KR102402653B1 - AI-based SCADA system and operating method thereof - Google Patents

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KR102402653B1
KR102402653B1 KR1020210136466A KR20210136466A KR102402653B1 KR 102402653 B1 KR102402653 B1 KR 102402653B1 KR 1020210136466 A KR1020210136466 A KR 1020210136466A KR 20210136466 A KR20210136466 A KR 20210136466A KR 102402653 B1 KR102402653 B1 KR 102402653B1
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주식회사 에스에이치아이앤씨
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Abstract

The present invention relates to an artificial intelligence (AI)-based supervisory control and data acquisition (SCADA) system implemented to monitor system operation integrity and human operation errors and an operation method thereof. According to the present invention, a plurality of remote terminal devices are connected to each facility to be monitored, collect data of each facility to be monitored, and transmit the collected data. A communication control device collects data from the remote terminal device and performing data preprocessing with respect to the collected data to reduce time required for subsequent data processing to transmit the preprocessed data. A central server collects the preprocessing data from the communication control device to process and store the collected preprocessed data, monitor abnormal data, and transmits the processed data, and perform monitoring of operational integrity related to systemic factors and human operational errors caused by human factors on the basis of AI. A human-machine interface (HMI) displays processing data received from the central server on a display screen and performs system control through the central server according to an operator's operation command.

Description

인공지능 기반 스카다 시스템 및 그 운용방법{AI-based SCADA system and operating method thereof}AI-based SCADA system and operating method thereof

본 발명의 기술 분야는 인공지능 기반 스카다 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로, 특히 시스템 작동 무결성 및 인적 운영 오류에 대한 모니터링이 가능하도록 구현한 인공지능 기반 스카다 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다.The technical field of the present invention relates to an AI-based SCADA system and an operating method thereof, and more particularly, to an AI-based SCADA system implemented to enable monitoring of system operation integrity and human operation errors and an operating method thereof.

산업은 급속도로 진행되는 산업 사회의 발달과 더불어, 점차 대용량화 및 복잡화되어 가고 있다. 산업 설비 및 현장 관리를 인위적, 수동적으로 관리하는 방법으로는 효율적으로 관리하는 것이 한계에 도달하였으며, 이에 컴퓨터 및 정보통신 기술이 급속도로 발전함에 따라, 빠른 속도로 정보 수집, 처리 분석, 설비 제어의 운영에 컴퓨터 및 정보통신 기술을 응용 및 적용하여, 효율적이고 경제적인 현장 급전 제어 및 설비 운영을 목적으로, 스카다(SCADA; Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템이 그 어느 때보다도 필요하게 되었다.The industry is becoming increasingly large-capacity and complex with the rapid development of an industrial society. As a method of artificially and manually managing industrial facilities and on-site management, efficient management has reached the limit. As computer and information and communication technologies develop rapidly, information collection, processing analysis, and facility control are rapidly increasing. By applying and applying computer and information communication technology to operation, the SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) system is more necessary than ever for the purpose of efficient and economical on-site power supply control and facility operation.

스카다 시스템은, 통신 경로상의 아날로그 또는 디지털 신호를 사용하여 원격장치의 상태 정보 데이터를 원격소 장치(remote terminal unit)로 수집, 수신, 기록, 표시하여, 중앙 제어 시스템이 원격장치를 감시 제어하는 시스템으로, 발전, 송배전 시설, 석유화학 플랜트, 제철공정 시설, 공장 자동화 시설 등 여러 종류의 원격지 시설 장치를 중앙 집중식으로 감시 제어하는 시스템이다. 이러한 스카다 시스템은, 산업 제어 시스템이라고 하며, 산업 공정 및 설비를 바탕으로 한 작업 공정을 감시하고 제어하는 컴퓨터 시스템이다.The SCADA system collects, receives, records, and displays the status information data of the remote device to a remote terminal unit using analog or digital signals on the communication path, so that the central control system monitors and controls the remote device. As a system, it is a system that centrally monitors and controls various types of remote facility devices such as power generation, transmission and distribution facilities, petrochemical plants, steel processing facilities, and factory automation facilities. Such a SCADA system, called an industrial control system, is a computer system for monitoring and controlling a work process based on industrial processes and equipment.

스카다 시스템은 수많은 원격장치를 감시제어하기 위해 종래에는 MODBUS, Profibus, DNP 등의 다양한 통신 프로토콜이 사용되어 왔으며 근래에는 표준화 프로토콜(즉, IEC61850, IEC60870)이 적용되고 있는 추세이다. 스카다 시스템과 함께 상호 운용되는 다양한 원격장치들이 표준화 프로토콜을 적용하기 때문에 각 장치, 시스템 사이에서의 상호 호환, 운영성 시험은 필수이다. 여기서, IEC 61850은, 전력설비 통신 인터페이스 국제표준으로, 네트워크에서 원활하고 신뢰할 수 있는 활동을 보장하기 위한 전력 계통 통신 분야의 국제표준이다. 그리고 IEC 60870 표준은, 원격 제어에 사용되는 시스템을 정의하는데, 이러한 시스템은 전력 전송 그리드 및 기타 지리적으로 널리 퍼진 제어 시스템을 제어하는데 사용된다. 그리고 이러한 프로토콜을 시험 검증하는 데에 표준화 프로토콜을 제공하는 고가의 스위치 등이 사용된다.In the SCADA system, various communication protocols such as MODBUS, Profibus, and DNP have been conventionally used to monitor and control numerous remote devices, and standardized protocols (ie, IEC61850, IEC60870) are being applied in recent years. Since various remote devices that interoperate with the SCADA system apply standardized protocols, interoperability and operability tests between each device and system are essential. Here, IEC 61850 is an international standard for a power facility communication interface, and is an international standard in the field of power system communication to ensure smooth and reliable activity in a network. And the IEC 60870 standard defines systems used for remote control, which are used to control power transmission grids and other geographically prevalent control systems. And expensive switches that provide standardized protocols are used to test and verify these protocols.

한국등록특허 제10-1906191호(2018.10.02. 등록)는 스카다 시스템 및 그 동작 방법에 관하여 개시되어 있는데, 현장 기기의 상태 정보를 계측하는 원격 단말; 원격 단말로부터 상태 정보를 수집하는 마스터 서버; 마스터 서버에서 전송되는 제어 신호에 따라 원격 단말의 영상을 수집하는 원격 카메라를 포함하며, 마스터 서버는 원격 카메라로부터 원격 단말의 영상을 수집하는 영상 수집부; 영상에서 이미지 특징 정보를 추출하는 추출부; 원격 단말 DB에서 추출된 이미지 특징 정보에 매칭되는 원격 단말 정보를 검색하는 탐색부; 원격 단말 정보에 포함된 이미지 요소 별 태그 정보를 이용하여 영상으로부터 상기 이미지 요소에 대응되는 특징점을 추출하여 영상에 포함된 복수의 프레임에서 기 설정된 개수의 특징점이 연속하여 추출되고 특징점의 추출 위치가 일정하면 특징점을 포함하는 일 영역에 배경 태그를 부착하고, 영상에 포함된 복수의 프레임에서 기 설정된 개수의 특징점이 연속하여 추출되고 특징점의 추출 위치가 일정하지 않으면 특징점을 포함하는 일 영역에 데이터 태그를 부착하는 태그 부착부; 영상의 수집 시각, 배경 태그 및 데이터 태그의 위치 정보, 위치 정보에 대응되는 배경 태그 및 데이터 태그의 태그 정보를 이용하여 원격 단말의 상태 데이터를 생성하는 상태 데이터 생성부를 포함하며, 배경 태그 및 데이터 태그의 태그 정보는 이미지 요소의 내용을 설명하는 식별 정보로, 기계학습을 통해 이미지 요소 별로 학습된 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 수동형 원격 단말의 상태 정보 데이터를 효과적으로 실시간 모니터링할 수 있으며, 또한 중요 원격 단말과 서버 간 연결에 장애가 발생한 경우 원격 단말에 표시되는 정보를 손실없이 수신함으로써, 상태 정보 데이터의 손실을 최소화하고 내고장성을 강화할 수 있다.Korea Patent Registration No. 10-1906191 (registered on October 2, 2018) discloses a SCADA system and an operating method thereof, including a remote terminal for measuring state information of field devices; a master server for collecting status information from remote terminals; It includes a remote camera for collecting an image of a remote terminal according to a control signal transmitted from a master server, the master server includes: an image collecting unit for collecting an image of the remote terminal from the remote camera; an extractor for extracting image feature information from an image; a search unit searching for remote terminal information matching the image feature information extracted from the remote terminal DB; By extracting feature points corresponding to the image elements from the image using tag information for each image element included in the remote terminal information, a preset number of feature points are continuously extracted from a plurality of frames included in the image, and the extraction position of the feature points is constant When a background tag is attached to an area including the keypoint, if a preset number of keypoints are successively extracted from a plurality of frames included in the image and the extraction position of the keypoint is not constant, a data tag is applied to an area including the keypoint a tag attachment unit to be attached; and a status data generator for generating status data of the remote terminal by using the image collection time, location information of the background tag and data tag, and tag information of a background tag and data tag corresponding to the location information, the background tag and data tag The tag information of is identification information describing the contents of an image element, and is characterized by being learned for each image element through machine learning. According to the disclosed technology, it is possible to effectively monitor the status information data of the passive remote terminal in real time, and also, when the connection between the important remote terminal and the server fails, the information displayed on the remote terminal is received without loss, thereby preventing the loss of the status information data. It can be minimized and the fault tolerance can be strengthened.

한국등록특허 제10-1906192호(2018.10.02. 등록)는 비상 상황에서도 원격 단말이 계측하는 현장 기기의 상태 정보를 손실 없이 모니터링할 수 있는 스카다 시스템 및 그 동작 방법에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 현장 기기의 상태 정보를 계측하여 마스터 서버로 전송하는 원격 단말, 원격 단말 인근에 설치된 원격 카메라, 원격 단말로부터 상태 정보를 수신하는 마스터 서버, 비상 시 현장 기기의 상태 정보를 생성하는 상태정보 생성장치를 포함하는 스카다 시스템의 동작 방법에 있어서, 원격 단말로부터 기 설정된 시간동안 상태 정보가 수신되지 않으면, 마스터 서버가 상기 원격 카메라에 원격 단말의 영상을 촬영하도록 제어하는 제어 신호를 전송하는 단계; 제어 신호를 수신한 원격 카메라가 원격 단말의 영상을 획득하여 상태정보 생성장치로 전송하는 단계; 상태정보 생성장치는 영상에서 이미지 특징 정보를 추출하는 단계; 상태정보 생성장치는 데이터베이스에서 추출된 이미지 특징 정보에 매칭되는 원격 단말 정보를 탐색하는 단계; 상태정보 생성장치는 원격 단말 정보에 포함된 이미지 요소를 이용하여 영상으로부터 이미지 요소에 대응되는 특징점을 추출하는 단계; 상태정보 생성장치는 영상에 포함된 복수의 프레임에서 특징점이 기 설정된 개수 이상 연속하여 추출되고, 특징점의 추출 위치가 일정하면 특징점에 배경 태그를 부착하는 단계; 상태정보 생성장치는 영상에 포함된 복수의 프레임에서 특징점이 기 설정된 개수 이상 연속하여 추출되고, 특징점의 추출 위치가 일정하지 않으면 특징점에 데이터 태그를 부착하는 단계; 상태정보 생성장치는 원격 단말 정보에서 데이터 태그의 위치 정보에 대응되는 이미지 요소를 식별하는 단계; 상태정보 생성장치는 식별된 이미지 요소를 설명하는 식별 정보인 태그 정보를 이용하여 데이터 태그에 계측 값을 삽입하는 단계; 상태정보 생성장치는 각 프레임 별 수신 시각 및 데이터 태그에 삽입된 계측 값을 이용하여 현장 기기의 영상 상태 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Korean Patent Registration No. 10-1906192 (registered on October 2, 2018) discloses a SCADA system capable of monitoring status information of a field device measured by a remote terminal without loss even in an emergency situation and an operating method thereof. According to the disclosed technology, a remote terminal that measures and transmits status information of field devices to the master server, a remote camera installed near the remote terminal, a master server that receives status information from a remote terminal, and a method for generating status information of field devices in case of emergency In the method of operating a SCADA system including a state information generating device, if the state information is not received from the remote terminal for a preset time, the master server transmits a control signal for controlling the remote camera to take an image of the remote terminal to do; acquiring, by the remote camera receiving the control signal, an image of the remote terminal and transmitting the image to the state information generating device; The state information generating apparatus may include: extracting image characteristic information from an image; The state information generating apparatus may include: searching for remote terminal information matching the image feature information extracted from the database; The state information generating apparatus may include: extracting a feature point corresponding to the image element from the image by using the image element included in the remote terminal information; attaching a background tag to the feature points if the feature points are continuously extracted from a plurality of frames included in the image by a preset number or more and the extraction positions of the feature points are constant; attaching a data tag to the feature points when the feature points are continuously extracted from a plurality of frames included in the image by a preset number or more and the extraction positions of the feature points are not constant; The apparatus for generating state information may include: identifying an image element corresponding to location information of a data tag in remote terminal information; The state information generating apparatus includes: inserting a measurement value into a data tag using tag information that is identification information describing the identified image element; The state information generating apparatus is characterized in that it includes the step of generating image state information of the field device by using the reception time for each frame and the measurement value inserted in the data tag.

도 1은 종래의 스카다 시스템을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a conventional SCADA system.

도 1을 참조하면, 종래의 스카다 시스템은, 말단의 RTU, FEP, 복수의 서버, 원격감시제어 시스템, 방화 컨트롤러와 같은 많은 장비와 기기들로 구성된다. 그런데 여러 기기들의 조합으로 이루어져 문제점 발생 시에 발생된 기기를 찾는데 많은 시간과 노력과 비용이 수반되는 단점이 있으며, 또한 폐쇄적인 인터페이스의 사용을 통해 구성된 곳이 많기 때문에, 다른 기기들과의 인터페이스 시에 많은 문제가 발생되어 이를 해결하기 위해 많은 시간과 비용이 소요되고, 문제점 발생 시에 각 기기별로 프로토콜을 분석하거나 로그 등을 확인하여 처리하여야 하기 때문에, 많은 시간과 비용이 소요되는 단점도 있었다. 그리고 운영자가 미숙하여 잘못된 제어권을 행사할 시에 공공 건강과 안전에 큰 위협을 방생시킬 우려가 크며, 많은 정보를 통신으로 주고받기 때문에 실질적인 통신 패킷이 변형되어 운영자에게 잘못된 정보를 표시할 우려도 큰 단점이 있었다.Referring to FIG. 1, the conventional SCADA system is composed of many equipment and devices such as a terminal RTU, an FEP, a plurality of servers, a remote monitoring control system, and a fire controller. However, since it is a combination of several devices, it takes a lot of time, effort, and money to find the device that occurs when a problem occurs. There are also disadvantages in that it takes a lot of time and money to solve a problem because it takes a lot of time and money to solve the problem. In addition, when the operator is inexperienced and exercises wrong control, there is a high risk of creating a big threat to public health and safety. there was

상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 스카다 시스템과 IED(intelligent electronic device), 센서, 장비나 장치, 센터 간의 프로토콜이 상이하며, 기존 감시 제어, 데이터 수집 동작에서 간헐적으로 일어날 수 있는 이상 상황을 대비한 상호 운영성 시험을 실시한 이후에도 이상이 발생하는 경우, 스카다 시스템이 장시간 멈추거나 오작동하게 되고, 그 원인을 찾는 과정에 많은 시간과 인력이 투입되며, 그럼에도 불구하고 이상 상황의 정확한 원인을 찾지 못하기도 하는 단점이 있었다. 특히, 시스템의 하드웨어나 소프트웨어, 데이터 등의 불량 또는 고장 등 시스템적 원인으로 발생하는 시스템상의 문제와, 운영자가 시스템에 필요한 조치를 실행하지 못하거나 잘못된 동작을 수행하는 조작 미숙 등의 인적 원인으로 발생하는 운영상 오류를 스카다 시스템이 구분하지 못하는 한계가 있는 단점도 가지고 있었다.In the prior art as described above, the protocol between the SCADA system and the intelligent electronic device (IED), the sensor, equipment or device, and the center is different, and it is prepared for an abnormal situation that may occur intermittently in the existing monitoring control and data collection operation. If an error occurs even after performing an interoperability test, the SCADA system stops or malfunctions for a long time, and a lot of time and manpower is invested in the process of finding the cause, and nevertheless, the exact cause of the abnormal situation may not be found. There was a downside. In particular, system problems caused by systemic causes such as defects or failures in hardware, software, and data of the system, and human causes such as inexperience of operation in which the operator fails to execute necessary measures or performs wrong operations It also had a limitation in that the SCADA system could not distinguish operational errors.

한국등록특허 제10-1906191호Korean Patent No. 10-1906191 한국등록특허 제10-1906192호Korean Patent Registration No. 10-1906192

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로, 시스템 작동 무결성 및 인적 운영 오류에 대한 모니터링이 가능하도록 구현한 인공지능 기반 스카다 시스템 및 그 운용방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to solve the above-described shortcomings, and to provide an AI-based SCADA system implemented to enable monitoring of system operation integrity and human operation errors, and an operating method thereof.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 모니터링 대상 설비 각각에 연결 형성되어, 각 모니터링 대상 설비의 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 전송하는 복수 개의 원격 단말 장치; 상기 원격 단말 장치로부터 데이터를 수집하고, 수집한 데이터에 대해서, 이후 데이터 처리과정의 소요시간을 줄이기 위한 사전 데이터 가공을 수행하여 사전 가공 데이터를 전송하는 통신 제어 장치; 상기 통신 제어 장치로부터 사전 가공 데이터를 수집하여 수집한 사전 가공 데이터의 처리와 이상 데이터 감시 및 데이터 저장, HMI로부터 수신된 운영자 제어 데이터를 상기 통신 제어 장치로 송신하는 스카다부와 기존에 축적된 데이터로 학습되고 스카다부를 통해 송신, 수신 및 저장된 각종 데이터로 재학습하는 인공지능을 기반으로 장치 고장 및 오류로 인한 데이터 손실과 같은 시스템적 요소와 관련된 작동 무결성과 운영자의 조작 미숙으로 인한 잘못된 운영 명령과 같은 인적 요소에 의해 발생하는 인적 운영 오류에 대한 모니터링을 실시하는 인공지능부로 구성된 중앙 서버; 및 상기 중앙 서버로부터 처리 데이터를 디스플레이 화면에 표시해 주고, 운영자의 운영 명령에 따라 상기 중앙 서버에 시스템 제어 명령을 송신하는 HMI를 포함하는 인공지능 기반 스카다 시스템을 제공한다.As a means for solving the above problem, according to one aspect of the present invention, a plurality of remote terminal devices that are connected to each monitoring target facility, collect data of each monitoring target facility, and transmit the collected data; a communication control device that collects data from the remote terminal device and transmits the pre-processed data by performing pre-data processing on the collected data to reduce a time required for a subsequent data processing process; It collects pre-processing data from the communication control device, processes the collected pre-processing data, monitors abnormal data, stores data, and transmits operator control data received from HMI to the communication control device. Based on artificial intelligence that is learned and relearned from various data transmitted, received and stored through the SCADA unit, operational integrity related to systemic factors such as data loss due to device failure and errors, and incorrect operation commands due to inexperienced operation of the operator a central server composed of an artificial intelligence unit that monitors human operation errors caused by the same human factors; And it provides an AI-based SCADA system including an HMI for displaying the processing data from the central server on a display screen, and transmitting a system control command to the central server according to an operator's operating command.

일 실시 예에서, 상기 원격 단말 장치는, 모니터링 대상 설비와 상호 제어가 가능하도록 하기 위한 RTU; 및 상기 RTU에 복수 개의 통신 방식 및 통신 프로토콜을 적용해 주기 위한 SDP를 구비하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the remote terminal device, RTU for enabling mutual control with the equipment to be monitored; and an SDP for applying a plurality of communication methods and communication protocols to the RTU.

일 실시 예에서, 상기 원격 단말 장치는, 모니터링 대상 설비로부터 현장 데이터를 수집하여 데이터 처리, 감시 및 제어 기능을 수행한 후에 통신 선로를 통하여 상기 통신 제어 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the remote terminal device collects field data from a monitoring target facility, performs data processing, monitoring and control functions, and then transmits the data to the communication control device through a communication line.

일 실시 예에서, 상기 원격 단말 장치는, 전력감시 대상 설비, 전력품질 대상 설비, 조명감시 대상 설비, 예방진단 설비와 연동하여 현장 데이터를 수집하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the remote terminal device is characterized in that it collects field data in conjunction with a power monitoring target facility, a power quality target facility, a lighting monitoring target facility, and a preventive diagnosis facility.

일 실시 예에서, 상기 통신 제어 장치는, 상기 원격 단말 장치로부터 수집한 데이터에 대해서, 전처리 소프트웨어를 통해 패킷의 조립 및 해체, 에러감지 및 교정에 대한 데이터로 통합, 정제, 축소, 변형의 전처리 작업을 수행하여 사전 가공 데이터로 상기 중앙 서버로 전송하는 FEP를 구비하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the communication control device integrates, refines, reduces, and transforms data collected from the remote terminal device into data for assembling and dismantling packets, error detection and correction through preprocessing software, preprocessing operations It is characterized in that it comprises an FEP for transmitting the pre-processed data to the central server by performing the .

일 실시 예에서, 상기 통신 제어 장치는, 활성상태의 장치와 대기상태의 장치로 이중화로 구성되며, 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 장치로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the communication control device is configured in duplication of an active device and a standby device, and provides a continuous and continuous service by switching to a standby device according to an abnormality check result. characterized.

일 실시 예에서, 상기 중앙 서버는, 활성상태의 서버와 대기상태의 서버로 이중화로 구성되며, 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 서버로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the central server is configured as a duplication of a server in an active state and a server in a standby state, and provides continuous and continuous service by switching to a server in a standby state according to an abnormality check result do it with

일 실시 예에서, 상기 중앙 서버는, 학습 소프트웨어로 시스템 이상 예측 모델을 학습시키고, 전처리와 후처리를 실시하여 실시간 서빙되는 모델을 형성하고, 재학습 소프트웨어로 모델을 개선하고, 전문가 지식서비스를 통해 전문가 수준의 판단과 예측된 지식을 갖는 예측 모델에 적용하여 기반의 사후 대응을 운영자에게 전송하는 것을 반복적으로 수행하는 무한 진화 구조를 갖는 방식으로 학습되는 인공지능을 기반으로, 스카다 시스템의 하드웨어나 소프트웨어, 데이터의 시스템적 요소와 관련된 작동 무결성, 그리고 운영자의 조작 미숙의 인적 요소에 의해 발생하는 인적 운영 오류에 대한 모니터링을 실시하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the central server learns the system abnormality prediction model with learning software, performs pre-processing and post-processing to form a model that is served in real time, improves the model with re-learning software, and through expert knowledge service Based on artificial intelligence that is learned in a way that has an infinite evolutionary structure that repeatedly performs transmission of the based reactive response to the operator by applying it to a predictive model with expert-level judgment and predicted knowledge, It is characterized by monitoring for operational integrity related to system elements of software and data, and human operation errors caused by human elements inexperienced in operation of the operator.

일 실시 예에서, 상기 중앙 서버는, 상기 통신 제어 장치로부터 수집한 사전 가공 데이터를 처리 및 저장과 이상 데이터 감시 및 시스템 제어와 함께 운영자가 모니터링 할 수 있게 현재 상태의 데이터를 송신하는 스카다부; 및 저장된 모든 데이터를 활용하여 시스템의 작동 무결성과 운영자의 운영 오류를 인공지능 기반으로 구분 및 추론하고 모니터링하기 위한 인공지능부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the central server, the processing and storage of the pre-processing data collected from the communication control device, along with abnormal data monitoring and system control, along with the operator to monitor the current data to transmit the data; and an artificial intelligence unit for classifying, inferring, and monitoring the operational integrity of the system and the operator's operational errors based on artificial intelligence by utilizing all the stored data.

일 실시 예에서, 상기 스카다부는, 상기 통신 제어 장치, 상기 HMI, 상기 인공지능부와의 데이터를 송수신하기 이한 통신부; 데이터를 판단하여 DI의 온/오프 이벤트 및 AI의 상한 또는 하한의 이벤트를 판단하기 위한 판단부; 알람 데이터 및 트렌드, 리포트 및 입력 데이터를 저장하기 위한 저장부; 데이터 동기화 및 프로그램, 통신이상, DBMS 이상을 체크하여 이상 체크 결과에 따라 이중화 절체를 수행하기 위한 이중화부; 각 모듈 관리 및 유틸리티를 지원하기 위한 모듈 지원부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the SCADA unit, the communication control device, the HMI, and the communication unit for transmitting and receiving data with the artificial intelligence unit; a determination unit for determining data to determine an on/off event of DI and an event of upper or lower limit of AI; a storage unit for storing alarm data and trends, reports and input data; a redundancy unit for checking data synchronization and program, communication abnormality, and DBMS abnormality, and performing redundancy switching according to the abnormality check result; It is characterized by having a module support unit for supporting each module management and utility.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 통신 프로토콜 및 데이터베이스 프로세스들의 집합으로 데이터 수집 및 적재를 위한 데이터 수집/적재 연동 플랫폼; 인공지능 학습에 필요한 데이터 처리와 모델 학습에 대한 프로세스들의 집합으로 데이터 처리 및 모델 학습을 위한 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼; 플랫폼 간의 연동 및 인공지능 모델의 서비스 실행에 대한 프로세스들의 집합으로 플랫폼 간 연동 및 인공지능 모델 서비스 실행을 위한 서버 연동 플랫폼; 인공지능 모니터링에 대한 프로세스들의 집합으로 클라이언트가 상기 인공지능부를 사용하도록 하기 위한 클라이언트 인프라; 핵심 프로세스들의 집합으로 플랫폼을 제어하기 위한 코어; 내부의 도메인과 타 서버의 도메인들을 관리하는 프로세스들의 집합으로 내부 도메인과 타 서버의 도메인들을 관리하기 위한 도메인 플랫폼; 데이터들을 관리하는 프로세스들의 집합으로 상기 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼에서 처리하는 데이터들을 관리하기 위한 코어 인프라; 및 보안 관련 프로세스들의 집합으로 보안을 담당하기 위한 보안 연동 플랫폼을 구비하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit, a data collection / loading interworking platform for data collection and loading with a set of communication protocols and database processes; A data processing/model learning interworking platform for data processing and model learning as a set of processes for data processing and model learning required for artificial intelligence learning; A server interworking platform for interplatform interworking and artificial intelligence model service execution as a set of processes for interplatform interworking and artificial intelligence model service execution; a client infrastructure for allowing a client to use the AI unit as a set of processes for AI monitoring; a core for controlling the platform with a set of core processes; a domain platform for managing internal domains and domains of other servers as a set of processes for managing internal domains and domains of other servers; a core infrastructure for managing data processed by the data processing/model learning interworking platform as a set of processes for managing data; and a security interworking platform for in charge of security with a set of security-related processes.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 인공지능 학습을 위하여 학습용 데이터의 수집 및 입력된 데이터셋을 로드하고, 데이터의 통합, 정제, 축소, 변형의 전처리 과정을 수행하며, 이를인공지능 학습 소프트웨어로 학습하여 학습 결과에 따라 이상 원인의 예측, 판단, 대응의 모델을 새롭게 생성하거나 수정하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit collects learning data and loads an input dataset for artificial intelligence learning, performs a preprocessing process of data integration, purification, reduction, and transformation, and uses this as artificial intelligence learning software. It is characterized in that a model of prediction, judgment, and response of abnormal causes is newly created or modified according to the learning result by learning.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 설비 무결성에 대한 감시를 수행하되; 상기 중앙 서버와 상기 HMI, FEP에서의 신호와 데이터를 감시하여 데이터의 무결성을 확인하며, FEP를 통한 데이터 수신이 없을 경우에 스카다 시스템을 전체적으로 감시하여, FEP의 모듈 이상 또는 RTU의 고장 진단을 운영자에게 제시하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit, but performs monitoring of the equipment integrity through the HMI; The data integrity is checked by monitoring the signals and data from the central server, the HMI, and FEP, and when there is no data reception through the FEP, the SCADA system is monitored as a whole to diagnose FEP module abnormalities or RTU failures. It is characterized in that it is presented to the operator.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 설비 무결성에 대한 감시를 수행하되; 스카다 시스템 내에서 데이터 전송에는 이상이 없지만, 데이터 처리에 대한 오류가 발생 시 운영자가 인지하지 못할 경우에 데이터 처리의 위치를 진단하여 운영자에게 알림을 표시하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit, but performs monitoring of the equipment integrity through the HMI; There is no problem in data transmission within the SCADA system, but when an error in data processing occurs, the operator is not aware of it, it is characterized by diagnosing the location of data processing and displaying a notification to the operator.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 인적 오류에 대한 감시를 수행하되; 특정 설비가 투입된 시점에 연관된 AI 데이터의 값들을 학습한 경우, 특정 설비가 투입된 시점에 AI 데이터가 0이거나 정상 범위의 데이터가 표출되지 않으면 운영자에게 알림을 표시하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit, but performs monitoring for human error through the HMI; In the case of learning the values of AI data associated with a specific facility at the time of input, a notification is displayed to the operator if the AI data is 0 at the time of input of the specific facility or data within the normal range is not expressed.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 인적 오류에 대한 감시를 수행하되; 특정 설비의 온, 오프 시 연관된 DI, AI 이벤트 발생을 학습하여, 특정 설비의 온, 오프 시 기 설정된 시간이 경과하면 운영자에게 알림을 표시하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit, but performs monitoring for human error through the HMI; It is characterized in that it learns the generation of related DI and AI events when a specific facility is turned on or off, and displays a notification to the operator when a preset time elapses when the specific facility is turned on or off.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 인적 오류에 대한 감시를 수행하되; 이벤트 발생 후 운영자의 조치사항을 학습하여, 동일 이벤트 발생 시, 운영자가 전과 다른 조치사항을 진행하는 경우에 운영자에게 알림을 표시하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit, but performs monitoring for human error through the HMI; It is characterized in that by learning the actions of the operator after the occurrence of the event, when the same event occurs, a notification is displayed to the operator when the operator proceeds with a different action than before.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 시스템을 시작하는 경우에 모델을 생성하여 지도 학습을 수행하되, 데이터셋을 통한 모델 지도 학습을 수행하며; 지도 학습한 모델을 1단계로 추출 및 서빙하여 비지도 학습을 수행하되, 1단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 운영 데이터와 데이터셋을 통한 모델 비지도 학습을 수행하며; 비지도 학습한 모델을 2단계로 추출 및 서빙하여 자동 기계 학습을 수행하되; 2단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 기 설정해 둔 주기별로 운영 데이터와 데이터셋을 통한 자동 기계 학습을 수행하며; 기계 학습한 모델을 3단계로 추출 및 서빙하여 전문가 지식 학습을 수행하되, 3단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 전문가 지식 서비스를 활용하여 전문가 지식 학습을 수행하며; 전문가 지식 학습한 모델을 4단계로 추출 및 서빙한 후에, 4단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 다시 지도 학습을 수행하는 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the artificial intelligence unit generates a model when starting the system and performs supervised learning, but performs model supervised learning through a dataset; performing unsupervised learning by extracting and serving the supervised model in the first step, and performing model unsupervised learning through operational data and datasets based on the model extracted and served in the first step; Perform automatic machine learning by extracting and serving the unsupervised model in two steps; Performs automatic machine learning through operation data and datasets for each preset cycle based on the two-step extraction and serving model; performing expert knowledge learning by extracting and serving the machine-learned model in three steps, and performing expert knowledge learning by using an expert knowledge service based on the three-step extraction and serving model; After extracting and serving the expert knowledge-learned model in four steps, it is characterized in that the process of performing supervised learning again based on the four-step extraction and serving model is repeatedly performed.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계를 수행하되; 이상 예측 모델 개발을 위하여 사전에 취득한 정상 및 이상의 센서 데이터 또는 레이블링된 데이터셋을 엑셀이나 이미지 파일과 같이 인공지능 학습에서 인식할 수 있는 파일 형식의 빅데이터를 입력받아 인공지능 학습 소프트웨어로 이상 예측 모델을 학습하며, 학습된 모델의 경우에 모델 검증을 통해 검증 후 학습된 모델을 배포하고, 배포된 모델을 서빙하여 이상 패턴 알림을 상기 HMI로 전송하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit, but performs the first step of predicting the system abnormal situation; To develop an anomaly prediction model, it receives big data in a file format that can be recognized in artificial intelligence learning, such as Excel or image file, from normal and abnormal sensor data or labeled dataset acquired in advance, and uses artificial intelligence learning software to predict anomalies. It is characterized in that, in the case of the learned model, after verification through model verification, the learned model is distributed, and the distributed model is served to transmit an abnormal pattern notification to the HMI.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계를 수행하되; 스카다 시스템 또는 설비에서 관찰되는 데이터를 스트리밍 기술을 통하여 수집하고 정제과정을 통해 추출된 데이터를 인공지능 학습 소프트웨어에서 사용하는 파일의 형식으로 저장하며, 인공지능 학습 소프트웨어에서 저장되어진 추출 데이터를 다시 읽어 인공지능 학습 모델에서 사용할 수 있는 데이터로 전처리하고, 인공지능 학습 모델에서 예측된 결과를 운영자가 확인할 수 있게 실시간으로 서빙되는 모델을 형성하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit, but performs the second step of predicting the system abnormal situation; The data observed in the SCADA system or facility is collected through streaming technology, the data extracted through the purification process is saved in the format of a file used by the AI learning software, and the extracted data stored in the AI learning software is read again It is characterized by forming a model that is pre-processed with data usable in the AI learning model and served in real time so that the operator can check the results predicted by the AI learning model.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 자동 기계 학습 소프트웨어와 같은 재학습 소프트웨어를 추가하는 시스템 이상 상황 사전 예측 3단계를 수행하되, 운영자의 수동적인 모델 학습과 생성 과정에 대해서, 일별, 주별 또는 월별로 운영자가 지정한 주기별로 설정된 추출 데이터를 이용하여 스스로 학습하여 모델을 생성하고, 생성된 모델을 스스로 검증과정과 이전 모델과 비교를 통해 배포하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit performs a system abnormal situation pre-prediction 3 step of adding re-learning software such as automatic machine learning software, but with respect to the operator's manual model learning and creation process, daily, weekly or monthly It is characterized in that it generates a model by self-learning using the extracted data set for each cycle designated by the operator, and distributes the generated model through self-verification and comparison with previous models.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계를 수행하되, 각 해당 관련 전문가들이 이벤트 데이터를 조회하여 해당 데이터에 대한 전문가의 의견을 수립하는 원격 자문 시스템을 통해 스카다 시스템 전문가 수준의 판단과 예측 지식을 예측 모델에 적용하고, 적용된 예측 모델의 사후 대응을 상기 HMI로 전송해 주며, 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계의 예측 모델을 다시 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계에서의 초기 예측 모델로 사용하도록 하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit performs the 4 steps of predicting system anomalies in advance, but through a remote advisory system in which each relevant expert inquires event data and establishes an expert opinion on the data, a SCADA system expert The level of judgment and predictive knowledge is applied to the predictive model, and the post-response of the applied predictive model is transmitted to the HMI, and the predictive model of the 4th stage of the system abnormal situation prediction is again the initial prediction of the first system abnormal situation preliminary prediction stage It is characterized in that it is used as a model.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 모니터링 대상 설비 또는 스카다 시스템의 정상 작동 및 운영 중인 상태의 데이터를 수집하여, 정상 작동 및 운영 중인 상태의 정상 패턴을 비지도 또는 지도 학습하고, 기준값을 벗어나는 이상이 발생하는 경우 시스템적 작동 무결성과 인적 운영 오류 중 하나의 원인으로 예측하여 상기 HMI를 통해 운영자에게 표시하며, 이에 대한 시스템의 수리 또는 운영상의 조치가 사후에 이루어지는 경우에 해당 대응을 기반으로 학습이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit collects data of the normal operation and operating state of the monitoring target facility or SCADA system, unsupervised or supervised learning the normal pattern of the normal operation and operating state, and deviates from the reference value. When an abnormality occurs, it is predicted as one of the causes of systemic operational integrity and human operation error and displayed to the operator through the HMI. It is characterized in that this is done.

일 실시 예에서, 상기 인공지능부는, 이상이나 오류의 발생 이전에 이상 패턴이 발생하는 것을 모니터링하여 이상이 발생할 가능성을 사전에 예측하여 상기 HMI를 통해 운영자에게 표시하며, 스카다 시스템의 과거 정상 작동 및 이상 상황에 대한 데이터를 미리 학습하여 시스템이 설치되는 초기부터 모니터링 대상 설비 및 스카다 시스템의 이상 발생 원인의 판단 및 대응하도록 하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the artificial intelligence unit monitors the occurrence of an abnormal pattern before the occurrence of an abnormality or error, predicts the possibility of an abnormality in advance and displays it to the operator through the HMI, and the past normal operation of the SCADA system And it is characterized in that the data on the abnormal situation is learned in advance to determine and respond to the cause of the abnormal occurrence of the equipment to be monitored and the SCADA system from the initial stage when the system is installed.

일 실시 예에서, 상기 HMI는, DI, AI, DO, AO 데이터 및 단선도, 리포트의 편집을 수행하기 위한 편집부; 상기 중앙 서버와의 데이터를 송수신하기 위한 통신부; 이벤트 검색, 트렌드 검색, TAG 지원, 리포트 등록의 유틸리티 프로그램을 담당하기 위한 유틸리티부; 및 DI, AI, DO, AO 데이터를 심볼이나 그림, 글자로 표시하며, 이벤트 데이터와 경보음을 출력하기 위한 모니터링부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the HMI may include: an editing unit for editing DI, AI, DO, AO data and single-line diagrams and reports; a communication unit for transmitting and receiving data to and from the central server; Utility department in charge of utility programs of event search, trend search, TAG support, and report registration; and a monitoring unit for displaying DI, AI, DO, and AO data as symbols, pictures, and characters, and for outputting event data and an alarm sound.

일 실시 예에서, 상기 HMI는, 전체계통도, 제어반 화면, PDS 화면, 통신, 장치 이상유무 화면, 전력품질 화면, 고장점표정반 화면을 디스플레이로 표시하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the HMI is characterized in that the overall schematic, control panel screen, PDS screen, communication, device abnormality screen, power quality screen, and fault point expression panel screen are displayed on the display.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 복수 개의 원격 단말 장치가 모니터링 대상 설비 각각에 연결 형성되어, 각 모니터링 대상 설비의 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 전송하는 단계; 통신 제어 장치가 상기 원격 단말 장치로부터 데이터를 수집하고, 수집한 데이터에 대해서, 이후 데이터 처리과정의 소요시간을 줄이기 위한 사전 데이터 가공을 수행하여 사전 가공 데이터를 전송하는 단계; 중앙 서버가 상기 통신 제어 장치로부터 사전 가공 데이터를 수집하고 처리하는 데이터의 처리와 이상 데이터 감시 및 데이터 저장, HMI로부터 수신된 운영자 제어 데이터를 상기 통신 제어 장치로 송신하는 단계; 인공지능을 기반으로 장치 고장 및 오류로 인한 데이터 손실과 같은 시스템적 요소와 관련된 작동 무결성과 운영자의 조작 미숙으로 인한 잘못된 운영 명령과 같은 인적 요소에 의해 발생하는 인적 운영 오류에 대한 모니터링을 실시하는 단계; 및 HMI가 상기 중앙 서버로부터 처리 데이터를 디스플레이 화면에 표시해 주고, 운영자의 운영 명령에 따라 상기 중앙 서버를 통해 시스템 제어를 수행하는 단계를 포함하는 인공지능 기반 스카다 시스템 운용방법을 제공한다.As a means for solving the above problems, according to another feature of the present invention, a plurality of remote terminal devices are connected to each of the monitoring target facilities, collect data of each monitoring target facility, and transmit the collected data. step; transmitting the pre-processed data by a communication control device collecting data from the remote terminal device, performing pre-data processing on the collected data to reduce the time required for a subsequent data processing process; The central server collects pre-processing data from the communication control device and transmits the data processing, abnormal data monitoring and data storage, and operator control data received from the HMI to the communication control device; Based on artificial intelligence, monitoring for operational integrity related to systemic factors, such as data loss due to device failure and errors, and human operation errors caused by human factors, such as erroneous operating instructions due to inexperienced operation of the operator ; And HMI displays the processing data from the central server on a display screen, and provides an artificial intelligence-based SCADA system operating method comprising the step of performing system control through the central server according to an operator's operation command.

본 발명의 효과로는, 시스템 작동 무결성 및 인적 운영 오류에 대한 모니터링이 가능하도록 구현한 인공지능 기반 스카다 시스템 및 그 운용방법을 제공함으로써, 운영자 콘솔의 인공지능 기반 인공지능부가 스카다 시스템의 시스템적 작동 무결성과 인적 운영 오류를 구분하여 모니터링할 수 있고 이에 스카다 시스템 이상 발생 시 그 원인을 명확하게 파악할 수 있다는 것이다.As an effect of the present invention, by providing an artificial intelligence-based SCADA system implemented to enable monitoring of system operation integrity and human operation errors and an operation method thereof, the artificial intelligence-based artificial intelligence unit of the operator console is a SCADA system system It is possible to separate and monitor operational integrity and human operational errors, and thus, when a SCADA system error occurs, the cause can be clearly identified.

본 발명에 의하면, 중앙서버의 인공지능부를 활용하여 모니터링 대상 설비와 스카다 시스템이 정상 작동 및 운영 중인 상태의 데이터를 수집하여 정상 작동 및 운영 패턴을 비지도 학습(Unsupervised Learning)할 수 있으며, 기준 값을 벗어나는 이상이 발생하는 경우 그와 관련된 정상 패턴과 상이한 이상 패턴을 추적하여 원인으로 표시할 수 있으며, 이에 대한 시스템의 수리 또는 운영상의 대응 조치가 이루어지는 경우에 해당 대응을 기반으로 비지도 학습 또는 지도 학습(Supervised Learning)이 이루어지면서 이상의 원인 분석과 판단에 대한 정확도를 향상시킬 수 있는 효과도 가진다.According to the present invention, it is possible to perform unsupervised learning of normal operation and operation patterns by collecting data of the monitoring target facility and SCADA system in normal operation and operation state, using the artificial intelligence unit of the central server, and When an abnormality that deviates from the value occurs, an abnormal pattern different from the related normal pattern can be traced and displayed as the cause. As supervised learning is performed, it also has the effect of improving the accuracy of the cause analysis and judgment of anomalies.

본 발명에 의하면, 설비 및 스카다 시스템의 모니터링에 중앙서버의 인공지능부를 활용함으로써, 이상 발생의 원인을 찾기 위해 투입되는 인력과 시간의 양을 대폭 감소시킬 수 있으며, 원인의 판단 및 대응의 정확도를 100%에 가깝게 지속적으로 증가시킬 수 있는 효과도 가진다.According to the present invention, by utilizing the artificial intelligence unit of the central server for the monitoring of facilities and SCADA systems, the amount of manpower and time input to find the cause of the abnormality can be greatly reduced, and the accuracy of the determination and response of the cause It also has the effect of continuously increasing the value close to 100%.

본 발명에 의하면, 이상 발생 이전에 이상 패턴이 발생하는 것을 모니터링함으로써, 이상이 발생할 가능성을 사전에 예측하여 운영자에게 표시할 수 있으며, 또한 중앙서버의 인공지능부가 스카다 시스템의 과거 정상 작동 및 이상 상황에 대한 데이터를 미리 학습함으로써, 시스템이 설치되는 초기부터 설비 및 스카다 시스템의 이상 발생 원인의 판단 및 대응에 대한 정확도를 높일 수 있는 효과도 가진다.According to the present invention, by monitoring the occurrence of the abnormal pattern before the occurrence of the abnormality, the possibility of the occurrence of the abnormality can be predicted in advance and displayed to the operator. By learning the data on the situation in advance, it has the effect of increasing the accuracy of the determination and response to the cause of the abnormal occurrence of the facility and the SCADA system from the initial stage when the system is installed.

도 1은 종래의 스카다 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인공지능 기반 스카다 시스템을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에 있는 RTU를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2에 있는 스카다부를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 2에 있는 인공지능부를 설명하는 도면이다.
도 6은 도 2에 있는 인공지능부의 모델의 학습을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 2에 있는 인공지능부의 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계를 설명하는 도면이다.
도 8은 도 2에 있는 인공지능부의 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계를 설명하는 도면이다.
도 9는 도 2에 있는 인공지능부의 시스템 이상 상황 사전 예측 3단계를 설명하는 도면이다.
도 10은 도 2에 있는 인공지능부의 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계를 설명하는 도면이다.
도 11은 도 2에 있는 HMI를 설명하는 도면이다.
도 12는 도 11에 있는 모니터링부를 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 인공지능 기반 스카다 시스템 운용방법을 설명하는 도면이다.
1 is a view for explaining a conventional SCADA system.
2 is a diagram illustrating an AI-based SCADA system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the RTU in FIG. 2 .
FIG. 4 is a view for explaining the scada unit in FIG. 2 .
FIG. 5 is a view for explaining the artificial intelligence unit shown in FIG. 2 .
6 is a view for explaining the learning of the model of the artificial intelligence unit shown in FIG.
FIG. 7 is a view for explaining the first step of predicting the system abnormal situation of the artificial intelligence unit in FIG. 2 .
FIG. 8 is a view for explaining the second step of predicting system abnormality in the artificial intelligence unit in FIG. 2 .
9 is a view for explaining the third step of predicting the system abnormal situation of the artificial intelligence unit in FIG. 2 .
10 is a view for explaining the fourth step of predicting the system abnormal situation in the artificial intelligence unit in FIG. 2 .
FIG. 11 is a diagram for explaining the HMI in FIG. 2 .
12 is a view for explaining the monitoring unit of FIG. 11 .
13 is a view for explaining an AI-based SCADA system operating method according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiment described in the text. That is, since the embodiment is capable of various changes and may have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, it should not be understood that the scope of the present invention is limited thereby.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component. When a component is referred to as being “connected to” another component, it may be directly connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Meanwhile, other expressions describing the relationship between elements, that is, "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression is to be understood to include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprise" or "have" are not intended to refer to the specified feature, number, step, action, component, part or any of them. It is intended to indicate that a combination exists, and it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in general used in the dictionary should be interpreted as having the same meaning in the context of the related art, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 인공지능 기반 스카다 시스템 및 그 운용방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, an AI-based SCADA system and an operating method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인공지능 기반 스카다 시스템을 설명하는 도면이며, 도 3은 도 2에 있는 RTU를 설명하는 도면이며, 도 4는 도 2에 있는 스카다부를 설명하는 도면이며, 도 5는 도 2에 있는 인공지능부를 설명하는 도면이며, 도 6은 도 2에 있는 인공지능부의 모델의 학습을 설명하는 도면이며, 도 7은 도 2에 있는 인공지능부의 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계를 설명하는 도면이며, 도 8은 도 2에 있는 인공지능부의 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계를 설명하는 도면이며, 도 9는 도 2에 있는 인공지능부의 시스템 이상 상황 사전 예측 3단계를 설명하는 도면이며, 도 10은 도 2에 있는 인공지능부의 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계를 설명하는 도면이며, 도 11은 도 2에 있는 HMI을 설명하는 도면이며, 도 12는 도 11에 있는 모니터링부를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining an AI-based SCADA system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view for explaining the RTU in FIG. 2, and FIG. 4 is a view for explaining the SCADA part in FIG. , FIG. 5 is a view for explaining the artificial intelligence unit in FIG. 2, FIG. 6 is a view for explaining the learning of the model of the artificial intelligence unit in FIG. 2, and FIG. 7 is a system abnormal situation prediction of the artificial intelligence unit in FIG. It is a diagram for explaining the first step, and FIG. 8 is a diagram for explaining the second step of predicting the system abnormal situation of the artificial intelligence unit in FIG. 2, and FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining the 4th step of predicting the system abnormal situation of the artificial intelligence unit in FIG. 2, FIG. 11 is a diagram for explaining the HMI in FIG. 2, and FIG. 12 is the monitoring unit in FIG. It is an explanatory drawing.

도 2 내지 12를 참조하면, 인공지능 기반 스카다 시스템(100)은, 복수 개의 원격 단말 장치(110), 통신 제어 장치(120), 중앙 서버(130), HMI(140)를 포함한다.2 to 12 , the AI-based SCADA system 100 includes a plurality of remote terminal devices 110 , a communication control device 120 , a central server 130 , and an HMI 140 .

원격 단말 장치(110)는, 원격지에서의 설비 시스템의 모니터링 대상 설비에 연결 형성되어, 모니터링 대상 설비의 데이터를 수집하고, 해당 수집한 데이터를 통신 제어 장치(120) 측으로 전송 가능한 형식으로 데이터를 변환시켜 해당 변환시킨 데이터를 통신 제어 장치(120)로 전송해 준다.The remote terminal device 110 is connected to a monitoring target facility of a facility system in a remote location, collects data of the monitoring target facility, and converts the data into a format that can be transmitted to the communication control device 120 side and transmits the converted data to the communication control device 120 .

일 실시 예에서, 원격 단말 장치(110)는, 모니터링 대상 설비와 상호 제어가 가능하도록 하기 위한 RTU(Remote Terminal Unit)(111); 그리고 RTU(111)에 다양한 복수 개의 통신 방식 및 통신 프로토콜을 적용해 주기 위한 SDP(Smart digital processor)(112)를 구비할 수 있다.In one embodiment, the remote terminal device 110, RTU (Remote Terminal Unit) 111 for enabling mutual control with the equipment to be monitored; In addition, a smart digital processor (SDP) 112 for applying a plurality of various communication methods and communication protocols to the RTU 111 may be provided.

일 실시 예에서, 원격 단말 장치(110)는, 모니터링 대상 설비(즉, 현장 기기들(예를 들면, 온도계나 유압계 등)로부터 현장 데이터를 수집하여 데이터 처리, 감시 및 제어 기능을 수행하되, 해당 수집된 현장 데이터를 통신 선로를 통하여 통신 제어 장치(120)를 거쳐 상위의 중앙 서버(130)로 전송해 줄 수 있다.In one embodiment, the remote terminal device 110 collects field data from a monitoring target facility (ie, field devices (eg, thermometer or hydraulic meter, etc.) and performs data processing, monitoring and control functions, The collected field data may be transmitted to the upper central server 130 through the communication control device 120 through the communication line.

일 실시 예에서, RTU(111)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 현장 기기나 장비들(예를 들어, 전력감시 대상 설비, 전력품질 대상 설비, 조명감시 대상 설비, 예방진단 설비(예로, GIS/LA, 변압기 등) 등)과 연동하여, 현장 기기나 장비들의 현장 데이터를 수집하여 통신 제어 장치(120)로 전송할 수 있다.In one embodiment, the RTU 111 is, as shown in FIG. 3, a plurality of field devices or equipment (eg, power monitoring target facility, power quality target facility, lighting monitoring target facility, preventive diagnosis facility ( For example, in conjunction with GIS/LA, transformer, etc.), field data of field devices or equipment may be collected and transmitted to the communication control device 120 .

통신 제어 장치(120)는, 원격 단말 장치(110)로부터 전송되는 데이터를 수집하고, 해당 수집한 데이터에 대해서, 이후 데이터 처리과정의 소요시간을 줄이기 위한 사전 데이터 가공을 수행하여 해당 사전 가공된 데이터를 중앙 서버(130)로 전송해 준다.The communication control device 120 collects data transmitted from the remote terminal device 110 , and performs pre-processing on the collected data to reduce the time required for subsequent data processing to reduce the pre-processed data. is transmitted to the central server 130 .

일 실시 예에서, 통신 제어 장치(120)는, 원격 단말 장치(110)(즉, RTU(111))로부터 전송되는 현장 데이터에 대해서, 전처리 소프트웨어를 통해 패킷의 조립 및 해체, 에러감지 및 교정 등에 대한 데이터로 통합, 정제, 축소, 변형 등의 전처리 작업을 수행하여 사전 가공 데이터로 중앙 서버(130)로 전송해 줌으로써, 중앙 서버(130)에서 사전 가공 데이터를 처리하는 소요 시간을 줄일 수 있도록 하기 위한 FEP(Front-end processor)를 구비할 수 있다. 여기서, 전처리 소프트웨어는 스카다 서버 응용프로그램에 포함되거나, 스카다 클라이언트 응용프로그램에 포함될 수 있다.In one embodiment, the communication control device 120, for the field data transmitted from the remote terminal device 110 (ie, the RTU 111), the assembly and disassembly of the packet through pre-processing software, error detection and correction, etc. In order to reduce the time required for processing the pre-processing data in the central server 130 by performing pre-processing operations such as integration, refining, reduction, and transformation into the data for pre-processing and transmitting it to the central server 130 A front-end processor (FEP) for Here, the pre-processing software may be included in the SCADA server application or included in the SCADA client application.

일 실시 예에서, 통신 제어 장치(120)는, 활성상태의 장치와 대기상태의 장치로 이중화로 구성되어 있어, 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 장치로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하도록 할 수 있다.In an embodiment, the communication control device 120 is configured as a duplication of an active device and a standby device, and performs switching to a standby device according to an abnormality check result to provide continuous and continuous service. can be provided.

중앙 서버(130)는, 통신 제어 장치(120)로부터 전송되는 사전 가공 데이터를 수집하여 해당 수집한 사전 가공 데이터를 처리해서 해당 처리 데이터를 저장하고 HMI(140)로 전송해 준다.The central server 130 collects the pre-processing data transmitted from the communication control device 120 , processes the collected pre-processing data, stores the processed data, and transmits it to the HMI 140 .

일 실시 예에서, 중앙 서버(130)는, 활성상태의 서버와 대기상태의 서버로 이중화로 구성되어 있어, 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 서버로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하도록 할 수 있다.In one embodiment, the central server 130 is configured in duplication of a server in an active state and a server in a standby state, and provides continuous and continuous service by switching to a server in a standby state according to the abnormality check result. can make it

일 실시 예에서, 중앙 서버(130)는, 4개의 단계로 예측 모델을 개선하고 학습하고 이를 반복하여 예측의 정확성과 효율성을 증대시키되; 전기, 철도, 수도 등 주요 기간시설의 상태 데이터를 중앙 집중식으로 감시 제어하는 스카다 시스템의 작동과 운영 과정에서 발생하는 이상의 원인을 발견하고 대응하기 위하여, 1단계로 인공지능 학습 소프트웨어로이상 예측 모델을 학습시키고, 2단계로 전처리와 후처리를 실시하여 실시간 서빙되는 모델을 형성하고, 3단계로 재학습 소프트웨어로 모델을 개선하고, 4단계로 전문가 지식서비스를 통해 전문가 수준의 판단과 예측된 지식을 갖는 예측 모델에 적용하여 적용된 모델의 기반의 사후 대응을 운영자에게 전송하고, 다시 4단계가 이후의 1단계의 예측 모델이 되는 무한 진화의 구조를 갖는 방식으로 학습되는 인공지능을 기반으로, 스카다 시스템의 하드웨어나 소프트웨어, 데이터 등 시스템적 요소와 관련된 작동 무결성, 그리고 운영자의 조작 미숙 등 인적 요소에 의해 발생하는 인적 운영 오류에 대한 모니터링을 실시할 수 있다.In one embodiment, the central server 130 improves the prediction model in four steps, learns it, and repeats it to increase the accuracy and efficiency of prediction; In order to discover and respond to the causes of abnormalities occurring in the operation and operation of the SCADA system, which centrally monitors and controls the state data of major infrastructure such as electricity, railroads, and water supply, an anomaly prediction model with artificial intelligence learning software as the first step In step 2, pre-processing and post-processing are performed to form a model that is served in real time, in step 3, the model is improved with re-learning software, and in step 4, expert-level judgment and predicted knowledge through expert knowledge service. Based on artificial intelligence that is learned in such a way that it is applied to a predictive model with Operational integrity related to system elements such as hardware, software, and data of the system, and human operation errors caused by human factors such as operator inexperienced operation can be monitored.

일 실시 예에서, 중앙 서버(130)는, 통신 제어 장치(120)로부터 수집한 사전 가공 데이터를 처리 및 이상 데이터 감시와 저장, 운영자의 시스템 모니터링을 위해 HMI(140)로 데이터를 전송하며, HMI을 통해 입력받은 제어 데이터를 통신 제어 장치로 전송 및 저장하기 위한 스카다부(131); 그리고 저장된 모든 데이터를 활용하여 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 인공지능 기반으로 구분하고 모니터링하기 위한 인공지능부(132)를 구비할 수 있다. In one embodiment, the central server 130 processes the pre-processing data collected from the communication control device 120 and transmits the data to the HMI 140 for monitoring and storing abnormal data, and monitoring the operator's system, the HMI SCADA unit 131 for transmitting and storing the control data received through the communication control device; In addition, an artificial intelligence unit 132 for classifying and monitoring the operational integrity of the system and human operation errors based on artificial intelligence by utilizing all the stored data may be provided.

일 실시 예에서, 스카다부(131)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 통신부(131a), 판단부(131b), 저장부(131c), 이중화부(131d), 모듈 지원부(131e)를 구비하여, 수신된 데이터를 처리하고, 해당 처리된 데이터를 인공지능부(132)와 HMI(140)(즉, 운영자 콘솔(141))로 전송하거나 HMI(140)에서 입력된 제어 데이터를 수신하고 통신 제어장치로 송신할 수 있다.In one embodiment, the scan unit 131, as shown in FIG. 4, includes a communication unit 131a, a determination unit 131b, a storage unit 131c, a redundancy unit 131d, and a module support unit 131e. Thus, the received data is processed, and the processed data is transmitted to the artificial intelligence unit 132 and the HMI 140 (ie, the operator console 141) or receives control data input from the HMI 140 and communicates. can be sent to the control unit.

통신부(131a)는, 통신 제어 장치(120), HMI(140)(즉, 운영자 콘솔(141)), 인공지능부(132)와의 데이터를 송수신해 준다.The communication unit 131a transmits/receives data to and from the communication control device 120 , the HMI 140 (ie, the operator console 141 ), and the artificial intelligence unit 132 .

판단부(131b)는, 데이터를 판단하여 DI(Digital Input)의 온/오프 이벤트 및 AI(Analog Input)의 상한 또는 하한의 이벤트를 판단해 준다.The determination unit 131b determines data to determine an on/off event of a digital input (DI) and an event of an upper limit or a lower limit of an analog input (AI).

저장부(131c)는, 알람 데이터 및 트렌드, 리포트(시보, 일보, 주보, 월보 등) 및 입력된 데이터를 저장해 준다.The storage unit 131c stores alarm data, trends, reports (hourly reports, daily reports, weekly reports, monthly reports, etc.) and input data.

이중화부(131d)는, 데이터 동기화 및 프로그램, 통신이상, DBMS 이상 등을 체크하여 해당 이상 체크 결과에 따라 이중화 절체를 수행해 준다.The duplication unit 131d checks data synchronization, program, communication error, DBMS error, and the like, and performs duplication switching according to the corresponding error check result.

모듈 지원부(131e)는, 각 모듈 관리 및 유틸리티를 지원해 준다.The module support unit 131e supports each module management and utility.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 수집/적재 연동 플랫폼(132a), 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼(132b), 서버 연동 플랫폼(132c), 클라이언트 인프라(132d), 코어(132e), 도메인 플랫폼(132f), 코어 인프라(132g), 보안 연동 플랫폼(132h)을 구비하여, 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 인공지능 기반으로 구분하고 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132, as shown in Figure 5, data collection / loading interworking platform (132a), data processing / model learning interworking platform (132b), server interworking platform (132c), client A function to classify and monitor the operational integrity of the system and human operation errors based on artificial intelligence by providing the infrastructure 132d, the core 132e, the domain platform 132f, the core infrastructure 132g, and the security interworking platform 132h can be performed.

데이터 수집/적재 연동 플랫폼(132a)은, 통신 프로토콜 및 데이터베이스 프로세스들의 집합으로, 데이터 수집 및 적재를 위한 데이터 연동을 수행한다.The data collection/load interworking platform 132a is a set of communication protocols and database processes, and performs data interworking for data collection and loading.

데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼(132b)은, 인공지능 모델 학습에 필요한 데이터 처리와 인공지능 모델 학습에 대한 프로세스들의 집합으로, 데이터 처리 및 모델 학습을 위한 데이터 연동을 수행한다.The data processing/model learning interworking platform 132b is a set of processes for data processing and AI model learning required for AI model learning, and performs data interworking for data processing and model learning.

서버 연동 플랫폼(132c)은, 인공지능부(132) 내부의 플랫폼 간의 연동 및 인공지능 모델의 서비스 실행에 대한 프로세스들의 집합으로, 내부의 플랫폼 간의 연동 및 인공지능 모델의 서비스 실행을 위한 서버 연동을 수행한다.The server interworking platform 132c is a set of processes for interworking between platforms within the artificial intelligence unit 132 and for service execution of the artificial intelligence model, and interworking between internal platforms and server interworking for service execution of the artificial intelligence model. carry out

클라이언트 인프라(132d)는, 클라이언트가 인공지능부(132)를 사용하도록 하기 위한 인공지능 모니터링에 대한 프로세스들의 집합으로, 클라이언트가 인공지능부(132)를 사용하도록 해 준다.The client infrastructure 132d is a set of processes for artificial intelligence monitoring for enabling the client to use the artificial intelligence unit 132 , and allows the client to use the artificial intelligence unit 132 .

코어(132e)는, 인공지능부(132)의 핵심 프로세스들의 집합으로, 인공지능부(132) 내부의 플랫폼을 제어해 준다.The core 132e is a set of core processes of the artificial intelligence unit 132 and controls the platform inside the artificial intelligence unit 132 .

도메인 플랫폼(132f)은, 인공지능부(132) 내부의 도메인과 타 서버의 도메인들을 관리하기 위한 프로세스들의 집합으로, 내부의 도메인과 타 서버의 도메인들을 관리해 준다.The domain platform 132f is a set of processes for managing the domains inside the artificial intelligence unit 132 and domains of other servers, and manages the internal domains and domains of other servers.

코어 인프라(132g)는, 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼(132b)에서 처리하는 데이터들을 관리하는 프로세스들의 집합으로, 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼(132b)에서 처리하는 데이터들을 관리해 준다.The core infrastructure 132g is a set of processes for managing data processed by the data processing/model learning interworking platform 132b, and manages data processed by the data processing/model learning interworking platform 132b.

보안 연동 플랫폼(132h)은, 인공지능부(132)의 보안 관련 프로세스들의 집합으로, 인공지능부(132)의 보안을 담당해 준다.The security interworking platform 132h is a set of security-related processes of the artificial intelligence unit 132 and takes charge of the security of the artificial intelligence unit 132 .

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 인공지능 학습을 위하여 학습용 데이터의 수집과 전처리 과정(데이터의 통합, 정제, 축소, 변형 등)을 필요로 하며, 이를 인공지능 학습 모델로 학습하여 학습 결과에 따라서, 이상 원인의 예측, 판단, 대응 등의 모델을 새롭게 생성하거나 수정할 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132 requires the collection and preprocessing of learning data (data integration, purification, reduction, transformation, etc.) for learning artificial intelligence, and learns it as an artificial intelligence learning model. According to the learning result, it is possible to newly create or modify a model for predicting, judging, and responding to an abnormal cause.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, HMI(140)를 통한 설비 무결성에 대한 감시를 수행하되; 중앙 서버(130)와 HMI(140)(즉, 운영자 콘솔(141)), FEP에서의 신호와 데이터를 감시하여 데이터의 무결성을 확인할 수 있으며, FEP를 통한 데이터 수신이 없을 경우에 스카다 시스템을 전체적으로 감시하여, FEP의 모듈의 이상 또는 RTU(111)와 같은 하위 단말 장치(110)의 고장 진단을 HMI(140)를 통해 운영자에게 제시할 수 있으며, 스카다 시스템 내에서 데이터 전송에는 이상이 없지만, 데이터 처리에 대한 오류가 발생 시 운영자가 인지하지 못할 경우에 데이터 처리의 위치를 진단하여 HMI(140)를 통해 운영자에게 알림을 표시해 줄 수도 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132, but performs monitoring of the facility integrity through the HMI (140); The data integrity can be checked by monitoring the signals and data from the central server 130 and the HMI 140 (that is, the operator console 141), the FEP, and when there is no data reception through the FEP, the SCADA system By monitoring the whole, it is possible to present to the operator through the HMI 140 an abnormality of the module of the FEP or a diagnosis of a failure of the lower terminal device 110 such as the RTU 111, and there is no abnormality in data transmission within the SCADA system. , when the operator does not recognize an error in data processing, it is possible to diagnose the location of data processing and display a notification to the operator through the HMI 140 .

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, HMI(140)를 통한 인적 오류에 대한 감시를 수행하되; 특정 설비가 투입(On)된 시점에 연관된 AI 데이터의 값들을 학습한 경우, 특정 설비가 투입된 시점에 AI 데이터가 0이거나 정상 범위의 데이터가 표출되지 않으면, HMI(140)를 통해 운영자에게 알림을 표시해 줄 수 있으며, 또한 특정 설비의 온, 오프 시 연관된 DI, AI 이벤트 발생을 학습하여, 특정 설비의 온, 오프 시 기 설정된 시간이 경과하면, HMI(140)를 통해 운영자에게 알림을 표시해 줄 수 있으며, 더욱이 이벤트 발생 후 운영자의 조치사항을 학습하여, 동일 이벤트 발생 시, 운영자가 전과 다른 조치사항을 진행하는 경우에, HMI(140)를 통해 운영자에게 알림을 표시해 줄 수도 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132, but performs monitoring for human error through the HMI (140); If the AI data values associated with a specific facility are learned at the time when a specific facility is turned on, if the AI data is 0 or the data within the normal range is not displayed when the specific facility is put on, a notification is sent to the operator through the HMI 140 In addition, it learns to generate related DI and AI events when a specific facility is turned on or off, and when a preset time elapses when a specific facility is turned on or off, a notification can be displayed to the operator through the HMI 140. Moreover, by learning the actions of the operator after the event occurs, when the same event occurs, when the operator proceeds with actions different from before, a notification may be displayed to the operator through the HMI 140 .

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 예를 들어 특정 설비의 관리자가 평일 오전 9시경에 특정 설비에 전원을 인가하고 오후 6시경에 전원을 차단하는 절차를 반복하는 정상 패턴을 학습한 경우, 오전 9시경에 특정 설비의 전원이 인가되지 않고 일정 시간이 경과하면, 인적 운영 오류의 가능성을 HMI(140)를 통해 스카다 시스템의 운영자에게 알림으로 표시해 줄 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132 learns a normal pattern, for example, in which the manager of a specific facility repeats the procedure of applying power to a specific facility around 9 am on weekdays and turning off the power around 6 pm on weekdays. In this case, when a certain period of time has elapsed without power being applied to a specific facility at around 9:00 am, the possibility of human operation error may be displayed as a notification to the operator of the SCADA system through the HMI 140 .

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는,인공지능 학습 수행 시, 도 6에 도시된 바와 같이, 시스템을 시작하는 경우에 학습 모델을 생성하여 1단계로 지도 학습을 수행하되, 데이터셋을 통한 모델 지도 학습을 수행하며; 해당 지도 학습한 모델을 추출 및 서빙하여 2단계로 비지도 학습을 수행하되, 1단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 운영 데이터와 데이터셋을 통한 모델 비지도 학습을 수행하며; 해당 비지도 학습한 모델을 추출 및 서빙하여 3단계로 자동 기계 학습(Auto Machine Learning)을 수행하되; 2단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 기 설정해 둔 주기별로 운영 데이터와 데이터셋을 통한 자동 기계 학습을 수행하며; 해당 기계 학습한 모델을 추출 및 서빙하여 4단계로 전문가 지식 학습을 수행하되, 3단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 전문가 지식 서비스를 활용하여 전문가 지식 학습을 수행하며; 해당 전문가 지식 학습한 모델을 추출 및 서빙한 후에, 4단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 다시 1단계 지도 학습을 수행하는 과정을 무한히 반복하도록 할 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132 performs supervised learning in a first step by generating a learning model when starting the system, as shown in FIG. 6 , when performing artificial intelligence learning, but through model supervised learning; Extracting and serving the supervised model to perform unsupervised learning in two steps, but performing model unsupervised learning through operational data and datasets based on the model extracted and served in the first step; Extract and serve the unsupervised model to perform automatic machine learning in three steps; Performs automatic machine learning through operation data and datasets for each preset cycle based on the two-step extraction and serving model; extracting and serving the machine-learned model to perform expert knowledge learning in four steps, and performing expert knowledge learning by using an expert knowledge service based on the three-step extraction and serving model; After extracting and serving the model learned by the expert knowledge, the process of performing the first-stage supervised learning again based on the fourth-stage extraction and serving model can be infinitely repeated.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계를 수행하되, 이상 예측 모델 개발을 위하여 사전에 취득한 정상 및 이상의 센서 데이터 또는 레이블링된 데이터셋을 엑셀이나 이미지 파일과 같이 인공지능 학습에서 인식할 수 있는 파일 형식의 빅데이터를 입력받아 인공지능 학습 소프트웨어로 이상 예측 모델을 학습하며, 학습된 모델의 경우에 모델 검증을 통해 검증 후 학습된 모델을 배포하고, 배포된 모델을 서빙하여 이상 패턴(예를 들어, 설비의 온도나 유압이 평소와 다른 경우)을 HMI(140)로 전송함으로써, HMI(140)를 통해 이상 패턴의 알림을 운영자에게 표시해 줄 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132, as shown in FIG. 7, performs the first step of predicting system anomalies in advance, normal and abnormal sensor data or labeled data acquired in advance to develop an anomaly prediction model The set receives big data in a file format that can be recognized in AI learning, such as Excel or image files, and learns an anomaly prediction model with artificial intelligence learning software. By distributing the model, serving the distributed model, and sending an abnormal pattern (eg, when the temperature or oil pressure of the facility is different from usual) to the HMI 140, notification of the abnormal pattern is sent to the operator through the HMI 140 can be displayed to

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계를 수행하되, 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계를 보완하기 위하여, 스카다 시스템 또는 설비에서 관찰되는 데이터를 스트리밍 기술을 통하여 수집하고 정제과정을 통해 추출된 데이터를 인공지능 학습 소프트웨어에서 사용하는 파일의 형식으로 저장하며, 인공지능 학습 소프트웨어에서 저장되어진 추출 데이터를 다시 읽어 인공지능 학습 모델에서 사용할 수 있는 데이터로 전처리하고, 인공지능 학습 모델에서 예측된 결과를 운영자가 확인할 수 있게 실시간으로 서빙되는 모델을 형성해 줌으로써, 이상 상황에 대한 판단과 예측 가능성을 높일 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132, as shown in FIG. 8, performs the second step of predicting system anomalies in advance, but in order to supplement the first step of predicting system anomalies in advance, in a SCADA system or facility The observed data is collected through streaming technology, the data extracted through the refining process is saved in the format of a file used by the AI learning software, and the extracted data stored in the AI learning software is read again to be used in the AI learning model. By preprocessing data that can be used and forming a model that is served in real time so that the operator can check the results predicted by the artificial intelligence learning model, it is possible to increase the judgment and predictability of abnormal situations.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 시스템 이상 상황 사전 예측 3단계를 수행하되, 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계를 보완하기 위하여, 자동 기계 학습 소프트웨어와 같은 재학습 소프트웨어를 추가하는데, 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계에서의 운영자의 수동적인 모델 학습과 생성 과정에 대해서, 일별, 주별 또는 월별로 운영자가 지정한 주기별로 설정된 추출 데이터를 이용하여 스스로 학습하여 모델을 생성하고, 생성된 모델을 스스로 검증과정과 이전 모델과 비교를 통해 더 좋은 모델로 배포하도록 해 줌으로써, 이상 상황에 대한 판단과 예측 가능성을 더 높일 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132, as shown in FIG. 9, performs the 3rd step of predicting system anomalies in advance, and to supplement the 2nd step of predicting system abnormalities in advance, such as automatic machine learning software In addition to re-learning software, for the operator's passive model learning and creation process in the second stage of predicting system anomalies, the model is developed by self-learning using the extracted data set by the operator-specified period by day, week, or month. By creating and distributing the generated model as a better model through self-verification and comparison with the previous model, judgment and predictability of abnormal situations can be increased.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계를 수행하되, 제나(Jena) 등과 같은 전문가 지식 서비스(즉, 각 해당 관련 전문가들이 이벤트와 같은 데이터를 조회하여 해당 데이터에 대한 전문가의 의견을 수립하는 원격 자문 시스템)를 통해 스카다 시스템 전문가 수준의 판단과 예측 지식을 예측 모델에 적용하고, 적용된 예측 모델의 사후 대응을 HMI(140)로 전송해 주며, 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계의 예측 모델을 다시 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계에서의 초기 예측 모델로 사용하도록 해 줌으로써, 인공지능 학습을 통해 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계의 예측 모델로 진화하고, 해당 진화한 예측 모델을 다시 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계에서의 초기 예측 모델이 되도록 하는 무한 진화의 구조를 가지도록 할 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132, as shown in FIG. 10, performs the 4 steps of predicting system anomalies in advance, but provides expert knowledge services such as Jena (ie, each relevant expert in the event of an event). (remote advisory system that establishes expert opinions on the data by inquiring data such as such) and the prediction model of the 4th stage of pre-predicting system abnormalities is used as the initial prediction model of the 1st stage of pre-predicting system abnormalities again. It is possible to have an infinite evolutionary structure that evolves into an initial predictive model in the first stage of system abnormal situation pre-prediction again.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 시스템 이상 상황 사전 예측 1 내지 4단계를 반복하여, 스카다 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 구분하여 판단하는 모니터링을 점진적으로 높아지는 성공률로 실시해 줄 수 있으며, 이와 동일하게 설비 시스템에 대한 모니터링을 실시함으로써, 설비 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 구분하여 설비 시스템의 이상 발생 시 그 원인을 구분하여 판단할 수도 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132 repeats steps 1 to 4 of predicting system abnormalities in advance, and performs monitoring to distinguish and determine the operational integrity of the SCADA system and human operation errors with a success rate that gradually increases. Also, by performing monitoring of the facility system in the same way, it is also possible to classify and determine the cause when an abnormality occurs in the facility system by distinguishing between the operational integrity of the facility system and human operation error.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 모니터링 대상 설비 또는 스카다 시스템의 정상 작동 및 운영 중인 상태의 데이터를 수집하여, 정상 작동 및 운영 중인 상태의 정상 패턴을 비지도(또는, 지도) 학습하고, 기준값을 벗어나는 이상이 발생하는 경우 시스템적 작동 무결성과 인적 운영 오류 중 하나의 원인으로 예측하여 HMI(140)를 통해 운영자에게 표시해 줄 수 있으며, 이에 대한 시스템의 수리 또는 운영상의 조치가 사후에 이루어지는 경우에 해당 대응을 기반으로 학습이 이루어지면서, 이상의 원인 분석과 판단에 대한 정확도를 향상시켜 줄 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132 collects data of the normal operation and operating state of the monitoring target facility or SCADA system, and unguides (or maps) the normal pattern of the normal operation and operating state. Learning, if an abnormality that deviates from the reference value occurs, it can be predicted as one of the causes of systemic operational integrity and human operation error and displayed to the operator through the HMI 140 In the case of , learning based on the corresponding response can improve the accuracy of the cause analysis and judgment of the abnormality.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 모니터링 대상 설비 및 스카다 시스템의 모니터링에 인공지능을 기반으로 하여 작동 무결성과 인적 운영 오류를 구분하여 판단하도록 함으로써, 이상 발생의 원인을 찾기 위해 투입되는 인력과 시간의 양을 대폭 감소시키고, 원인의 판단 및 대응의 정확도를 100%에 가깝게 지속적으로 증가시킬 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132 is input to find the cause of the abnormality by distinguishing and determining operational integrity and human operation error based on artificial intelligence in the monitoring of the monitoring target facility and the SCADA system. The amount of manpower and time required can be greatly reduced, and the accuracy of cause determination and response can be continuously increased close to 100%.

일 실시 예에서, 인공지능부(132)는, 이상이나 오류의 발생 이전에 이상 패턴이 발생하는 것을 모니터링하여 이상이 발생할 가능성을 사전에 예측하여 HMI(140)를 통해 운영자에게 표시해 줄 수 있으며, 또한 스카다 시스템의 과거 정상 작동 및 이상 상황에 대한 데이터를 미리 학습하여 시스템이 설치되는 초기부터 모니터링 대상 설비 및 스카다 시스템의 이상 발생 원인의 판단 및 대응에 대한 정확도를 높일 수도 있다.In one embodiment, the artificial intelligence unit 132 may monitor the occurrence of an abnormal pattern before the occurrence of an abnormality or error, predict the possibility of an abnormality in advance, and display it to the operator through the HMI 140, In addition, it is possible to learn in advance the data on the past normal operation and abnormal situation of the SCADA system to increase the accuracy of determining and responding to the cause of the occurrence of abnormalities in the equipment to be monitored and the SCADA system from the initial stage of installation of the system.

HMI(Human-machine interface)(140)는, 인간과 기계의 상호작용이 가능한 소프트웨어를 제공하여, 중앙 서버(130)로부터 전송되는 처리 데이터를 디스플레이 화면에 표시해 주고, 운영자 콘솔(141)을 통한 스카다 시스템 운영자의 운영 명령에 따라 중앙 서버(130)를 통해 시스템 제어를 수행해 준다.Human-machine interface (HMI) 140 provides software capable of human-machine interaction, and displays the processing data transmitted from the central server 130 on the display screen, and uses the operator console 141 to The system control is performed through the central server 130 according to the operation command of the multi-system operator.

일 실시 예에서, HMI(140)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 편집부(141a), 통신부(141b), 유틸리티부(141c), 모니터링부(141d)를 구비하여, 스카다 시스템 운영자의 운영 명령에 따라 스카다 시스템을 제어할 수 있도록 인간과 기계의 상호작용이 가능한 소프트웨어를 제공할 수 있다.In an embodiment, the HMI 140 includes an editing unit 141a, a communication unit 141b, a utility unit 141c, and a monitoring unit 141d, as shown in FIG. 11 , the operation of the SCADA system operator It is possible to provide software that enables human-machine interaction to control the SCADA system on command.

편집부(141a)는, DI, AI, DO(Digital Output), AO(Analog Output) 데이터 및 단선도, 리포트의 편집을 수행한다.The editing unit 141a edits DI, AI, DO (Digital Output), AO (Analog Output) data, single-line diagrams, and reports.

통신부(141b)는, 중앙 서버(130)(즉, 스카다부(131), 인공지능부(132))와의 데이터를 송수신해 준다.The communication unit 141b transmits/receives data to and from the central server 130 (ie, the SCADA unit 131 and the artificial intelligence unit 132).

유틸리티부(141c)는, 이벤트 검색, 트렌드 검색, TAG 지원, 리포트 등록 등의 유틸리티 프로그램을 담당해 준다.The utility unit 141c is in charge of utility programs such as event search, trend search, TAG support, and report registration.

모니터링부(141d)는, DI, AI, DO, AO 데이터를 심볼, 그림, 글자 등으로 표시하며, 이벤트 데이터와 경보음을 출력해 준다.The monitoring unit 141d displays DI, AI, DO, and AO data as symbols, pictures, characters, and the like, and outputs event data and an alarm sound.

일 실시 예에서, 모니터링부(141d)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 전체계통도, (예로, 전철) 제어반 화면, PDS 화면, 통신, 장치 이상유무 화면, 전력품질 화면, 고장점표정반 화면 등을 디스플레이로 표시해 줌으로써, 운영자가 스카다 시스템을 통해 설비를 효과적으로 모니터링하며 관리하도록 할 수 있다.In an embodiment, the monitoring unit 141d is, as shown in FIG. 12, the overall system diagram, (eg, train) control panel screen, PDS screen, communication, device abnormality screen, power quality screen, fault point expression panel screen By displaying the lights on the display, the operator can effectively monitor and manage the equipment through the SCADA system.

상술한 바와 같은 구성을 가진 인공지능 기반 스카다 시스템(100)은, 시스템 작동 무결성 및 인적 운영 오류에 대한 모니터링이 가능하도록 구현함으로써, HMI의 인공지능 기반의 인공지능부(132)가 스카다 시스템의 시스템적 작동 무결성과 인적 운영 오류를 구분하여 모니터링할 수 있고 이에 스카다 시스템 이상 발생 시 그 원인을 시스템 오류인가 인적 운영의 오류인가의 여부를 명확하게 파악할 수 있어 신속한 조치가 가능하도록 할 수 있다.The AI-based SCADA system 100 having the configuration as described above is implemented to enable monitoring of system operation integrity and human operation errors, so that the AI-based AI unit 132 of the HMI is the SCADA system Systemic operational integrity and human operation error can be separately monitored, and when a SCADA system error occurs, it can be clearly identified whether the cause is a system error or human operation error, enabling prompt action. .

상술한 바와 같은 구성을 가진 인공지능 기반 스카다 시스템(100)은, 인공지능을 기반으로 하는 인공지능부(132)를 활용하여 모니터링 대상 설비와 스카다 시스템이 정상 작동 및 운영 중인 상태의 데이터를 수집하여 정상 작동 및 운영 패턴을 지도 및 비지도 학습(Unsupervised Learning)할 수 있으며, 기준 값을 벗어나는 이상이 발생하는 경우 그와 관련된 정상 패턴과 상이한 이상 패턴을 추적하여 원인으로 표시할 수 있으며, 이에 대한 시스템의 수리 또는 운영상의 대응 조치가 이루어지는 경우에 해당 대응을 기반으로 비지도 학습 또는 지도 학습(Supervised Learning)이 이루어지면서 이상의 원인 분석과 판단에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.The artificial intelligence-based SCADA system 100 having the configuration as described above uses the artificial intelligence-based artificial intelligence unit 132 to collect data of the monitoring target facility and the SCADA system in normal operation and operation. Normal operation and operation patterns can be collected and supervised and unsupervised learning, and when an abnormality that deviates from the reference value occurs, an abnormal pattern different from the related normal pattern can be traced and displayed as the cause. When a system is repaired or an operational response action is taken, unsupervised learning or supervised learning is performed based on the corresponding response, thereby improving the accuracy of the cause analysis and judgment of anomalies.

상술한 바와 같은 구성을 가진 인공지능 기반 스카다 시스템(100)은, 설비 및 스카다 시스템의 모니터링에 인공지능을 기반으로 하는 인공지능부(132)를 활용함으로써, 이상 발생의 원인을 찾기 위해 투입되는 인력과 시간의 양을 대폭 감소시킬 수 있으며, 원인의 판단 및 대응의 정확도를 100%에 가깝게 지속적으로 증가시킬 수 있다.The AI-based SCADA system 100 having the configuration as described above is input to find the cause of the abnormality by utilizing the AI-based AI unit 132 for monitoring facilities and the SCADA system. The amount of manpower and time required can be greatly reduced, and the accuracy of cause determination and response can be continuously increased close to 100%.

상술한 바와 같은 구성을 가진 인공지능 기반 스카다 시스템(100)은, 이상 발생 이전에 이상 패턴이 발생하는 것을 모니터링함으로써, 이상이 발생할 가능성을 사전에 예측하여 운영자에게 표시할 수 있게 되어 사전에 이상 패턴이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 인공지능 기반의 인공지능부(132)가 스카다 시스템의 과거 정상 작동 및 이상 상황에 대한 데이터를 미리 학습함으로써, 시스템(또는, 인공지능부(132))이 설치되는 초기부터 설비 및 스카다 시스템의 이상 발생 원인의 판단 및 대응에 대한 정확도를 높일 수 있다.The AI-based SCADA system 100 having the configuration as described above, by monitoring the occurrence of an abnormal pattern before the occurrence of the abnormality, predicts the possibility of the occurrence of the abnormality in advance and displays the abnormality to the operator in advance. It is possible to prevent the pattern from occurring, and by the artificial intelligence-based artificial intelligence unit 132 learning in advance data about the past normal operation and abnormal situation of the SCADA system, the system (or the artificial intelligence unit 132) ) from the initial stage of installation, it is possible to increase the accuracy of determining and responding to the cause of abnormalities in facilities and SCADA systems.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 인공지능 기반 스카다 시스템 운용방법을 설명하는 도면이다.13 is a view for explaining an AI-based SCADA system operating method according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 원격 단말 장치(110)에서는, 원격지에서의 설비 시스템의 모니터링 대상 설비에 연결 형성되어, 모니터링 대상 설비의 데이터를 수집하고, 해당 수집한 데이터를 통신 제어 장치(120) 측으로 전송 가능한 형식으로 데이터를 변환시켜 해당 변환시킨 데이터를 통신 제어 장치(120)로 전송해 주게 된다(S301).Referring to FIG. 13 , the remote terminal device 110 is connected to a monitoring target facility of a facility system at a remote location, collects data of the monitoring target facility, and transmits the collected data to the communication control device 120 side. The data is converted into a possible format and the converted data is transmitted to the communication control device 120 (S301).

상술한 단계 S301에서 변환 데이터를 전송함에 있어서, 원격 단말 장치(110)에 구비된 RTU(111)에서는 모니터링 대상 설비와 상호 제어가 가능하도록 하며; 원격 단말 장치(110)에 구비된 SDP(112)에서는 RTU(111)에 다양한 복수 개의 통신 방식 및 통신 프로토콜을 적용해 줄 수 있다.In transmitting the converted data in step S301 described above, the RTU 111 provided in the remote terminal device 110 enables mutual control with the equipment to be monitored; The SDP 112 provided in the remote terminal device 110 may apply a plurality of various communication methods and communication protocols to the RTU 111 .

상술한 단계 S301에서 변환 데이터를 전송함에 있어서, 원격 단말 장치(110)에서는, 모니터링 대상 설비(즉, 현장 기기들(예를 들면, 온도계나 유압계 등)로부터 현장 데이터를 수집하여 데이터 처리, 감시 및 제어 기능을 수행하되, 해당 수집된 현장 데이터를 통신 선로를 통하여 통신 제어 장치(120)를 거쳐 상위의 중앙 서버(130)로 전송해 줄 수 있다.In transmitting the converted data in the above-described step S301, the remote terminal device 110 collects field data from the monitoring target facility (ie, field devices (eg, thermometer or hydraulic meter) to process and monitor the data). and control function, but transmits the collected field data to the upper central server 130 through the communication control device 120 through the communication line.

상술한 단계 S301에서 변환 데이터를 전송함에 있어서, RTU(111)에서는, 복수 개의 현장 기기나 장비들(예를 들어, 전력감시 대상 설비, 전력품질 대상 설비, 조명감시 대상 설비, 예방진단 설비(예로, GIS/LA, 변압기 등) 등)과 연동하여, 현장 기기나 장비들의 현장 데이터를 수집하여 통신 제어 장치(120)로 전송할 수 있다.In transmitting the converted data in step S301 described above, in the RTU 111, a plurality of field devices or equipment (eg, power monitoring target facility, power quality target facility, lighting monitoring target facility, preventive diagnosis facility (eg, , GIS/LA, transformer, etc.), collect field data of field devices or equipment and transmit it to the communication control device 120 .

상술한 단계 S301에서 데이터를 전송하게 되면, 통신 제어 장치(120)에서는, 원격 단말 장치(110)로부터 전송되는 데이터를 수집하고, 해당 수집한 데이터에 대해서, 이후 데이터 처리과정의 소요시간을 줄이기 위한 사전 데이터 가공을 수행하여 해당 사전 가공된 데이터를 중앙 서버(130)로 전송해 주게 된다(S302).When data is transmitted in the above-described step S301, the communication control device 120 collects data transmitted from the remote terminal device 110, and, for the collected data, reduces the time required for subsequent data processing. By performing pre-data processing, the pre-processed data is transmitted to the central server 130 (S302).

상술한 단계 S302에서 사전 가공 데이터를 전송함에 있어서, 통신 제어 장치(120)에 구비된 FEP에서는, 원격 단말 장치(110))(즉, RTU(111))로부터 전송되는 현장 데이터에 대해서, 전처리 소프트웨어를 통해 패킷의 조립 및 해체, 에러감지 및 교정 등에 대한 데이터로 통합, 정제, 축소, 변형 등의 전처리 작업을 수행하여 사전 가공 데이터로 중앙 서버(130)로 전송해 줌으로써, 중앙 서버(130)에서 사전 가공 데이터를 처리하는 소요 시간을 줄일 수 있도록 한다.In transmitting the pre-processing data in the above-described step S302, in the FEP provided in the communication control device 120, for the field data transmitted from the remote terminal device 110) (ie, the RTU 111), pre-processing software By performing pre-processing operations such as integration, refining, reduction, and transformation into data for assembling and disassembling packets, error detection and correction, etc., and transmitting the pre-processed data to the central server 130 through It helps to reduce the time required to process the pre-machining data.

상술한 단계 S302에서 사전 가공 데이터를 전송함에 있어서, 활성상태의 장치와 대기상태의 장치로 이중화로 구성되어 있는 통신 제어 장치(120)에서는, 중앙 서버(130)의 스카다부(131) 내 이중화부(131d)에서의 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 장치로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하도록 할 수 있다.In the transmission of the pre-processing data in the above-described step S302, in the communication control device 120 consisting of a duplication of the active device and the standby device, the duplication unit in the SCADA unit 131 of the central server 130 According to the abnormality check result in (131d), it is possible to provide a continuous and continuous service by performing switching to a standby device.

상술한 단계 S302에서 사전 가공 데이터를 전송하게 되면, 중앙 서버(130)에서는, 통신 제어 장치(120)로부터 전송되는 사전 가공 데이터를 수집하여 해당 수집한 사전 가공 데이터를 처리해서 해당 처리 데이터를 저장하고 HMI(140)로 전송해 주게 된다(S303).When the pre-processing data is transmitted in the above-described step S302, the central server 130 collects the pre-processing data transmitted from the communication control device 120, processes the collected pre-processing data, and stores the processing data. It is transmitted to the HMI 140 (S303).

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 활성상태의 서버와 대기상태의 서버로 이중화로 구성되어 있는 중앙 서버(130)에서는, 스카다부(131) 내 이중화부(131d)에서의 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 서버로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하도록 할 수 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, in the central server 130, which is configured as a duplication of an active server and a standby server, an abnormality check result in the duplication unit 131d in the SCADA unit 131 In accordance with this, it is possible to provide continuous and continuous service by switching to the server in the standby state.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 중앙 서버(130)에서는, 4개의 단계로 예측 모델을 개선하고 학습하고 이를 반복하여 예측의 정확성과 효율성을 증대시키되; 전기, 철도, 수도 등 주요 기간시설의 상태 데이터를 중앙 집중식으로 감시 제어하는 스카다 시스템의 작동과 운영 과정에서 발생하는 이상의 원인을 발견하고 대응하기 위하여, 1단계로 인공지능 학습 소프트웨어로 이상 예측 모델을 학습시키고, 2단계로 전처리와 후처리를 실시하여 실시간 서빙되는 모델을 형성하고, 3단계로 재학습 소프트웨어로 모델을 개선하고, 4단계로 전문가 지식서비스를 통해 전문가 수준의 판단과 예측된 지식을 갖는 예측 모델에 적용하여 기반의 사후 대응을 운영자에게 전송하고, 다시 4단계가 이후의 1단계의 예측 모델이 되는 무한 진화의 구조를 갖는 방식으로 학습되는인공지능을 기반으로, 스카다 시스템의 하드웨어나 소프트웨어, 데이터 등 시스템적 요소와 관련된 작동 무결성, 그리고 운영자의 조작 미숙 등 인적 요소에 의해 발생하는 운영 오류에 대한 모니터링을 실시할 수 있다.In transmitting the processing data in step S303 described above, the central server 130 improves the prediction model in four steps and learns and repeats it to increase the accuracy and efficiency of prediction; In order to detect and respond to the causes of abnormalities occurring during the operation and operation of the SCADA system, which centrally monitors and controls the state data of major infrastructure such as electricity, railways, and water supply, an anomaly prediction model with artificial intelligence learning software is the first step. In step 2, pre-processing and post-processing are performed to form a model that is served in real time, in step 3, the model is improved with re-learning software, and in step 4, expert-level judgment and predicted knowledge through expert knowledge service. Based on artificial intelligence that is learned in such a way that it is applied to a predictive model with Operational integrity related to system elements such as hardware, software, and data, and operational errors caused by human factors such as operator inexperienced operation can be monitored.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 중앙 서버(130)에 구비된 스카다부(131)에서는 통신 제어 장치(120)로부터 수집한 사전 가공 데이터를 처리하고, 해당 처리한 데이터 중에서 HMI(140)로 전송할 필요 데이터를 전송해 줄 수 있으며, HMI(140)로부터 입력된 데이터를 저장할 수 있으며; 이러한 데이터를 기반으로 중앙 서버(130)에 구비된 인공지능부(132)에서는 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 인공지능 기반으로 구분하고 모니터링해 줄 수 있다.In transmitting the processed data in the above-described step S303, the SCADA unit 131 provided in the central server 130 processes the pre-processed data collected from the communication control device 120, and among the processed data, the HMI 140 ) can transmit necessary data to be transmitted, and can store data input from the HMI 140; Based on such data, the artificial intelligence unit 132 provided in the central server 130 may classify and monitor the operational integrity of the system and human operation errors based on artificial intelligence.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 통신부(131a), 판단부(131b), 저장부(131c), 이중화부(131d), 모듈 지원부(131e)를 구비하고 있는 스카다부(131)에서는, 수신된 데이터를 처리하고, 해당 처리된 데이터를 인공지능부(132)와 HMI(140)(즉, 운영자 콘솔(141))로 전송할 수 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the card unit 131 having the communication unit 131a, the determination unit 131b, the storage unit 131c, the redundancy unit 131d, and the module support unit 131e. , the received data may be processed, and the processed data may be transmitted to the artificial intelligence unit 132 and the HMI 140 (ie, the operator console 141).

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 통신부(131a)에서는 통신 제어 장치(120), HMI(140)(즉, 운영자 콘솔(141)), 인공지능부(132)와의 데이터를 송수신해 주며; 판단부(131b)에서는 데이터를 판단하여 DI(Digital Input)의 온/오프 이벤트 및 AI(Analog Input)의 상한 또는 하한의 이벤트를 판단해 주며; 저장부(131c)에서는 알람 데이터 및 트렌드, 리포트(시보, 일보, 주보, 월보 등) 및 입력된 데이터를 저장해 주며; 이중화부(131d)에서는 데이터 동기화 및 프로그램, 통신이상, DBMS 이상 등을 체크하여 해당 이상 체크 결과에 따라 이중화 절체를 수행해 주며; 모듈 지원부(131e)에서는 각 모듈 관리 및 유틸리티를 지원해 준다.In transmitting the processing data in step S303 described above, the communication unit 131a transmits and receives data with the communication control device 120 , the HMI 140 (that is, the operator console 141 ), and the artificial intelligence unit 132 , ; The determination unit 131b determines data to determine an on/off event of a digital input (DI) and an event of an upper limit or a lower limit of an analog input (AI); The storage unit 131c stores alarm data, trends, reports (hourly, daily, weekly, monthly, etc.) and input data; The duplication unit 131d checks data synchronization, program, communication error, DBMS error, etc., and performs duplication switching according to the corresponding error check result; The module support unit 131e supports each module management and utility.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 데이터 수집/적재 연동 플랫폼(132a), 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼(132b), 서버 연동 플랫폼(132c), 클라이언트 인프라(132d), 코어(132e), 도메인 플랫폼(132f), 코어 인프라(132g), 보안 연동 플랫폼(132h)을 구비하고 있는 인공지능부(132)에서는, 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 인공지능 기반으로 구분하고 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다.In transmitting the processing data in step S303 described above, data collection/loading interworking platform 132a, data processing/model learning interworking platform 132b, server interworking platform 132c, client infrastructure 132d, core 132e) , in the artificial intelligence unit 132 having the domain platform 132f, the core infrastructure 132g, and the security interworking platform 132h, the function of classifying and monitoring the operational integrity of the system and human operation errors based on artificial intelligence. can be done

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 데이터 수집/적재 연동 플랫폼(132a)에서는 통신 프로토콜 및 데이터베이스 프로세스들의 집합으로, 데이터 수집 및 적재를 위한 데이터 연동을 수행하며; 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼(132b)에서는 인공지능 학습에 필요한 데이터 처리와 모델 학습에 대한 프로세스들의 집합으로, 데이터 처리 및 모델 학습을 위한 데이터 연동을 수행하며; 서버 연동 플랫폼(132c)에서는 인공지능부(132) 내부의 플랫폼 간의 연동 및 인공지능 모델의 서비스 실행에 대한 프로세스들의 집합으로, 내부의 플랫폼 간의 연동 및 인공지능 모델의 서비스 실행을 위한 서버 연동을 수행하며; 클라이언트 인프라(132d)에서는, 클라이언트가 인공지능부(132)를 사용하도록 하기 위한 인공지능 모니터링에 대한 프로세스들의 집합으로, 클라이언트가 인공지능부(132)를 사용하도록 해 주며; 코어(132e)에서는 인공지능부(132)의 핵심 프로세스들의 집합으로, 인공지능부(132) 내부의 플랫폼을 제어해 주며; 도메인 플랫폼(132f)에서는 인공지능부(132) 내부의 도메인과 타 서버의 도메인들을 관리하기 위한 프로세스들의 집합으로, 내부의 도메인과 타 서버의 도메인들을 관리해 주며; 코어 인프라(132g)에서는 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼(132b)에서 처리하는 데이터들을 관리하는 프로세스들의 집합으로, 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼(132b)에서 처리하는 데이터들을 관리해 주며; 보안 연동 플랫폼(132h)에서는 인공지능부(132)의 보안 관련 프로세스들의 집합으로, 인공지능부(132)의 보안을 담당해 준다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the data collection/loading interworking platform 132a performs data interworking for data collection and loading with a set of communication protocols and database processes; The data processing/model learning interworking platform 132b is a set of processes for data processing and model learning required for AI learning, and performs data interworking for data processing and model learning; In the server interworking platform 132c, as a set of processes for interworking between platforms in the artificial intelligence unit 132 and executing the service of the artificial intelligence model, server interworking for interworking between internal platforms and service execution of the artificial intelligence model is performed and; In the client infrastructure 132d, a set of processes for artificial intelligence monitoring for allowing the client to use the artificial intelligence unit 132, allowing the client to use the artificial intelligence unit 132; The core 132e is a set of core processes of the artificial intelligence unit 132, and controls the platform inside the artificial intelligence unit 132; The domain platform 132f is a set of processes for managing domains inside the artificial intelligence unit 132 and domains of other servers, and manages internal domains and domains of other servers; The core infrastructure 132g is a set of processes for managing data processed by the data processing/model learning interworking platform 132b, and managing data processed by the data processing/model learning interworking platform 132b; In the security interworking platform 132h, as a set of security-related processes of the artificial intelligence unit 132, the security of the artificial intelligence unit 132 is taken care of.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 인공지능 학습을 위하여 학습용 데이터의 수집과 전처리 과정(데이터의 통합, 정제, 축소, 변형 등)을 필요로 하며, 이를 인공지능 학습 소프트웨어로 학습하여 학습 결과에 따라서, 이상 원인의 예측, 판단, 대응 등의 모델을 새롭게 생성하거나 수정할 수 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 requires collection of learning data and pre-processing (data integration, purification, reduction, transformation, etc.) for AI learning, By learning with artificial intelligence learning software, models such as prediction, judgment, and response of abnormal causes can be newly created or modified according to the learning results.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, HMI(140)를 통한 설비 무결성에 대한 감시를 수행하되; 중앙 서버(130)와 HMI(140)(즉, 운영자 콘솔(141)), FEP에서의 신호와 데이터를 감시하여 데이터의 무결성을 확인할 수 있으며, FEP를 통한 데이터 수신이 없을 경우에 스카다 시스템을 전체적으로 감시하여, FEP의 모듈의 이상 또는 RTU(111)와 같은 하위 단말 장치(110)의 고장 진단을 HMI(140)를 통해 운영자에게 제시할 수 있으며, 스카다 시스템 내에서 데이터 전송에는 이상이 없지만, 데이터 처리에 대한 오류가 발생 시 운영자가 인지하지 못할 경우에 데이터 처리의 위치를 진단하여 HMI(140)를 통해 운영자에게 알림을 표시해 줄 수도 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 performs monitoring for facility integrity through the HMI 140; The data integrity can be checked by monitoring the signals and data from the central server 130 and the HMI 140 (that is, the operator console 141), the FEP, and when there is no data reception through the FEP, the SCADA system By monitoring the whole, it is possible to present to the operator through the HMI 140 an abnormality of the module of the FEP or a diagnosis of a failure of the lower terminal device 110 such as the RTU 111, and there is no abnormality in data transmission within the SCADA system. , when the operator does not recognize an error in data processing, it is possible to diagnose the location of data processing and display a notification to the operator through the HMI 140 .

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, HMI(140)를 통한 인적 오류에 대한 감시를 수행하되; 특정 설비가 투입(On)된 시점에 연관된 AI 데이터의 값들을 학습한 경우, 특정 설비가 투입된 시점에 AI 데이터가 0이거나 정상 범위의 데이터가 표출되지 않으면, HMI(140)를 통해 운영자에게 알림을 표시해 줄 수 있으며, 또한 특정 설비의 온, 오프 시 연관된 DI, AI 이벤트 발생을 학습하여, 특정 설비의 온, 오프 시 기 설정된 시간이 경과하면, HMI(140)를 통해 운영자에게 알림을 표시해 줄 수 있으며, 더욱이 이벤트 발생 후 운영자의 조치사항을 학습하여, 동일 이벤트 발생 시, 운영자가 전과 다른 조치사항을 진행하는 경우에, HMI(140)를 통해 운영자에게 알림을 표시해 줄 수도 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 performs monitoring for human errors through the HMI 140; If the AI data values associated with a specific facility are learned at the time when a specific facility is turned on, if the AI data is 0 or the data within the normal range is not displayed when the specific facility is put on, a notification is sent to the operator through the HMI 140 In addition, it learns to generate related DI and AI events when a specific facility is turned on or off, and when a preset time elapses when a specific facility is turned on or off, a notification can be displayed to the operator through the HMI 140. Moreover, by learning the actions of the operator after the event occurs, when the same event occurs, when the operator proceeds with actions different from before, a notification may be displayed to the operator through the HMI 140 .

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 예를 들어 특정 설비의 관리자가 평일 오전 9시경에 특정 설비에 전원을 인가하고 오후 6시경에 전원을 차단하는 절차를 반복하는 정상 패턴을 학습한 경우, 오전 9시경에 특정 설비의 전원이 인가되지 않고 일정 시간이 경과하면, 인적 운영 오류의 가능성을 HMI(140)를 통해 스카다 시스템의 운영자에게 알림으로 표시해 줄 수 있다.In transmitting the processing data in step S303 described above, the artificial intelligence unit 132 performs, for example, a procedure in which a manager of a specific facility applies power to a specific facility around 9:00 am on weekdays and turns off the power around 6 pm on weekdays. If a repeating normal pattern is learned, and a certain period of time elapses without power to a specific facility being applied around 9:00 am, the possibility of human operation error can be displayed as a notification to the operator of the SCADA system through the HMI 140. have.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 인공지능 학습 수행 시, 시스템을 시작하는 경우에 모델을 생성하여 1단계로 지도 학습을 수행하되, 데이터셋을 통한 모델 지도 학습을 수행하며; 해당 지도 학습한 모델을 추출 및 서빙하여 2단계로 비지도 학습을 수행하되, 1단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 운영 데이터와 데이터셋을 통한 모델 비지도 학습을 수행하며; 해당 비지도 학습한 모델을 추출 및 서빙하여 3단계로 자동 기계 학습(Auto Machine Learning)을 수행하되; 2단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 기 설정해 둔 주기별로 운영 데이터와 데이터셋을 통한 자동 기계 학습을 수행하며; 해당 기계 학습한 모델을 추출 및 서빙하여 4단계로 전문가 지식 학습을 수행하되, 3단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 전문가 지식 서비스를 활용하여 전문가 지식 학습을 수행하며; 해당 전문가 지식 학습한 모델을 추출 및 서빙한 후에, 4단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 다시 1단계 지도 학습을 수행하는 과정을 무한히 반복하도록 할 수 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 generates a model when starting the system when performing artificial intelligence learning and performs supervised learning in the first step, but the model through the dataset conduct supervised learning; Extracting and serving the supervised model to perform unsupervised learning in two steps, but performing model unsupervised learning through operational data and datasets based on the model extracted and served in the first step; Extract and serve the unsupervised model to perform automatic machine learning in three steps; Performs automatic machine learning through operation data and datasets for each preset cycle based on the two-step extraction and serving model; extracting and serving the machine-learned model to perform expert knowledge learning in four steps, and performing expert knowledge learning by using an expert knowledge service based on the three-step extraction and serving model; After extracting and serving the model learned by the expert knowledge, the process of performing the first-stage supervised learning again based on the fourth-stage extraction and serving model can be infinitely repeated.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계를 수행하되, 이상 예측 모델 개발을 위하여 사전에 취득한 정상 및 이상의 센서 데이터 또는 레이블링된 데이터셋을 엑셀이나 이미지 파일과 같이 인공지능 학습에서 인식할 수 있는 파일 형식의 빅데이터를 입력받아 인공지능 학습 소프트웨어로 이상 예측 모델을 학습하며, 학습된 모델의 경우에 모델 검증을 통해 검증 후 모델 내보내기(export)를 통해 학습된 모델을 배포하고, 배포된 모델을 서빙하여 이상 패턴(예를 들어, 설비의 온도나 유압이 평소와 다른 경우)을 HMI(140)로 전송함으로써, HMI(140)를 통해 이상 패턴의 알림을 운영자에게 표시해 줄 수 있다.In transmitting the processing data in step S303 described above, the artificial intelligence unit 132 performs the first step of predicting system anomalies in advance, but normal and abnormal sensor data or labeled datasets acquired in advance for developing an anomaly prediction model receives big data in a file format that can be recognized in AI learning, such as Excel or image file, and learns an anomaly prediction model with AI learning software. export) by distributing the trained model, serving the distributed model, and sending an abnormal pattern (for example, when the temperature or hydraulic pressure of the facility is different from usual) to the HMI 140, through the HMI 140 A notification of an abnormal pattern can be displayed to the operator.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계를 수행하되, 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계를 보완하기 위하여, 스카다 시스템 또는 설비에서 관찰되는 데이터를 스트리밍 기술을 통하여 수집하고 정제과정을 통해 추출된 데이터를 인공지능 학습 소프트웨어에서 사용하는 파일의 형식으로 저장하며, 인공지능 학습 소프트웨어에서 저장되어진 추출 데이터를 다시 읽어 인공지능 모델에서 사용할 수 있는 데이터로 전처리하고,인공지능 학습 모델에서 예측된 결과를 운영자가 확인할 수 있게 실시간으로 서빙되는 모델을 형성해 줌으로써, 이상 상황에 대한 판단과 예측 가능성을 높일 수 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 performs the 2nd step of predicting the system abnormal situation in advance, but in order to supplement the 1st step of the system abnormal situation prior prediction, it is observed in the SCADA system or facility It collects the data that is used through streaming technology, stores the data extracted through the refining process in the format of a file used by the artificial intelligence learning software, and reads the extracted data saved in the artificial intelligence learning software again to be used in the artificial intelligence model. By preprocessing data and forming a model that is served in real time so that the operator can check the results predicted by the artificial intelligence learning model, it is possible to increase the judgment and predictability of abnormal situations.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 시스템 이상 상황 사전 예측 3단계를 수행하되, 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계를 보완하기 위하여, 자동 기계 학습 소프트웨어와 같은 재학습 소프트웨어로, 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계에서의 운영자의 수동적인 모델 학습과 생성 과정에 대해서, 일별, 주별 또는 월별로 운영자가 지정한 주기별로 저장되어진 추출 데이터를 이용하여 스스로 학습하여 모델을 생성하고, 생성된 모델을 스스로 검증과정과 이전 모델과 비교를 통해 더 좋은 모델로 배포하도록 해 줌으로써, 이상 상황에 대한 판단과 예측 가능성을 더 높일 수 있다.In transmitting the processing data in step S303 described above, the artificial intelligence unit 132 performs the 3rd step of predicting the system abnormal situation in advance, but in order to supplement the 2nd step of predicting the system abnormal situation in advance, As a learning software, for the operator's passive model learning and creation process in the second stage of predicting system anomalies in advance, it learns by itself using the extracted data stored at the cycle specified by the operator on a daily, weekly or monthly basis to create a model. , by allowing the generated model to be distributed as a better model through the verification process and comparison with the previous model by itself, it is possible to further increase the judgment and predictability of abnormal situations.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계를 수행하되, 제나(Jena) 등과 같은 전문가 지식 서비스(즉, 각 해당 관련 전문가들이 이벤트와 같은 데이터를 조회하여 해당 데이터에 대한 전문가의 의견을 수립하는 원격 자문 시스템)를 통해 스카다 시스템 전문가 수준의 판단과 예측 지식을 예측 모델에 적용하고, 적용된 예측 모델의 사후 대응을 HMI(140)로 전송해 주며, 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계의 예측 모델을 다시 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계에서의 초기 예측 모델로 사용하도록 해 줌으로써, 인공지능 학습을 통해 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계의 예측 모델로 진화하고, 해당 진화한 예측 모델을 다시 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계에서의 초기 예측 모델이 되도록 하는 무한 진화의 구조를 가지도록 할 수 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 performs the 4th step of predicting the system abnormal situation in advance, but an expert knowledge service such as Jena, etc. (that is, each relevant expert Through a remote advisory system that inquires the same data and establishes an expert opinion on the data), the judgment and predictive knowledge of the SCADA system expert level is applied to the predictive model, and the post-response of the applied predictive model is transferred to the HMI 140 It transmits and enables the prediction model of the 4th stage of pre-predicting system abnormalities to be used as the initial prediction model in the 1st stage of pre-predicting system abnormalities again, so that it is a predictive model of the 4th stage of pre-predicting system abnormalities through artificial intelligence learning It can evolve and have an infinite evolutionary structure that allows the evolved prediction model to become an initial prediction model in the first stage of system abnormal situation pre-prediction again.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 시스템 이상 상황 사전 예측 1 내지 4단계를 반복하여, 스카다 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 구분하여 판단하는 모니터링을 점진적으로 높아지는 성공률로 실시해 줄 수 있으며, 이와 동일하게 설비 시스템에 대한 모니터링을 실시함으로써, 설비 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 구분하여 설비 시스템의 이상 발생 시 그 원인을 구분하여 판단할 수도 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 repeats steps 1 to 4 of predicting the system abnormal situation in advance, monitoring to distinguish and determine the operational integrity of the SCADA system and human operation error. It can be carried out with a progressively higher success rate, and by monitoring the facility system in the same way, it is also possible to classify and determine the cause when an abnormality occurs in the facility system by distinguishing between the operational integrity of the facility system and human operation error.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 모니터링 대상 설비 또는 스카다 시스템의 정상 작동 및 운영 중인 상태의 데이터를 수집하여, 정상 작동 및 운영 중인 상태의 정상 패턴을 비지도 또는 지도 학습하고, 기준값을 벗어나는 이상이 발생하는 경우 시스템적 작동 무결성과 인적 운영 오류 중 하나의 원인으로 예측하여 HMI(140)를 통해 운영자에게 표시해 줄 수 있으며, 이에 대한 시스템의 수리 또는 운영상의 조치가 사후에 이루어지는 경우에 해당 대응을 기반으로 학습이 이루어지면서, 이상의 원인 분석과 판단에 대한 정확도를 향상시켜 줄 수 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 collects the data of the normal operation and operating state of the monitoring target facility or SCADA system, and the normal pattern of the normal operation and the operating state In case of unsupervised or supervised learning, when an abnormality that deviates from the reference value occurs, it can be predicted as one of the causes of systemic operational integrity and human operation error and displayed to the operator through the HMI 140, In the case where the action is taken after the fact, learning is made based on the corresponding response, improving the accuracy of the cause analysis and judgment of anomalies.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 모니터링 대상 설비 및 스카다 시스템의 모니터링에 인공지능을 기반으로 하여 작동 무결성과 인적 운영 오류를 구분하여 판단하도록 함으로써, 이상 발생의 원인을 찾기 위해 투입되는 인력과 시간의 양을 대폭 감소시키고, 원인의 판단 및 대응의 정확도를 100%에 가깝게 지속적으로 증가시킬 수 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 distinguishes between operational integrity and human operation error based on artificial intelligence in monitoring of the equipment to be monitored and the SCADA system. It is possible to significantly reduce the amount of manpower and time input to find the cause of the occurrence, and to continuously increase the accuracy of determining the cause and responding to close to 100%.

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송함에 있어서, 인공지능부(132)에서는, 이상이나 오류의 발생 이전에 이상 패턴이 발생하는 것을 모니터링하여 이상이 발생할 가능성을 사전에 예측하여 HMI(140)를 통해 운영자에게 표시해 줄 수 있으며, 또한 스카다 시스템의 과거 정상 작동 및 이상 상황에 대한 데이터를 미리 학습하여 시스템이 설치되는 초기부터 모니터링 대상 설비 및 스카다 시스템의 이상 발생 원인의 판단 및 대응에 대한 정확도를 높일 수도 있다.In transmitting the processing data in the above-described step S303, the artificial intelligence unit 132 monitors the occurrence of an abnormal pattern before the occurrence of an abnormality or error, predicts the possibility of occurrence of the abnormality in advance, and then through the HMI 140 It can be displayed to the operator, and by learning data on the past normal operation and abnormal situations of the SCADA system in advance, the accuracy of the judgment and response to the cause of the abnormal occurrence of the equipment to be monitored and the SCADA system from the beginning of the system installation is improved. may be raised

상술한 단계 S303에서 처리 데이터를 전송하게 되면, HMI(140)에서는, 인간과 기계의 상호작용이 가능한 소프트웨어를 제공하여, 중앙 서버(130)로부터 전송되는 처리 데이터를 디스플레이 화면에 표시해 주고, 운영자 콘솔(141)을 통한 스카다 시스템 운영자의 운영 명령에 따라 중앙 서버(130)를 통해 시스템 제어를 수행해 주게 된다(S304).When the processing data is transmitted in step S303 described above, the HMI 140 provides software capable of human-machine interaction, and displays the processing data transmitted from the central server 130 on the display screen, and the operator console System control is performed through the central server 130 according to the operation command of the SCADA system operator through (141) (S304).

상술한 단계 S304에서 처리 데이터 표시 및 시스템 제어를 수행함에 있어서, 편집부(141a), 통신부(141b), 유틸리티부(141c), 모니터링부(141d)를 구비하고 있는 HMI(140)에서는, 스카다 시스템 운영자의 운영 명령에 따라 스카다 시스템을 제어할 수 있도록 인간과 기계의 상호작용이 가능한 소프트웨어를 제공할 수 있다.In performing the processing data display and system control in step S304 described above, in the HMI 140 including the editing unit 141a, the communication unit 141b, the utility unit 141c, and the monitoring unit 141d, the SCADA system Software capable of human-machine interaction can be provided to control the SCADA system according to the operator's operating instructions.

상술한 단계 S304에서 처리 데이터 표시 및 시스템 제어를 수행함에 있어서, 편집부(141a)에서는 DI, AI, DO(Digital Output), AO(Analog Output) 데이터 및 단선도, 리포트의 편집을 수행하며; 통신부(141b)에서는 중앙 서버(130)(즉, 스카다부(131), 인공지능부(132))와의 데이터를 송수신해 주며; 유틸리티부(141c)에서는 이벤트 검색, 트렌드 검색, TAG 지원, 리포트 등록 등의 유틸리티 프로그램을 담당해 주며; 모니터링부(141d)에서는 DI, AI, DO, AO 데이터를 심볼, 그림, 글자 등으로 표시하며, 이벤트 데이터와 경보음을 출력해 준다.In performing the processing data display and system control in the above-described step S304, the editing unit 141a edits DI, AI, DO (Digital Output), AO (Analog Output) data and single-line diagrams and reports; The communication unit 141b transmits and receives data to and from the central server 130 (ie, the SCADA unit 131, the artificial intelligence unit 132); The utility unit 141c is in charge of utility programs such as event search, trend search, TAG support, and report registration; The monitoring unit 141d displays DI, AI, DO, and AO data as symbols, pictures, characters, etc., and outputs event data and an alarm sound.

상술한 단계 S304에서 처리 데이터 표시 및 시스템 제어를 수행함에 있어서, 모니터링부(141d)에서는, 전체계통도, (예로, 전철) 제어반 화면, PDS 화면, 통신, 장치 이상유무 화면, 전력품질 화면, 고장점표정반 화면 등을 디스플레이로 표시해 줌으로써, 운영자가 스카다 시스템을 통해 설비를 효과적으로 모니터링하며 관리하도록 할 수 있다.In performing the processing data display and system control in step S304 described above, in the monitoring unit 141d, the overall system diagram, (eg, train) control panel screen, PDS screen, communication, device abnormality screen, power quality screen, fault point By displaying the expression panel screen as a display, the operator can effectively monitor and manage the facility through the SCADA system.

상술한 구성을 가진 인공지능 기반 스카다 시스템 운용방법은, 주요 기간시설의 상태 데이터를 중앙 집중식으로 감시 제어하는 스카다 시스템에서, 시스템 작동 무결성 및 인적 운영 오류에 대한 모니터링이 가능하도록 하되, 원격 단말 장치(110)가 원격지에서 모니터링 대상 설비의 데이터를 수집하고 전송하는 통신 제어 장치(120)를 통해 중앙 서버(130)로 전송하거나 모니터링 대상 설비와 상호 제어가 가능한 RTU(111); 및 RTU에 다양한 통신 방식 및 통신 프로토콜을 적용하는 SDP(112)를 구비하며; 통신 제어 장치(120)가 원격 단말 장치(110)로부터 데이터를 수집하고, 사전 데이터 가공을 하여 중앙 서버(130)로 전송하는 FEP(Front-end processor)를 구비하며; 중앙 서버(130)가 스카다 시스템을 구동하는 스카다부(131) 및 설비 시스템의 작동 무결성과 인적 운영 오류를 인공지능 기반으로 구분하고 모니터링하는 인공지능부(132)를 포함하여, 모니터링 대상 설비로부터 원격 단말 장치(110)와 통신 제어 장치(120)를 통해 수신되는 데이터를 수집하고 저장하고, 이상 감지 및 판단 예측 데이터를 HMI(140)로 전송하며; HMI(140)이 데이터를 중앙 서버(130)로부터 전송받아 디스플레이 화면에 표시하고, 스카다 시스템 운영자의 운영 명령에 따라 스카다 시스템을 제어할 수 있도록 인간과 기계의 상호작용이 가능한 소프트웨어를 제공하며; 이에 인공지능부(132)가 모니터링 대상 설비 또는 스카다 시스템이 정상 작동 및 운영자에 의한 설정 값으로 운영 중인 상태의 데이터를 수집하여 정상 작동 및 운영 중인 상태의 정상 패턴을 지도 및 비지도 학습하고, 기준값을 벗어나는 이상이 발생하는 경우 해당 이상 패턴을 시스템적 작동 무결성과 인적 운영 오류 중 하나의 원인으로 예측하고 운영자에게 표시해 줄 수 있다.The AI-based SCADA system operation method having the above configuration enables monitoring of system operation integrity and human operation errors in a SCADA system that centrally monitors and controls the state data of major infrastructure, but a remote terminal The device 110 collects and transmits data of the equipment to be monitored from a remote location, and transmits it to the central server 130 through the communication control device 120 or RTU 111 capable of mutual control with the equipment to be monitored; and an SDP 112 that applies various communication schemes and communication protocols to the RTU; the communication control device 120 includes a front-end processor (FEP) that collects data from the remote terminal device 110, processes the data in advance, and transmits the data to the central server 130; The central server 130 includes the SCADA unit 131 that drives the SCADA system and the artificial intelligence unit 132 that classifies and monitors the operational integrity and human operation errors of the equipment system based on artificial intelligence, from the equipment to be monitored. collecting and storing data received through the remote terminal device 110 and the communication control device 120 , and transmitting abnormality detection and judgment prediction data to the HMI 140 ; The HMI 140 receives data from the central server 130 and displays it on the display screen, and provides software capable of human-machine interaction so that the SCADA system can be controlled according to the operation command of the SCADA system operator. ; Accordingly, the artificial intelligence unit 132 collects data of the state in which the monitoring target facility or SCADA system is operating as a normal operation and a set value by the operator, and teaches and unsupervised normal patterns of normal operation and operation, When an abnormality that deviates from the reference value occurs, the abnormal pattern can be predicted as one of the causes of systemic operational integrity and human operation error and displayed to the operator.

상술한 구성을 가진 인공지능 기반 스카다 시스템 운용방법은, 인공지능부(132)가 이상 예측 모델 개발을 위하여 사전에 취득한 정상 및 이상의 센서 데이터 또는 레이블링된 데이터셋을 파일 형식으로 입력받아 인공지능 학습 소프트웨어로 이상 예측 모델을 학습하고, 학습된 모델의 경우에 모델 검증을 통해 검증 후 학습된 모델을 배포하고 배포된 모델을 서빙하여 이상 패턴 발생 시 운영자에게 알림을 표시하는 1단계 모델을 학습하고; 1단계 모델을 보완하기 위하여, 스카다 시스템 또는 설비에서 관찰되는 데이터를 스트리밍 기술을 통하여 수집하고 정제과정을 통해 추출된 데이터를 인공지능 학습 소프트웨어에서 사용하는 파일의 형식으로 저장하고, 저장되어진 추출 데이터를 다시 읽어 인공지능 학습 모델에서 사용할 수 있는 데이터로 전처리하고, 인공지능 학습 모델에서 예측된 결과를 운영자가 확인할 수 있게 실시간으로 서빙되는 모델을 형성하고 이상 상황에 대한 판단과 예측가능성을 높인 2단계 모델을 학습하고; 2단계 모델을 보완하기 위하여, 자동 기계 학습(Auto Machine Learning)을 추가하며, 자동 기계 학습 예측 모델의 경우에 운영자의 지시 학습 예측 모델 및 생성과정을 일별, 주별 또는 월별로 운영자가 지정한 주기별로 저장된 추출 데이터를 이용하여, 스스로 비지도 학습하여 다시 예측 모델을 생성하고, 생성된 예측 모델을 스스로 검증과정과 이전 예측 모델과 비교를 통해 더 좋은 학습 모델을 배포하여 이상 상황에 대한 판단과 예측가능성을 높인 3단계 모델을 학습하고; 전문가 지식 서비스를 통해 스카다 시스템 전문가 수준의 판단과 예측 지식을 예측 모델에 적용하고, 적용된 예측 모델의 사후 대응을 운영자에게 전송하는 4단계 모델을 학습하고; 해당 4단계의 예측 모델을 1단계의 초기 예측 모델로 다시 사용하고 인공지능 학습을 통해 다른 4단계의 예측 모델로 진화하는 방식으로, 진화한 4단계의 예측 모델을 다시 1단계의 예측 모델이 되는 무한 진화의 학습 구조를 가지도록 할 수 있다.In the AI-based SCADA system operating method having the above-described configuration, the AI unit 132 receives normal and abnormal sensor data or labeled datasets acquired in advance in a file format to develop an anomaly prediction model, and learns artificial intelligence Learning an anomaly prediction model with software, and in the case of a trained model, deploying the trained model after verification through model validation and serving the deployed model to learn a one-step model that displays a notification to an operator when an anomaly pattern occurs; In order to supplement the first-stage model, data observed in the SCADA system or facility is collected through streaming technology, and the data extracted through the purification process is stored in the format of a file used by artificial intelligence learning software, and the stored extracted data Step 2, which reads again and pre-processes it into data usable in the AI learning model, forms a model that is served in real time so that the operator can check the results predicted by the AI learning model, and improves the judgment and predictability of abnormal situations train the model; In order to supplement the two-step model, Auto Machine Learning is added, and in the case of an automatic machine learning prediction model, the operator's instruction learning prediction model and creation process are stored at a cycle specified by the operator on a daily, weekly or monthly basis. Using the extracted data, unsupervised learning is used to generate a predictive model again, and the generated predictive model is self-validated and compared with the previous predictive model to distribute a better learning model to improve judgment and predictability of abnormal situations. trained a three-step model; Through the expert knowledge service, the SCADA system expert level judgment and predictive knowledge are applied to the predictive model, and a four-step model is trained to transmit the post-response of the applied predictive model to the operator; The prediction model of the 4th stage is used again as the initial prediction model of the 1st stage, and it evolves into the other 4th stage predictive model through artificial intelligence learning. It can be made to have a learning structure of infinite evolution.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Above, the embodiment of the present invention is not implemented only through the above-described apparatus and/or operation method, but through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium in which the program is recorded, etc. It may be implemented, and such an implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiments. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improved forms of the present invention are also provided by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims. is within the scope of the right.

100: 인공지능 기반 스카다 시스템
110: 원격 단말 장치
111: RTU
112: SDP
120: 통신 제어 장치
130: 중앙 서버
131: 스카다부
131a: 통신부
131b: 판단부
131c: 저장부
131d: 이중화부
131e: 모듈 지원부
132: 인공지능부
132a: 데이터 수집/적재 연동 플랫폼
132b: 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼
132c: 서버 연동 플랫폼
132d: 클라이언트 인프라
132e: 코어
132f: 도메인 플랫폼
132g: 코어 인프라
132h: 보안 연동 플랫폼
140: HMI
141: 운영자 콘솔
141a: 편집부
141b: 통신부
141c: 유틸리티부
141d: 모니터링부
100: AI-based SCADA system
110: remote terminal device
111: RTU
112: SDP
120: communication control device
130: central server
131: Skadabu
131a: communication department
131b: judgment unit
131c: storage
131d: Redundancy
131e: Module Support
132: artificial intelligence department
132a: data collection / loading interlocking platform
132b: data processing / model learning interworking platform
132c: server interworking platform
132d: Client Infrastructure
132e: core
132f: domain platform
132g: Core Infrastructure
132h: security interworking platform
140: HMI
141: operator console
141a: Editorial Department
141b: communication department
141c: Utility Department
141d: monitoring unit

Claims (5)

인공지능 기반 스카다 시스템에 있어서,
상기 인공지능 기반 스카다 시스템은,
모니터링 대상 설비 각각에 연결 형성되어, 각 모니터링 대상 설비의 데이터를 수집하고, 데이터를 전송하는 복수 개의 원격 단말 장치;
상기 원격 단말 장치로부터 데이터를 수집하고, 수집한 데이터에 대해서, 이후 데이터 처리과정의 소요시간을 줄이기 위한 사전 데이터 가공을 수행하여 사전 가공 데이터를 전송하는 통신 제어 장치;
상기 통신 제어 장치로부터 사전 가공 데이터를 수집하여 데이터의 처리와 이상 데이터 감시 및 데이터 저장, HMI로부터 수신된 운영자 제어 데이터를 상기 통신 제어 장치로 송신하고 이력을 저장하는 스카다부와 저장된 전체 데이터를 이용하여 인공지능의 학습을 실행하고, 학습된 인공지능을 통하여 시스템의 장치 고장 및 오류로 인한 데이터 손실과 같은 시스템적 요소와 관련된 작동 무결성과 운영자의 조작 미숙으로 인한 잘못된 운영 명령과 인적 요소에 의해 발생하는 인적 운영 오류에 대한 모니터링을 실시하는 인공지능부로 구성된 중앙 서버; 및
상기 중앙 서버로부터 처리 데이터를 디스플레이 화면에 표시해 주고, 운영자의 운영 명령에 따라 상기 중앙 서버에 시스템 제어 명령을 송신하는 HMI를 포함하고,
상기 원격 단말 장치(110)는, 모니터링 대상 설비와 상호 제어가 가능하도록 하기 위한 RTU(Remote Terminal Unit)(111); RTU(111)에 다양한 복수 개의 통신 방식 및 통신 프로토콜을 적용해 주기 위한 SDP(Smart digital processor)(112)를 구비하여 현장 기기나 장비들의 현장 데이터를 수집하여 통신 제어 장치(120)로 전송되고,
상기 통신 제어 장치는,
상기 원격 단말 장치로부터 수집한 변환 데이터에 대해서, 전처리 소프트웨어를 통해 패킷의 조립 및 해체, 에러감지 및 교정에 대한 데이터로 통합, 정제, 축소, 변형의 전처리 작업을 수행하여 사전 가공 데이터로 상기 중앙 서버로 전송하는 FEP를 구비하고,
상기 통신 제어 장치는,
활성상태와 대기상태의 이중화로 구성되며, 이상 체크 결과에 따라 대기상태로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하고,
상기 중앙 서버는,
활성상태의 서버와 대기상태의 서버로 이중화로 구성되며, 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 서버로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하고,
상기 중앙 서버는,
상기 통신 제어 장치로부터 수집한 사전 가공 데이터를 처리 및 저장과 이상 데이터 감시 및 시스템 제어와 함께 운영자가 모니터링 할 수 있게 현재 상태의 데이터를 송신하는 스카다부; 및 저장된 모든 데이터를 활용하여 시스템의 작동 무결성과 운영자의 운영 오류를 인공지능 기반으로 구분 및 추론하고 모니터링하기 위한 인공지능부;를 구비하고,
상기 스카다부는, 상기 통신 제어 장치, 상기 HMI, 상기 인공지능부와의 데이터를 송수신하기 이한 통신부; 데이터를 판단하여 DI의 온/오프 이벤트 및 AI의 상한 또는 하한의 이벤트를 판단하기 위한 판단부; 알람 데이터 및 트렌드, 리포트 및 입력 데이터를 저장하기 위한 저장부; 데이터 동기화 및 프로그램, 통신이상, DBMS 이상을 체크하여 이상 체크 결과에 따라 이중화 절체를 수행하기 위한 이중화부; 각 모듈 관리 및 유틸리티를 지원하기 위한 모듈 지원부를 구비하고,
상기 인공지능부는, 통신 프로토콜 및 데이터베이스 프로세스들의 집합으로 데이터 수집 및 적재를 위한 데이터 수집/적재 연동 플랫폼; 인공지능 학습에 필요한 데이터 처리와 모델 학습에 대한 프로세스들의 집합으로 데이터 처리 및 모델 학습을 위한 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼; 플랫폼 간의 연동 및 인공지능 모델의 서비스 실행에 대한 프로세스들의 집합으로 플랫폼 간 연동 및 인공지능 모델 서비스 실행을 위한 서버 연동 플랫폼; 인공지능 모니터링에 대한 프로세스들의 집합으로 클라이언트가 상기 인공지능부를 사용하도록 하기 위한 클라이언트 인프라; 핵심 프로세스들의 집합으로 플랫폼을 제어하기 위한 코어; 내부의 도메인과 타 서버의 도메인들을 관리하는 프로세스들의 집합으로 내부 도메인과 타 서버의 도메인들을 관리하기 위한 도메인 플랫폼; 데이터들을 관리하는 프로세스들의 집합으로 상기 데이터 처리/모델학습 연동 플랫폼에서 처리하는 데이터들을 관리하기 위한 코어 인프라; 및 보안 관련 프로세스들의 집합으로 보안을 담당하기 위한 보안 연동 플랫폼을 구비하고,
상기 중앙 서버의 상기 인공지능부는, 학습 소프트웨어로 이상 예측 모델을 학습시키고, 전처리와 후처리를 실시하여 실시간 서빙되는 모델을 형성하고, 재학습 소프트웨어로 모델을 개선하고, 전문가 지식서비스를 통해 전문가 수준의 판단과 예측된 지식을 갖는 예측 모델에 적용하여 기반의 사후 대응을 운영자에게 전송하는 것을 반복적으로 수행하는 무한 진화 구조를 갖는 방식으로 학습되는 인공지능을 기반으로, 스카다 시스템의 하드웨어나 소프트웨어, 데이터의 시스템적 요소와 관련된 작동 무결성, 그리고 운영자의 조작 미숙의 인적 요소에 의해 발생하는 인적 운영 오류에 대한 모니터링을 실시하고,
상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 설비 무결성에 대한 감시를 수행하되; 상기 중앙 서버와 상기 HMI, FEP에서의 신호와 데이터를 감시하여 데이터의 무결성을 확인하며, FEP를 통한 데이터 수신이 없을 경우에 스카다 시스템을 전체적으로 감시하여, FEP의 모듈 이상 또는 RTU의 고장 진단을 운영자에게 제시하고,
상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 설비 무결성에 대한 감시를 수행하되; 스카다 시스템 내에서 데이터 전송에는 이상이 없지만, 데이터 처리에 대한 오류가 발생 시 운영자가 인지하지 못할 경우에 데이터 처리의 위치를 진단하여 운영자에게 알림을 표시하고,
상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 인적 오류에 대한 감시를 수행하되; 특정 설비가 투입된 시점에 연관된 AI 데이터의 값들을 학습한 경우, 특정 설비가 투입된 시점에 AI 데이터가 0이거나 정상 범위의 데이터가 표출되지 않으면 운영자에게 알림을 표시하고,
상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 인적 오류에 대한 감시를 수행하되; 특정 설비의 온, 오프 시 연관된 DI, AI 이벤트 발생을 학습하여, 특정 설비의 온, 오프 시 기 설정된 시간이 경과하면 운영자에게 알림을 표시하고,
상기 인공지능부는, 상기 HMI를 통한 인적 오류에 대한 감시를 수행하되; 이벤트 발생 후 운영자의 조치사항을 학습하여, 동일 이벤트 발생 시, 운영자가 전과 다른 조치사항을 진행하는 경우에 운영자에게 알림을 표시하고,
상기 인공지능부는, 시스템을 시작하는 경우에 모델을 생성하여 지도 학습을 수행하되, 데이터셋을 통한 모델 지도 학습을 수행하며; 지도 학습한 모델을 1단계로 추출 및 서빙하여 비지도 학습을 수행하되, 1단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 운영 데이터와 데이터셋을 통한 모델 비지도 학습을 수행하며; 비지도 학습한 모델을 2단계로 추출 및 서빙하여 자동 기계 학습을 수행하되; 2단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 기 설정해 둔 주기별로 운영 데이터와 데이터셋을 통한 자동 기계 학습을 수행하며; 기계 학습한 모델을 3단계로 추출 및 서빙하여 전문가 지식 학습을 수행하되, 3단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 전문가 지식 서비스를 활용하여 전문가 지식 학습을 수행하며; 전문가 지식 학습한 모델을 4단계로 추출 및 서빙한 후에, 4단계 추출 및 서빙한 모델을 기반으로 다시 지도 학습을 수행하는 과정을 반복 수행하고,
상기 인공지능부는, 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계를 수행하되; 이상 예측 모델 개발을 위하여 사전에 취득한 정상 및 이상의 센서 데이터 또는 레이블링된 데이터셋을 엑셀이나 이미지 파일과 같이 인공지능 학습에서 인식할 수 있는 파일 형식의 빅데이터를 입력받아 인공지능 학습 소프트웨어로 이상 예측 모델을 학습하며, 학습된 모델의 경우에 모델 검증을 통해 검증 후 학습된 모델을 배포하고, 배포된 모델을 서빙하여 이상 패턴 알림을 상기 HMI로 전송하고, 상기 인공지능부는, 시스템 이상 상황 사전 예측 2단계를 수행하되; 스카다 시스템 또는 설비에서 관찰되는 데이터를 스트리밍 기술을 통하여 수집하고 정제과정을 통해 추출된 데이터를 인공지능 학습 소프트웨어에서 사용하는 파일의 형식으로 저장하며, 인공지능 학습 소프트웨어에서 저장되어진 추출 데이터를 다시 읽어 인공지능 학습 모델에서 사용할 수 있는 데이터로 전처리하고, 인공지능 학습 모델에서 예측된 결과를 운영자가 확인할 수 있게 실시간으로 서빙되는 모델을 형성하고, 상기 인공지능부는, 자동 기계 학습 소프트웨어와 같은 재학습 소프트웨어를 추가하는 시스템 이상 상황 사전 예측 3단계를 수행하되, 운영자의 수동적인 모델 학습과 생성 과정에 대해서, 일별, 주별 또는 월별로 운영자가 지정한 주기별로 설정된 추출 데이터를 이용하여 스스로 학습하여 모델을 생성하고, 생성된 모델을 스스로 검증과정과 이전 모델과 비교를 통해 배포하고, 상기 인공지능부는, 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계를 수행하되, 각 해당 관련 전문가들이 이벤트 데이터를 조회하여 해당 데이터에 대한 전문가의 의견을 수립하는 원격 자문 시스템을 통해 스카다 시스템 전문가 수준의 판단과 예측 지식을 예측 모델에 적용하고, 적용된 예측 모델의 사후 대응을 상기 HMI로 전송해 주며, 시스템 이상 상황 사전 예측 4단계의 예측 모델을 다시 시스템 이상 상황 사전 예측 1단계에서의 초기 예측 모델로 사용하도록 하고, 상기 인공지능부는, 모니터링 대상 설비 또는 스카다 시스템의 정상 작동 및 운영 중인 상태의 데이터를 수집하여, 정상 작동 및 운영 중인 상태의 정상 패턴을 비지도 또는 지도 학습하고, 기준값을 벗어나는 이상이 발생하는 경우 시스템적 작동 무결성과 인적 운영 오류 중 하나의 원인으로 예측하여 상기 HMI를 통해 운영자에게 표시하며, 이에 대한 시스템의 수리 또는 운영상의 조치가 사후에 이루어지는 경우에 해당 대응을 기반으로 학습이 이루어지도록 하고,
상기 인공지능부는, 이상이나 오류의 발생 이전에 이상 패턴이 발생하는 것을 모니터링하여 이상이 발생할 가능성을 사전에 예측하여 상기 HMI를 통해 운영자에게 표시하며, 스카다 시스템의 과거 정상 작동 및 이상 상황에 대한 데이터를 미리 학습하여 시스템이 설치되는 초기부터 모니터링 대상 설비 및 스카다 시스템의 이상 발생 원인의 판단 및 대응하도록 하고,
상기 HMI는, DI, AI, DO, AO 데이터 및 단선도, 리포트의 편집을 수행하기 위한 편집부; 상기 중앙 서버와의 데이터를 송수신하기 위한 통신부; 이벤트 검색, 트렌드 검색, TAG 지원, 리포트 등록의 유틸리티 프로그램을 담당하기 위한 유틸리티부; 및 DI, AI, DO, AO 데이터를 심볼이나 그림, 글자로 표시하며, 이벤트 데이터와 경보음을 출력하기 위한 모니터링부를 구비하고, 상기 편집부는, DI, AI, DO(Digital Output), AO(Analog Output) 데이터 및 단선도, 리포트의 편집을 수행하고, 상기 통신부는, 중앙 서버(130)(즉, 스카다부(131), 인공지능부(132))와의 데이터를 송수신하고, 유틸리티부는, 이벤트 검색, 트렌드 검색, TAG 지원, 리포트 등록의 유틸리티 프로그램을 담당하고, 상기 모니터링부는, DI, AI, DO, AO 데이터를 심볼, 그림, 글자로 표시하며, 이벤트 데이터와 경보음을 출력하고, 모니터링부는, 전체계통도, 제어반 화면, PDS 화면, 통신, 장치 이상유무 화면, 전력품질 화면, 고장점표정반 화면을 디스플레이로 표시해 주는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반 스카다 시스템.

In the AI-based SCADA system,
The AI-based SCADA system,
a plurality of remote terminal devices connected to each monitoring target facility, collecting data of each monitoring target facility, and transmitting data;
a communication control device that collects data from the remote terminal device and transmits the pre-processed data by performing pre-data processing on the collected data to reduce a time required for a subsequent data processing process;
By collecting pre-processing data from the communication control device, data processing, abnormal data monitoring, data storage, and operator control data received from the HMI are transmitted to the communication control device, and using the entire data stored and the SCADA unit to store the history Execute the learning of artificial intelligence, and through the learned artificial intelligence, operational integrity related to systemic factors such as data loss due to device failure and errors of the system, and incorrect operation commands caused by human factors due to inexperienced operation of the operator a central server composed of an artificial intelligence unit that monitors human operation errors; and
and an HMI for displaying processing data from the central server on a display screen and transmitting a system control command to the central server according to an operator's operating command,
The remote terminal device 110, RTU (Remote Terminal Unit) 111 for enabling mutual control with the equipment to be monitored; A smart digital processor (SDP) 112 for applying a plurality of communication methods and communication protocols to the RTU 111 is provided to collect field data of field devices or equipment and transmitted to the communication control device 120,
The communication control device,
With respect to the converted data collected from the remote terminal device, pre-processing of data for assembling and dismantling, error detection and correction of packets through pre-processing software, refining, reduction, and transformation is performed to convert the data into pre-processed data to the central server Equipped with an FEP that transmits to
The communication control device,
It consists of duplication of active state and standby state, and provides continuous and continuous service by switching to standby state according to the abnormality check result,
The central server,
It consists of a duplication of the active server and the standby server, and provides continuous and continuous service by switching to the standby server according to the abnormality check result.
The central server,
a scad unit for processing and storing the pre-processing data collected from the communication control device, and for transmitting the data of the current state so that the operator can monitor it together with abnormal data monitoring and system control; and an artificial intelligence unit for classifying, inferring, and monitoring the operational integrity of the system and the operator's operational errors based on artificial intelligence by utilizing all the stored data; and
The SCADA unit may include: a communication unit for transmitting and receiving data with the communication control device, the HMI, and the artificial intelligence unit; a determination unit for determining data to determine an on/off event of DI and an event of upper or lower limit of AI; a storage unit for storing alarm data and trends, reports and input data; a redundancy unit for checking data synchronization and program, communication abnormality, and DBMS abnormality, and performing redundancy switching according to the abnormality check result; Equipped with a module support unit to support each module management and utility,
The artificial intelligence unit, a data collection / loading interworking platform for data collection and loading with a set of communication protocols and database processes; A data processing/model learning interworking platform for data processing and model learning as a set of processes for data processing and model learning required for artificial intelligence learning; A server interworking platform for interplatform interworking and artificial intelligence model service execution as a set of processes for interplatform interworking and artificial intelligence model service execution; a client infrastructure for allowing a client to use the AI unit as a set of processes for AI monitoring; a core for controlling the platform with a set of core processes; a domain platform for managing internal domains and domains of other servers as a set of processes for managing internal domains and domains of other servers; a core infrastructure for managing data processed by the data processing/model learning interworking platform as a set of processes for managing data; and a security interworking platform for taking care of security with a set of security-related processes,
The artificial intelligence unit of the central server learns an anomaly prediction model with learning software, performs pre-processing and post-processing to form a model that is served in real time, improves the model with re-learning software, and provides expert knowledge service through expert knowledge service Based on the artificial intelligence that is learned in a way that has an infinite evolutionary structure that repeatedly performs the transmission of the based post-response to the operator by applying it to the prediction model with the judgment and predicted knowledge of the SCADA system, hardware or software, To monitor the operational integrity related to the systemic elements of the data, and human operational errors caused by the inexperienced human elements of the operator's operation;
The artificial intelligence unit, but performs monitoring of equipment integrity through the HMI; The data integrity is checked by monitoring the signals and data from the central server, the HMI, and FEP, and when there is no data reception through the FEP, the SCADA system is monitored as a whole to diagnose FEP module abnormalities or RTU failures. presented to the operator;
The artificial intelligence unit, but performs monitoring of equipment integrity through the HMI; There is no problem in data transmission within the SCADA system, but when an error in data processing occurs, the operator is unaware of the location of data processing and displays a notification to the operator,
The artificial intelligence unit, but performs monitoring for human error through the HMI; If the AI data values associated with the specific equipment are learned at the time the specific equipment is put in, the operator is notified if the AI data is 0 or the data within the normal range is not displayed at the time the specific equipment is put in.
The artificial intelligence unit, but performs monitoring for human error through the HMI; It learns to generate related DI and AI events when a specific facility is turned on or off, and displays a notification to the operator when a preset time elapses when the specific facility is turned on or off.
The artificial intelligence unit, but performs monitoring for human error through the HMI; By learning the actions of the operator after the event occurs, when the same event occurs, when the operator proceeds with a different action than before, a notification is displayed to the operator,
The artificial intelligence unit generates a model when starting the system and performs supervised learning, but performs model supervised learning through a dataset; performing unsupervised learning by extracting and serving the supervised model in the first step, and performing model unsupervised learning through operational data and datasets based on the model extracted and served in the first step; Perform automatic machine learning by extracting and serving the unsupervised model in two steps; Performs automatic machine learning through operation data and datasets for each preset cycle based on the two-step extraction and serving model; performing expert knowledge learning by extracting and serving the machine-learned model in three steps, and performing expert knowledge learning by using an expert knowledge service based on the three-step extraction and serving model; After extracting and serving the expert knowledge-learned model in 4 steps, repeat the process of performing supervised learning again based on the 4 step extraction and serving model,
The artificial intelligence unit, but performs the first step of predicting system anomalies in advance; In order to develop an anomaly prediction model, it receives big data in a file format that can be recognized in artificial intelligence learning, such as Excel or image file, from normal and abnormal sensor data or labeled dataset acquired in advance, and uses artificial intelligence learning software to predict anomalies. In the case of the learned model, after verification through model verification, the trained model is distributed, and the distributed model is served to transmit an abnormal pattern notification to the HMI, and the artificial intelligence unit, the system abnormal situation prediction 2 perform the steps; The data observed in the SCADA system or facility is collected through streaming technology, the data extracted through the refining process is stored in the file format used by the AI learning software, and the extracted data stored in the AI learning software is read again Pre-processing with data usable in the artificial intelligence learning model, forming a model that is served in real time so that an operator can check the results predicted by the artificial intelligence learning model, and the artificial intelligence unit, re-learning software such as automatic machine learning software Performs the 3rd step of predicting system anomalies in advance of adding , distributes the generated model through self-verification and comparison with previous models, and the artificial intelligence unit performs the 4 steps of predicting system abnormalities in advance, but each relevant expert inquires the event data to obtain expert opinion on the data Through the remote advisory system that establishes opinions, SCDA system expert level judgment and predictive knowledge are applied to the predictive model, and the post-response of the applied predictive model is transmitted to the HMI. to be used again as an initial prediction model in the first stage of system abnormality pre-prediction, and the artificial intelligence unit collects the data of the normal operation and operation state of the monitoring target facility or SCADA system, and the normal operation and operation state unsupervised or supervised learning of the normal pattern, and when an abnormality that deviates from the reference value occurs, it is predicted as one of the causes of systemic operational integrity and human operation error and displayed to the operator through the HMI, In case the action of
The artificial intelligence unit monitors the occurrence of an abnormal pattern before the occurrence of an abnormality or error, predicts the possibility of an abnormality in advance, and displays it to the operator through the HMI, By learning the data in advance, it is possible to determine and respond to the cause of the occurrence of abnormalities in the equipment to be monitored and the SCADA system from the initial stage of system installation,
The HMI may include: an editing unit for editing DI, AI, DO, AO data and single-line diagrams and reports; a communication unit for transmitting and receiving data to and from the central server; Utility department in charge of utility programs of event search, trend search, TAG support, and report registration; and a monitoring unit for displaying DI, AI, DO, and AO data as symbols, pictures, and characters, and outputting event data and an alarm sound, wherein the editing unit includes DI, AI, Digital Output (DO), and AO (Analog). Output) data, single-line diagram, and report editing are performed, and the communication unit transmits and receives data to and from the central server 130 (ie, SCADA unit 131, artificial intelligence unit 132), and the utility unit, event search , trend search, TAG support, and report registration utility program AI-based SCADA system, characterized in that it displays the overall schematic, control panel screen, PDS screen, communication, device abnormality screen, power quality screen, and fault point expression panel screen.

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