KR102319722B1 - Device and method for estimating leakage location of pipeline - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배관의 누수 위치 추정 시스템에 관한 것으로, 배관 상에 이격되어 배치된 복수 개의 센서; 상기 복수 개의 센서로부터 수신된 신호에서 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하는 검출부; 및 상기 검출된 이벤트 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정하는 추정부;를 포함하는 것이다. 서로 다른 2개의 임계치를 이용하여 배관의 누수 위치를 더욱 정확하게 추정할 수 있다.The present invention relates to a system for estimating a location of a leak in a pipe, comprising: a plurality of sensors spaced apart on a pipe; a detector for detecting an event signal using two different threshold values calculated from signals received from the plurality of sensors; and an estimator for estimating a leak location according to the location of the detected event signal. By using two different thresholds, it is possible to more accurately estimate the location of the leak in the pipe.
Description
본 발명은 배관의 누수 위치를 추정하는 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 배관 내에 이격되어 배치된 복수 개의 센서로부터 수신된 신호에서 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하여 누수 위치를 추정하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for estimating the location of a leak in a pipe. Specifically, it relates to a system for estimating a leak location by detecting an event signal using two different thresholds calculated from signals received from a plurality of sensors spaced apart in a pipe.
일반적으로 주택, 건물, 공장, 아파트에 물공급을 위한 수도관이 땅속에 매설되고 본관에서 갈라진 지관을 통하여 깨끗한 물을 곳곳에 공급하게 된다. 낡은 수도관을 주기적으로 교체하고 있으나, 부실 공사나 수도관 교체가 이루어지지 않아 누수 발생 시 많은 수돗물이 낭비될 뿐만 아니라 이물질 유입으로 인한 수질 오염, 지반의 침하, 지류의 변화가 발생할 우려가 있다. In general, a water pipe for supplying water to houses, buildings, factories, and apartments is buried in the ground, and clean water is supplied everywhere through a branch pipe split from the main building. Although old water pipes are regularly replaced, there is a risk of water pollution, subsidence of the ground, and changes in tributaries due to inflow of foreign substances as well as wasted water in case of leakage due to poor construction or no replacement of water pipes.
종래에는 청음식 원리인 휴대용 장비 등을 사용하여 현장을 순회하며 누수 여부를 탐지하였으나, 청음식 탐지 방식은 고도의 주의를 기울여 누수를 판별해야 하는 숙련된 기술이 필요하며, 청음 장비를 휴대하고 지하 관로를 따라 이동하면서 일일이 탐지해야 하므로 비용 및 시간이 소모되는 단점이 있다. 또한, 누수되는 실제 위치를 정확하게 파악하기가 매우 어려운 문제가 있다. Conventionally, using portable equipment, which is the principle of hearing food, it has toured the site to detect leaks. It has disadvantages in that cost and time are consumed because it has to be detected one by one while moving along the pipeline. In addition, there is a problem in that it is very difficult to accurately determine the actual location of the leak.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 배관의 누수 위치 추정 시스템에 대한 것으로서, 배관 내에 이격되어 배치된 복수 개의 센서로부터 수신된 신호에서 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하여 누수 위치를 추정하는 시스템을 제공하는 것이다. The present application relates to a system for estimating the location of a leak in a pipe for solving the problems of the prior art described above, and by detecting an event signal using two different thresholds calculated from signals received from a plurality of sensors disposed spaced apart in the pipe. It is to provide a system for estimating the location of the leak.
또한, 상기 배관의 누수 위치 추정 시스템을 이용하여 배관의 누수 위치를 추정하는 방법을 제공하는 것이다. In addition, it is to provide a method for estimating the location of the leak in the pipe using the leak location estimation system of the pipe.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 배관의 누수 위치 추정 시스템은 배관 상에 이격되어 배치된 복수 개의 센서; 상기 복수 개의 센서가 센싱한 신호로부터 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하는 검출부; 및 상기 검출된 이벤트 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정하는 추정부;를 포함한다. A system for estimating the location of a leak in a pipe of the present invention for achieving the above technical problem is a plurality of sensors disposed spaced apart on the pipe; a detector for detecting an event signal using two different threshold values calculated from signals sensed by the plurality of sensors; and an estimator for estimating a leak location according to the location of the detected event signal.
상기 센서는 음향센서, 음향방출센서, 진동센서 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 센서를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The sensor may include a sensor selected from the group consisting of an acoustic sensor, an acoustic emission sensor, a vibration sensor, and combinations thereof, but is not limited thereto.
상기 검출부는 상기 센싱한 신호의 평균과 표준편차 값을 이용하여 제 1 임계치를 구하는 제 1 계산부; 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거하는 제거부; 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거된 신호의 평균과 표준편차 값을 이용하여 제 2 임계치를 구하는 제 2 계산부;를 포함하고, 상기 제 2 임계치보다 큰 신호를 이벤트 신호로서 검출하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The detection unit may include: a first calculation unit for obtaining a first threshold value using the average and standard deviation values of the sensed signals; a remover removing signals greater than the first threshold; A second calculation unit for obtaining a second threshold by using the average and standard deviation values of the signals from which signals greater than the first threshold are removed; and detecting a signal greater than the second threshold as an event signal. However, the present invention is not limited thereto.
상기 이벤트 신호의 노이즈를 제거하는 필터링부;를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. It may further include a filtering unit for removing noise of the event signal, but is not limited thereto.
상기 필터링부는 하기 수학식 1 및 2를 만족하지 않는 신호를 제거하는 제 1 필터링부를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The filtering unit may include a first filtering unit that removes signals that do not satisfy
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
상기 수학식 1 및 2에서, 상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간, 상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간, 상기 E1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호의 진폭 크기, 상기 E2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호의 진폭 크기인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In
상기 필터링부는 하기 수학식 3을 만족하지 않는 신호를 제거하는 제 2 필터링부를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The filtering unit may include a second filtering unit that removes a signal that does not satisfy
[수학식 3][Equation 3]
상기 수학식 3에서, 상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간, 상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간, 상기 L 은 상기 배관의 길이, 상기 V는 상기 신호의 전파 속도인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In
상기 추정부는 상기 이벤트 신호가 도달한 시간 및 신호 전파 속도를 이용하여 상기 이벤트 신호의 위치를 추정하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The estimator may estimate the location of the event signal by using the arrival time of the event signal and the signal propagation speed, but is not limited thereto.
배관의 누수 위치 추정 방법은 배관의 누수 위치 추정 시스템이, 배관 상에 이격되어 배치된 복수 개의 센서가 센싱한 신호로부터 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하는 신호 검출 단계; 및 상기 검출된 이벤트 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정하는 추정단계;를 포함한다. The method for estimating the location of a leak in a pipe includes: a signal detection step of detecting an event signal using two different thresholds calculated from signals sensed by a plurality of sensors disposed spaced apart on the pipe by the leak location estimation system of the pipe; and an estimation step of estimating a leak location according to the location of the detected event signal.
상기 검출 단계는 상기 센싱한 신호의 평균과 표준편차 값을 이용하여 제 1 임계치를 구하는 단계; 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거하는 단계; 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거된 신호의 평균과 표준편차 값을 이용하여 제 2 임계치를 구하는 단계; 및 상기 제 2 임계치보다 작은 이벤트 신호를 검출하는 단계;를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The detecting may include: obtaining a first threshold using the average and standard deviation values of the sensed signals; removing signals greater than the first threshold; obtaining a second threshold value using an average and standard deviation of signals from which signals greater than the first threshold are removed; and detecting an event signal smaller than the second threshold value, but is not limited thereto.
상기 이벤트 신호의 노이즈를 제거하는 필터링 단계;를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. A filtering step of removing noise from the event signal may be further included, but is not limited thereto.
상기 필터링 단계는 하기 수학식 1 및 2를 만족하지 않는 신호를 제거하는 단계; 및 하기 수학식 3을 만족하지 않는 신호를 제거하는 단계;를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The filtering step may include removing signals that do not satisfy
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
상기 수학식 1 내지 3에서, 상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간, 상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간, 상기 E1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호의 진폭 크기, 상기 E2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호의 진폭 크기, 상기 L 은 상기 배관의 길이, 상기 V는 상기 신호의 전파 속도인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In
상기 추정단계는 상기 이벤트 신호가 도달한 시간 및 신호 전파 속도를 이용하여 상기 이벤트 신호의 위치를 추정하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The estimating step may include estimating the location of the event signal using the arrival time of the event signal and the signal propagation speed, but is not limited thereto.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다. The above-described problem solving means are merely exemplary, and should not be construed as limiting the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, this does not mean that a specific embodiment should include all of the following effects or only the following effects, so the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited thereby.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 배관의 누수 위치 추정 시스템은 실시간으로 배관의 누수 위치를 빠르고 정확하게 파악할 수 있다. According to the above-described problem solving means of the present application, the leak location estimation system of the pipe according to the present application can quickly and accurately determine the location of the leak in the pipe in real time.
본원에 따른 배관의 누수 위치 추정 시스템 및 이를 이용한 방법은 배관 상에 위치한 복수 개의 센서로부터 수신된 신호를 이용하여 서로 다른 2개의 임계치를 구하고, 상기 2개의 임계치를 이용하여 이벤트 신호(배관 상의 결함 위치에서 나타나는 신호, 즉 누수 위치에서 나타나는 신호)를 검출할 수 있다. 서로 다른 2개의 임계치를 이용함으로써 단순히 가장 큰 신호를 추출하고 이를 이용하여 위치를 추정할 때보다 더 정확한 배관의 누수 위치를 파악할 수 있다. A system for estimating the location of a leak in a pipe and a method using the same according to the present application obtains two different thresholds using signals received from a plurality of sensors located on the pipe, and uses the two thresholds to obtain an event signal (defect location on the pipe) A signal appearing in the , that is, a signal appearing at the leak location) can be detected. By using two different thresholds, it is possible to determine the location of a leak in the pipe more accurately than simply extracting the largest signal and estimating the location using it.
또한, 노이즈를 제거하는 필터링을 통해서 노이즈에 의한 이벤트 신호들을 제거하고 누수에 의한 이벤트 신호들만을 처리함으로써 누수 신호의 발생 위치를 파악하고 배관의 누수 지점을 정확히 파악할 수 있다. In addition, by removing the event signals due to noise through filtering to remove noise and processing only the event signals due to water leakage, the location of the leak signal can be identified and the leak point of the pipe can be accurately identified.
더욱이, 배관 상에 위치한 복수개의 센서가 수시로 신호를 측정하여 실시간으로 배관의 누수 위치를 파악할 수 있다.Moreover, a plurality of sensors located on the pipe can measure the signal from time to time to determine the location of the leak in the pipe in real time.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 배관의 누수 위치 추정 시스템의 도면이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 배관 상에 센서를 부착했을 때의 도면이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 배관의 누수 위치 추정 방법의 순서도이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 배관의 누수 위치 추정 방법의 검출 단계의 원리를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본원의 일 구현예에 따른 이벤트 신호를 검출한 그래프이다.
도 6은 본원의 일 구현예에 따른 배관의 누수 위치 측정의 원리를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram of a system for estimating a location of a leak in a pipe according to an embodiment of the present application.
2 is a view when a sensor is attached on a pipe according to an embodiment of the present application.
3 is a flowchart of a method for estimating a location of a leak in a pipe according to an embodiment of the present application.
Figure 4 is a graph showing the principle of the detection step of the leak location estimation method of the pipe according to an embodiment of the present application.
5 is a graph of detecting an event signal according to an embodiment of the present application.
6 is a view for explaining the principle of the measurement of the location of the leak in the pipe according to an embodiment of the present application.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In describing each figure, like reference numerals are used for like elements. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. The term “and/or” includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. shouldn't
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when it is said that a member is positioned "on", "on", "on", "under", "under", or "under" another member, this means that a member is positioned on the other member. It includes not only the case where they are in contact, but also the case where another member exists between two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다. As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used in a sense at or close to the numerical value when the manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and to aid in the understanding of the present application. It is used to prevent an unconscionable infringer from using the mentioned disclosure in an unreasonable manner. Also, throughout this specification, "step to" or "step to" does not mean "step for".
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination of these" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, and the components It is meant to include one or more selected from the group consisting of.
이하에서는 본원의 배관의 누수 위치 추정 시스템 및 이를 이용한 배관의 누수 위치 추정 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the system for estimating the location of a leak in a pipe of the present application and a method for estimating the location of a leak in a pipe using the same will be described in detail with reference to embodiments and examples and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.
본원은, 배관 상에 이격되어 배치된 복수 개의 센서; 상기 복수 개의 센서가 센싱한 신호로부터 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하는 검출부; 및 상기 검출된 이벤트 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정하는 추정부;를 포함하는 배관의 누수 위치 추정 시스템에 관한 것이다. The present application, a plurality of sensors disposed spaced apart on the pipe; a detector for detecting an event signal using two different threshold values calculated from signals sensed by the plurality of sensors; and an estimator for estimating a leak location according to the location of the detected event signal.
도 1은 본원의 일 구현예에 따른 배관의 누수 위치 추정 시스템의 도면이다. 1 is a diagram of a system for estimating a location of a leak in a pipe according to an embodiment of the present application.
구체적으로, 도 1a를 참고하면, 본원에 따른 배관의 누수 위치 추정 시스템(100)은 배관 상에 배치된 복수 개의 센서(110), 상기 복수개의 센서(110)가 센싱한 신호로부터 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하는 검출부(120) 및 상기 검출된 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정하는 추정부(130)를 포함한다. Specifically, referring to Figure 1a, the leak location estimation system 100 of the pipe according to the present application is a plurality of
상기 센서(110)는 음향센서, 음향방출센서, 진동센서 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 센서를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 배관 상에 센서를 부착했을 때의 도면이다. 2 is a view when a sensor is attached on a pipe according to an embodiment of the present application.
도 2를 참고하면 센서는 배관의 양 끝에 이격되어 배치되는 것 일 수 있다. 상기 센서는 2개 이상(111, 112)이 될 수 있으며, 배관의 길이에 따라 센서의 개수가 조절될 수 있다. 또한, 배관의 꺾임부에 각각 위치하는 것 일 수 있다. Referring to FIG. 2 , the sensor may be spaced apart from both ends of the pipe. The number of the sensors may be two or more (111, 112), and the number of sensors may be adjusted according to the length of the pipe. In addition, they may be respectively located in the bent portion of the pipe.
상기 센서(110)는 배관 상에 배치되어 상기 배관과 함께 지표에 매설되는 것 일 수 있다. 이 후 정해진 시간 간격마다 상기 배관에서 발생한 누수 신호를 측정하여 상기 검출부(120)에 송신할 수 있다. The
상기 배관의 누수 위치 추정 시스템은 1초 내지 10초 동안 측정하는 것 일 수 있다. 또한, 1초 내지 10초 동안 측정 후 또다시 연속적으로 1 초 내지 10초 동안 측정하여 실시간으로 누수 유무 및 누수의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. The leak location estimation system of the pipe may be measured for 1 second to 10 seconds. In addition, after measuring for 1 second to 10 seconds, it is continuously measured for 1 second to 10 seconds again, so that the presence or absence of leakage and the location of the leakage can be accurately identified in real time.
상기 검출부(120)는 상기 센싱한 신호의 평균과 표준편차 값을 이용하여 제 1 임계치를 구하는 제 1 계산부(121); 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거하는 제거부(122); 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거된 신호의 평균과 표준편차 값을 이용하여 제 2 임계치를 구하는 제 2 계산부(123);를 포함하고, 상기 제 2 임계치보다 큰 신호를 이벤트 신호로서 검출하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The
상기 이벤트 신호는 상기 배관에 결함이 발생하여 누수가 발생했을 때 상기 누수 지점에서 발생하는 신호를 포함하는 것 일 수 있다. The event signal may include a signal generated at the leak point when a leak occurs due to a defect in the pipe.
상기 검출부(120)는 상기 센서(110)로부터 신호를 수신하여 해당 배관의 누수에 따라 발생하는 이벤트 신호를 검출할 수 있다. 상기 검출부(120)는 상기 복수의 센서(111, 112)와 각각 개별적으로 연결되어 상기 검출부(120)의 개수와 상기 센서(110)의 개수가 동일할 수 있다. 또는 상기 검출부(120)가 상기 복수의 센서(111, 112)로부터 동시에 신호를 수신할 수 있다. 즉 1개의 검출부(120)가 상기 복수의 센서(111, 112)로부터 신호를 수신할 수 있다. The
상기 검출부(120)는 상기 센서(110)로부터 무선으로 신호를 수신하는 것 일 수 있다. The
상기 제 1 계산부(121)는 상기 센서(110)로부터 수신된 신호의 크기의 평균과 표준편차를 구한 뒤 하기 수학식 4를 이용하여 제 1 임계치를 구할 수 있다. The
상기 제 1 계산부(121)는 상기 제 1 임계치를 계산하여 상기 제거부(122)에 송신한다. The
상기 제거부(122)는 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거하고 남은 신호들을 제 2 계산부(123)로 송신한다. The
상기 제 2 계산부(123)는 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거 된 신호의 평균과 표준편차를 구한 뒤 하기 수학식 5를 이용하여 제 2 임계치를 구할 수 있다. The
상기 검출부(120)는 상기 제 2 임계치보다 큰 신호를 이벤트 신호로서 검출할 수 있다. The
상기 이벤트 신호의 노이즈를 제거하는 필터링부(140);를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.It may further include a
도 1b를 참고하면, 상기 필터링부(140)는 상기 검출부(120)와 상기 추정부(130) 사이에 위치하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또는 상기 센서(110)로부터 송신된 신호를 상기 필터링부(140)가 바로 수신 및 노이즈를 제거하여 상기 검출부(120)에 전송하는 것 일 수 있다. Referring to FIG. 1B , the
상기 필터링부(140)는 하기 수학식 1 및 2를 만족하지 않는 신호를 제거하는 제 1 필터링부(141)를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The
상기 수학식 1 및 2에서, 상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간, 상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간, 상기 E1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호의 진폭 크기, 상기 E2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호의 진폭 크기인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In
상기 필터링부(140)는 하기 수학식 3을 만족하지 않는 신호를 제거하는 제 2 필터링부(142)를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The
상기 수학식 3에서, 상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간, 상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간, 상기 L 은 상기 배관의 길이, 상기 V는 상기 신호의 전파 속도인 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In
상기 제 1 필터링부 및 상기 제 2 필터링부는 각각 독립적으로 작동되는 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 필터링부(140)가 작동을 수행할 때, 상기 제 1 필터링부만 작동하여 상기 신호 또는 이벤트 신호의 노이즈를 제거하거나 상기 제 2 필터링부만 작동하여 상기 신호 또는 이벤트 신호의 노이즈를 제거하는 것 일 수 있다. 또는 상기 제 1 필터링부 및 상기 제 2 필터링부가 동시에 작동되는 것 일 수 있다. The first filtering unit and the second filtering unit may each operate independently. For example, when the
본원에 따른 배관의 누수 위치 추정 시스템은 상기 필터링부(140)를 더 포함함으로써 상기 추정부에 송신되는 이벤트 신호의 정확도가 향상되는 것 일 수 있다. The leak location estimation system of the pipe according to the present application may further include the
상기 추정부(130)는 상기 이벤트 신호가 도달한 시간 및 신호 전파 속도를 이용하여 상기 이벤트 신호의 위치를 추정하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The
상기 추정부(130)는 하기 수학식 6을 통해서 상기 이벤트 신호 위치를 추정하는 것 일 수 있다. The
상기 수학식 6에서, x는 상기 이벤트 신호의 위치이고, 상기 L은 배관의 길이이고, 상기 v는 상기 신호의 전파 속도이다. In
상기 추정부(130)는 상기 이벤트 신호 위치를 추정하여 배관의 누수 위치를 추정할 수 있다. 상기 추정부(130)는 누수 위치가 감지되는 경우 배관의 누수 여부 및 누수 위치를 중앙 관리 장치에 신호로 전달할 수 있다. The
상기 배관의 누수 위치 추정 시스템은 디스플레이(미도시)를 추가 포함하는 것 일 수 있다. The leak location estimation system of the pipe may further include a display (not shown).
상기 디스플레이는 상기 배관에 있어서 누수 위치를 시각적으로 나타내는 것 일 수 있다. The display may visually indicate the location of the leak in the pipe.
상기 배관의 누수 위치 추정 시스템은 무선 송신 장치(미도시)를 추가 포함하는 것 일 수 있다. The leak location estimation system of the pipe may further include a wireless transmission device (not shown).
상기 무선 수신 장치를 이용하여 상기 배관의 누수 여부를 모니터링 하는 중앙 관리 장치에 신호를 전달할 수 있다. A signal may be transmitted to a central management device that monitors whether the pipe is leaking by using the wireless receiving device.
상기 배관의 누수 위치 추정 시스템은 경고 시스템(미도시)을 추가 포함하는 것 일 수 있다. The pipe leak location estimation system may further include a warning system (not shown).
상기 경고 시스템은 상기 배관의 누수 위치 추정 시스템이 상기 배관의 누수를 판단했을 경우, 경고음 등으로 알리는 것 일 수 있다. The warning system may be a warning sound when the leak location estimation system of the pipe determines the leak in the pipe.
상기 경고 시스템의 경고음을 듣고 상기 디스플레이에 나타나는 상기 배관의 누수 위치를 파악하여 실시간으로 정확하게 누수 위치를 파악하여 이에 대한 대응을 할 수 있다. By listening to the warning sound of the warning system, it is possible to detect the leak location of the pipe appearing on the display, accurately identify the leak location in real time, and respond to it.
본원은 배관의 누수 위치 추정 시스템이, 배관 상에 이격되어 배치된 복수 개의 센서가 센싱한 신호로부터 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하는 신호 검출 단계; 및 상기 검출된 이벤트 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정하는 추정단계;를 포함하는 배관의 누수 위치 추정 방법에 관한 것이다. The present application is a pipe leak location estimation system, a signal detection step of detecting an event signal using two different thresholds calculated from signals sensed by a plurality of sensors disposed spaced apart on the pipe; and an estimating step of estimating the leak location according to the location of the detected event signal.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 배관의 누수 위치 추정 방법의 순서도이다. 3 is a flowchart of a method for estimating a location of a leak in a pipe according to an embodiment of the present application.
도 3을 참조하면, 먼저 신호 검출 단계에서 배관 상에 이격되어 배치된 복수 개의 센서로부터 수신된 신호에서 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출한다(S100). Referring to FIG. 3 , in the signal detection step, an event signal is detected using two different threshold values calculated from signals received from a plurality of sensors spaced apart on a pipe and disposed ( S100 ).
상기 검출 단계는 상기 센싱한 신호의 평균과 표준편차 값을 이용하여 제 1 임계치를 구하는 단계; 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거하는 단계; 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거된 신호의 평균과 표준편차 값을 이용하여 제 2 임계치를 구하는 단계; 및 상기 제 2 임계치보다 작은 이벤트 신호를 검출하는 단계;를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The detecting may include: obtaining a first threshold using the average and standard deviation values of the sensed signals; removing signals greater than the first threshold; obtaining a second threshold value using an average and standard deviation of signals from which signals greater than the first threshold are removed; and detecting an event signal smaller than the second threshold value, but is not limited thereto.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 배관의 누수 위치 추정 방법의 검출 단계의 원리를 나타낸 그래프이다. Figure 4 is a graph showing the principle of the detection step of the leak location estimation method of the pipe according to an embodiment of the present application.
상기 제 1 계산부(121)가 상기 센서(110)가 센싱한 신호로부터 평균과 표준편차 값을 구한 뒤 상기 수학식 4를 이용하여 제 1 임계치를 구할 수 있다. After the
도 4a를 참조하면 상기 센싱한 신호를 나타낸 그래프 상에 상기 제 1 임계치(A, -A)가 표시되어 있다. 상기 제 1 임계치는 양의 임계치(A) 및 음의 임계치(A)를 동시에 갖는다. Referring to FIG. 4A , the first thresholds A and -A are displayed on a graph representing the sensed signal. The first threshold simultaneously has a positive threshold (A) and a negative threshold (A).
도 4b를 참조하면, 상기 제거부(122)가 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거한 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4B , it can be confirmed that the
상기 제 2 계산부(123)는 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거한 신호의 평균과 표준편차를 구한 뒤 상기 수학식 5를 이용하여 제 2 임계치를 구할 수 있다. The
도 4c를 참조하면, 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거한 신호를 나타낸 그래프 상에 상기 제 2 임계치(B, -B)가 표시되어 있다. 상기 제 2 임계치는 양의 임계치(B) 및 음의 임계치(-B)를 동시에 갖는다. Referring to FIG. 4C , the second thresholds B and -B are displayed on a graph showing signals from which signals greater than the first threshold are removed. The second threshold simultaneously has a positive threshold (B) and a negative threshold (-B).
도 4d를 참조하면, 상기 제 2 임계치(B, -B)보다 큰 신호를 이벤트 신호로서 검출한다. Referring to FIG. 4D , a signal greater than the second threshold (B, -B) is detected as an event signal.
이 때, 검출된 상기 이벤트 신호의 시간 간격이 신호의 전파속도에 의한 허용 시간보다 작으면 하나의 이벤트 신호로 측정할 수 있다. At this time, if the time interval of the detected event signal is smaller than the allowable time due to the propagation speed of the signal, it can be measured as one event signal.
상기 허용 시간은 센서간의 거리를 전파 속도로 나눈 시간이다. The allowable time is the time divided by the distance between the sensors by the propagation speed.
이와 같이 상기 이벤트 신호를 측정하고 검출한 예를 도 5로서 도시하였다. 도 5는 본원의 일 구현예에 따른 이벤트 신호를 검출한 그래프이다. An example of measuring and detecting the event signal as described above is illustrated in FIG. 5 . 5 is a graph of detecting an event signal according to an embodiment of the present application.
구체적으로, 신호 전파속도에 의한 허용시간이 100 마이크로 초일 때, 도 5a에 나타난 이벤트 신호의 거리는 150 밀리 초로서, 100 마이크로 초가 넘으므로 두 개의 이벤트 신호로 볼 수 있다. 하지만, 도 5b의 경우 두 이벤트 신호의 거리가 62 마이크로초로서, 100 마이크로 초보다 작으므로, 하나의 이벤트 신호로서 볼 수 있다. Specifically, when the allowable time due to the signal propagation speed is 100 microseconds, the distance of the event signal shown in FIG. 5A is 150 milliseconds, and since it exceeds 100 microseconds, it can be regarded as two event signals. However, in the case of FIG. 5B , since the distance between the two event signals is 62 microseconds, which is less than 100 microseconds, it can be viewed as one event signal.
한편, 본 실시예에 따르면, 상기 이벤트 신호의 노이즈를 제거하는 필터링 단계;를 더 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, according to the present embodiment, a filtering step of removing noise from the event signal may be further included, but is not limited thereto.
상기 필터링 단계는 상기 검출 단계 이전 또는 이후에 수행되는 것 일 수 있다. 상기 필터링 단계를 거침으로써 이벤트 신호의 노이즈가 제거되어 정확도가 향상될 수 있다. The filtering step may be performed before or after the detecting step. Through the filtering step, noise of the event signal may be removed and accuracy may be improved.
상기 필터링 단계는 상기 제 1 필터링부(141)가 상기 수학식 1 및 2를 만족하지 않는 신호를 제거하는 단계를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The filtering step may include, but is not limited to, the step of the
상기 제 1 필터링부(141)에 의해 수행되는 필터링 단계의 원리는 이벤트 신호의 진폭은 더 가까운 센서에서 발생한 이벤트 신호일수록 큰 것을 이용한 것이다. The principle of the filtering step performed by the
도 6은 본원의 일 구현예에 따른 배관의 누수 위치 측정의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining the principle of the measurement of the location of the leak in the pipe according to an embodiment of the present application.
구체적으로, 도 6을 참조하여, 배관 상에 제 1 센서와 제 2 센서가 배치되어 있을 때, 도면 상으로 배관의 이벤트 발생 위치(결함 위치)는 제 1 센서와 더 가까운 것으로 나타났다. 이 때, 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호의 진폭은 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호의 진폭보다 클 것이다. 또한, 제 1 신호가 도달하는 시간은 제 2 신호가 도달하는 시간보다 작을 것이다. 이러한 원리를 이용하여 상기 수학식 1의 조건을 성립하지 않는 신호는 노이즈로 판단하여 모두 제거할 수 있다. Specifically, referring to FIG. 6 , when the first sensor and the second sensor are disposed on the pipe, the event occurrence location (defect location) of the pipe is shown to be closer to the first sensor in the drawing. At this time, the amplitude of the first signal received from the first sensor will be greater than the amplitude of the second signal received from the second sensor. Also, the time at which the first signal arrives will be less than the time at which the second signal arrives. Using this principle, all signals that do not satisfy the condition of
반대로, 배관 상에 제 1 센서와 제 2 센서가 배치되어 있을 때, 배관의 결함 위치가 제 2 센서와 더 가까운 경우, 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호의 진폭이 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호의 진폭보다 작을 것이다. 또한, 제 1 신호가 도달하는 시간이 제 2 신호가 도달하는 시간보다 클 것이다. 이러한 원리를 이용하여 상기 수학식 2의 조건을 성립하지 않는 신호는 노이즈로 판단하여 모두 제거할 수 있다. Conversely, when the first sensor and the second sensor are disposed on the pipe, when the defect location of the pipe is closer to the second sensor, the amplitude of the first signal received from the first sensor is the second sensor received from the second sensor. 2 will be less than the amplitude of the signal. Also, the time at which the first signal arrives will be greater than the time at which the second signal arrives. Using this principle, all signals that do not satisfy the condition of
만약, 배관 상에 제 1 센서와 제 2 센서가 배치되어 있을 때, 배관의 결함 위치가 제 1 센서와 제 2 센서의 중간에 위치하는 경우, 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호의 진폭과 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호의 진폭과 같을 것이다. 또한, 제 1 신호가 도달하는 시간과 제 2 신호가 도달하는 시간이 같을 것이다. If, when the first sensor and the second sensor are disposed on the pipe, when the defective position of the pipe is located in the middle between the first sensor and the second sensor, the amplitude of the first signal received from the first sensor and the second sensor It will be equal to the amplitude of the second signal received from the second sensor. Also, the time at which the first signal arrives will be the same as the time at which the second signal arrives.
즉, 제 1 신호 및 제 2 신호의 진폭의 크기로부터 배관 상에 발생한 이벤트 위치(결함 위치)의 방향성을 파악할 수 있고, 이에 신호가 도달하는 시간을 비교하여 노이즈인지 실제 이벤트 신호인지를 확인할 수 있다. That is, the directionality of the event location (defect location) generated on the pipe can be grasped from the amplitudes of the first signal and the second signal, and the arrival time of the signal can be compared to determine whether it is a noise or an actual event signal. .
이어서, 상기 필터링 단계는 상기 제 2 필터링부(142)가 상기 수학식 3을 만족하지 않는 신호를 제거하는 단계를 포함하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Subsequently, the filtering step may include, but is not limited to, the
상기 제 2 필터링부(142)에의해 수행되는 필터링 단계는 복수의 센서 사이의 지연시간은 최대 허용 지연 시간을 초과할 수 없는 원리를 이용한 것이다. The filtering step performed by the
구체적으로, 두 센서 사이의 거리(배관의 길이)를 신호의 전파 속도로 나누어 최대 허용 지연 시간을 계산할 수 있다(상기 수학식 3 참조). 상기 복수의 센서 사이의 지연 시간은 제 1 센서로부터 제 1 신호가 도달하는 시간과 제 2 센서로부터 제 2 신호가 도달하는 시간의 차이 값이 상기 최대 허용 지연 시간을 초과할 수 없다. 따라서, 상기 수학식 3의 조건을 만족하지 않는 신호는 노이즈로서 제거하여 신뢰할 수 있는 이벤트 신호만을 수득할 수 있다. Specifically, the maximum allowable delay time may be calculated by dividing the distance between the two sensors (the length of the pipe) by the propagation speed of the signal (see
이어서, 추정단계는 상기 검출된 이벤트 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정한다(S200).Subsequently, the estimation step estimates the leak location according to the location of the detected event signal (S200).
상기 추정단계는 상기 이벤트 신호가 도달한 시간 및 신호 전파 속도를 이용하여 상기 이벤트 신호의 위치를 추정하는 것 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The estimating step may include estimating the location of the event signal using the arrival time of the event signal and the signal propagation speed, but is not limited thereto.
상기 이벤트 신호의 위치는 상기 수학식 6을 이용하여 구할 수 있다. The position of the event signal can be obtained using
도 6을 참조하면, 이벤트 신호의 위치(배관 상의 결함 위치에서 나타나는 신호)는 배관의 길이(L)에서 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간(TOA1)과 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간(TOA2)의 차이를 신호의 전파속도와 곱한 값을 뺀 후 2를 나눴을 때 구할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the position of the event signal (signal appearing at the defective position on the pipe) is the time (TOA1) at which the first signal received from the first sensor arrives at the length (L) of the pipe and the time (TOA1) received from the second sensor. It can be obtained when the difference between the time (TOA2) at which the second signal arrives is divided by 2 after subtracting a value multiplied by the propagation speed of the signal.
본원에 따른 배관의 누수 위치 추정 시스템 및 이를 이용한 방법은 배관 상에 위치한 복수 개의 센서로부터 수신된 신호를 이용하여 서로 다른 2개의 임계치를 구하고, 상기 2개의 임계치를 이용하여 이벤트 신호(배관 상의 결함 위치에서 나타나는 신호, 즉 누수 위치에서 나타나는 신호)를 검출할 수 있다. 서로 다른 2개의 임계치를 이용함으로써 단순히 가장 큰 신호를 추출하고 이를 이용하여 위치를 추정할 때보다 더 정확한 배관의 누수 위치를 파악할 수 있다. A system for estimating the location of a leak in a pipe and a method using the same according to the present application obtains two different thresholds using signals received from a plurality of sensors located on the pipe, and uses the two thresholds to obtain an event signal (defect location on the pipe) A signal appearing in the , that is, a signal appearing at the leak location) can be detected. By using two different thresholds, it is possible to determine the location of the leak in the pipe more accurately than simply extracting the largest signal and estimating the location using it.
또한, 이벤트 신호의 노이즈를 제거하는 필터링을 통해서 더욱 정확한 이벤트 신호의 위치를 파악하고 배관의 누수 지점을 정확히 파악할 수 있다. In addition, through filtering to remove the noise of the event signal, the location of the event signal can be more accurately identified and the leak point of the pipe can be accurately identified.
더욱이, 배관 상에 위치한 복수개의 센서가 수시로 신호를 측정하여 실시간으로 배관의 누수 위치를 파악할 수 있다. Moreover, a plurality of sensors located on the pipe can measure the signal from time to time to determine the location of the leak in the pipe in real time.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present application.
100: 배관의 누수 위치 추정 시스템
110, 111, 112: 센서
120: 검출부
121: 제 1 계산부
122: 제거부
123: 제 2 계산부
130: 누수 위치 추정부
140: 필터링부
141: 제 1 필터링부
142: 제 2 필터링부100: leak location estimation system of the pipe
110, 111, 112: sensor
120: detection unit
121: first calculation unit
122: removal unit
123: second calculation unit
130: leak location estimation unit
140: filtering unit
141: first filtering unit
142: second filtering unit
Claims (12)
상기 복수 개의 센서가 센싱한 신호로부터 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하는 검출부; 및
상기 검출된 이벤트 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정하는 추정부;를 포함하며,
상기 검출부는 상기 센싱한 신호의 평균과 표준편차를 구한 뒤 하기 수학식 4를 이용하여 제 1 임계치를 구하는 제 1 계산부;
상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거하는 제거부;
상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거된 신호의 평균과 표준편차를 구한 뒤 하기 수학식 5를 이용하여 제 2 임계치를 구하는 제 2 계산부;를 포함하고,
상기 제 2 임계치보다 큰 신호를 이벤트 신호로서 검출하고,
상기 추정부는 상기 이벤트 신호가 도달한 시간 및 신호 전파 속도를 이용하여 하기 수학식 6을 통해 상기 이벤트 신호의 위치를 추정하는 것인, 배관의 누수 위치 추정 시스템:
[수학식 4]
(상기 수학식 4에서, 상기 평균 및 표준편차는 상기 센싱한 신호의 평균과 표준편차인 것임)
[수학식 5]
(상기 수학식 5에서, 상기 평균 및 표준편차는 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거된 신호의 평균과 표준편차인 것임)
[수학식 6]
(상기 수학식 6에서, 상기 x는 상기 이벤트 신호의 위치이고, 상기 L은 배관의 길이이고, 상기 v는 상기 신호의 전파 속도이고, 상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간, 상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간인 것임).
a plurality of sensors spaced apart from each other on a pipe;
a detector for detecting an event signal using two different threshold values calculated from signals sensed by the plurality of sensors; and
Includes; an estimator for estimating a leak location according to the location of the detected event signal;
The detection unit may include: a first calculation unit which calculates the average and standard deviation of the sensed signal and then obtains a first threshold value using Equation 4 below;
a remover removing signals greater than the first threshold;
a second calculation unit for obtaining a second threshold value using Equation 5 below after obtaining the average and standard deviation of the signals from which signals greater than the first threshold are removed;
detecting a signal greater than the second threshold as an event signal;
The estimator is to estimate the location of the event signal through the following Equation 6 using the arrival time and signal propagation speed of the event signal, the pipe leakage location estimation system:
[Equation 4]
(In Equation 4, the mean and standard deviation are the mean and standard deviation of the sensed signal)
[Equation 5]
(In Equation 5, the mean and standard deviation are the mean and standard deviation of signals from which signals greater than the first threshold are removed)
[Equation 6]
(In Equation 6, x is the position of the event signal, L is the length of the pipe, v is the propagation speed of the signal, and the TOA1 is the first signal received from the first sensor arrives. time, the TOA2 being the time at which the second signal received from the second sensor arrives).
상기 센서는 음향센서, 음향방출센서, 진동센서 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 센서를 포함하는 것인, 배관의 누수 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The sensor will include a sensor selected from the group consisting of an acoustic sensor, an acoustic emission sensor, a vibration sensor, and combinations thereof, the pipe leakage location estimation system.
상기 이벤트 신호의 노이즈를 제거하는 필터링부;를 더 포함하는 것인, 배관의 누수 위치 추정 시스템.
The method of claim 1,
The system for estimating the location of leaks in the pipe further comprising; a filtering unit for removing the noise of the event signal.
상기 필터링부는 하기 수학식 1 및 2를 만족하지 않는 신호를 제거하는 제 1 필터링부를 포함하는 것인, 배관의 누수 위치 추정 시스템:
[수학식 1]
[수학식 2]
(상기 수학식 1 및 2에서,
상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간,
상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간,
상기 E1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호의 진폭 크기,
상기 E2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호의 진폭 크기인 것임).
5. The method of claim 4,
The filtering unit will include a first filtering unit for removing signals that do not satisfy the following Equations 1 and 2, the pipe leakage location estimation system:
[Equation 1]
[Equation 2]
(In Equations 1 and 2 above,
The TOA1 is the arrival time of the first signal received from the first sensor,
The TOA2 is the arrival time of the second signal received from the second sensor,
The E1 is the amplitude magnitude of the first signal received from the first sensor,
where E2 is the amplitude magnitude of the second signal received from the second sensor).
상기 필터링부는 하기 수학식 3을 만족하지 않는 신호를 제거하는 제 2 필터링부를 포함하는 것인, 배관의 누수 위치 추정 시스템:
[수학식 3]
(상기 수학식 3에서,
상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간,
상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간,
상기 L 은 상기 배관의 길이,
상기 V는 상기 신호의 전파 속도인 것임).
5. The method of claim 4,
The filtering unit will include a second filtering unit for removing signals that do not satisfy Equation 3 below, the leak location estimation system of the pipe:
[Equation 3]
(In Equation 3 above,
The TOA1 is the arrival time of the first signal received from the first sensor,
The TOA2 is the arrival time of the second signal received from the second sensor,
The L is the length of the pipe,
where V is the propagation speed of the signal).
배관 상에 이격되어 배치된 복수 개의 센서가 센싱한 신호로부터 계산된 서로 다른 2개의 임계치를 이용해 이벤트 신호를 검출하는 신호 검출 단계; 및
상기 검출된 이벤트 신호의 위치에 따라 누수 위치를 추정하는 추정단계;를 포함하며,
상기 검출 단계는 상기 센싱한 신호의 평균과 표준편차를 구한 뒤 하기 수학식 4를 이용하여 제 1 임계치를 구하는 단계;
상기 제 1 임계치보다 큰 신호들을 제거하는 단계;
상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거된 신호의 평균과 표준편차를 구한 뒤 하기 수학식 5를 이용하여 제 2 임계치를 구하는 단계; 및
상기 제 2 임계치보다 큰 이벤트 신호를 검출하는 단계;를 포함하고,
상기 추정단계는 상기 이벤트 신호가 도달한 시간 및 신호 전파 속도를 이용하여 하기 수학식 6을 통해 상기 이벤트 신호의 위치를 추정하는 것인, 배관의 누수 위치 추정 방법:
[수학식 4]
(상기 수학식 4에서, 상기 평균 및 표준편차는 상기 센싱한 신호의 평균과 표준편차인 것임)
[수학식 5]
(상기 수학식 5에서, 상기 평균 및 표준편차는 상기 제 1 임계치보다 큰 신호들이 제거된 신호의 평균과 표준편차인 것임)
[수학식 6]
(상기 수학식 6에서, 상기 x는 상기 이벤트 신호의 위치이고, 상기 L은 배관의 길이이고, 상기 v는 상기 신호의 전파 속도이고, 상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간, 상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간인 것임).
Pipe leak location estimation system,
a signal detection step of detecting an event signal using two different threshold values calculated from signals sensed by a plurality of sensors spaced apart on a pipe; and
Including; estimating the leak location according to the location of the detected event signal;
The detecting step may include obtaining an average and standard deviation of the sensed signal and then obtaining a first threshold using Equation 4 below;
removing signals greater than the first threshold;
obtaining an average and standard deviation of signals from which signals greater than the first threshold are removed, and then obtaining a second threshold using Equation 5 below; and
detecting an event signal greater than the second threshold;
The estimating step is to estimate the location of the event signal through the following Equation 6 using the arrival time and signal propagation speed of the event signal, the leak location estimation method of the pipe:
[Equation 4]
(In Equation 4, the mean and standard deviation are the mean and standard deviation of the sensed signal)
[Equation 5]
(In Equation 5, the mean and standard deviation are the mean and standard deviation of signals from which signals greater than the first threshold are removed)
[Equation 6]
(In Equation 6, x is the position of the event signal, L is the length of the pipe, v is the propagation speed of the signal, and the TOA1 is the first signal received from the first sensor arrives. time, where TOA2 is the time at which the second signal received from the second sensor arrives).
상기 신호 검출 단계 이후에,
상기 이벤트 신호의 노이즈를 제거하는 필터링 단계;를 더 포함하는 것인, 배관의 누수 위치 추정 방법.
9. The method of claim 8,
After the signal detection step,
The filtering step of removing the noise of the event signal; further comprising, the leak location estimation method of the pipe.
상기 필터링 단계는 하기 수학식 1 및 2를 만족하지 않는 신호를 제거하는 단계; 및
하기 수학식 3을 만족하지 않는 신호를 제거하는 단계;를 포함하는 것인, 배관의 누수 위치 추정 방법:
[수학식 1]
[수학식 2]
[수학식 3]
(상기 수학식 1 내지 3에서,
상기 TOA1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호가 도달하는 시간,
상기 TOA2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호가 도달하는 시간,
상기 E1은 제 1 센서로부터 수신된 제 1 신호의 진폭 크기,
상기 E2는 제 2 센서로부터 수신된 제 2 신호의 진폭 크기,
상기 L 은 상기 배관의 길이,
상기 V는 상기 신호의 전파 속도인 것임).
11. The method of claim 10,
The filtering step may include removing signals that do not satisfy Equations 1 and 2 below; and
Removing a signal that does not satisfy Equation 3 below; which will include, a method of estimating a location of a leak in a pipe:
[Equation 1]
[Equation 2]
[Equation 3]
(In Equations 1 to 3,
The TOA1 is the arrival time of the first signal received from the first sensor,
The TOA2 is the arrival time of the second signal received from the second sensor,
The E1 is the amplitude magnitude of the first signal received from the first sensor,
E2 is the amplitude of the second signal received from the second sensor,
The L is the length of the pipe,
where V is the propagation speed of the signal).
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|---|---|---|---|
| KR1020190150267A KR102319722B1 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Device and method for estimating leakage location of pipeline |
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