KR102283884B1 - Artificial intelligence based fire and power anomaly prediction system and method - Google Patents

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KR102283884B1 KR1020200105001A KR20200105001A KR102283884B1 KR 102283884 B1 KR102283884 B1 KR 102283884B1 KR 1020200105001 A KR1020200105001 A KR 1020200105001A KR 20200105001 A KR20200105001 A KR 20200105001A KR 102283884 B1 KR102283884 B1 KR 102283884B1
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이정규
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이정규
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Abstract

An artificial intelligence based fire and power anomaly prediction system according to an embodiment of the present invention includes a smart EMS device that collects sensing data for checking power anomaly including at least one of overcurrent, effective arc and temperature state through a plurality of sensors and transmits the collected sensing data to an integrated server; and an integrated server that stores the collected sensing data to make them big data, classifies the stored sensing data by clustering according to data properties, and predicts whether a fire or arc occurs or whether there is a power anomaly through machine learning.

Description

인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템 및 방법{Artificial intelligence based fire and power anomaly prediction system and method}Artificial intelligence based fire and power anomaly prediction system and method

본 발명은 전기화재 예측 및 예지 보전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인공지능을 기반으로 화재에 영향을 줄 수 있는 유효 아크, 과전류, 누설 전류 등과 같은 전력 이상 여부를 미리 예측하기 위한 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electric fire prediction and predictive maintenance system, and more particularly, based on artificial intelligence for predicting power abnormalities such as effective arc, overcurrent, leakage current, etc. that can affect fire based on artificial intelligence in advance It relates to an electric fire prediction and predictive maintenance system.

아파트, 빌딩, 학교, 공장, 항만, 공항, 상, 하수 처리장, 변전소, 중공업 플랜트, 지하철, 화학단지, 제철소, 상업밀집지역, 재래시장 등에서는 화재 발생시 막대한 피해가 발생할 수 있기 때문에 주기적인 화재 감시가 필요하다.In apartments, buildings, schools, factories, ports, airports, commercial and sewage treatment plants, substations, heavy industry plants, subways, chemical complexes, steel mills, commercial areas, traditional markets, etc. is needed

특히, 전력을 공급하는 시설물(예를 들면, 다양한 발전소, 배전반, 변압기 등)에서 화재가 발생하는 경우 산업단지, 공장, 가정에 전기공급이 불가능해지고, 막대한 재산피해가 예상된다.In particular, when a fire occurs in a facility that supplies electricity (eg, various power plants, switchboards, transformers, etc.), it becomes impossible to supply electricity to industrial complexes, factories, and homes, and enormous property damage is expected.

이에 따라 각종 건물 및 시설물에 대해 전원 안전 장치로서 과부하 차단기 또는 누전 차단기 등이 설치되고 있으며, 전원선로 또는 전기기기에 이상이 발생할 경우 신속히 전원을 차단하도록 동작한다. Accordingly, an overload circuit breaker or an earth leakage circuit breaker is installed as a power supply safety device for various buildings and facilities, and when an abnormality occurs in a power line or an electric device, the power supply is quickly cut off.

이 때문에, 이러한 화재 예방 장치를 감시하기 위한 시스템에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있으나, 대부분 실측 데이터만 의존하여 사후 대처식으로 이루어질 뿐이어서 인공지능을 기반으로 화재에 영향을 줄 수 있는 유효 아크, 과전류, 누설 전류 등과 같은 전력 이상 여부를 미리 예측하기 위한 시스템 개발이 이루어질 필요성이 있다.For this reason, although the development of a system for monitoring such a fire prevention device is actively being made, most of it is only made in a reactive manner depending only on actual data, so effective arc and overcurrent that can affect the fire based on artificial intelligence , there is a need to develop a system for predicting power abnormalities such as leakage current in advance.

더 나아가, 화재 예방을 위해 전력을 감시하는 차원에서 전력의 누수, 전력 이상 여부를 판단하는 과정에서 전기 에너지 사용 시 발생하는 문제점은 인지하고 있으나, 정확한 에너지 관리 지표가 되는 기준 데이터가 없어 전력 개선 방안을 찾기 어려운 것이 현실이다.Furthermore, in order to monitor power for fire prevention, we are aware of the problems that occur when using electric energy in the process of judging whether there is a power leak or power abnormality, but there is no standard data that can be an accurate energy management index, so power improvement plan The reality is that it is difficult to find.

따라서, 전력 개선 방안을 찾기 위해 상세한 전기적 데이터와 모니터링 및 분석이 실시간 이루어져야 하고, 이상 발생시 관련 내용이 즉시 관리자와 관련 당사자에게 통보될 수 있도록 전기 데이터 수집을 위한 각종 센서와 IoT 통신 장비 및 안전관리 플랫폼으로 구성된 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템이 필요한 실정이다.Therefore, detailed electrical data, monitoring and analysis must be performed in real time to find a power improvement plan, and when an abnormality occurs, various sensors, IoT communication equipment, and safety management platform for collecting electrical data so that the relevant information can be immediately notified to the manager and related parties There is a need for an artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system composed of

대한민국등록특허공보 제10-1272665호(2013년06월03일 등록)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1272665 (registered on June 03, 2013)

본 발명의 목적은 인공지능을 기반으로 화재에 영향을 줄 수 있는 유효 아크, 과전류, 누설 전류 등과 같은 전력 이상 여부를 미리 예측하기 위한 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system and method for predicting in advance whether there is a power abnormality such as an effective arc, overcurrent, leakage current, etc. that can affect a fire based on artificial intelligence .

본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템은, 복수의 센서를 통하여 과전류, 유효아크 및 온도 상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전력 이상을 체크할 수 있는 센싱데이터를 수집하고, 수집된 센싱데이터를 통합서버로 전송하는 스마트EMS장치; 상기 수집된 센싱데이터를 저장하여 빅데이터화하고, 저장된 센싱데이터를 데이터 속성에 따라 클러스터링하여 분류하고, 머신러닝을 통하여 화재나 아크 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하는 통합서버;를 포함한다.The artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system according to an embodiment of the present invention collects sensing data capable of checking power abnormalities including at least one of overcurrent, effective arc and temperature state through a plurality of sensors and a smart EMS device that transmits the collected sensing data to the integrated server; An integrated server that stores the collected sensing data to make it big data, classifies the stored sensing data by clustering according to data properties, and predicts whether a fire or arc occurs or whether there is a power abnormality through machine learning.

상기 스마트EMS장치는, 전류, 누설전류, 차단기 온/오프상태, 상별전류/전압/전력, 단상전류/전압/전력, 역률, 고조파, 적산전력량 또는 유효/무효/피상 전력을 감지하여 상기 센싱데이터를 생성하는 전력분석기; 전력을 공급받는 부하의 저항성분, 유도성분, 용량성분을 분석하여 유효 아크 발생 여부를 감지하고, 이를 이용하여 센싱데이터를 생성하는 아크분석기; 전력이 공급되는 부하의 주변 온도를 감지하여 센싱데이터를 생성하는 온도감지기를 더 포함한다.The smart EMS device detects current, leakage current, breaker on/off state, phase-specific current/voltage/power, single-phase current/voltage/power, power factor, harmonics, accumulated power or active/reactive/apparent power, and the sensing data a power analyzer that generates; an arc analyzer that detects whether an effective arc is generated by analyzing a resistive component, an inductive component, and a capacitive component of a load receiving power, and generates sensing data using this; It further includes a temperature sensor for generating sensed data by sensing the ambient temperature of the load to which power is supplied.

상기 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템은 상기 스마트EMS장치가 위치한 지역별로 소규모 집단을 관리하기 위하여 지역마다 개별적으로 구비되며, 다수의 로컬플랫폼서버와 연계되는 상기 통합서버에 의해 전력 제어 및 감시 기능을 수행하는 로컬플랫폼서버; 를 더 포함한다.The artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system is provided individually for each region to manage a small group in each region where the smart EMS device is located, and power control and monitoring by the integrated server linked to a plurality of local platform servers a local platform server that performs functions; further includes

상기 통합서버는 상기 센싱데이터 중 유사한 속성의 센싱데이터를 분류하기 위해 K-평균 알고리즘(K-means algorithm)에 의한 클러스터링을 수행하는 것을 특징으로 한다.The integrated server is characterized in that it performs clustering by a K-means algorithm in order to classify the sensed data of similar properties among the sensed data.

상기 통합서버는 상기 센싱데이터가 설정된 임계값 이상 인지를 기준으로 아크나 화재 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하는 것을 특징으로 한다.The integrated server is characterized in that based on whether the sensed data is greater than or equal to a set threshold value, predicts whether an arc or fire occurs or whether there is an electric power failure.

상기 학습모델은 정상 상태의 센싱데이터와 현재 수집된 센싱데이터의 변화 수치를 이용하여 임계값을 설정하도록 수치화하여 이상 상태를 알려주지 않는 비지도학습을 통해 생성되는 이상검출 학습모델인 것을 특징으로 한다.The learning model is characterized in that it is an anomaly detection learning model generated through unsupervised learning that does not inform an abnormal state by numerically setting a threshold value using the sensing data in a normal state and the change value of the currently collected sensing data.

상기 학습모델은 기준이 되는 초기 임계값이 없더라도, 정상적인 상태의 센싱데이터를 수집하고, 이와 대조되는 이상 상태의 센싱데이터 표본을 생성하여 임계값을 정하는 것을 특징으로 한다.The learning model collects sensing data in a normal state even if there is no initial threshold as a reference, and sets the threshold by generating a sample of sensing data in an abnormal state in contrast to this.

상기 통합서버는 상기 아크분석기를 통해 수집된 센싱데이터에 포함된 전력의 성분을 기초로 아크나 화재 또는 전력 이상의 발생주체를 예측할 수 있는 것을 특징으로 한다.The integrated server is characterized in that it is possible to predict the subject of the arc, fire, or power abnormality based on the components of power included in the sensing data collected through the arc analyzer.

상기 스마트EMS장치는 화재 또는 아크 발생이나 전력 이상 발생시, 외부 알람을 제공하며, 외부 알람은 화재 또는 아크 발생이나 전력 이상이 발생한 점포의 관리자 단말과, 사설관리업체나 관리당국으로 전송되는 것을 특징으로 한다.The smart EMS device provides an external alarm when a fire or arc occurs or a power abnormality occurs, and the external alarm is transmitted to a manager terminal of a store where a fire or arc occurs or a power abnormality occurs, and to a private management company or a management authority. do.

상기 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템을 이용한 인공지능 기반의 전기화재 예측 및 예지보전 방법은, 복수의 센서를 통하여 과전류, 유효아크 및 온도 상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전력 이상을 체크할 수 있는 센싱데이터를 수집하는 단계; 상기 수집된 센싱데이터를 상기 로컬플랫폼서버 및 통합서버로 전송하는 단계; 상기 수집된 센싱데이터를 저장하여 빅데이터화하고, 저장된 센싱데이터를 데이터 속성에 따라 클러스터링하여 분류하는 단계; 머신러닝을 통하여 화재나 아크 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하는 단계; 예측 결과를 분석하여, 화재 예방을 위한 에너지 안전관리정책을 설정하는 단계; 화재나 아크 발생 또는 전력 이상시 외부 알람을 제공하는 단계를 포함한다.The artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance method using the artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system checks the power abnormality including at least one of overcurrent, effective arc and temperature state through a plurality of sensors. Collecting possible sensing data; transmitting the collected sensing data to the local platform server and the integrated server; Storing the collected sensing data into big data, and classifying the stored sensing data by clustering according to data attributes; Predicting whether a fire or arc has occurred or whether power is abnormal through machine learning; setting an energy safety management policy for fire prevention by analyzing the prediction result; and providing an external alarm in case of fire or arc occurrence or power failure.

본 발명의 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템 및 방법은 전력이 공급되는 부하에서 각종 센싱데이터를 수집하고, 인공지능 기반으로 한 전기화재 또는 아크 발생이나 전력 이상을 미리 예측하여 사고를 예방하고 신속하게 대처하여 예지 보전할 수 있는 장점이 있다.The artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system and method of the present invention collects various sensing data from a load to which power is supplied, and predicts electric fire or arc occurrence or power abnormality based on artificial intelligence in advance to prevent accidents and It has the advantage of being able to respond quickly and predictably and preserve it.

또한 상세한 전기적 데이터와 모니터링 및 분석이 주기적으로 이루어지고, 관련 내용이 즉시 관리자와 관련 당사자에게 통보될 수 있도록 전기 데이터 수집을 위한 각종 센서와 IoT 통신 장비 및 안전관리 플랫폼을 구축할 수 있는 장점이 있다.In addition, it has the advantage of being able to build various sensors, IoT communication equipment, and safety management platform for collecting electrical data so that detailed electrical data, monitoring and analysis are performed periodically, and related contents can be immediately notified to managers and related parties. .

또한 화재 예방을 위해 전력을 감시하는 차원에서 전력의 누수, 전력 이상 여부를 판단하는 과정에서 전기 에너지 사용 시 발생하는 문제점을 인공지능 기반의 예측 결과를 통하여 모니터링하고, 정확한 에너지 관리 지표가 되는 기준 데이터로서, 에너리 관리 정책을 설정하여 전력 개선 방안을 마련할 수 있는 장점이 있다.In addition, in order to monitor electric power for fire prevention, problems that occur when using electric energy in the process of determining whether there is an electric leak or electric power abnormality are monitored through artificial intelligence-based prediction results, and reference data that serves as an accurate energy management index As such, there is an advantage in that an energy management policy can be set to prepare a power improvement plan.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템의 전체 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 아크분석기의 감시 및 경보 과정의 예를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 방법의 과정을 보인 순서도이다.
도 4 및 도 5는 전력분석기의 센싱데이터를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 아크감지기의 센싱데이터를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 9 및 도 10은 시설관리제어 화면을 예시적으로 보여주는 도면이다.
1 is a block diagram showing the overall configuration of an artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining in detail an example of the monitoring and alarming process of the arc analyzer.
3 is a flowchart illustrating a process of an artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance method according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams exemplarily showing sensing data of a power analyzer.
6 to 8 are diagrams exemplarily showing sensing data of an arc detector.
9 and 10 are diagrams exemplarily showing a facility management control screen.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add, change, delete, etc. other components within the scope of the same spirit, through addition, change, deletion, etc. Other embodiments included within the scope of the invention may be easily proposed, but this will also be included within the scope of the invention. In addition, components having the same function within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described using the same reference numerals.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템의 전체 구성을 보인 블록도이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of an artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템은, 스마트EMS장치(100), 통합서버(200), 로컬플랫폼서버(300)를 포함할 수 있다.The artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system of the present invention may include a smart EMS device 100 , an integrated server 200 , and a local platform server 300 .

스마트EMS장치(100)는 내부에 구비된 센싱장치(110)로부터 센싱데이터를 수집하고, 센싱데이터를 지역 내 설치된 로컬플랫폼서버(300)를 거쳐 인터넷 망상의 통합서버(200)로 전송한다.The smart EMS device 100 collects sensing data from the sensing device 110 provided therein, and transmits the sensing data to the integrated server 200 of the Internet network through the local platform server 300 installed in the region.

센싱장치(110)는 내부적으로 각종 센싱데이터를 수집하기 위한 복수의 센서가 구비될 수 있으며, 과전류, 유효아크 및 온도 상태 등을 체크할 수 있도록 전력분석기(111), 아크분석기(112), 가스검출기(113), 연기감지기(114), 온도감지기(115)가 포함될 수 있다.The sensing device 110 may be provided with a plurality of sensors for collecting various kinds of sensing data internally, and a power analyzer 111, an arc analyzer 112, gas to check overcurrent, effective arc and temperature state, etc. A detector 113 , a smoke detector 114 , and a temperature sensor 115 may be included.

전력분석기(111)는, 과전류센서, 차단기감지센서 등이 포함될 수 있으며, 이를 이용하여 도 4 및 도 5를 참조하면 과전류, 누설전류, 차단기 온/오프상태, 상별전류/전압/전력, 단상전류/전압/전력, 역률, 고조파, 적산전력량, 유효/무효/피상 전력 등을 감지하여 센싱데이터를 생성할 수 있다. The power analyzer 111 may include an overcurrent sensor, a circuit breaker detection sensor, and the like, and using them, referring to FIGS. 4 and 5 , overcurrent, leakage current, breaker on/off state, phase-specific current/voltage/power, single-phase current Sensing data can be generated by detecting /voltage/power, power factor, harmonics, integrated power, and active/reactive/apparent power.

또한, 전력분석기(111)는 이더넷(Ethernet), RS485, LoRa 등의 유무선통신기능이 내장되어 직접적으로 통합서버(200)나 로컬플랫폼서버(300)에 데이터를 전송할 수 있으며, 센싱데이터 수집 주기는 예컨대 10~30초 시간 단위로 주기적으로 수집될 수 있다.In addition, the power analyzer 111 has built-in wired and wireless communication functions such as Ethernet, RS485, LoRa, etc., and can directly transmit data to the integrated server 200 or the local platform server 300, and the sensing data collection cycle is For example, it may be periodically collected in a time unit of 10 to 30 seconds.

아크분석기(112)는 전력을 공급받는 부하의 성분을 분석하기 위한 부하회로를 포함하고, 부하의 저항성분(R), 유도성분(L), 용량성분(C)을 분석하여 유효 아크 발생 여부를 감지하고, 이를 이용하여 센싱데이터를 생성한다. 아크에는 화재나 열화 등 전기적 결함의 원인이 되는 유효 아크와 전기적 결함과 무관한 무효 아크로 구분할 수 있는데, 부하의 저항성분, 유도성분, 용량성분을 분석하면, 유효 아크 발생 여부를 판단할 수 있게 된다. The arc analyzer 112 includes a load circuit for analyzing the component of the load supplied with power, and analyzes the resistive component (R), the inductive component (L), and the capacitive component (C) of the load to determine whether an effective arc is generated. It detects and generates sensing data using it. Arcs can be divided into effective arcs that cause electrical defects such as fire or deterioration and ineffective arcs that are not related to electrical defects. .

또한 도 8을 참조하면 유효 아크를 판단하기 위해서 아크 주파수 검출용 특수 고주파 센서를 사용하거나 R-L-C 공진회로를 사용하거나 전압, 전류 아크 펄스 동기화 회로를 사용하거나 저주파 필터 회로를 사용하거나 발진 주파수 생성 조합 회로를 사용할 수도 있다.In addition, referring to FIG. 8, to determine the effective arc, a special high-frequency sensor for arc frequency detection is used, an RLC resonance circuit is used, a voltage or current arc pulse synchronization circuit is used, a low-frequency filter circuit is used, or an oscillation frequency generation combination circuit is used. can also be used.

나아가 아크의 형태는 미세 전기불꽃 형태나 복합 병렬 아크 형태로 검출될 수 있으며, 복합병렬 아크는 전선이 완전히 단락되기 전에 발생할 수 있는 아크이며, 아크 강도를 강, 약 등으로 구분하여 검출할 수도 있다.Furthermore, the arc shape can be detected in the form of a fine electric spark or in the form of a complex parallel arc, and the complex parallel arc is an arc that can occur before the electric wire is completely short-circuited. .

또한 아크분석기(112)는 도 2를 참조하면 분전반 내부에 설치될 수 있으며, 분전반 내부에 배치되어 분전반 내부 온도를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 과전류, 누설전류에 대한 감지 데이터 및 전선온도에 대해서도 감지할 수 있다. In addition, the arc analyzer 112 may be installed inside the distribution panel with reference to FIG. 2, and is disposed inside the distribution panel to detect the temperature inside the distribution panel, as well as detection data for overcurrent and leakage current, and detection of wire temperature can do.

이때 과전류, 누설전류 여부를 판단하기 위해 전류데이터를 실시간 수집하여 전선 대비 허용 전류와 차단기 대비 허용 전류를 분석할 수 있으며, 내장형 온도센서를 분전반 구역에 배치하여 분전반 구역의 온도 데이터를 실시간 감지하고, 전선온도의 허용 여부 이상으로 감지되는지를 체크할 수 있도록 한다.At this time, current data is collected in real time to determine whether there is overcurrent or leakage current, and the allowable current compared to the wire and the allowable current compared to the circuit breaker can be analyzed. Make it possible to check whether the wire temperature is detected above the allowable or not.

또한 아크분석기(112)에서 감지된 센싱데이터들은 지역망(무선통신 자가망 등)에서 로컬플랫폼서버 또는 통합서버에 연결되는 게이트웨이를 통하여 전송되고, 통합서버에서는 안전관리자의 관리단말(미도시)이나 운영PC(미도시)로 센싱데이터가 임계값 이상으로 감지되는 경우 또는 학습에 의해 예측되는 경우 경고 팝업 메시지(문자 메시지)를 전송하거나 발생지점에 대한 위치정보를 전송할 수 있다.In addition, the sensing data sensed by the arc analyzer 112 is transmitted through a gateway connected to the local platform server or the integrated server in the local network (eg, wireless communication self-network), and in the integrated server, the safety manager's management terminal (not shown) or When sensing data is detected above a threshold value or predicted by learning to the operating PC (not shown), a warning pop-up message (text message) may be transmitted or location information about the point of occurrence may be transmitted.

가스검출기(113)는 가스감지센서를 포함하여, 가스 누출 여부 등을 감지한 센싱데이터를 생성하며, 연기감지기(114)는 연기감지센서를 포함하여 화재 발생 여부를 연기를 통하여 추가로 감지하여 센싱데이터를 생성한다.The gas detector 113 includes a gas detection sensor to generate sensing data for detecting gas leakage, and the smoke detector 114 includes a smoke detection sensor to additionally detect and sense whether a fire has occurred through smoke. create data

온도감지기(115)는 전력이 공급되는 부하의 주변 온도를 감지하여 센싱데이터를 생성하며, 온도와 관련하여 수집되는 센싱데이터의 예시 항목이 도 7에 도시되어 있다.The temperature sensor 115 generates sensing data by sensing the ambient temperature of a load to which power is supplied, and exemplary items of the sensing data collected in relation to the temperature are shown in FIG. 7 .

나아가 센싱장치(110)에서 수집되는 센싱데이터는 시간 주기로 지속적으로 수집되는데, 신호의 세기(크기)를 주기로 수집될 수도 있으며, 시간 주기로 RMS(Root Mean Square) 연산하여 센싱데이터를 수집할 수도 있다. 또한 이러한 주기는 통합서버(200)에서 수신시 이를 반영하여 통합서버(200)나 로컬플랫폼서버(300)에서 화재나 아크 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측시, 알람 단계별로 알람 주기와 동기화될 수 있다.Furthermore, the sensing data collected by the sensing device 110 is continuously collected in a time period, and the signal strength (magnitude) may be collected in a period or by performing a root mean square (RMS) operation in a time period to collect the sensing data. In addition, when this period is received by the integrated server 200, the integrated server 200 or the local platform server 300 can be synchronized with the alarm cycle when predicting whether a fire or arc occurs or whether there is a power abnormality. there is.

또한 스마트EMS장치(100)는 화재, 아크 발생이나 전력 이상 발생시, 외부 알람을 제공하며, 알람을 제공하는 대상으로서, 화재, 아크 발생이나 전력 이상 발생한 점포의 관리자 단말(PC, 모바일 단말 등)뿐만 아니라, 사설관리업체나 관할 소방서, 경찰서, 시청 등의 관리당국에도 팝업 메시지나 경보 등의 형태로 전송될 수 있다.In addition, the smart EMS device 100 provides an external alarm when a fire, arc generation or power abnormality occurs, and as a target for providing an alarm, not only the manager terminal (PC, mobile terminal, etc.) of the store where the fire, arc generation or power abnormality occurs. Instead, it may be transmitted in the form of a pop-up message or an alert to a private management company or a management authority such as a fire department, police station, city hall, etc.

나아가 스마트EMS장치(100)는 화재, 아크 발생이나 전력 이상 발생시, 해당 시점에 수집된 센싱데이터는 타임스탬프(timestamp) 정보를 기반으로 과거 특정 시점 구간 사이의 센싱데이터와 함께 버퍼에 임시로 저장하여 관리하고, 추후 발생된 화재, 전력 이상의 발생 위치나 책임 소재를 파악하는데 활용될 수 있다. Furthermore, the smart EMS device 100 temporarily stores the sensing data collected at that time in a buffer together with the sensing data between a specific time period in the past based on timestamp information when a fire, arc, or power abnormality occurs. It can be used to manage and identify the location of occurrence of fires and power abnormalities that occurred later or who is responsible.

통합서버(200)는 상기 센싱장치(110)로부터 수집된 모든 센싱데이터를 로컬플랫폼서버(300)를 거쳐 전송받아 데이터베이스에 저장하여 빅데이터화하고, 저장된 센싱데이터를 데이터 속성에 따라 클러스터링하여 분류하고, 머신러닝을 통하여 화재 발생을 예측할 수 있다.The integrated server 200 receives all the sensing data collected from the sensing device 110 through the local platform server 300 and stores it in a database to make it big data, and classifies the stored sensing data by clustering it according to data properties, It is possible to predict the occurrence of a fire through machine learning.

특히, 클러스터링하는 과정에서 유사한 속성의 센싱데이터를 분류하기 위해 K-평균 알고리즘(K-means algorithm)에 의한 클러스터링을 수행하며, K-평균 알고리즘은 주어진 데이터를 k개의 클러스터로 묶는 알고리즘으로, 각 클러스터와 거리 차이의 분산을 최소화하는 방식으로 동작된다. 유사한 속성은 전기적 특성(전압, 전류, 저항, 전력, 주변온도 등)에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 전류이상(과전류, 누설전류 등), 전력 이상(유효, 무효, 피상전력, 역률 등), 아크 이상(유효아크, 주변온도 등) 등으로 구분될 수 있다.In particular, in the clustering process, clustering is performed by the K-means algorithm to classify the sensed data with similar properties, and the K-means algorithm is an algorithm that groups the given data into k clusters. and is operated in such a way that the variance of the distance difference is minimized. Similar properties may vary depending on electrical characteristics (voltage, current, resistance, power, ambient temperature, etc.), such as current anomaly (overcurrent, leakage current, etc.), power anomaly (active, reactive, apparent power, power factor, etc.), arc It can be divided into abnormalities (effective arc, ambient temperature, etc.).

K-평균 알고리즘을 이용하여 센싱데이터의 집합에 평균을 정의하고 계산할 수 있으며, 수집된 센싱데이터의 속성 패턴 인식에 의해 다른 데이터 포인트보다 기준(centroid)으로부터 거리가 비이상적으로 먼 데이터를 제거하는 방식으로 클러스터링이 될 수 있다.The average can be defined and calculated in a set of sensing data using the K-means algorithm, and data that is abnormally farther from the centroid than other data points are removed by attribute pattern recognition of the collected sensing data. can be clustered.

유사한 속성끼리 분류된 센싱데이터는 속성별로 머신러닝 알고리즘을 기반으로 한 학습모델을 활용하여 학습을 수행하고, 그 결과 아크나 화재 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하게 된다.Sensing data classified among similar properties is learned by using a learning model based on a machine learning algorithm for each property, and as a result, whether an arc or fire occurs, or whether there is a power abnormality is predicted.

상술한 머신러닝 알고리즘의 경우 심층 신경망(DNN)을 사용하거나 합성곱신경망(CNN) 또는 순환신경망(RNN) 방식과 같이 여러가지 방식의 머신 러닝 알고리즘을 사용할 수 있다. 예를 들어 본 발명에서는 각 속성별로 센싱데이터의 이상 패턴에 대해 정확하게 구분할 수 있도록 하는 예측기법에서는 후술하는 SVM(Support Vector Machine) 기법을 사용할 수 있다.In the case of the above-described machine learning algorithm, a deep neural network (DNN) may be used, or various types of machine learning algorithms may be used, such as a convolutional neural network (CNN) or a recurrent neural network (RNN) method. For example, in the present invention, a support vector machine (SVM) technique, which will be described later, may be used as a prediction technique for accurately discriminating an abnormal pattern of sensing data for each attribute.

SVM 기법이란 클래시피케이션(classification), 리그레션(regression), 특이점 판별(outliers detection) 등에 주로 사용되는 지도 학습(Supervised Learning) 머신 러닝 방법 중 하나이다. 예를 들어, 두 그룹의 데이터셋을 구분하는 여러 가지 방법 중에 각 그룹의 최대 거리에 있는 중간지점을 정확하게 구분할 수 있는 것이 분류정확도를 높일 수 있는 최적의 방법이라고 할 수 있다.The SVM technique is one of supervised machine learning methods mainly used for classification, regression, and outliers detection. For example, among the various methods for classifying the datasets of two groups, the best way to increase the classification accuracy is to be able to accurately identify the midpoint at the maximum distance for each group.

특히 SVM은 복수의 디멘션을 갖는 데이터에 대해서, 복수의 디멘션을 잘 구분할 수 있는 최적의 결정 경계(decision boundary)를 찾는 것에 최적화된 방법으로 알려져 있다.In particular, SVM is known as an optimized method for finding an optimal decision boundary capable of distinguishing a plurality of dimensions for data having a plurality of dimensions.

또한, 센서들로부터 획득된 센싱데이터에 상술한 것과 같은 SVM 기법을 적용할 때, 센싱데이터들이 점점 더 축적될수록 머신러닝의 트레이닝 횟수가 증대되고, 결과적으로 트레이닝을 통해 획득한 모델링의 정확도가 점점 높아지게 된다. 이러한 특징은 특정한 수학이나 통계적 모델링을 통한 분석기법이 항상 일정한 정도의 예측오류율을 가지는 데에 비해, 트레이닝의 횟수가 늘수록 예측오류율이 점점 더 개선될 수 있다는 점은 머신 러닝 기법을 통한 모델링의 큰 장점이다.In addition, when applying the SVM technique as described above to the sensing data obtained from the sensors, as the sensed data is accumulated more and more, the number of machine learning training increases, and as a result, the accuracy of the modeling obtained through the training gradually increases. do. This characteristic is that the prediction error rate can be improved more and more as the number of training increases compared to the analysis technique using a specific mathematical or statistical modeling always has a certain degree of prediction error rate, which is a major factor in modeling through machine learning techniques. advantage.

또한 아크나 화재 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하기 위해서 센싱데이터가 설정된 임계값 이상인지를 기준으로 이루어질 수 있으며, 임계값은 학습모델의 학습에 의해 정해지거나 변동될 수 있다.In addition, in order to predict whether an arc or fire occurs or whether power is abnormal, it may be made based on whether the sensed data is greater than or equal to a set threshold, and the threshold may be determined or changed by learning of the learning model.

예를 들면, 수집된 센싱데이터가 과전류에 대한 센싱데이터인 경우 차단기 용량 대비 과전류를 기준으로 주기적으로 과전류 상태를 체크하여 과전류 상태에 따른 아크나 화재 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하게 된다.For example, when the collected sensing data is sensing data for overcurrent, the overcurrent condition is periodically checked based on the overcurrent compared to the capacity of the breaker to predict whether an arc or fire or power abnormality occurs according to the overcurrent condition.

마찬가지로, 누설전류, 차단기 온/오프상태, 상별전류/전압/전력, 단상전류/전압/전력, 역률, 고조파에 대해서도 수집된 센싱데이터를 기반으로 학습모델에서 학습을 통하여 전력 이상 여부를 예측할 수 있다.Similarly, leakage current, circuit breaker on/off state, phase-specific current/voltage/power, single-phase current/voltage/power, power factor, and harmonics can be predicted by learning from the learning model based on the collected sensing data. .

학습모델은 정상 상태의 센싱데이터와 현재 수집된 센싱데이터의 변화 수치를 이용하여 임계값을 설정하도록 수치화하여 이상 상태를 알려주지 않는 비지도학습을 통해 이상검출 학습모델을 생성할 수 있다.The learning model can generate an anomaly detection learning model through unsupervised learning that does not inform an abnormal state by numerically setting a threshold value using the sensing data in the normal state and the change value of the currently collected sensing data.

또한 학습모델은 기준이 되는 초기 임계값이 없더라도, 정상적인 상태의 센싱데이터를 수집하고, 이와 대조되는 이상 상태의 센싱데이터 표본을 생성하여 임계값을 정할 수 있다.In addition, the learning model collects sensing data in a normal state even if there is no initial threshold as a reference, and generates a sample of sensing data in an abnormal state in contrast to this to determine the threshold.

또한 통합서버(200)는 센싱데이터를 기반으로 아크나 화재 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하면서, 그 발생주체를 예측할 수도 있다.In addition, the integrated server 200 may predict the occurrence of an arc or fire based on the sensing data, or whether there is a power abnormality, while predicting the occurrence.

구체적으로 도 6을 참조하면, 아크분석기(112)를 통해 수집된 센싱데이터에 포함된 전력의 저항성분(R), 유도성분(L) 또는 용량성분(C) 값을 이용하여 특정 성분 값이 설정된 임계값 이상으로 센싱되는 경우나 부하 전압, 전류의 특정 주파수 대역의 이상 여부를 이용하여 그 발생 주체를 예측할 수 있으며, 예컨대 저항성분이 임계값 이상인 경우 밥솥, 토스트기, 오븐, 난방기, 커피메이커 또는 백열등 등이 그 발생주체임으로 예측될 수 있다.Specifically, referring to FIG. 6 , a specific component value is set using the resistive component (R), inductive component (L) or capacitive component (C) value of the power included in the sensing data collected through the arc analyzer 112 . When the threshold is sensed or more, or by using the abnormality of a specific frequency band of the load voltage or current, the occurrence entity can be predicted. It can be predicted that this is the subject of its occurrence.

또한 유도성분이 임계값 이상인 경우에는 선풍기, 팬, 진공 청소기, 식기 세척기, 세탁기, 냉장고 및 에어컨 등이 그 발생주체임으로 예측될 수 있다.In addition, when the inductive component is greater than or equal to the threshold value, it can be predicted that a fan, a fan, a vacuum cleaner, a dishwasher, a washing machine, a refrigerator, and an air conditioner are the generating agents.

또한 저항성분, 유도성분 또는 용량성분 중 복합적인 성분이 임계값 이상인 경우에도 그 발생주체가 예측될 수 있다.In addition, even when a complex component among the resistance component, the inductive component, or the capacity component is above a threshold value, the cause of the occurrence can be predicted.

또한 통합서버(200)는 예측 결과에 따라 즉각적으로 알람 이벤트를 생성하고, 해당 전력 이상이 발생한 장소 또는 발생주체를 포함한 장소의 관리자 단말로 알람 이벤트를 전송할 수 있다.In addition, the integrated server 200 may generate an alarm event immediately according to the prediction result, and transmit the alarm event to the manager terminal of the place where the power abnormality occurred or the place including the generating subject.

또한 예측 결과에 따라 제공되는 알람 이벤트는 예측 결과가 수치화된 레벨에 따라 단계적으로 이루어질 수 있으며, 예컨대 '전조', '주의', '경고' 단계로 세분화될 수 있다. 여기서 전조 단계는 화재가 발생할 가능성이 낮은 단계이고, 주의 단계는 화재가 발생할 가능성이 높은 단계이고, 경고 단계는 화재가 발생할 가능성이 극히 높은 단계를 의미할 수 있다.In addition, the alarm event provided according to the prediction result may be made in stages according to the level at which the prediction result is digitized, for example, may be subdivided into 'foreign', 'caution', and 'warning' stages. Here, the precursor stage may mean a stage in which a fire is unlikely to occur, the caution stage is a stage in which a fire is highly likely, and the warning stage may refer to a stage in which a fire is extremely likely to occur.

또한 통합서버(200)는 예측 결과를 분석하여, 화재 예방을 위한 에너지 안전관리정책을 설정할 수 있으며, 설정된 정책은 로컬플랫폼서버(300)를 통하여 각 지역에 설치된 스마트EMS장치(100)에 전송되어 관리될 수 있다. 스마트EMS장치(100)는 에너지 안전관리정책을 기반으로 전력 제어가 이루어질 수 있다.In addition, the integrated server 200 can analyze the prediction result to set an energy safety management policy for fire prevention, and the set policy is transmitted to the smart EMS device 100 installed in each region through the local platform server 300. can be managed The smart EMS device 100 may perform power control based on the energy safety management policy.

로컬플랫폼서버(300)는 스마트EMS장치(100)가 위치한 지역별로 소규모 집단을 관리하기 위한 로컬플랫폼으로서 구비될 수 있으며, 다수의 로컬플랫폼서버(300)와 연계되는 통합서버(200)에 의해 전력 제어 및 감시가 체계적으로 이루어지도록 한다.The local platform server 300 may be provided as a local platform for managing a small group in each region where the smart EMS device 100 is located, and is powered by an integrated server 200 linked to a plurality of local platform servers 300 . Make sure that control and monitoring are done systematically.

이를 위해 로컬플랫폼서버(300)는 스마트EMS장치(100)와 연동되는 접속장치(통신프로토콜)와 통합서버(200)와 연동되는 인터넷통신프로토콜이 내장되며, 스마트EMS장치(100)와는 로컬 통신에 의해 데이터 송수신이 이루어지고, 통합서버(200)와는 인터넷 망 등을 통하여 데이터 송수신이 이루어진다.To this end, the local platform server 300 has a built-in Internet communication protocol interlocked with a connection device (communication protocol) interlocked with the smart EMS device 100 and the integrated server 200, and the smart EMS device 100 and the local communication Data transmission/reception is performed by this, and data transmission/reception is performed with the integrated server 200 through an Internet network or the like.

또한 로컬플랫폼서버(300)는 통합서버(200)와 동일한 기능을 수행할 수 있으며, 예컨대 센싱데이터를 수집하여 인공지능 알고리즘을 기반으로 기준 임계값 이상의 센싱 데이터 판단에 의해 아크나 화재 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측할 수 있으며, 학습모델을 생성하고, 학습을 통하여 예측율을 향상시킬 수 있다.In addition, the local platform server 300 may perform the same function as the integrated server 200, for example, by collecting sensing data and determining whether or not an arc or fire has occurred or power by determining the sensing data above a reference threshold based on an artificial intelligence algorithm. It is possible to predict whether there is an abnormality, to create a learning model, and to improve the prediction rate through learning.

또한, 로컬플랫폼서버(300)는 예측 결과를 분석하여, 화재 예방을 위한 에너지 안전관리정책을 설정하거나, 통합서버(200)로부터 설정된 에너지 안전관리정책을 제공받아 각 지역에 설치된 스마트EMS장치(100)로 정책을 기반으로 정책을 제공하며, 도 9 및 도 10과 같은 모니터링 화면을 통하여 전력 제어를 수행할 수도 있다.In addition, the local platform server 300 analyzes the prediction result, sets an energy safety management policy for fire prevention, or receives the energy safety management policy set from the integrated server 200 and installs the smart EMS device 100 in each region. ), a policy is provided based on the policy, and power control may be performed through the monitoring screen as shown in FIGS. 9 and 10 .

또한 부가적으로 스마트EMS장치(100), 통합서버(200), 로컬플랫폼서버(300) 간의 주고받는 정보(예를 들어 센싱데이터)는 외부로부터의 해킹 등의 위험으로부터 정보를 보호하기 위해, 센싱데이터의 송/수신에 데이터 암/복호화 기술을 적용할 수 있다. 보다 구체적으로, 통합서버(200)는 스마트EMS장치(100), 로컬플랫폼서버(300)에 각각 신분 증명이 가능한, 식별 정보(identification inforamtion)를 부여하여, 각 스마트EMS장치(100), 로컬플랫폼서버(300)의 식별 정보를 사설 암호 키(private key)로 활용하는 경량 암호 알고리즘을 수행한다. 경량 암호 알고리즘은 관리단말과 같은 스마트 기기 등의 제한된 환경에서 구현하기 위해 설계된 암호 기술로서, 대칭키 암호 알고리즘인 HIGHT(HIGh security and liht weigHT), LEA(Lightweight Encryption)와 해시함수인 LSH(Lightweight Secure Hash) 등을 활용할 수 있다. 이러한 경량 암호 알고리즘을 활용하여 센싱데이터 등을 암/복호화 시킴으로써 해당 데이터의 외부 유출이나 외부 해킹으로 인한 불법적인 제어 등을 막을 수 있다.In addition, information (eg, sensing data) exchanged between the smart EMS device 100, the integrated server 200, and the local platform server 300 is sensed to protect information from risks such as hacking from the outside. Data encryption/decryption technology can be applied to data transmission/reception. More specifically, the integrated server 200 grants identification information, each capable of identification, to the smart EMS device 100 and the local platform server 300, each smart EMS device 100, the local platform A lightweight encryption algorithm using the identification information of the server 300 as a private key is performed. The lightweight encryption algorithm is an encryption technology designed to be implemented in limited environments such as smart devices such as management terminals. The symmetric key encryption algorithm HIGHT (HIGh security and liht weigHT), LEA (Lightweight Encryption), and the hash function LSH (Lightweight Secure) Hash) can be used. By using this lightweight encryption algorithm to encrypt/decrypt sensing data, etc., it is possible to prevent illegal control due to external leakage or external hacking of the corresponding data.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 방법의 과정을 보인 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a process of an artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance method according to an embodiment of the present invention.

먼저 복수의 센서를 통하여 과전류, 유효아크 및 온도 상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전력 이상을 체크할 수 있는 센싱데이터를 수집한다(S10).First, sensing data capable of checking power abnormality including at least one of overcurrent, effective arc, and temperature state is collected through a plurality of sensors (S10).

상기 수집된 센싱데이터를 상기 로컬플랫폼서버(300) 및 통합서버(200)로 전송한다(S20).The collected sensing data is transmitted to the local platform server 300 and the integrated server 200 (S20).

이후 로컬플랫폼서버(300)나 통합서버(200)에서는 상기 수집된 센싱데이터를 저장하여 빅데이터화하고, 저장된 센싱데이터를 데이터 속성에 따라 클러스터링하여 분류한다(S30).Thereafter, the local platform server 300 or the integrated server 200 stores the collected sensing data to make it big data, and classifies the stored sensing data by clustering it according to data properties (S30).

또한 머신러닝을 통하여 화재나 아크 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측한다(S40).In addition, it predicts whether a fire or arc occurs or whether there is a power abnormality through machine learning (S40).

또한 예측 결과를 분석하여, 화재 예방을 위한 에너지 안전관리정책을 설정한다(S50).Also, by analyzing the prediction result, an energy safety management policy for fire prevention is set (S50).

마지막으로 화재나 아크 발생 또는 전력 이상시, 관련된 사설관리업체나 관리당국에 외부 알람을 제공한다(S60).Finally, when a fire or arc occurs or power is abnormal, an external alarm is provided to the relevant private management company or management authority (S60).

100 ; 스마트EMS장치
110 ; 센싱장치
111 ; 전력분석기
112 ; 아크분석기
113 ; 가스검출기
114 ; 연기감지기
115 ; 온도감지기
200 ; 통합서버
300 ; 로컬플랫폼서버
100 ; Smart EMS device
110 ; sensing device
111; power analyzer
112 ; arc analyzer
113 ; gas detector
114; smoke detector
115 ; temperature sensor
200 ; integrated server
300 ; local platform server

Claims (10)

복수의 센서를 통하여 과전류, 유효아크 및 온도 상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전력 이상을 체크할 수 있는 센싱데이터를 수집하고, 수집된 센싱데이터를 통합서버로 전송하는 스마트EMS장치;
상기 수집된 센싱데이터를 저장하여 빅데이터화하고, 저장된 센싱데이터를 데이터 속성에 따라 클러스터링하여 분류하고, 머신러닝을 통하여 화재나 아크 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하는 통합서버;
상기 스마트EMS장치가 위치한 지역별로 소규모 집단을 관리하기 위하여 지역마다 개별적으로 구비되며, 다수의 로컬플랫폼서버와 연계되는 상기 통합서버에 의해 전력 제어 및 감시 기능을 수행하는 로컬플랫폼서버;를 포함하며,
상기 스마트EMS장치는,
전류, 누설전류, 차단기 온/오프상태, 상별전류/전압/전력, 단상전류/전압/전력, 역률, 고조파, 적산전력량 또는 유효/무효/피상 전력을 감지하여 상기 센싱데이터를 생성하는 전력분석기;
전력을 공급받는 부하의 저항성분, 유도성분, 용량성분을 분석하여 유효 아크 발생 여부를 감지하고, 이를 이용하여 센싱데이터를 생성하는 아크분석기;
전력이 공급되는 부하의 주변 온도를 감지하여 센싱데이터를 생성하는 온도감지기를 더 포함하며,
상기 통합서버는
상기 센싱데이터가 설정된 임계값 이상 인지를 기준으로 아크나 화재 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 머신러닝 알고리즘을 기반으로 한 학습모델을 활용한 학습을 통하여 예측하며,
상기 학습모델은 정상 상태의 센싱데이터와 현재 수집된 센싱데이터의 변화 수치를 이용하여 임계값을 설정하도록 수치화하여 이상 상태를 알려주지 않는 비지도학습을 통해 생성되는 이상검출 학습모델이며,
상기 통합서버는 상기 스마트EMS장치 및 로컬플랫폼서버에 각각 신분 증명이 가능한, 식별 정보(identification information)를 부여하여, 각 스마트EMS장치, 로컬플랫폼서버의 식별 정보를 사설 암호 키(private key)로 활용하는 경량 암호 알고리즘을 수행하며,
상기 경량 암호 알고리즘은 대칭키 암호 알고리즘인 HIGHT(HIGh security and light weigHT), LEA(Lightweight Encryption)와 해시함수인 LSH(Lightweight Secure Hash)를 활용하여 암/복호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템.
A smart EMS device that collects sensing data capable of checking power abnormality including at least one of overcurrent, effective arc and temperature state through a plurality of sensors, and transmits the collected sensing data to an integrated server;
an integrated server that stores the collected sensing data to make it big data, classifies the stored sensing data by clustering according to data properties, and predicts whether a fire or arc occurs or whether power is abnormal through machine learning;
A local platform server that is individually provided for each region to manage a small group in each region where the smart EMS device is located, and performs power control and monitoring functions by the integrated server linked to a plurality of local platform servers;
The smart EMS device,
A power analyzer that detects current, leakage current, breaker on/off state, phase-specific current/voltage/power, single-phase current/voltage/power, power factor, harmonics, accumulated power or active/reactive/apparent power to generate the sensed data;
an arc analyzer that detects whether an effective arc is generated by analyzing a resistive component, an inductive component, and a capacitive component of a load receiving power, and generates sensing data using this;
Further comprising a temperature sensor for generating sensed data by sensing the ambient temperature of the load to which power is supplied,
The integrated server
Predicting whether an arc or fire or power abnormality occurs based on whether the sensing data is above a set threshold value through learning using a learning model based on a machine learning algorithm,
The learning model is an anomaly detection learning model generated through unsupervised learning that does not inform an abnormal state by numerically setting a threshold value using the sensing data in a normal state and the change value of the currently collected sensing data,
The integrated server gives identification information, each capable of identification, to the smart EMS device and the local platform server, and uses the identification information of each smart EMS device and the local platform server as a private key. It performs a lightweight cryptographic algorithm that
The lightweight encryption algorithm is based on artificial intelligence, characterized in that encryption/decryption is performed using HIGHT (HIGH security and light weigHT), LEA (Lightweight Encryption), and LSH (Lightweight Secure Hash), which are symmetric key encryption algorithms. Electric fire prediction and predictive maintenance system.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 통합서버는
상기 센싱데이터 중 유사한 속성의 센싱데이터를 분류하기 위해 K-평균 알고리즘(K-means algorithm)에 의한 클러스터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템.
According to claim 1,
The integrated server
An artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system, characterized in that clustering is performed by a K-means algorithm to classify the sensed data of similar properties among the sensed data.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 학습모델은 기준이 되는 초기 임계값이 없더라도, 정상적인 상태의 센싱데이터를 수집하고, 이와 대조되는 이상 상태의 센싱데이터 표본을 생성하여 임계값을 정하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템.
According to claim 1,
The learning model collects sensing data in a normal state even if there is no initial threshold as a reference, and generates a sample of sensing data in an abnormal state in contrast to this and sets the threshold value. conservation system.
제1항에 있어서,
상기 통합서버는
상기 아크분석기를 통해 수집된 센싱데이터에 포함된 전력의 성분을 기초로 아크나 화재 또는 전력 이상의 발생주체를 예측할 수 있는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템.
According to claim 1,
The integrated server
An artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system, characterized in that it is possible to predict an arc or fire or power anomaly based on the components of power included in the sensing data collected through the arc analyzer.
제1항에 있어서,
상기 스마트EMS장치는 화재 또는 아크 발생이나 전력 이상 발생시, 외부 알람을 제공하며,
외부 알람은 화재 또는 아크 발생이나 전력 이상이 발생한 점포의 관리자 단말과, 사설관리업체나 관리당국으로 전송되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템.
According to claim 1,
The smart EMS device provides an external alarm when a fire or arc occurs or an electric power abnormality occurs,
The external alarm is an artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system, characterized in that it is transmitted to the manager terminal of the store where a fire or arc occurs, or a power failure occurs, and to a private management company or management authority.
제1항, 제4항, 제7항, 제8항 또는 제9항의 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 시스템을 이용한 인공지능 기반의 전기화재 예측 및 예지보전 방법에 있어서,
복수의 센서를 통하여 과전류, 유효아크 및 온도 상태 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전력 이상을 체크할 수 있는 센싱데이터를 수집하는 단계;
상기 수집된 센싱데이터를 상기 로컬플랫폼서버 및 통합서버로 전송하는 단계;
상기 수집된 센싱데이터를 저장하여 빅데이터화하고, 저장된 센싱데이터를 데이터 속성에 따라 클러스터링하여 분류하는 단계;
머신러닝을 통하여 화재나 아크 발생 여부 또는 전력 이상 여부를 예측하는 단계;
예측 결과를 분석하여, 화재 예방을 위한 에너지 안전관리정책을 설정하는 단계;
화재나 아크 발생 또는 전력 이상시 외부 알람을 제공하는 단계를 포함하는 인공지능 기반 전기화재 예측 및 예지보전 방법.
In the artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance method using the artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance system of claim 1, 4, 7, 8 or 9,
Collecting sensing data capable of checking power abnormality including at least one of overcurrent, effective arc, and temperature state through a plurality of sensors;
transmitting the collected sensing data to the local platform server and the integrated server;
Storing the collected sensing data into big data, and classifying the stored sensing data by clustering according to data attributes;
Predicting whether a fire or arc has occurred or whether power is abnormal through machine learning;
setting an energy safety management policy for fire prevention by analyzing the prediction result;
Artificial intelligence-based electric fire prediction and predictive maintenance method comprising the step of providing an external alarm in case of fire or arc occurrence or power failure.
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