 다항 회귀모델, 테이블 형식의 데이터를 자동으로 생성해주는 인공지능 딥러닝(Deep Learning) 분야의 씨티간(CTGAN) 알고리즘을 실행하여, 표준 공조기의 운전 상태에 따라 구축된 학습모델에 건물 현장에서 운용하는 공조기의 운전 상태 데이터를 적용하여 고장 진단을 정확하게 하도록 머신러닝 학습을 하는 것을 특징으로 한다.The learning model determining unit of the control server further comprises a machine learning engine for performing the machine learning training training and prediction, wherein the machine learning engine is a random forest regression model that is an ensemble model of machine learning. , random forest classification model, polynomial regression model, and a learning model built according to the driving condition of standard air conditioners by executing the CTGAN algorithm in the artificial intelligence deep learning field that automatically generates tabular data. It features machine learning learning to accurately diagnose failures by applying the operating state data of air conditioners operated at the building site to the building site.

본 발명은 공조기의 고장 검출 및 진단을 하기 위하여 건물 현장에서 운용 중인 공조기마다 운전 상태 데이터를 축적하지 않더라도 표준적인 역할을 할 수 있는 공조기의 시뮬레이션 모델을 설정하고 정상 상태와 고장 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 사전에 구축하여 건물 자동화 시스템(BAS)을 설치할 때 동시에 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention establishes a simulation model of an air conditioner that can play a standard role without accumulating operating state data for each air conditioner operating at a building site in order to detect and diagnose a failure of the air conditioner, and learn machine learning for the normal state and the failure state There is an effect that can be provided at the same time when a building automation system (BAS) is installed by building a model in advance.

또한, 건물 현장에서 수집된 운용 공조기의 운전 상태 데이터를 표준 공조기의 운전 상태 데이터에 적합하도록 보정함으로써 표준 공조기가 운용 공조기의 역할을 가상적으로 할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, by correcting the operation state data of the operating air conditioner collected at the building site to be suitable for the operation state data of the standard air conditioner, there is an effect that the standard air conditioner can play the role of the operating air conditioner virtually.

또한, 고장 진단이 요구되는 운용 공조기의 운전 상태 데이터를 적합화한 운용 공조기의 머신러닝 학습모델에 적용하여 운용 공조기의 고장을 검출하고 진단함으로써, 공조기 운용 초기부터 고장 검출 및 진단을 정확하게 할 수 있고, 공조기의 부적절한 고장에 따라 발생할 수 있는 냉난방 불쾌감과 경제적 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by applying the operating condition data of the operating air conditioner that requires fault diagnosis to the machine learning learning model of the operating air conditioner that is suitable for detecting and diagnosing the failure of the operating air conditioner, it is possible to accurately detect and diagnose the failure from the early stage of operation of the air conditioner. , there is an effect that can reduce the discomfort of heating and cooling and economic loss that may occur due to improper failure of the air conditioner.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 전체 순서를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 관제서버와 주변 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 표준 공조기의 전체 작동 과정을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부를 통해 구축하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 데이터베이스에서 수집하여 정규화 하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기의 정상 유형 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부를 통해 운용 공조기의 고장 후보를 검출하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기의 검출된 고장 후보에 대해 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 표준 공조기에서 고장 유형을 분류한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 표준 공조기 정상 유형 머신러닝 회귀모델에 운용 공조기 운전 상태 데이터를 적용하여 고장 후보를 검출한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기 고장진단용 데이터를 표준 공조기의 머신러닝 분류모델에 적용하여 1차로 고장을 진단한 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 1차 고장 진단이 유보된 운용 공조기 고장진단용 데이터를 표준 공조기의 머신러닝 분류모델에 적용하여 2차로 고장을 진단한 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing an overall sequence of an AI-based fault diagnosis method through the adaptation of a standard air conditioner and an operating air conditioner according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the configuration of a control server and peripherals of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.
3 is a view showing in detail the entire operation process of the standard air conditioner of the AI-based fault diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.
4 is a step of constructing a machine learning learning model for the operating state of a standard air conditioner of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention in detail through the standard air conditioner learning model building unit. It is a drawing.
5 is a diagram showing in detail the step of collecting and normalizing the sensing data for the normal type according to the operation of the operation air conditioner of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operation air conditioner according to the present invention in detail. .
6 is a view showing in detail the steps of correcting the normal type data of the operating air conditioner and constructing the normal type regression model of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.
7 is a detailed step of detecting a failure candidate of the operating air conditioner through the learning model determiner based on the normal type regression model of the operating air conditioner of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention. It is a drawing that is clearly shown.
8 is a view showing in detail the step of diagnosing a specific failure type for a detected failure candidate of the operation air conditioner of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operation air conditioner according to the present invention.
9 is a diagram illustrating the classification of failure types in the standard air conditioner of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.
10 is a diagram showing the result of detecting a failure candidate by applying the operating air conditioner operation state data to the standard air conditioner normal type machine learning regression model of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention to be.
11 is a diagram showing the results of first diagnosing the failure by applying the data for diagnosing the operation air conditioner failure of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operation air conditioner according to the present invention to the machine learning classification model of the standard air conditioner. to be.
12 is a second failure by applying the data for the operation air conditioner failure diagnosis reserved for the primary failure diagnosis of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operation air conditioner according to the present invention to the machine learning classification model of the standard air conditioner. A diagram showing the results of diagnosis.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로서 권리범위는 예시된 실시예에 한정되지 아니하고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것을 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.Hereinafter, specific embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment of the present invention is intended to explain one invention, and the scope of rights is not limited to the illustrated embodiment, and the illustrated drawings are limited to the drawings because only the essential content is enlarged and illustrated for the clarity of the invention and incidental elements are omitted. should not be interpreted as such.

본 발명은 표준 공조기에 대한 설비사양, 작동조건을 관제서버에 입력하여 관제서버에서 산출되는 시뮬레이션 모델을 통해 생성된 데이터를 기반으로 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부(40)를 통해 구축하는 단계(S10); 상기 현장에 설치된 운용 공조기(110)의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버(10)의 데이터베이스(30)에서 수집하여 관제서버(10)에서 정규화 하는 단계(S20); 상기 관제서버(10)에서 정규화된 센싱 데이터를 대상으로 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S30); 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기의 고장 후보를 검출하는 단계(S40); 상기 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 관제서버(10)에서 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention establishes a machine learning learning model for the operating state of a standard air conditioner based on the data generated through the simulation model calculated by the control server by inputting the equipment specifications and operating conditions for the standard air conditioner into the control server. Building through the unit 40 (S10); Collecting sensing data for a normal type according to the operation of the operation air conditioner 110 installed in the field from the database 30 of the control server 10 and normalizing it in the control server 10 (S20); Compensating the normal type data of the operating air conditioner 110 for the normalized sensing data in the control server 10 and constructing a normal type regression model (S30); detecting a failure candidate of the operating air conditioner through the learning model determiner 80 based on the normal type regression model of the operating air conditioner 110 (S40); and diagnosing a specific failure type in the control server 10 with respect to the detected failure candidate of the operation air conditioner 110 (S50).

상기 관제서버(10)는, 상기 운용 공조기(110)의 운전 상태 센싱정보를 수신하는 통신부(20); 표준 공조기의 정상 유형과 고장 유형에 대한 머신러닝 학습과 검증을 하는 표준 공조기 학습모델 구축부(40); 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 수집하여 오차에 대해 보정하는 운용 공조기 보정부(50); 상기 운용 공조기(110)의 운전 상태에 대한 고장 후보를 찾아내는 운용 공조기 고장 검출부(60); 상기 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 구체적인 고장 유형을 진단하는 운용 공조기 고장 유형 진단부(70); 상기 머신러닝 학습과 검증을 하는 학습모델 결정부(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control server 10, the communication unit 20 for receiving the driving state sensing information of the operating air conditioner (110); A standard air conditioner learning model building unit 40 for learning and verifying machine learning for the normal type and failure type of the standard air conditioner; an operation air conditioner correction unit 50 for collecting sensing data for a normal type of the operation air conditioner 110 and correcting the error; an operation air conditioner failure detection unit 60 for finding a failure candidate for the operation state of the operation air conditioner 110; an operation air conditioner failure type diagnosis unit 70 for diagnosing specific failure types with respect to the detected failure candidates of the operation air conditioner 110; It is characterized in that it comprises a learning model determining unit 80 that performs the machine learning learning and verification.

상기 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부(40)를 통해 구축하는 단계(S10)는, 상기 표준 공조기의 운전 상태에 대한 시뮬레이션 모델을 관제서버(10)에서 설정하는 단계(S11), 학습모델 결정부(80)를 통해 관제서버(10)에서 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 자동으로 생성하는 단계(S12), 생성된 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 관제서버에서 정규화 하는 단계(S13), 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 정상 유형 머신러닝 회귀모델을 구축하는 단계(S14), 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 고장 유형별로 머신러닝 분류모델을 구축하는 단계(S15)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the step (S10) of building a machine learning learning model for the driving state of the standard air conditioner through the standard air conditioner learning model building unit 40, a simulation model for the driving state of the standard air conditioner is set in the control server 10 step (S11), automatically generating the driving state data of the standard air conditioner in the control server 10 through the learning model determining unit 80 (S12), normalizing the generated driving state data of the standard air conditioner in the control server Step (S13), building a normal type machine learning regression model of the standard air conditioner through the learning model determining unit 80 (S14), classifying the machine learning by failure type of the standard air conditioner through the learning model determining unit 80 It characterized in that it comprises a step (S15) of building a model.

상기 운용 공조기(110)의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버(10)의 데이터베이스(50)에서 수집하여 정규화 하는 단계(S20)는, 상기 운용 공조기(110)의 작동상태에 따른 정상 유형 데이터를 수집하는 단계(S21); 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 관제서버(10)에서 정규화 하는 단계(S22)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step (S20) of collecting and normalizing sensing data for a normal type according to the operation of the operation air conditioner 110 from the database 50 of the control server 10 is normal according to the operation state of the operation air conditioner 110. collecting type data (S21); Normalizing the normal type data of the operation air conditioner 110 in the control server 10 (S22) characterized in that it comprises a.

상기 운용 공조기의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S30)는, 상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 있는 표준 공조기의 정상 유형 회귀모델에 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 적용하여 급기팬 전력량을 예측하는 단계(S31); 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량과 예측 급기팬 전력량 간의 최적 다항 회귀모델을 결정하는 단계(S32); 상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기(110) 실측 급기팬 전력량을 적용하여 정상 유형 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계(S33); 상기 운용 공조기(110) 정상 유형 보정 데이터를 생성하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S34); 상기 구축된 운용 공조기(110)의 정상 유형에 대한 회귀모델에 운용 공조기(110) 정상 유형 보정 데이터를 적용하여 운용 공조기(110) 정상 유형 보정 급기팬 전력량과 추정 급기팬 전력량의 분포 유사도를 측정하는 단계(S35)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step (S30) of correcting the normal type data of the operating air conditioner and building a normal type regression model is the operation of the operating air conditioner 110 in the normal type regression model of the standard air conditioner in the standard air conditioner learning model building unit 40. Predicting the amount of power supply fan by applying the normal type data (S31); determining an optimal polynomial regression model between the normal type measured air supply fan power amount and the predicted air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 through the learning model determining unit 80 (S32); calculating the normal type corrected air supply fan power amount by applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 to the optimal polynomial regression model (S33); generating a normal type correction data for the operating air conditioner 110 and constructing a normal type regression model of the operating air conditioner 110 (S34); By applying the normal type correction data of the operating air conditioner 110 to the regression model for the normal type of the constructed operating air conditioner 110, the distribution similarity of the operating air conditioner 110 normal type corrected supply fan power amount and the estimated supply air fan power amount is measured. It characterized in that it includes a step (S35).

상기 학습모델 결정부(80)를 통해 상기 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하는 단계(S40)는, 상기 운용 공조기(110)의 고장 진단이 요구되는 센싱 데이터를 수집하여 정규화 하는 단계(S41); 상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기(110)의 실측 급기팬 전력량을 적용하여 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계(S42); 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 추가하여 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 생성하는 단계(S43); 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델에 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 유사도 지수를 산출하는 단계(S44); 산출된 유사도 지수를 근거로 고장 후보를 검출하는 단계(S45)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of detecting a failure candidate of the operating air conditioner 110 through the learning model determining unit 80 (S40) is a step of collecting and normalizing the sensing data for which the failure diagnosis of the operating air conditioner 110 is required (S41) ); calculating the corrected power supply fan power amount for fault diagnosis by applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 to the optimal polynomial regression model (S42); generating correction data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 by adding a corrected supply fan power amount for fault diagnosis (S43); calculating a similarity index by applying correction data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 to the normal type regression model of the operating air conditioner 110 (S44); and detecting a failure candidate based on the calculated similarity index (S45).

상기 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계(S50)는, 상기 운용 공조기(110)가 고장 후보로 검출된 경우, 상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 있는 고장 유형별 머신러닝 분류모델에 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 분류 정확도를 산출하는 단계(S51); 산출된 분류 정확도를 기반으로 고장 유형을 1차 진단하는 단계(S52); 1차 고장 유형 진단을 유보한 경우 머신러닝 분류 학습을 추가 실행하여 고장 유형을 2차 진단하는 단계(S53); 진단된 고장 유형에 따라 작동 성능이 최저가 되지 않도록 임시 조치하는 단계(S54)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of diagnosing a specific failure type with respect to the detected failure candidate of the operating air conditioner 110 (S50) is, when the operation air conditioner 110 is detected as a failure candidate, the standard air conditioner learning model building unit 40 Calculating classification accuracy by applying the correction data for the operation air conditioner 110 failure diagnosis to the machine learning classification model for each failure type (S51); first diagnosing a failure type based on the calculated classification accuracy (S52); Secondary diagnosis of the failure type by additionally executing machine learning classification learning if the primary failure type diagnosis is withheld (S53); It characterized in that it comprises a step (S54) of taking temporary measures so that the operating performance is not the lowest according to the diagnosed failure type.

상기 관제서버(10)의 학습모델 결정부(80)는, 상기 머신러닝 학습 훈련과 예측을 수행하는 기계학습 엔진(81)을 더 포함하며, 상기 기계학습 엔진(81)은, 머신러닝의 앙상블(Ensemble) 모델인 랜덤포레스트(Random Forest) 회귀모델, 랜덤포레스트 분류모델, 다항 회귀모델, 테이블 형식의 데이터를 자동으로 생성해주는 인공지능 딥러닝(Deep Learning) 분야의 씨티간(CTGAN) 알고리즘을 실행하여, 표준 공조기의 운전 상태에 따라 구축된 학습모델에 건물 현장에서 운용하는 공조기의 운전 상태 데이터를 적용하여 고장 진단을 정확하게 하도록 머신러닝 학습을 하는 것을 특징으로 한다.The learning model determining unit 80 of the control server 10 further includes a machine learning engine 81 for performing the machine learning learning training and prediction, and the machine learning engine 81 is an ensemble of machine learning. (Ensemble) Random Forest Regression Model, Random Forest Classification Model, Polynomial Regression Model, and CTGAN Algorithm in Artificial Intelligence Deep Learning that automatically generates tabular data Thus, it is characterized in that machine learning is performed to accurately diagnose failure by applying the driving state data of the air conditioner operated at the building site to the learning model built according to the operating state of the standard air conditioner.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 전체 순서를 나타낸 도면으로서, 표준 공조기에 대한 설비사양, 작동조건을 관제서버(10)에 입력하여 관제서버(10)에서 산출되는 시뮬레이션 모델을 통해 생성된 데이터를 기반으로 표준 공조기의 운전 상태에 대한 정상 유형 머신러닝 회귀모델 및 고장 유형별 머신러닝 분류모델로 이루어지는 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부(40)를 통해 구축하는 단계(S10); 상기 현장에 설치된 운용 공조기(110)의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버(10)의 데이터베이스(30)에서 수집하여 관제서버(10)에서 정규화 하는 단계(S20); 상기 관제서버(10)에서 정규화된 센싱 데이터를 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 정상 유형 데이터인 운용 공조기(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량과 예측 급기팬 전력량 간의 다항 회귀모델과, 운용 공조기 정상 유형 보정 데이터를 생성하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 결정 및 구축하여 이를 기반으로 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하는 단계(S30); 상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에서 구축된 머신러닝 학습모델을 기반으로 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하는 단계(S40); 상기 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 관제서버(10)에서 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계(S50)를 포함한다.1 is a view showing the overall sequence of an AI-based fault diagnosis method through the adaptation of a standard air conditioner and an operating air conditioner according to an embodiment of the present invention, and the equipment specifications and operating conditions for the standard air conditioner are provided by the control server 10 A machine learning learning model consisting of a normal type machine learning regression model for the driving state of a standard air conditioner and a machine learning classification model for each failure type based on the data generated through the simulation model calculated by the control server 10 by input to the standard air conditioner Building through the learning model building unit 40 (S10); Collecting sensing data for a normal type according to the operation of the operation air conditioner 110 installed in the field from the database 30 of the control server 10 and normalizing it in the control server 10 (S20); A polynomial regression model between the normal type measured air supply fan power amount and the predicted air supply fan power amount of the operating air conditioner 110, which is the normal type data of the standard air conditioner, through the learning model determining unit 80, using the normalized sensing data in the control server 10 and , determining and building a normal type regression model of the operating air conditioner 110 by generating normal type correction data of the operating air conditioner 110 and correcting the normal type data of the operating air conditioner 110 based on this (S30); Detecting a failure candidate of the operating air conditioner 110 through the learning model determiner 80 based on the machine learning learning model built in the standard air conditioner learning model building unit 40 (S40); and diagnosing a specific failure type in the control server 10 with respect to the detected failure candidate of the operation air conditioner 110 (S50).

도 2는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 관제서버(10)와 주변 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the control server 10 and peripheral configuration of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 표준 공조기의 전체 작동 과정을 상세하게 나타낸 도면이다.3 is a view showing in detail the entire operation process of the standard air conditioner of the AI-based fault diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 구축하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.4 is a view showing in detail the step of constructing a machine learning learning model for the operating state of the standard air conditioner of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기(110)의 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 수집하여 정규화 하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.5 is a view showing in detail the step of collecting and normalizing the sensing data for the normal type of the operating air conditioner 110 of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing in detail the steps of correcting the normal type data of the operating air conditioner 110 and constructing a normal type regression model of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention. .

도 7은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부를 통해 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.7 is a failure candidate of the operating air conditioner 110 through the learning model determiner based on the normal type regression model of the operating air conditioner 110 of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention. It is a diagram showing the step of detecting in detail.

도 8은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계를 상세하게 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing in detail the step of diagnosing a specific failure type with respect to the detected failure candidate of the operation air conditioner 110 of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operation air conditioner according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 표준 공조기에서 고장 유형을 분류한 도면이다.9 is a diagram illustrating the classification of failure types in the standard air conditioner of the AI-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 표준 공조기 정상 상태 머신러닝 회귀모델에 운용 공조기(110) 운전 상태 데이터를 적용하여 고장 후보를 검출한 결과를 나타낸 도면이다.10 is a result of detecting failure candidates by applying the operation state data of the operating air conditioner 110 to the standard air conditioner steady state machine learning regression model of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner according to the present invention. is a diagram showing

도 11은 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 운용 공조기(110) 고장진단용 데이터를 표준 공조기의 머신러닝 분류모델에 적용하여 1차로 고장을 진단한 결과를 나타낸 도면이다.11 is a result of first diagnosing the failure by applying the failure diagnosis data for the operation air conditioner 110 of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operation air conditioner according to the present invention to the machine learning classification model of the standard air conditioner. is a diagram showing

도 12는 본 발명에 따른 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법의 1차 고장 진단이 유보된 운용 공조기(110) 고장진단용 데이터를 표준 공조기의 머신러닝 분류모델에 적용하여 2차로 고장을 진단한 결과를 나타낸 도면이다.12 shows the failure diagnosis data of the operation air conditioner 110 for which the primary failure diagnosis of the artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operation air conditioner according to the present invention is reserved to the machine learning classification model of the standard air conditioner. It is a diagram showing the results of the secondary fault diagnosis.

도 1내지 도 2를 참조하면, 상기 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부(40)를 통해 구축하는 단계(S10)는 표준 공조기에 대한 설비사양, 작동조건을 관제서버(10)에 입력하여 관제서버(10)에서 산출되는 시뮬레이션 모델을 통해 생성된 데이터를 기반으로 표준 공조기의 운전 상태에 대한 정상 유형 머신러닝 회귀모델 및 고장 유형별 머신러닝 분류모델로 이루어지는 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부(40)를 통해 구축하게 된다.1 to 2, the step (S10) of building a machine learning learning model for the operating state of the standard air conditioner through the standard air conditioner learning model building unit 40 (S10) is the equipment specifications and operating conditions for the standard air conditioner. Machine learning consisting of a normal type machine learning regression model and a machine learning classification model for each type of failure based on data generated through a simulation model that is input to the control server 10 and calculated from the control server 10 The learning model is built through the standard air conditioner learning model building unit 40 .

이때, 상기 관제서버(10)는, 운용 공조기(110)의 운전 상태 센싱정보를 수신하는 통신부(20), 표준 공조기의 정상 유형과 고장 유형에 대한 머신러닝 학습과 검증을 하는 표준 공조기 학습모델 구축부(40), 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 수집하여 오차에 대해 보정하는 운용 공조기 보정부(50), 상기 운용 공조기(110)의 운전 상태에 대한 고장 후보를 찾아내는 운용 공조기 고장 검출부(60), 상기 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 구체적인 고장 유형을 진단하는 운용 공조기 고장 유형 진단부(70), 머신러닝 학습과 검증을 하는 학습모델 결정부(80)를 포함한다.At this time, the control server 10, the communication unit 20 for receiving the driving state sensing information of the operating air conditioner 110, the standard air conditioner learning model for learning and verifying machine learning for the normal type and the failure type of the standard air conditioner The unit 40, the operation air conditioner correction unit 50 that collects sensing data for the normal type of the operation air conditioner 110 and corrects the error, and the operation that finds a failure candidate for the operating state of the operation air conditioner 110 Air conditioner failure detection unit 60, operation air conditioner failure type diagnosis unit 70 for diagnosing specific failure types for the detected failure candidates of the operation air conditioner 110, learning model determining unit 80 for machine learning learning and verification includes

상기 관제서버(10)는 운용 공조기(110)를 제어하는 제어부(100)인 건물자동제어시스템(BAS)에서 전송되는 센싱 데이터와 표준 공조기(110)의 머신러닝 학습모델을 통해 실제 표준 공조기의 작동 상태값을 산출하고, 이를 통해 운용 공조기(110)의 제어부(100)를 제어하게 된다.The control server 10 operates the actual standard air conditioner through the sensing data transmitted from the building automatic control system (BAS), which is the control unit 100 for controlling the operation air conditioner 110 , and the machine learning model of the standard air conditioner 110 . The state value is calculated, and the control unit 100 of the operation air conditioner 110 is controlled through this.

상기 통신부(20)는 관제서버(10)에 연결되어 운용 공조기(110)를 제어하는 제어부(100)와 연결되어 운용 공조기(110)의 제어 신호를 제어부(100)에 전송하고, 제어부(100)를 통해 전송되는 운용 공조기(110)의 작동상태 및 운용 공조기(110)에 형성되는 센서들의 센싱 데이터를 관제서버(10)로 전송하도록 한다.The communication unit 20 is connected to the control server 10 and connected to the control unit 100 for controlling the operation air conditioner 110 to transmit a control signal of the operation air conditioner 110 to the control unit 100, and the control unit 100 The operating state of the operating air conditioner 110 transmitted through the and sensing data of sensors formed in the operating air conditioner 110 are transmitted to the control server 10 .

이때, 상기 운용 공조기(110)는 실제로 현장에 설치되어 운용되는 공조기를 말하고, 표준 공조기는 운용 공조기(110)의 작동에 대한 기준이 되는 구성으로 통상적인 운용 공조기들의 작동 상태에 대한 표준적인 역할을 할 수 있도록 시뮬레이션 모델을 설정하여 정상 상태와 고장 상태에 대해 표준 공조기 학습모델 구축부(40)를 통해 머신러닝 학습모델을 구축함으로써 관제서버(10)에서 운용 공조기(110)의 역할을 가상적으로 할 수 있도록 설정된 공조기이다.In this case, the operating air conditioner 110 refers to an air conditioner that is actually installed and operated in the field, and the standard air conditioner is a configuration that serves as a reference for the operation of the operating air conditioner 110, and serves as a standard for the operating conditions of conventional operating air conditioners. By setting a simulation model so as to be able to do so, by building a machine learning learning model through the standard air conditioner learning model building unit 40 for the normal state and the failure state, the role of the operating air conditioner 110 in the control server 10 can be virtual. It is an air conditioner set up to do this.

상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)는 표준 공조기의 정상 유형과 고장 유형에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기의 정상 유형과 고장 유형 데이터를 대상으로 구축하게 된다.The standard air conditioner learning model building unit 40 builds a machine learning learning model for the normal type and failure type of the standard air conditioner based on the normal type and failure type data of the standard air conditioner.

상기 운용 공조기 보정부(50)는 운용 공조기(110)의 정상 유형에 대한 운용 공조기(110)의 센싱 데이터를 수집하여 오차에 대한 보정을 표준 공조기의 작동 상태값과 비교하여 진행하게 된다.The operating air conditioner correction unit 50 collects sensing data of the operating air conditioner 110 for the normal type of the operating air conditioner 110 and compares the error correction with the operating state value of the standard air conditioner.

상기 운용 공조기 고장 검출부(60)는 운용 공조기(110)의 운전 상태에 대한 고장 후보를 관제서버(10)에서 비교되는 표준 공조기의 상태와 설정된 고정 유형 기준값과 비교하여 검출하게 된다.The operation air conditioner failure detection unit 60 detects a failure candidate for the operation state of the operation air conditioner 110 by comparing the state of the standard air conditioner compared in the control server 10 with a set fixed type reference value.

상기 운용 공조기 고장 유형 진단부(70)는 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 구체적인 고장 유형을 표준 공조기 학습모델 구축부(40)와 학습모델 결정부(80)를 통해 구축된 고장 유형별 머신러닝 분류모델을 통해 진단하게 된다.The operation air conditioner failure type diagnosis unit 70 determines specific failure types for the detected failure candidates of the operation air conditioner 110 by failure type built through the standard air conditioner learning model building unit 40 and the learning model determining unit 80 . It is diagnosed through a machine learning classification model.

상기 데이터베이스(30)는 관제서버(10)를 통해 산출되는 표준 공조기의 머신러닝 시뮬레이션 모델 데이터와 운용 공조기(110)의 센싱 데이터 및 작동에 따른 머신러닝 데이터를 저장하게 된다.The database 30 stores the machine learning simulation model data of the standard air conditioner calculated through the control server 10 and the sensing data and the machine learning data according to the operation of the operating air conditioner 110 .

상기 학습모델 결정부(80)는 관제서버(10)에서 이루어지는 머신러닝 학습과 이에 대한 검증을 하게 된다.The learning model determining unit 80 performs machine learning learning performed in the control server 10 and verification thereof.

그리고, 이러한 상기 학습모델 결정부(80)는, 머신러닝 학습 훈련과 예측을 수행하는 기계학습 엔진(81)을 더 포함하며, 이러한 상기 기계학습 엔진(81)은, 머신러닝의 앙상블(Ensemble) 모델인 랜덤포레스트(Random Forest) 회귀모델, 랜덤포레스트 분류모델, 다항 회귀모델, 테이블 형식의 데이터를 자동으로 생성해주는 인공지능 딥러닝(Deep Learning) 분야의 씨티간(CTGAN) 알고리즘을 실행하여, 표준 공조기의 운전 상태에 따라 구축된 학습모델에 건물 현장에서 운용하는 공조기의 운전 상태 데이터를 적용하여 고장 진단을 정확하게 하도록 머신러닝 학습을 하게 된다.And, the learning model determining unit 80 further includes a machine learning engine 81 for performing machine learning training training and prediction, and the machine learning engine 81 is an ensemble of machine learning. Random forest regression model, random forest classification model, polynomial regression model, artificial intelligence that automatically generates tabular data by executing the CTGAN algorithm in the field of deep learning. Machine learning is applied to the learning model built according to the operating state of the air conditioner to accurately diagnose the failure by applying the operating state data of the air conditioner operated at the building site.

도 4를 참조하면, 상기 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부를 통해 구축하는 단계(S10)는 표준 공조기의 운전 상태에 대한 시뮬레이션 모델을 관제서버(10)에서 설정하는 단계(S11), 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 관제서버(10)에서 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 자동으로 생성하는 단계(S12), 상기 생성된 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 정규화 하는 단계(S13), 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 정상 유형 머신러닝 회귀모델을 구축하는 단계(S14), 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 고장 유형별로 머신러닝 분류모델을 구축하는 단계(S15)를 포함한다.Referring to FIG. 4 , the step (S10) of building a machine learning learning model for the driving state of the standard air conditioner through the standard air conditioner learning model building unit (S10) sets a simulation model for the driving state of the standard air conditioner in the control server 10 (S11), automatically generating the driving state data of the standard air conditioner in the control server 10 through the learning model determining unit 80 (S12), normalizing the generated driving state data of the standard air conditioner Step (S13), building a normal type machine learning regression model of the standard air conditioner through the learning model determining unit 80 (S14), machine learning for each failure type of the standard air conditioner through the learning model determining unit 80 and constructing a classification model (S15).

상기 표준 공조기의 운전 상태에 대한 시뮬레이션 모델을 설정하는 단계(S11)는 공조기의 고장 진단을 목적으로 표준적인 역할을 할 수 있는 공조기를 공조 설비 모델링을 지원해주는 시뮬레이션 도구(EnergyPlus 등)를 이용하여 표준 공조기의 운전 상태 모델을 설정하고 시뮬레이션을 통해 정상 및 고장 유형 데이터를 냉난방 계절별로 자동으로 생성한다. The step (S11) of setting a simulation model for the operating state of the standard air conditioner is performed using a simulation tool (EnergyPlus, etc.) that supports modeling of air conditioners that can play a standard role for the purpose of diagnosing failures of air conditioners. It sets the operating state model of the air conditioner and automatically generates normal and failure type data for each heating and cooling season through simulation.

상기 표준 공조기에서 분류하여 고장 상태 데이터를 생성한 22가지 고장 유형은 도 9와 같다.The 22 types of failure types for generating failure state data by classification in the standard air conditioner are shown in FIG. 9 .

상기 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 구성하는 요소는 냉난방 계절별로 운전일자, 운전시간, 외기온도, 급기온도, 혼합온도, 환기온도, 코일밸브 위치, 공조풍량, 코일유량, 외기도입량, 외기댐퍼 개도율, 배기댐퍼 개도율, 혼합공기댐퍼 개도율, 이코너마이저 상태, 급기팬 전력량, 상태 유형 등이며, 상태 유형은 정상 유형과 고장 유형으로 분류한다.The elements constituting the operating state data of the standard air conditioner are the operating date, operating time, outdoor air temperature, supply air temperature, mixing temperature, ventilation temperature, coil valve position, air conditioning air volume, coil flow rate, outdoor air intake amount, and outdoor air damper opening rate for each heating and cooling season. , exhaust damper opening rate, mixed air damper opening rate, economizer status, supply fan wattage, status type, etc. The status types are classified into normal type and failure type.

상기 학습모델 결정부(80)를 통해 관제서버(10)에서 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 자동으로 생성하는 단계(S12)는 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 개별적으로 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 인공지능 딥러닝(Deep Learning) 분야의 씨티간(CTGAN) 알고리즘을 적용하여 정상 및 고장 유형별로 수만 개의 데이터를 자동으로 생성하여 표준 공조기의 운전 상태 데이터로 추가하여 머신러닝 학습 정확도를 높이도록 한다. In the step (S12) of automatically generating the driving state data of the standard air conditioner in the control server 10 through the learning model determining unit 80, the driving state data of the standard air conditioner is individually generated by the learning model determining unit 80. Through the application of the CTGAN algorithm in the artificial intelligence deep learning field, tens of thousands of data for each normal and failure type are automatically generated and added as the driving state data of the standard air conditioner to increase the machine learning learning accuracy. .

씨티간(Conditional Tabular Generative Adversarial Network; CTGAN)은 테이블 형식의 데이터(수치형 및 분류형 텍스트 데이터)를 생성하는 문제를 풀기 위해 인공지능 딥러닝(Deep Learning)으로 만들어진 모델을 생성자(generator)와 판별자(discriminator)라는 서로 다른 2개의 인공지능 모델을 동시에 적대적으로 학습시키는 동안에 추가 정보를 사용해 조건이 붙는 생성적 적대 신경망(Generative Adversarial Network; GAN) 알고리즘으로 테이블 형식의 학습 데이터와 유사한 데이터를 자동으로 대량 생성해 줄 수 있다.CitiGan (Conditional Tabular Generative Adversarial Network; CTGAN) discriminates a model made by artificial intelligence deep learning with a generator to solve the problem of generating tabular data (numerical and classified text data) It is a generative adversarial network (GAN) algorithm that uses additional information to conditionally use additional information while adversarially training two different AI models, called discriminators, to automatically learn data similar to tabular training data. It can be mass-produced.

상기 생성된 표준 공조기의 운전 상태 데이터를 관제서버(10)에서 정규화 하는 단계(S13)는 표준 공조기의 운전 상태 데이터의 서로 다른 요소 값 간의 크기를 통일하기 위해서 크기를 변환해 주는 정규화를 한다. In the step (S13) of normalizing the generated driving state data of the standard air conditioner in the control server 10, the size is converted to normalize the size between different element values of the driving state data of the standard air conditioner.

이때, 외기온도, 급기온도, 혼합온도 및 환기온도는 급기 설정온도 대비 상대비율로 정규화를 하며, 공조풍량, 코일유량, 외기도입량 및 급기팬 전력량은 각각의 정격용량 대비 상대비율로 정규화를 하여 표준 공조기의 최종 운전 상태 데이터(

Figure 112020128213261-pat00001
)를 생성한다.At this time, outside air temperature, supply air temperature, mixing temperature, and ventilation temperature are normalized as a relative ratio to the set temperature of the supply air, and the air conditioning air volume, coil flow rate, outside introduction amount, and supply fan power amount are normalized as a relative ratio to each rated capacity. The final operating state data of the air conditioner (
Figure 112020128213261-pat00001
) is created.

상기 표준 공조기의 정상 유형 머신러닝 회귀모델을 구축하는 단계(S14)는 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 최종 운전 상태 데이터(

Figure 112020128213261-pat00002
) 중에서 정상 유형 데이터를 대상으로 표준 공조기의 정상 유형 데이터(
Figure 112020128213261-pat00003
)를 구성하며, 구성 요소 중에서 냉난방 계절별로 외기온도, 급기온도, 혼합온도, 환기온도, 코일밸브 위치, 공조풍량, 코일유량, 외기도입량, 외기댐퍼 개도율, 배기댐퍼 개도율, 혼합공기댐퍼 개도율, 이코너마이저 상태를 속성(독립변수)으로 하여 표준 공조기의 정상 유형 회귀학습용 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00004
)로 설정하고, 상기 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00005
)와 99% 이상의 매우 높은 종속관계를 가지고 있는 급기팬 전력량을 레이블(종속변수)로 하여 표준 공조기의 정상 유형 회귀학습용 레이블 데이터(
Figure 112020128213261-pat00006
)로 설정한 후에, 머신러닝 랜덤포레스트 회귀학습을 하여 표준 공조기 정상 유형 회귀모델(
Figure 112020128213261-pat00007
)을 구축한다. The step (S14) of building a normal type machine learning regression model of the standard air conditioner is the final driving state data (
Figure 112020128213261-pat00002
) of the normal type data of the standard air conditioner (
Figure 112020128213261-pat00003
), and among the components, outdoor air temperature, supply air temperature, mixing temperature, ventilation temperature, coil valve position, air conditioning air volume, coil flow rate, outdoor air intake rate, outdoor air damper opening rate, exhaust damper opening rate, mixed air damper opening rate for each heating and cooling season Attribute data for normal type regression learning of standard air conditioners with rate and economizer state as attributes (independent variables)
Figure 112020128213261-pat00004
), and the attribute data (
Figure 112020128213261-pat00005
) and the amount of supply fan power that has a very high dependence of more than 99% as the label (dependent variable), label data for normal type regression learning of standard air conditioners (
Figure 112020128213261-pat00006
), then machine learning random forest regression learning is performed to model the standard air conditioner normal type regression model (
Figure 112020128213261-pat00007
) to build

이때, 상기 관제서버(10)의 학습모델 결정부(80)는, 인공지능 학습 훈련과 예측을 수행하는 기계학습 엔진(81)을 더 포함한다. At this time, the learning model determining unit 80 of the control server 10 further includes a machine learning engine 81 for performing artificial intelligence training and prediction.

상기 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 고장 유형별로 머신러닝 분류모델을 구축하는 단계(S15)는 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 최종 운전 상태 데이터(

Figure 112020128213261-pat00008
)의 요소 중에서 상태 유형을 제외한 나머지 요소들을 속성(종속변수)으로 표준 공조기의 고장 유형 분류학습용 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00009
)로 설정하고, 상태 유형을 레이블(독립변수)로 하여 표준 공조기의 고장 유형 분류학습용 레이블 데이터(
Figure 112020128213261-pat00010
)로 설정하여, 고장유형별로 머신러닝 랜덤포레스트 분류학습을 하여 표준 공조기 고장 유형별 머신러닝 분류모델(
Figure 112020128213261-pat00011
)을 구축한다. The step (S15) of building a machine learning classification model for each failure type of the standard air conditioner through the learning model determining unit 80 is the final driving state data (
Figure 112020128213261-pat00008
) of the elements except for the state type as attributes (dependent variables), attribute data for classification learning of failure types of standard air conditioners (
Figure 112020128213261-pat00009
) and set the state type as a label (independent variable) to label data (
Figure 112020128213261-pat00010
) to perform machine learning random forest classification learning by failure type, and a machine learning classification model for each standard air conditioner failure type (
Figure 112020128213261-pat00011
) to build

도 5를 참조하면, 상기 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부(40)를 통해 구축하는 단계(S10)를 통해 머신러닝 학습모델을 구축하면, 운용 공조기(110)의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버(10)의 데이터베이스(30)에서 수집하여 정규화 하는 단계(S20)를 통해 상기 운용 공조기(110)의 센싱 데이터를 정규화하게 된다.Referring to FIG. 5 , when the machine learning learning model is built through the step (S10) of building the machine learning learning model for the driving state of the standard air conditioner through the standard air conditioner learning model building unit 40, the operation air conditioner 110 ), the sensed data of the operating air conditioner 110 is normalized through the step (S20) of collecting and normalizing the sensing data for the normal type according to the operation from the database 30 of the control server 10.

이러한 상기 운용 공조기(110)의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버(10)의 데이터베이스(30)에서 수집하여 정규화 하는 단계(S20)는, 상기 운용 공조기(110)의 작동상태에 따른 정상 유형 데이터를 수집하는 단계(S21), 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 관제서버(10)에서 정규화 하는 단계(S22)를 포함한다.The step (S20) of collecting and normalizing the sensing data for a normal type according to the operation of the operation air conditioner 110 from the database 30 of the control server 10 is performed according to the operation state of the operation air conditioner 110. It includes a step of collecting normal type data (S21), and normalizing the normal type data of the operation air conditioner 110 in the control server 10 (S22).

상기 운용 공조기(110)의 작동상태에 따른 정상 유형 데이터를 수집하는 단계(S21)는 관제서버(10)의 데이터베이스(30)에 있는 각각의 운용 공조기(110)의 정상 유형의 센싱정보를 수집하는 단계이다.The step of collecting normal type data according to the operating state of the operating air conditioner 110 (S21) is to collect the normal type sensing information of each operating air conditioner 110 in the database 30 of the control server 10 is a step

이때, 상기 운용 공조기(110)의 제어부(100)인 건물자동제어시스템(BAS)이 운용되는 현장에 있는 관제서버(10)의 데이터베이스(30)로부터 상기 운용 공조기(110)의 무고장 정상 상태인 센싱정보만을 1분이나 5분 단위로 10일 정도의 센싱정보를 가져와서 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 구성한다.At this time, from the database 30 of the control server 10 at the site where the automatic building control system (BAS), which is the control unit 100 of the operation air conditioner 110, is operated, the operation air conditioner 110 is in a normal state without failure. Only the sensing information is retrieved for about 10 days in units of 1 minute or 5 minutes to configure the normal type data of the operating air conditioner 110 .

상기 센싱정보의 구성 요소는 운전일자, 운전시간, 외기온도, 급기온도, 혼합온도, 환기온도, 코일밸브 위치, 공조풍량, 코일유량, 외기도입량, 외기댐퍼 개도율, 배기댐퍼 개도율, 혼합공기댐퍼 개도율, 이코너마이저 상태, 급기팬 전력량 등이다. Elements of the sensing information include operation date, operating time, outdoor temperature, supply air temperature, mixing temperature, ventilation temperature, coil valve position, air conditioning air volume, coil flow rate, outdoor air intake amount, outdoor air damper opening rate, exhaust damper opening rate, mixed air These are the damper opening rate, economizer status, and supply fan power.

상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 관제서버(10)에서 정규화 하는 단계(S22)에서는 표준 공조기의 정상 유형 데이터(

Figure 112020128213261-pat00012
)와의 분포 유사도를 비교분석 하기 위해서 수집된 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 정규화를 한다. In the step (S22) of normalizing the normal type data of the operating air conditioner 110 in the control server 10, the normal type data (
Figure 112020128213261-pat00012
) and normalization of the collected normal type data of the air conditioner 110 in order to compare and analyze the distribution similarity.

이때, 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터 중에서 외기온도, 급기온도, 혼합온도 및 환기온도는 급기 설정온도 대비 상대비율로 정규화를 하고, 공조풍량, 코일유량, 외기 도입량 및 급기팬 전력량은 각각의 정격용량 대비 상대비율로 정규화를 하여 운용 공조기(110)의 최종 정상 유형 데이터(

Figure 112020128213261-pat00013
)를 생성한다.At this time, the outdoor air temperature, the supply air temperature, the mixing temperature, and the ventilation temperature among the normal type data of the operating air conditioner 110 are normalized in a relative ratio to the supply air set temperature, and the air conditioning air volume, coil flow rate, outdoor air introduction amount and supply fan power amount are respectively Normalized by the relative ratio to the rated capacity of the final normal type data (
Figure 112020128213261-pat00013
) is created.

도 6을 참조하면, 상기 운용 공조기(110)의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버(10)의 데이터베이스(30)에서 수집하여 정규화 하는 단계(S20)를 통해 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터의 정규화가 완료되면, 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S30)를 통해 관제서버(10)에서 정규화된 센싱 데이터를 학습모델 결정부(80)를 통해 표준 공조기의 정상 유형 데이터인 운용 공조기(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량과 예측 급기팬 전력량 간의 최적 다항 회귀모델과, 운용 공조기 정상 유형 보정 데이터를 생성하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 구축하여 이를 기반으로 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터에 대한 분포 유사도를 측정하게 된다.Referring to FIG. 6 , through the step (S20) of collecting and normalizing sensing data for a normal type according to the operation of the operation air conditioner 110 from the database 30 of the control server 10, the operation air conditioner 110 of When the normalization of the normal type data is completed, the sensing data normalized in the control server 10 through the step (S30) of correcting the normal type data of the operating air conditioner 110 and building a normal type regression model is determined by the learning model determining unit ( 80), the optimal polynomial regression model between the measured normal type air supply fan power amount and the predicted air supply fan power amount of the operating air conditioner 110, which is the normal type data of the standard air conditioner, and the operating air conditioner normal type correction data are generated by generating the operating air conditioner 110. A normal type regression model is built and distribution similarity to the normal type data of the operating air conditioner 110 is measured based on this.

상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 결정 및 구축하여 이를 기반으로 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하는 단계(S30)는, 상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 있는 표준 공조기의 정상 유형 회귀모델(

Figure 112020128213261-pat00014
)에 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 적용하여 급기팬 전력량을 예측하는 단계(S31), 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량과 예측 급기팬 전력량 간의 최적 다항 회귀모델을 결정하는 단계(S32), 상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기(110)의 실측 급기팬 전력량을 적용하여 정상 유형 급기팬 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계(S33), 운용 공조기(110)의 정상 유형 보정 데이터를 생성하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 머신러닝 회귀모델을 구축하는 단계(S34), 상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 있는 표준 공조기의 정상 유형에 대한 머신러닝 회귀모델에 운용 공조기(110) 정상 유형 보정 데이터를 적용하여 운용 공조기(110) 정상 유형 보정 급기팬 전력량과 추정 급기팬 전력량의 분포 유사도를 측정하는 단계(S35)를 포함한다.The step (S30) of determining and building a normal type regression model of the operating air conditioner 110 and correcting the normal type data of the operating air conditioner 110 based on this (S30) is the standard in the standard air conditioner learning model building unit 40 Normal type regression model of air conditioner (
Figure 112020128213261-pat00014
) by applying the normal type data of the operating air conditioner 110 to predicting the supply fan power amount (S31), and predicting the normal type actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 through the learning model determiner 80 Determining an optimal polynomial regression model between the supply air fan wattage (S32), applying the actual air supply fan wattage of the operating air conditioner 110 to the optimal polynomial regression model to calculate the normal type supply air fan corrected supply air wattage (S33) , generating the normal type correction data of the operating air conditioner 110 to build a normal type machine learning regression model of the operating air conditioner 110 (S34), the normality of the standard air conditioner in the standard air conditioner learning model building unit 40 Measuring the similarity of distribution between the operating air conditioner 110 normal type corrected supply fan power amount and the estimated supply air fan power amount by applying the operating air conditioner 110 normal type correction data to the machine learning regression model for the type (S35).

상기 표준 공조기의 정상 유형 회귀모델(

Figure 112020128213261-pat00015
)에 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 적용하여 급기팬 전력량을 예측하는 단계(S31)에서는 운용 공조기(110)의 최종 정상 유형 데이터(
Figure 112020128213261-pat00016
) 중에서 정상 유형 실측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00017
)을 제외한 나머지 요소들을 속성(독립변수)으로 하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀학습용 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00018
)로 설정하고, 정상 유형 실측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00019
)을 레이블(종속변수)로 설정한다.The normal type regression model of the standard air conditioner (
Figure 112020128213261-pat00015
) in the step (S31) of applying the normal type data of the operating air conditioner 110 to predict the amount of power supply fan, the final normal type data (
Figure 112020128213261-pat00016
) of the normal type actual air supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00017
), with the remaining elements as attributes (independent variables), attribute data for normal type regression learning of the operation air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00018
), and the normal type measured air supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00019
) as the label (dependent variable).

상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 저장되어 있는 표준 공조기의 정상 유형에 대한 머신러닝 회귀모델(

Figure 112020128213261-pat00020
)에 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀학습용 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00021
)를 수학식 1에 적용하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 예측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00022
)을 예측한다.A machine learning regression model for the normal type of the standard air conditioner stored in the standard air conditioner learning model building unit 40 (
Figure 112020128213261-pat00020
) to the normal type regression learning attribute data of the operation air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00021
) by applying Equation 1 to the normal type predicted supply fan power amount of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00022
) is predicted.

수학식 1Equation 1

Figure 112020128213261-pat00023
Figure 112020128213261-pat00023

여기서,

Figure 112020128213261-pat00024
은 표준 공조기 정상 유형 회귀모델,
Figure 112020128213261-pat00025
은 운용 공조기의 정상 유형 예측 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00026
는 운용 공조기의 정상 유형 회귀학습용 속성 데이터이다.here,
Figure 112020128213261-pat00024
is a standard air conditioner normal type regression model,
Figure 112020128213261-pat00025
is the normal type predicted supply fan wattage of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00026
is attribute data for normal type regression learning of operating air conditioners.

상기 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량과 예측 급기팬 전력량 간의 최적 다항 회귀모델을 결정하는 단계(S32)에서는 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량(

Figure 112020128213261-pat00027
)과 정상 유형 예측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00028
) 간의 오차를 보정하기 위하여, 상기 2개의 급기팬 전력량 간의 함수 관계를 가장 잘 나타낼 수 있는 다항 회귀모델을 결정한다.In the step (S32) of determining the optimal polynomial regression model between the normal type actually measured air supply fan power amount and the predicted air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 through the learning model determining unit 80, the normal type measurement of the operating air conditioner 110 is performed (S32). Supply fan power (
Figure 112020128213261-pat00027
) and normal type predicted supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00028
), a polynomial regression model that can best represent the functional relationship between the two supply fan power amounts is determined.

상기 운용 공조기의(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량(

Figure 112020128213261-pat00029
)과 정상 유형 예측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00030
) 간의 오차를 보정하면 상기 운용 공조기(110)의 정상 상태 데이터를 표준 공조기의 정상 상태 데이터에 적합화 함으로써 표준 공조기가 상기 운용 공조기(110) 역할을 가상적으로 할 수 있도록 한다. Normal type actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00029
) and normal type predicted supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00030
), the normal state data of the operating air conditioner 110 is adapted to the normal state data of the standard air conditioner so that the standard air conditioner can virtually function as the operating air conditioner 110 .

상기 운용 공조기의(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량(

Figure 112020128213261-pat00031
)을 속성(독립변수)으로 설정하고, 정상 유형 예측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00032
)을 레이블(종속변수)로 설정하여 1차 항부터 5차 항까지 머신러닝 다항 회귀분석(Polynomial Regression Analysis)을 하여 수학식 2의 평균제곱오차(Mean Square Error)가 가장 작은 최적 다항 회귀모델(
Figure 112020128213261-pat00033
)을 결정한다.Normal type actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00031
) as an attribute (independent variable), and the normal type predicted supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00032
), A label (set as a dependent variable), the first polynomial regression machine learning from the anti to the fifth section (Polynomial Regression Analysis) to the mean square error (Mean Square Error) is the least optimal polynomial regression model of equation (2) (
Figure 112020128213261-pat00033
) to determine

수학식 2Equation 2

Figure 112020128213261-pat00034
=
Figure 112020128213261-pat00035
Figure 112020128213261-pat00034
=
Figure 112020128213261-pat00035

Figure 112020128213261-pat00036
Figure 112020128213261-pat00036

여기서,

Figure 112020128213261-pat00037
는 머신러닝 다항 회귀분석을 차수별(1, 2, 3, 4, 5)로 학습한 후의 평균제곱오차,
Figure 112020128213261-pat00038
은 k차 다항 회귀모델의 운용 공조기의 정상 유형 실측 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00039
는 k차 다항 회귀모델의 운용 공조기의 정상 유형 예측 급기팬 전력량, k는 다항 회귀 차수, i는 운용 공조기의 정상 유형 급기팬 전력량 데이터의 개수이다.here,
Figure 112020128213261-pat00037
is the mean square error after learning machine learning polynomial regression by order (1, 2, 3, 4, 5),
Figure 112020128213261-pat00038
is the power amount of the air supply fan measured in the normal type of the operating air conditioner of the k-order polynomial regression model,
Figure 112020128213261-pat00039
is the normal type predicted supply fan wattage of the air conditioner operated by the k-order polynomial regression model, k is the polynomial regression order, i is the number of wattage data of the normal type air supply fan of the operating air conditioner.

상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기(110) 실측 급기팬 전력량을 적용하여 정상 유형 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계(S33)는 운용 공조기(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량(

Figure 112020128213261-pat00040
)과 정상 유형 예측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00041
) 간에 보정해야 할 실제 오차를 산출하기 위해서 최적 다항 회귀모델(
Figure 112020128213261-pat00042
)에 실측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00043
)을 수학식 3에 적용하여 다시 운용 공조기(110)의 정상 유형 보정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00044
)을 산출한다.The step (S33) of calculating the normal type corrected air supply fan power amount by applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 to the optimal polynomial regression model (S33) is the normal type actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00040
) and normal type predicted supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00041
) to calculate the actual error to be corrected between the optimal polynomial regression models (
Figure 112020128213261-pat00042
) in the actual air supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00043
) by applying Equation 3 to the normal type corrected supply air power amount of the air conditioner 110 again (
Figure 112020128213261-pat00044
) is calculated.

수학식 3Equation 3

Figure 112020128213261-pat00045
Figure 112020128213261-pat00045

여기서,

Figure 112020128213261-pat00046
는 최적 다항 회귀모델,
Figure 112020128213261-pat00047
는 운용 공조기의 정상 유형 보정 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00048
는 운용 공조기의 정상 유형 실측 급기팬 전력량이다.here,
Figure 112020128213261-pat00046
is the optimal polynomial regression model,
Figure 112020128213261-pat00047
is the normal type corrected supply fan wattage of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00048
is the wattage of the normal type actual air supply fan of the operating air conditioner.

상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 보정 데이터를 생성하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S34)에서는 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 최종 데이터(

Figure 112020128213261-pat00049
)에서 실측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00050
)을 제외한 나머지 요소들을 속성(독립변수)으로 하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 보정 데이터(
Figure 112020128213261-pat00051
)를 생성하고, 운용 공조기(110)의 정상 유형 보정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00052
)을 추가하여 레이블(종속변수)로 설정하여 머신러닝 랜덤포레스트 회귀학습을 하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델(
Figure 112020128213261-pat00053
)을 구축한다.In the step (S34) of generating a normal type correction data of the operating air conditioner 110 to build a normal type regression model of the operating air conditioner 110, the normal type final data of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00049
) in the actual air supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00050
) with the remaining elements as attributes (independent variables), the normal type correction data (
Figure 112020128213261-pat00051
), and the normal type corrected supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00052
) and set it as a label (dependent variable) to perform machine learning random forest regression learning to perform a normal type regression model (
Figure 112020128213261-pat00053
) to build

상기 운용 공조기(110) 정상 유형 보정 급기팬 전력량과 추정 급기팬 전력량의 분포 유사도를 측정하는 단계(S35)는 상기 구축된 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델(

Figure 112020128213261-pat00054
)에 운용 공조기(110)의 정상 유형 보정 데이터(
Figure 112020128213261-pat00055
)를 수학식 4에 적용하여 정상 유형 추정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00056
)을 산출한다.The step (S35) of measuring the distribution similarity between the normal type corrected supply air power amount and the estimated air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 is a normal type regression model of the constructed operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00054
) to the normal type correction data of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00055
) to Equation 4 to estimate the normal type of supply fan power (
Figure 112020128213261-pat00056
) is calculated.

수학식 4Equation 4

Figure 112020128213261-pat00057
Figure 112020128213261-pat00057

여기서,

Figure 112020128213261-pat00058
은 운용 공조기 정상 유형 회귀모델의 정상 유형 추정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00059
)은 운용 공조기의 정상 유형 추정 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00060
는 운용 공조기의 정상 유형 보정 데이터이다.here,
Figure 112020128213261-pat00058
is the normal type estimated supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00059
) is the estimated power supply fan power for the normal type of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00060
is the normal type correction data of the operating air conditioner.

상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 보정 급기팬 전력량(

Figure 112020128213261-pat00061
)과 정상 유형 추정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00062
) 간 급기팬 전력량의 평균제곱근오차 변동계수(Coefficient of Variance of the Root Mean Square Error;
Figure 112020128213261-pat00063
)와 분포 유사도를 측정할 수 있는 지수인 와서스타인거리 변동계수(Coefficient of Variance of the Wasserstein distance;
Figure 112020128213261-pat00064
)와 에너지거리 변동계수(Coefficient of Variance of the Energy distance;
Figure 112020128213261-pat00065
)를 수학식 5에 의해 산출한다.Normal type corrected supply fan power amount of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00061
) and the estimated normal type supply fan wattage (
Figure 112020128213261-pat00062
) Coefficient of Variance of the Root Mean Square Error;
Figure 112020128213261-pat00063
) and the coefficient of variation of the Wasserstein distance, which is an index that can measure the distribution similarity (Coefficient of Variance of the Wasserstein distance;
Figure 112020128213261-pat00064
) and Coefficient of Variance of the Energy distance;
Figure 112020128213261-pat00065
) is calculated by Equation 5.

수학식 5Equation 5

Figure 112020128213261-pat00066
Figure 112020128213261-pat00066

Figure 112020128213261-pat00067
Figure 112020128213261-pat00067

Figure 112020128213261-pat00068
Figure 112020128213261-pat00068

여기서,

Figure 112020128213261-pat00069
은 평균제곱근오차,
Figure 112020128213261-pat00070
은 평균제곱근오차 변동계수,
Figure 112020128213261-pat00071
은 와서스타인거리,
Figure 112020128213261-pat00072
은 와서스타인거리 변동계수,
Figure 112020128213261-pat00073
은 에너지거리,
Figure 112020128213261-pat00074
은 에너지거리 변동계수,
Figure 112020128213261-pat00075
는 운용 공조기의 정상 유형 보정 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00076
Figure 112020128213261-pat00077
의 평균,
Figure 112020128213261-pat00078
은 운용 공조기의 정상 유형 추정 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00079
는 운용 공조기의 정상 유형 보정 급기팬 전력량 분포와 운용 공조기의 정상 유형 추정 급기팬 전력량 분포의 결합확률분포의 집합, i는 운용 공조기의 정상 유형 급기팬 전력량 데이터의 개수이다. here,
Figure 112020128213261-pat00069
is the root mean square error,
Figure 112020128213261-pat00070
is the root mean square error coefficient of variation,
Figure 112020128213261-pat00071
Silver Wesstein Street,
Figure 112020128213261-pat00072
is the Wersstein distance coefficient of variation,
Figure 112020128213261-pat00073
silver energy distance,
Figure 112020128213261-pat00074
is the coefficient of variation of the energy distance,
Figure 112020128213261-pat00075
is the normal type corrected supply fan wattage of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00076
is
Figure 112020128213261-pat00077
mean of,
Figure 112020128213261-pat00078
is the estimated power supply fan power for the normal type of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00079
is the set of combined probability distributions of the normal type corrected supply fan wattage distribution of the operating air conditioner and the normal type estimated supply fan wattage distribution of the operating air conditioner, and i is the number of data on the normal type supply fan wattage data of the operating air conditioner.

상기 와서스타인거리(Wasserstein distance)는 두 확률분포 간의 거리를 측정하는 지수로서 두 확률분포의 연관성을 측정하여 두 분포의 거리의 기댓값을 최소로 하는 추정값으로 산출하며, 두 확률분포 간의 유사도를 측정하는 지수로 활용되며, 두 분포가 완전 일치하면 와서스타인거리는 0이 된다. The Wasserstein distance is an index for measuring the distance between two probability distributions. The correlation between the two probability distributions is measured, and the expected value of the distance between the two distributions is calculated as an estimated value that minimizes, and the similarity between the two probability distributions is measured. is used as an exponent, and if the two distributions match perfectly, the Werstein distance becomes 0.

상기 에너지거리(Energy distance)는 확률분포 간의 통계적 거리를 측정하는 지수로서 두 확률분포 간의 유사도를 검증하는 지수로 활용되며, 두 분포가 완전 일치하면 에너지거리는 0이 된다.The energy distance is an index for measuring the statistical distance between probability distributions, and is used as an index for verifying the similarity between two probability distributions. If the two distributions completely match, the energy distance becomes 0.

도 7을 참조하면, 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S30)를 통해 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 학습모델을 결정하면, 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하는 단계(S40)를 통해 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에서 구축된 머신러닝 학습모델을 기반으로 상기 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하게 된다.Referring to FIG. 7 , the normal type data of the operating air conditioner 110 is corrected by correcting the normal type data of the operating air conditioner 110 and the normal type data of the operating air conditioner 110 is corrected through the step S30 of building a normal type regression model. When the type learning model is determined, the machine learning learning model built in the standard air conditioner learning model building unit 40 through the step (S40) of detecting a failure candidate of the operating air conditioner 110 through the learning model determining unit 80 Based on the learning model determination unit 80, a failure candidate of the operating air conditioner 110 is detected.

상기 운용 공조기(110)의 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하는 단계(S40)는, 상기 운용 공조기(110)의 고장 진단이 요구되는 센싱 데이터를 수집하여 정규화 하는 단계(S41), 상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기(110) 실측 급기팬 전력량을 적용하여 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계(S42), 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 추가하여 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 생성하는 단계(S43), 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델에 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 유사도 지수를 산출하는 단계(S44), 산출된 유사도 지수를 근거로 고장 후보를 검출하는 단계(S45)를 포함한다.The step of detecting a failure candidate of the operating air conditioner 110 through the learning model determiner 80 based on the regression model of the operating air conditioner 110 (S40) is a failure diagnosis of the operating air conditioner 110 is required. Collecting and normalizing the sensed data (S41), applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 to the optimal polynomial regression model and calculating the corrected air supply fan power amount for fault diagnosis (S42), Corrected air supply fan power amount for fault diagnosis generating correction data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 by adding a step (S43), calculating the similarity index by applying the correction data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 to the normal type regression model of the operating air conditioner 110 ( S44), and detecting a failure candidate based on the calculated similarity index (S45).

상기 운용 공조기(110)의 고장 진단이 요구되는 센싱 데이터를 수집하여 정규화 하는 단계(S41)는 관제서버(10)의 데이터베이스(30)에 있는 각각의 운용 공조기(110)의 고장 진단이 요구된 센싱정보를 수집하는 단계이다.The step (S41) of collecting and normalizing the sensing data for which the failure diagnosis of the operation air conditioner 110 is required is the sensing for which the failure diagnosis of each operation air conditioner 110 in the database 30 of the control server 10 is required. This is the information gathering step.

이때, 상기 운용 공조기(110)의 제어부(100)인 건물자동제어시스템(BAS)이 운용되는 현장에 있는 관제서버(10)의 데이터베이스(30)로부터 상기 운용 공조기(110)의 고장진단이 요구되는 해당 센싱정보를 가져와서 운용 공조기(110)의 고장진단이 요구된 데이터를 구성하며, 센싱정보의 구성 요소는 운전일자, 운전시간, 외기온도, 급기온도, 혼합온도, 환기온도, 코일밸브 위치, 공조풍량, 코일유량, 외기도입량, 외기댐퍼 개도율, 배기댐퍼 개도율, 혼합공기댐퍼 개도율, 이코너마이저 상태, 급기팬 전력량이다.At this time, the failure diagnosis of the operation air conditioner 110 is required from the database 30 of the control server 10 at the site where the automatic building control system (BAS), which is the control unit 100 of the operation air conditioner 110, is operated. The corresponding sensing information is retrieved to compose the data required for fault diagnosis of the operating air conditioner 110, and the components of the sensing information include the operation date, operating time, outside air temperature, supply air temperature, mixing temperature, ventilation temperature, coil valve position, These are air conditioning air volume, coil flow rate, outside intake amount, outside air damper opening rate, exhaust damper opening rate, mixed air damper opening rate, economizer status, and supply fan power.

상기 운용 공조기(110)의 수집된 고장 진단이 요구된 데이터를 표준 공조기의 정상 유형 데이터(

Figure 112020128213261-pat00080
)와의 분포 유사도를 비교분석 하기 위해서 정규화를 하여 운용 공조기(110)의 고장진단용 실측 데이터(
Figure 112020128213261-pat00081
)를 생성하면서 급기팬 전력량을 고장진단용 실측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00082
)으로 설정한다. The collected fault diagnosis of the operating air conditioner 110 is converted to the normal type data of the standard air conditioner (
Figure 112020128213261-pat00080
) and normalized in order to compare and analyze the distribution similarity with the actual measurement data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00081
) and measure the supply fan wattage for fault diagnosis (
Figure 112020128213261-pat00082
) is set.

이때, 외기온도, 급기온도, 혼합온도 및 환기온도는 급기 설정온도 대비 상대비율로 정규화를 하며, 공조풍량, 코일유량, 외기 도입량 및 급기팬 전력량은 각각의 정격용량 대비 상대비율로 정규화를 한다, At this time, the outdoor air temperature, supply air temperature, mixing temperature and ventilation temperature are normalized in relative ratios to the supply air set temperature, and the air conditioning air volume, coil flow rate, outdoor air introduction amount, and supply fan power amount are normalized in relative ratios to each rated capacity.

상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기(110)의 실측 급기팬 전력량을 적용하여 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계(S42)는 상기 최적 다항 회귀모델(

Figure 112020128213261-pat00083
)에 상기 운용 공조기(110)의 고장진단용 실측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00084
)을 수학식 6에 적용하여 운용 공조기(110)의 고장진단용 보정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00085
)을 산출한다.The step (S42) of calculating the corrected supply air power amount for fault diagnosis by applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 to the optimal polynomial regression model (S42) is the optimal polynomial regression model (
Figure 112020128213261-pat00083
) in the actual air supply fan power amount for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00084
) by applying Equation 6 to the corrected supply fan wattage for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00085
) is calculated.

수학식 6Equation 6

Figure 112020128213261-pat00086
Figure 112020128213261-pat00086

여기서,

Figure 112020128213261-pat00087
는 최적 다항 회귀모델,
Figure 112020128213261-pat00088
는 운용 공조기의 고장진단용 보정 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00089
는 운용 공조기의 고장진단용 실측 급기팬 전력량이다.here,
Figure 112020128213261-pat00087
is the optimal polynomial regression model,
Figure 112020128213261-pat00088
is the calibrated supply fan wattage for fault diagnosis of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00089
is the actual power amount of the air supply fan for fault diagnosis of the operating air conditioner.

상기 운용 공조기(110)의 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 추가하여 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 생성하는 단계(S43)에서는 상기 운용 공조기(110)의 고장진단용 실측 데이터(

Figure 112020128213261-pat00090
)에서 고장진단용 실측 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00091
)을 제외한 나머지 요소들을 속성(독립변수)으로 하여 운용 공조기(110)의 고장진단용 회귀모델 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00092
)로 설정하고, 운용 공조기(110)의 고장진단용 회귀모델 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00093
)에 운용 공조기(110)의 고장진단용 보정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00094
)을 추가하여 운용 공조기(110)의 고장진단용 분류모델 데이터(
Figure 112020128213261-pat00095
)로 구성한다.In the step (S43) of generating correction data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 by adding the corrected supply fan power for fault diagnosis of the operating air conditioner 110, the actual measurement data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00090
), the actual amount of power supply fan for fault diagnosis (
Figure 112020128213261-pat00091
) with the remaining elements as attributes (independent variables), regression model attribute data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00092
), and the regression model attribute data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00093
) to the corrected supply fan wattage for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00094
) by adding the classification model data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00095
) is composed of

상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델에 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 유사도 지수를 산출하는 단계(S44)는 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델(

Figure 112020128213261-pat00096
)에 운용 공조기(110)의 고장진단용 회귀모델 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00097
)를 수학식 7에 적용하여 운용 공조기(110)의 고장진단용 추정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00098
)을 산출한다.The step of calculating the similarity index by applying the correction data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 to the normal type regression model of the operating air conditioner 110 (S44) is the normal type regression model of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00096
) in the regression model attribute data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00097
) by applying Equation 7 to the estimated power supply fan power for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00098
) is calculated.

수학식 7Equation 7

Figure 112020128213261-pat00099
Figure 112020128213261-pat00099

여기서,

Figure 112020128213261-pat00100
은 운용 공조기의 정상 유형 다항 회귀모델,
Figure 112020128213261-pat00101
는 운용 공조기의 고장진단용 추정 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00102
는 운용 공조기의 고장진단용 회귀모델 속성 데이터이다.here,
Figure 112020128213261-pat00100
is the stationary type polynomial regression model of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00101
is the estimated supply fan wattage for fault diagnosis of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00102
is the regression model attribute data for fault diagnosis of operating air conditioners.

상기 산출된 운용 공조기(110)의 고장진단용 추정 급기팬 전력량(

Figure 112020128213261-pat00103
)과 운용 공조기(110)의 보정 급기팬 전력량(
Figure 112020128213261-pat00104
)을 수학식 8에 적용하여 평균제곱근오차 변동계수(Coefficient of Variance of the Root Mean Square Error;
Figure 112020128213261-pat00105
), 와서스타인거리 변동계수(Coefficient of Variance of the Wasserstein distance;
Figure 112020128213261-pat00106
) 및 에너지거리 변동계수(Coefficient of Variance of the Energy distance;
Figure 112020128213261-pat00107
)의 유사도 지수를 산출한다. Estimated air supply fan power amount for fault diagnosis of the calculated operation air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00103
) and the corrected supply fan power amount of the operating air conditioner 110 (
Figure 112020128213261-pat00104
) by applying Equation 8 to the coefficient of variation of the root mean square error (Coefficient of Variance of the Root Mean Square Error;
Figure 112020128213261-pat00105
), Coefficient of Variance of the Wasserstein distance;
Figure 112020128213261-pat00106
) and Coefficient of Variance of the Energy distance;
Figure 112020128213261-pat00107
) to calculate the similarity index.

수학식 8Equation 8

Figure 112020128213261-pat00108
Figure 112020128213261-pat00108

Figure 112020128213261-pat00109
Figure 112020128213261-pat00109

Figure 112020128213261-pat00110
Figure 112020128213261-pat00110

여기서,

Figure 112020128213261-pat00111
는 평균제곱근오차,
Figure 112020128213261-pat00112
는 평균제곱근오차 변동계수,
Figure 112020128213261-pat00113
는 와서스타인거리,
Figure 112020128213261-pat00114
는 와서스타인거리 변동계수,
Figure 112020128213261-pat00115
는 에너지 거리,
Figure 112020128213261-pat00116
는 에너지거리 변동계수,
Figure 112020128213261-pat00117
는 운용 공조기의 고장진단용 보정 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00118
Figure 112020128213261-pat00119
의 평균,
Figure 112020128213261-pat00120
는 운용 공조기의 고장진단용 추정 급기팬 전력량,
Figure 112020128213261-pat00121
는 운용 공조기의 고장진단용 보정 급기팬 전력량 분포와 운용 공조기의 고장진단용 예측 급기팬 전력량 분포의 결합확률분포의 집합이며, i는 운용 공조기 고장진단용 데이터의 개수이다. here,
Figure 112020128213261-pat00111
is the root mean square error,
Figure 112020128213261-pat00112
is the root mean square error coefficient of variation,
Figure 112020128213261-pat00113
is Wersstein Street,
Figure 112020128213261-pat00114
is the Wersstein distance coefficient of variation,
Figure 112020128213261-pat00115
is the energy distance,
Figure 112020128213261-pat00116
is the coefficient of variation of the energy distance,
Figure 112020128213261-pat00117
is the calibrated supply fan wattage for fault diagnosis of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00118
is
Figure 112020128213261-pat00119
mean of,
Figure 112020128213261-pat00120
is the estimated supply fan wattage for fault diagnosis of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00121
is the set of the combined probability distribution of the distribution of the corrected supply fan wattage for fault diagnosis of the operating air conditioner and the predicted supply fan wattage distribution for the fault diagnosis of the operating air conditioner, and i is the number of data for fault diagnosis of the operating air conditioner.

상기 산출된 유사도 지수를 근거로 고장 후보를 검출하는 단계(S45)는 상기 산출된 평균제곱근오차 변동계수, 와인스타인거리 변동계수, 에너지거리 변동계수 각각의 지수가 설정된 기준값과의 오차 범위가 2개 이상 벗어나는 경우에는 고장 후보로 검출하며, 기준값과의 오차 범위를 벗어나는 것이 1개 이하이면 정상 유형으로 검출한다.In the step of detecting a failure candidate based on the calculated similarity index (S45), the calculated root mean square error coefficient of variation, the Weinstein distance coefficient of variation, and the energy distance variation coefficient each have an error range of 2 from the set reference value. If more than one is out of range, it is detected as a failure candidate, and if less than one is out of the error range from the reference value, it is detected as normal.

이때, 각각의 유사도 지수의 기준값은 임의로 설정할 수도 있지만 평균제곱근오차 변동계수, 와인스타인거리 변동계수, 에너지거리 변동계수 각각 운용 공조기(110) 정상 유형의 평균제곱근오차 변동계수, 와서스타인거리 변동계수, 에너지거리 변동계수의 1.5배로 설정하며, 평균제곱근오차 변동계수는 기준값보다 높을 경우(

Figure 112020128213261-pat00122
), 와서스타인거리 변동계수는 기준값보다 높을 경우(
Figure 112020128213261-pat00123
), 에너지거리 변동계수는 기준값보다 높을 경우(
Figure 112020128213261-pat00124
)에 오차 범위를 벗어났다고 진단한다.At this time, the reference value of each similarity index can be set arbitrarily, but the root mean square error coefficient of variation, the Weinstein distance coefficient of variation, and the energy distance coefficient of variation, respectively. Coefficient, set to 1.5 times the coefficient of variation of energy distance, and when the coefficient of variation of root mean square error is higher than the reference value (
Figure 112020128213261-pat00122
), the Werstein distance coefficient of variation is higher than the reference value (
Figure 112020128213261-pat00123
), when the energy distance variation coefficient is higher than the reference value (
Figure 112020128213261-pat00124
) is out of the error range.

도 8을 참조하면, 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하는 단계(S40)를 통해 운용 공조기(110)의 고장 후보가 검출되면, 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 구축된 머신러닝 학습모델을 기반으로 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기(110)의 구체적인 고장 유형을 진단하게 된다.Referring to FIG. 8 , the operation air conditioner 110 through the step S40 of detecting a failure candidate of the operation air conditioner 110 through the learning model determiner 80 based on the normal type regression model of the operation air conditioner 110 . ) is detected, the specific failure type of the operating air conditioner 110 is diagnosed through the learning model determiner 80 based on the machine learning learning model built in the standard air conditioner learning model building unit 40 .

상기 운용 공조기(110)의 고장 후보에 대해 관제서버(10)에서 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계(S50)는, 상기 운용 공조기(110)가 고장 후보로 검출된 경우, 표준공조기의 고장 유형별 머신러닝 분류모델(

Figure 112020128213261-pat00125
)에 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 분류 정확도를 산출하는 단계(S51), 산출된 분류 정확도를 기반으로 고장 유형을 1차 진단하는 단계(S52), 1차 고장 유형 진단을 유보한 경우 머신러닝 분류 학습을 추가 실행하여 고장 유형을 2차 진단하는 단계(S53), 상기 진단된 고장 유형에 따라 작동 성능이 최저가 되지 않도록 임시 조치하는 단계(S54)를 포함한다.The step of diagnosing a specific failure type in the control server 10 for the failure candidate of the operating air conditioner 110 (S50) is, when the operation air conditioner 110 is detected as a failure candidate, machine learning for each failure type of the standard air conditioner classification model (
Figure 112020128213261-pat00125
), calculating the classification accuracy by applying the correction data for fault diagnosis to the operating air conditioner 110 (S51), first diagnosing the failure type based on the calculated classification accuracy (S52), deferring the primary failure type diagnosis In one case, it includes a step of secondary diagnosis of the failure type by additionally executing machine learning classification learning (S53), and a step of taking temporary measures so that the operating performance is not the lowest according to the diagnosed failure type (S54).

상기 운용 공조기(110)가 고장 후보로 검출된 경우, 표준 공조기의 고장 유형별 머신러닝 분류모델에 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 분류 정확도를 산출하는 단계(S51)는 고장 후보로 검출된 운용 공조기(110)의 고장진단용 분류모델 속성 데이터(

Figure 112020128213261-pat00126
)를 상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 있는 모든 표준 공조기 고장유형별 머신러닝 분류모델(
Figure 112020128213261-pat00127
)에 개별적으로 수학식 9를 적용하여 분류모델의 고장 유형으로 분류되는 정확도(
Figure 112020128213261-pat00128
)를 각각 산출한다.When the operation air conditioner 110 is detected as a failure candidate, calculating the classification accuracy by applying the correction data for failure diagnosis of the operation air conditioner 110 to a machine learning classification model for each failure type of the standard air conditioner (S51) is detected as a failure candidate Classification model attribute data (
Figure 112020128213261-pat00126
) is a machine learning classification model for all standard air conditioner failure types in the standard air conditioner learning model construction unit 40 (
Figure 112020128213261-pat00127
) by applying Equation 9 individually to the accuracy (
Figure 112020128213261-pat00128
) are calculated respectively.

수학식 9Equation 9

Figure 112020128213261-pat00129
Figure 112020128213261-pat00129

여기서,

Figure 112020128213261-pat00130
는 표준 공조기의 고장 유형별 머신러닝 분류모델,
Figure 112020128213261-pat00131
은 운용 공조기의 예측 고장 유형,
Figure 112020128213261-pat00132
는 운용 공조기의 고장진단용 분류모델 속성 데이터,
Figure 112020128213261-pat00133
은 분류 정확도, i는 표준 공조기의 특정 고장 유형이다.here,
Figure 112020128213261-pat00130
is a machine learning classification model by failure type of standard air conditioners,
Figure 112020128213261-pat00131
is the predicted failure type of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00132
is the classification model attribute data for fault diagnosis of operating air conditioners,
Figure 112020128213261-pat00133
is the classification accuracy, i is the specific failure type of the standard air conditioner.

상기 산출된 분류 정확도들을 기반으로 고장 유형을 1차 진단하는 단계(S52)는 산출된 분류 정확도가 75% 이상인 것 중에서 가장 높은 것과 함께 가장 높은 분류 정확도와의 오차가 5% 이하인 분류 정확도를 포함한 것이 1개로 유일하면 특정 분류모델의 고장 유형으로 진단하며, 분류 정확도가 높은 것이 2개 이상이면 고장 유형 1차 진단을 유보한다.The step (S52) of first diagnosing the failure type based on the calculated classification accuracies includes the highest among those in which the calculated classification accuracy is 75% or more and the classification accuracy in which the error with the highest classification accuracy is 5% or less If there is only one, it is diagnosed as a failure type of a specific classification model, and if there are two or more items with high classification accuracy, the primary diagnosis of the failure type is reserved.

상기 1차 고장 유형 진단을 유보한 경우 머신러닝 분류 학습을 추가 실행하여 고장 유형을 2차 진단하는 단계(S53)는 상기 표준 공조기의 고장 유형 분류학습용 속성 데이터(

Figure 112020128213261-pat00134
)와 레이블 데이터(
Figure 112020128213261-pat00135
) 중에서 상태 유형이 정상 유형과 분류 정확도가 높게 산출된 고장 유형들을 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00136
)로 설정하고, 상태 유형을 레이블 데이터(
Figure 112020128213261-pat00137
)로 설정하여, 상기 학습모델 결정부(80)를 통하여 머신러닝 랜덤포레스트(Random Forest) 분류 학습을 추가로 실행하여 표준 공조기의 2차 고장유형 머신러닝 분류모델(
Figure 112020128213261-pat00138
)을 구축하고, 고장 진단이 유보된 운용 공조기의 고장진단용 분류모델 속성 데이터(
Figure 112020128213261-pat00139
)를 수학식 10에 적용하여 분류 정확도 지수를 고장유형별로 산출한 후에 분류 정확도(
Figure 112020128213261-pat00140
)가 가장 높은 것을 고장 유형으로 최종 진단한다.If the primary failure type diagnosis is withheld, the step of diagnosing the failure type by additionally executing machine learning classification learning (S53) is the attribute data for failure type classification learning of the standard air conditioner (
Figure 112020128213261-pat00134
) and label data (
Figure 112020128213261-pat00135
), the state type is the normal type and the failure types calculated with high classification accuracy are classified as attribute data (
Figure 112020128213261-pat00136
), and set the state type to label data (
Figure 112020128213261-pat00137
), by additionally executing machine learning random forest classification learning through the learning model determining unit 80, the secondary failure type machine learning classification model of the standard air conditioner (
Figure 112020128213261-pat00138
), and classification model attribute data (
Figure 112020128213261-pat00139
) is applied to Equation 10 to calculate the classification accuracy index for each failure type, and then the classification accuracy (
Figure 112020128213261-pat00140
) is the highest, and finally diagnosed as the failure type.

수학식 10Equation 10

Figure 112020128213261-pat00141
Figure 112020128213261-pat00141

여기서,

Figure 112020128213261-pat00142
는 표준 공조기의 2차 고장유형 머신러닝 분류모델,
Figure 112020128213261-pat00143
은 운용 공조기의 예측 고장 유형,
Figure 112020128213261-pat00144
는 고장 진단이 유보된 운용 공조기의 고장진단용 분류모델 속성 데이터,
Figure 112020128213261-pat00145
는 분류 정확도 지수, j는 표준 공조기의 특정 고장 유형이다.here,
Figure 112020128213261-pat00142
is the secondary failure mode machine learning classification model of standard air conditioners,
Figure 112020128213261-pat00143
is the predicted failure type of the operating air conditioner,
Figure 112020128213261-pat00144
is the classification model attribute data for fault diagnosis of operating air conditioners for which fault diagnosis is deferred,
Figure 112020128213261-pat00145
is the classification accuracy index, and j is the specific failure type of the standard air conditioner.

상기 운용 공조기(110)가 진단된 고장 유형에 따라 작동 성능이 최저가 되지 않도록 임시 조치하는 단계(S54)는 운용 공조기(110)가 고장이 발생하여 완전히 수리하기 전에 작동 성능이 최저로 저하되어 냉난방 불쾌감이 고조될 수 있으므로 고장 유형에 따라 운영자가 임시로 마련된 대책에 따라 조치를 취하는 단계이다.The step (S54) of temporarily taking measures so that the operating performance of the operating air conditioner 110 is not the lowest according to the diagnosed failure type (S54) is the operating performance of the operating air conditioner 110 is malfunctioned and the operating performance is lowered to the lowest before being completely repaired. This is a step in which the operator takes measures according to the temporarily prepared countermeasures according to the type of failure, as this may increase.

고장 유형이 냉방코일 밸브나 난방코일 밸브가 고착인 경우에는 고착된 밸브를 수리하기 전까지 수동 조작으로 경험을 가지고 바이패스(by-pass) 밸브를 조작하는 임시 조치를 취할 수 있다.If the failure type is a stuck cooling coil valve or a heating coil valve, temporary measures can be taken to operate the bypass valve with manual operation experience until the stuck valve is repaired.

고장 유형이 급기 팬 모터 성능 저하인 경우에는 모터 회전수를 바꿀 수 있는 경우에는 주파수 변환장치로 대처하거나, 모터 회전수를 바꿀 수 없는 경우에는 날개 각도 또는 밸트 장력을 조절하는 등의 임시 조치를 취할 수 있다. If the failure type is supply air fan motor degradation, take temporary measures such as a frequency converter if the motor speed can be changed, or adjust the blade angle or belt tension if the motor speed cannot be changed. can

고장 유형이 필터 오염인 경우에는 필터를 점검하여 교체하며, 고장 유형이 댐퍼 고착인 경우에는 댐퍼를 수동으로 조작하는 임시 조치를 취할 수 있다.If the failure type is filter contamination, check and replace the filter, and if the failure type is damper stuck, temporary measures may be taken to manually operate the damper.

이밖에도 고장 유형에 따라 공조기 운영자는 운용 공조기(110)의 작동 성능이 최저가 되지 않도록 여러 가지 임시 조치를 취할 수 있다.In addition, depending on the failure type, the air conditioner operator may take various temporary measures to prevent the operating performance of the operating air conditioner 110 from being the lowest.

도 10을 참조하면, 본 발명에 개시된 실시 예에 따라 운용 공조기(110)의 정상 유형 머신러닝 회귀모델(

Figure 112020128213261-pat00146
)에 운용 공조기(110)의 고장진단용 데이터 7종류를 적용하여 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출한 결과 데이터 1과 2는 정상 상태, 데이터 3부터 데이터 8까지는 평균제곱근오차 변동계수, 와인스타인거리 변동계수, 에너지거리 변동계수 유사도 지수가 설정된 기준값과의 오차 범위가 2개 이상 벗어나기 때문에 고장 후보로 검출되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 10 , a normal type machine learning regression model of the operation air conditioner 110 according to an embodiment disclosed in the present invention (
Figure 112020128213261-pat00146
As a result of detecting failure candidates of the operating air conditioner 110 by applying 7 types of fault diagnosis data of the operating air conditioner 110 to ), data 1 and 2 are in a normal state, data 3 to 8 are the root mean square error coefficient of variation, Weinstar It can be seen that the distance variation coefficient and energy distance variation coefficient similarity index are detected as failure candidates because the error range from the set reference value is out of two or more.

도 11을 참조하면, 본 발명에 개시된 실시 예에 따라 운용 공조기(110)의 운전 상태 데이터 7종류 중에서 고장 후보로 검출된 데이터 3부터 데이터 8까지 표준 공조기의 고장 유형별 머신러닝 분류모델(

Figure 112020128213261-pat00147
)에 개별적으로 적용하여 분류 정확도를 산출하여 1차로 운용 공조기(110)의 고장 유형을 진단한 결과이다.Referring to FIG. 11 , a machine learning classification model for each failure type of a standard air conditioner from data 3 to data 8 detected as failure candidates among 7 types of operation state data of the operating air conditioner 110 according to an embodiment disclosed in the present invention (
Figure 112020128213261-pat00147
) is the result of diagnosing the type of failure of the operating air conditioner 110 primarily by calculating the classification accuracy by applying it individually.

상기 1차로 고장 진단한 결과 데이터 7의 경우에 고장 유형 10으로 진단이 완료되었으며, 데이터 4, 데이터 5, 데이터 6, 데이터 8의 경우에는 분류 정확도가 높은 것이 2개 이상인 관계로 고장 진단이 유보되었고, 데이터 3의 경우에는 가장 높은 분류 정확도가 75% 이하이므로 정상 유형으로 진단된 결과이다.As a result of the first failure diagnosis, in the case of data 7, the diagnosis was completed as failure type 10, and in the case of data 4, data 5, data 6, and data 8, the failure diagnosis was postponed because there were two or more items with high classification accuracy. , in the case of data 3, the highest classification accuracy is 75% or less, so it is a result of diagnosis as a normal type.

도 12를 참조하면, 본 발명에 개시된 실시 예에 따라 상기 1차 고장 진단 결과 진단 유보가 된 데이터를 2차로 고장 유형을 진단하기 위하여 개별적으로 구축된 표준 공조기의 2차 고장 유형 머신러닝 분류모델(

Figure 112020128213261-pat00148
)에 데이터 4, 데이터 5, 데이터 6, 데이터 8을 적용하여 분류 정확도를 산출한 결과이다. 상기 산출 결과를 보면 데이터 4는 고장 유형 09로, 데이터 5는 고장 유형 12로, 데이터 6은 고장 유형 11로, 데이터 8은 유형 18로 각각 100%로 정확하게 진단되었음을 알 수 있다.12, according to the embodiment disclosed in the present invention, the secondary failure type machine learning classification model (
Figure 112020128213261-pat00148
) is the result of calculating the classification accuracy by applying data 4, data 5, data 6, and data 8. From the above calculation results, it can be seen that data 4 was correctly diagnosed as failure type 09, data 5 as failure type 12, data 6 as failure type 11, and data 8 as failure type 18, respectively, with 100% accuracy.

이와 같이 이루어지는 본 발명은 공조기의 고장 검출 및 진단을 하기 위하여 건물 현장에서 운용 중인 공조기마다 운전 상태 데이터를 축적하지 않더라도 표준적인 역할을 할 수 있는 공조기의 시뮬레이션 모델을 설정하고 정상 상태와 고장 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 사전에 구축하여 건물 자동화 시스템(BAS)을 설치할 때 동시에 제공할 수 있는 효과가 있다.In order to detect and diagnose the failure of the air conditioner, the present invention set up a simulation model of the air conditioner that can play a standard role even without accumulating the operating state data for each air conditioner operating in a building site, and provides information about the normal state and the failure state. There is an effect that can be provided at the same time when a building automation system (BAS) is installed by building a machine learning learning model in advance.

또한, 건물 현장에서 수집된 운용 공조기의 운전 상태 데이터를 표준 공조기의 운전 상태 데이터에 적합하도록 보정함으로써 표준 공조기가 운용 공조기의 역할을 가상적으로 할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, by correcting the operation state data of the operating air conditioner collected at the building site to be suitable for the operation state data of the standard air conditioner, there is an effect that the standard air conditioner can play the role of the operating air conditioner virtually.

또한, 고장 진단이 요구되는 운용 공조기의 운전 상태 데이터를 적합화한 운용 공조기의 머신러닝 학습모델에 적용하여 운용 공조기의 고장을 검출하고 진단함으로써, 공조기 운용 초기부터 고장 검출 및 진단을 정확하게 할 수 있고, 공조기의 부적절한 고장에 따라 발생할 수 있는 냉난방 불쾌감과 경제적 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by applying the operating condition data of the operating air conditioner that requires fault diagnosis to the machine learning learning model of the operating air conditioner that is suitable for detecting and diagnosing the failure of the operating air conditioner, it is possible to accurately detect and diagnose the failure from the early stage of operation of the air conditioner. , there is an effect that can reduce the discomfort of heating and cooling and economic loss that may occur due to improper failure of the air conditioner.

상기와 같은 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법은 위에서 설명된 실시 예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시 예들은 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.The AI-based fault diagnosis method through the adaptation of the standard air conditioner and the operating air conditioner as described above is not limited to the configuration and operation method of the above-described embodiments. The above embodiments may be configured so that various modifications can be made by selectively combining all or part of each of the embodiments.

10 : 관제서버 20 : 통신부
30 : 데이터베이스 40 : 표준 공조기 학습모델 구축부
50 : 운용 공조기 보정부 60 : 운용 공조기 고장 검출부
70 : 운용 공조기 고장 유형 진단부
80 : 학습모델 결정부 81 : 기계학습 엔진
100 : 제어부
110 : 운용 공조기
10: control server 20: communication department
30: Database 40: Standard air conditioner learning model construction unit
50: operation air conditioner correction unit 60: operation air conditioner failure detection unit
70: operation air conditioner failure type diagnosis unit
80: learning model determining unit 81: machine learning engine
100: control unit
110: operation air conditioner

Claims (8)

표준 공조기에 대한 설비사양, 작동조건을 관제서버(10)에 입력하여 관제서버(10)에서 산출되는 시뮬레이션 모델을 통해 생성된 데이터를 기반으로 표준 공조기의 운전 상태에 대한 머신러닝 학습모델을 표준 공조기 학습모델 구축부(40)를 통해 구축하는 단계(S10);
현장에 설치된 운용 공조기(110)의 작동에 따른 정상 유형에 대한 센싱 데이터를 관제서버(10)의 데이터베이스(30)에서 수집하여 정규화 하는 단계(S20);
상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 구축된 표준 공조기의 정상 유형 회귀모델에 상기 관제서버(10)에서 정규화된 센싱 데이터를 적용하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S30);
상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부(80)를 통해 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하는 단계(S40);
상기 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 관제서버(10)에서 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계(S50)를 포함하고,
상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 보정하고 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S30)는,
상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 있는 표준 공조기의 정상 유형 회귀모델에 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 데이터를 적용하여 급기팬 전력량을 예측하는 단계(S31);
상기 학습모델 결정부(80)를 통해 상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 실측 급기팬 전력량과 예측 급기팬 전력량 간의 최적 다항 회귀모델을 결정하는 단계(S32);
상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기(110) 실측 급기팬 전력량을 적용하여 정상 유형 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계(S33);
상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 보정 데이터를 생성하여 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 구축하는 단계(S34);
상기 구축된 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델에 운용 공조기(110) 정상 유형 보정 데이터를 적용하여 운용 공조기(110) 정상 유형 보정 급기팬 전력량과 추정 급기팬 전력량의 분포 유사도를 측정하는 단계(S35)를 포함하되,
상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델을 기반으로 학습모델 결정부(80)를 통해 상기 운용 공조기(110)의 고장 후보를 검출하는 단계(S40)는,
상기 운용 공조기(110)의 고장 진단이 요구되는 센싱 데이터를 수집하여 정규화 하는 단계(S41);
상기 최적 다항 회귀모델에 운용 공조기(110)의 실측 급기팬 전력량을 적용하여 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 산출하는 단계(S42);
상기 고장진단용 보정 급기팬 전력량을 추가하여 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 생성하는 단계(S43);
상기 운용 공조기(110)의 정상 유형 회귀모델에 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 유사도 지수를 산출하는 단계(S44);
상기 산출된 유사도 지수를 근거로 고장 후보를 검출하는 단계(S45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법.

Based on the data generated through the simulation model calculated by the control server 10 by inputting the equipment specifications and operating conditions for the standard air conditioner into the control server 10, a machine learning learning model for the operating state of the standard air conditioner is applied to the standard air conditioner. Building through the learning model building unit 40 (S10);
Normalizing by collecting the sensing data for the normal type according to the operation of the operation air conditioner 110 installed in the field from the database 30 of the control server 10 (S20);
By applying the normalized sensing data in the control server 10 to the normal type regression model of the standard air conditioner built in the standard air conditioner learning model building unit 40, the normal type data of the operating air conditioner 110 is corrected and the normal type regression building a model (S30);
Detecting a failure candidate of the operating air conditioner 110 through the learning model determiner 80 based on the normal type regression model of the operating air conditioner 110 (S40);
Including a step (S50) of diagnosing a specific failure type in the control server 10 for the detected failure candidate of the operation air conditioner 110,
Correcting the normal type data of the operating air conditioner 110 and building a normal type regression model (S30),
predicting the amount of power supplied by the air conditioner by applying the normal type data of the operating air conditioner 110 to the normal type regression model of the standard air conditioner in the standard air conditioner learning model building unit 40 (S31);
determining an optimal polynomial regression model between the normal type measured air supply fan power amount and the predicted air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 through the learning model determining unit 80 (S32);
calculating the normal type corrected air supply fan power amount by applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 to the optimal polynomial regression model (S33);
generating a normal type correction data of the operating air conditioner 110 to build a normal type regression model of the operating air conditioner 110 (S34);
Measuring the similarity of distribution between the operating air conditioner 110 normal type corrected supply fan power amount and the estimated supply air fan power amount by applying the operating air conditioner 110 normal type correction data to the built-up normal type regression model of the operating air conditioner 110 ( S35),
Detecting a failure candidate of the operating air conditioner 110 through the learning model determiner 80 based on the normal type regression model of the operating air conditioner 110 (S40),
Normalizing by collecting the sensing data required for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 (S41);
calculating the corrected power supply fan power amount for fault diagnosis by applying the actual air supply fan power amount of the operating air conditioner 110 to the optimal polynomial regression model (S42);
generating correction data for diagnosing the failure of the operating air conditioner 110 by adding the amount of power supplied to the corrected air supply fan for diagnosis of the failure (S43);
calculating a similarity index by applying correction data for fault diagnosis of the operating air conditioner 110 to the normal type regression model of the operating air conditioner 110 (S44);
AI-based failure diagnosis method through the adaptation of standard air conditioners and operating air conditioners, characterized in that it comprises the step (S45) of detecting a failure candidate based on the calculated similarity index.

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 운용 공조기(110)의 검출된 고장 후보에 대해 구체적인 고장 유형을 진단하는 단계(S50)는,
상기 운용 공조기(110)의 고장 후보로 검출된 경우, 상기 표준 공조기 학습모델 구축부(40)에 있는 표준 공조기의 고장 유형별 머신러닝 분류모델에 운용 공조기(110) 고장진단용 보정 데이터를 적용하여 분류 정확도를 산출하는 단계(S51);
상기 산출된 분류 정확도를 기반으로 고장 유형을 1차 진단하는 단계(S52);
상기 고장 유형을 1차 진단하는 단계(S52)에서, 1차 고장 유형 진단을 유보한 경우 머신러닝 분류 학습을 추가 실행하여 고장 유형을 2차 진단하는 단계(S53);
상기 진단된 고장 유형에 따라 작동 성능이 최저가 되지 않도록 임시 조치하는 단계(S54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 공조기와 운용 공조기의 적합화를 통한 인공지능 기반 고장 진단 방법.
According to claim 1,
Diagnosing a specific failure type with respect to the detected failure candidate of the operation air conditioner 110 (S50),
When it is detected as a failure candidate of the operating air conditioner 110, the operation air conditioner 110 failure diagnosis correction data is applied to the machine learning classification model for each failure type of the standard air conditioner in the standard air conditioner learning model building unit 40. Classification accuracy calculating (S51);
first diagnosing a failure type based on the calculated classification accuracy (S52);
In the step of diagnosing the first failure type (S52), if the first failure type diagnosis is reserved, further executing machine learning classification learning to perform secondary diagnosis of the failure type (S53);
Artificial intelligence-based failure diagnosis method through the adaptation of standard air conditioners and operating air conditioners, characterized in that it comprises the step (S54) of taking temporary measures so that the operating performance is not the lowest according to the diagnosed failure type.
삭제delete
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