KR102434651B1 - 독립형 고용량 신호 계측장치 - Google Patents
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Abstract
신호 계측장치를 독립형으로 구현하여 유선 케이블 없이도 동시에 여러 개소의 신호 측정이 가능하도록 하고, 신호 손실 없이 고속 푸리에 변환(FFT) 분석을 위한 대용량의 로 데이터(Raw Data)를 저장하여 계측 완료 후 신호의 위상 차를 분석할 수 있도록 한 독립형 고용량 신호 계측장치에 관한 것으로서, PC 네트워크를 통해 시간 동기신호를 수신하고, 저장된 계측 데이터를 PC 네트워크를 통해 분석 시스템으로 전송하는 통신 모듈, 시간 동기신호를 이용하여 타이머의 시간을 분석 시스템의 시간과 동기화시키는 시간 동기화부, 측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부, 측정한 계측신호를 저장하도록 제어하고, 시간 동기화를 제어하며 저장한 계측신호의 출력을 제어하는 제어부, 계측 신호를 저장하는 외장 메모리, 통신 모듈/시간 동기화부/센서부/제어부/외장 메모리를 내장하는 하우징을 포함하여, 독립형 고용량 신호 계측장치를 구현한다.
Description
본 발명은 독립형 고용량 신호 계측장치에 관한 것으로, 특히 신호 계측장치를 독립형으로 구현하여 유선 케이블 없이도 동시에 여러 개소의 신호 측정이 가능하도록 하고, 신호 손실 없이 고속 푸리에 변환(FFT) 분석을 위한 대용량의 로 데이터(Raw Data)를 저장하여 계측 완료 후 신호의 위상 차를 분석할 수 있도록 한 독립형 고용량 신호 계측장치에 관한 것이다.
선박 시운전 중 발생하는 진동소음 문제의 정확한 원인을 파악하기 위해서 시간에 따른 진동 및 소음 변화량을 계측하고, 주파수 분석을 통해 소음 원인을 분석한다.
진동 및 소음 변화량 측정을 위해, 선박의 측정 지점별로 소음/진동 측정 장치를 설치하고, 측정 지점별 시간 동기화를 위해 유선 케이블을 이용하여 감시장치와 측정장치를 연결한다.
여기서 선박의 크기와 길이에 따라 측정장치의 설치 개소가 증가하며, 상대적으로 유선 케이블의 길이도 증가한다.
따라서 상기와 같이 유선 케이블을 이용하여 시간 동기화를 구현하는 소음/진동 측정시스템은, 유선 케이블의 운반 및 설치에 대해 많은 시간이 소요됨과 아울러 설치 인력이 필요하다는 문제점이 있다.
한편, 선박에서 선체의 상태를 측정하기 위해 종래에 제안된 기술이 <특허문헌 1 > 내지 <특허문헌 2> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 은 선체 외판에 홀을 뚫지 않고 영구자석에 의해 선체에 견고히 부착되어 구조적인 안전성을 도모하며, 혹독한 해상환경에서도 프로펠러에 의한 지전력이 선체에 미치는 변동압력의 효율적인 계측을 할 수 있도록 한 마그네틱 압력센서를 이용한 선체 변동압력 측정장치를 제공한다.
이러한 <특허문헌 1> 은 압력만 측정 가능할 뿐 소음 및 진동 신호의 측정은 어렵고, 유선 케이블인 계측신호 인출선을 이용하여 감시장치에 연결하는 형태이므로, 유선 케이블의 설치에 따른 시간 및 인적 자원 낭비 문제를 유발한다.
또한, <특허문헌 2> 는 압력센서와 신호저장기를 덮어씌운 일체형 패키지 구조가 되도록 하는 결합수단인 케이싱을 마련하여 영구자석을 통해 케이싱을 선체외판에 부착시켜 선체의 변동압력을 측정하는 선체 변동압력 계측장치를 제공한다.
이러한 <특허문헌 2> 는 선체 압력만 측정 가능할 뿐 소음 및 진동 신호의 측정은 어렵고, 선박의 여러 개소에 다수의 변동압력 계측장치를 설치할 경우 시간적인 동기화가 이루어지지 않아, 동일 시간대에서 발생하는 진동 및 소음 변화량의 측정에 활용할 수 없는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 유선 케이블을 이용한 신호 계측장치 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 신호 계측장치를 독립형으로 구현하여 유선 케이블 없이도 동시에 여러 개소의 신호 측정이 가능하도록 하고, 신호 손실 없이 고속 푸리에 변환(FFT) 분석을 위한 대용량의 로 데이터(Raw Data)를 저장하여 계측 완료 후 신호의 위상 차를 분석할 수 있도록 한 독립형 고용량 신호 계측장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "독립형 고용량 신호 계측장치"의 제1 실시 예는,
PC 네트워크를 통해 시간 동기신호를 수신하고, 저장된 계측 데이터를 상기 PC 네트워크를 통해 분석 시스템으로 전송하는 통신 모듈;
상기 통신 모듈을 통해 수신한 시간 동기신호를 이용하여 타이머의 시간을 분석 시스템의 시간과 동기화시키는 시간 동기화부;
측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부;
상기 센서부에서 측정한 계측신호를 저장하도록 제어하고, 시간 동기화를 제어하며 저장한 계측신호의 출력을 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 계측 신호를 저장하는 외장 메모리;
상기 통신 모듈, 시간 동기화부, 센서부, 제어부 및 외장 메모리를 내장하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 하우징은 내장된 제품에 구동 전원을 공급해주는 배터리를 내장한 것을 특징으로 한다.
상기에서 외장 메모리는 상기 계측 신호를 로 데이터(Raw Data) 형태로 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 제어부는 상기 통신모듈을 통해 분석 시스템으로부터 전송된 계측 제어 프로그램을 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 상기 계측 제어 프로그램을 이용하여 상기 센서부의 계측 제어 및 계측신호의 저장을 제어하되,
상기 계측 제어 프로그램은 계측 시작/종료 시간, 지연 기간, 계측 기간에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치"는,
상기 하우징에 내장되며, 리모컨을 통해 전송된 제어 신호를 수신하여 상기 제어부에 전달하는 원격신호 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "독립형 고용량 신호 계측장치"의 제2 실시 예는,
PC 네트워크를 통해 시간 동기신호를 수신하고, 저장된 계측 데이터를 상기 PC 네트워크를 통해 분석 시스템으로 전송하는 통신 모듈;
상기 통신 모듈을 통해 수신한 시간 동기신호를 이용하여 타이머의 시간을 분석 시스템의 시간과 동기화시키는 시간 동기화부;
측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부로부터 전송된 계측신호를 수신하는 센서 인터페이스부;
상기 센서 인터페이스부에서 수신한 계측신호를 저장하도록 제어하고, 시간 동기화를 제어하며 저장한 계측신호의 출력을 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 계측 신호를 저장하는 외장 메모리;
상기 통신 모듈, 시간 동기화부, 센서 인터페이스부, 제어부 및 외장 메모리를 내장하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 하우징은 내장된 제품에 구동 전원을 공급해주는 배터리를 내장한 것을 특징으로 한다.
상기에서 외장 메모리는 상기 계측 신호를 로 데이터(Raw Data) 형태로 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 제어부는 상기 통신모듈을 통해 분석 시스템으로부터 전송된 계측 제어 프로그램을 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 상기 계측 제어 프로그램을 이용하여 상기 센서부의 계측 제어 및 계측신호의 저장을 제어하되,
상기 계측 제어 프로그램은 계측 시작/종료 시간, 지연 기간, 계측 기간에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치"의 제2실시 예는,
상기 하우징에 내장되며, 리모컨을 통해 전송된 제어 신호를 수신하여 상기 제어부에 전달하는 원격신호 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치"의 제2실시 예는,
측정 개소에 설치되어, 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부;
상기 센서부에서 측정된 계측 신호를 상기 하우징내의 센서 인터페이스부에 전달하기 위한 유선 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 선박에서 압력, 소음 및 진동을 측정하는 신호 계측장치를 독립형으로 구현하여 유선 케이블 없이도 동시에 여러 개소의 신호를 동시 측정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 신호 계측장치에 외장 메모리를 부가하여, 계측된 신호의 손실 없이 고속 푸리에 변환(FFT) 분석을 위한 대용량의 로 데이터(Raw Data)를 저장할 수 있는 장점도 있다.
또한, 신호 계측장치를 유선 케이블을 사용하지 않는 독립형으로 구현함으로써, 기존과 같이 선박 크기 및 길이에 따라 복수의 신호 계측장치를 여러 개소에 설치할 경우 유선 케이블 설치에 따른 설치의 어려움과 시간 및 인적 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제1 실시 예 사시도 및 내부 개략 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제1 실시 예의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제2 실시 예 사용 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제2 실시 예의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제1 실시 예의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제2 실시 예 사용 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제2 실시 예의 구성도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 선체의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부가 하우징에 일체로 형성된 센서 일체형과, 센서부만 하우징으로부터 분리하고 센서부와 제품이 내장된 하우징을 유선 케이블로 연결하는 센서 분리형으로 대별된다.
여기서 센서 일체형을 제1 실시 예라고 하며, 센서 분리형을 제2 실시 예라고 하며, 이를 구분하여 설명하기로 한다.
<제1 실시 예>
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제1 실시 예 사시도 및 그 내부 개략 구성도로서, 독립형 고용량 신호 계측장치(10)는 독립형으로 선박의 설치 개소에 설치가 용이하도록 각각의 장비들이 전부 내장된 하우징(11)이 마련된다.
이렇게 각각의 장비들이 모두 내장된 하우징(11)만 계측하고자 하는 위치에 설치하면, 선체 내의 압력, 소음 및 진동 등과 같은 계측 대상을 정확하게 계측할 수 있으며, 기존과 같이 유선 케이블이 없이도 계측 신호를 분석 시스템에 편리하게 제공할 수 있다.
상기 하우징(11)은 하부에 선체의 계측 개소에 설치하기 위한 장착부가 마련되는 데, 이러한 장착부는 영구자석과 같은 장착수단을 이용하면 선체에 손상을 주지 않으면서도 편리하게 선체에 장착할 수 있다.
또한, 하우징(11)의 소정 위치(예를 들어, 하부 외주연)에는 하우징(11)을 선체에 장착한 상태에서, 탈착을 위해 탈착 수단을 삽입하고, 지렛대 원리를 이용하여 하우징(11)을 선체로부터 분리하기 위한 탈착 홈(12)이 구비된다.
아울러 선체에 장착된 하우징(11)을 쉽게 선체로부터 분리하기 위해, 탈착용 핸들(13)을 구비할 수도 있다. 이러한 탈착용 핸들(13)은 하우징(11)을 선체에 장착하고 계측을 할 때는 제거하고, 하우징(11)을 선체로부터 분리할 때만 하우징(11)에 결합하여 하우징(11)을 선체로부터 분리하는 데 사용될 수 있다.
탈착용 핸들(13)은 결합 돌기를 구비하고, 하우징(11)에 형성된 결합 홈에 결합한 후 외력을 가하여 하우징(11)을 선체로부터 분리할 수 있다.
다른 방법으로는, 전자석과 같은 자석을 탈착용 핸들(13)에 일체로 형성하고, 사용시에만 전자석을 가동시켜 하우징(11)의 금속 부분에 결합한 후 외력을 가하여 하우징(11)을 선체로부터 분리할 수 있다.
또한, 하우징(11)의 상부에는 측정 개소의 선체의 압력, 소음 및 진동을 측정하기 위한 다수의 센서로 이루어진 센서부가 장착되는 센서 장착부(14)가 구비된다.
아울러 상기 하우징(11)의 내부에는 계측 제어, 계측 신호 저장 및 출력을 위한 제어부, 통신 모듈 등이 포함된 메인 보드(16), 구동 전원을 공급하는 배터리, 계측 신호 저장을 위한 외장 메모리 등이 구비된다.
도 2는 상기와 같은 독립형 고용량 신호 계측장치(10)의 제1 실시 예 구성도로서, 제어부(101), 배터리(102), 센서부(103), 타이머(104), 외장 메모리(105), 시간 동기화부(106), 통신 모듈(107), 원격신호 수신부(108)를 포함한다.
통신 모듈(107)은 PC 네트워크를 통해 시간 동기신호를 수신하고, 저장된 계측 데이터를 상기 PC 네트워크를 통해 분석 시스템으로 전송하는 역할을 한다. 이러한 통신 모듈(107)은 분석 시스템인 PC와 미리 설정된 통신 방식으로 계측 데이터를 분석 시스템으로 전송한다.
시간 동기화부(106)는 상기 통신 모듈(107)을 통해 수신한 시간 동기신호를 이용하여 시간 정보를 제공하는 타이머(104)의 시간을 분석 시스템의 시간과 동기화하는 역할을 한다. 즉, 시간 동기화부(106)는 독립형 고용량 신호 계측장치(10)의 시간과 분석 시스템인 PC의 시간을 일치시키는 역할을 한다.
센서부(103)는 측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 역할을 한다. 여기서 센서부(103)는 압력을 측정하는 압력 센서, 소음을 측정하는 소음 측정센서, 진동을 측정하는 진동측정센서를 포함할 수 있다.
제어부(101)는 상기 센서부(103)에서 측정한 계측신호를 저장하도록 제어하는 역할을 하고, 시간 동기화를 제어하며 저장한 계측신호의 출력을 제어하는 역할을 한다.
이러한 제어부(101)는 상기 통신모듈(107)을 통해 분석 시스템으로부터 전송된 계측 제어 프로그램을 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 상기 계측 제어 프로그램을 이용하여 상기 센서부(103)의 계측 제어 및 계측신호의 저장을 제어하는 역할을 한다. 여기서 계측 제어 프로그램은 계측 시작/종료 시간, 지연 기간, 계측 기간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
외장 메모리(105)는 상기 제어부(101)의 제어에 따라 상기 계측 신호를 저장하는 역할을 한다. 이러한 외장 메모리(105)는 상기 계측 신호를 로 데이터(Raw Data) 형태로 저장하는 대용량 저장장치로 구현할 수 있다.
배터리(102)는 충전된 전원을 구동 전원으로 공급해주는 역할을 하며, 원격신호 수신부(108)는 리모컨을 통해 전송된 제어 신호를 수신하여 상기 제어부(101)에 전달하는 역할을 한다.
상기 제어부(101), 배터리(102), 센서부(103), 타이머(104), 외장 메모리(105), 시간 동기화부(106), 통신 모듈(107) 및 원격신호 수신부(108)는 상기 하우징(11)에 모두 내장되어, 단일의 독립형 고용량 신호 계측장치를 구현한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치(10)의 제1 실시 예 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 독립형 고용량 신호 계측장치(10)를 선체의 측정 개소에 설치하기 이전에 배터리(102)를 통해 동작 전원을 공급한다. 배터리(102)를 이용한 동작 전원 공급은 전원 스위치를 이용할 수 있다. 즉, 전원 스위치를 온 상태로 하면 동작 전원이 공급되고, 전원 스위치를 오프하면 동작 전원 공급이 차단된다. 배터리(102)는 용량은 적절한 것을 사용할 수 있다.
다음으로, 시간 동기화 및 센서 제어를 위해, 분석 시스템인 컴퓨터에 연결을 하고, 약정된 통신 방식으로 통신을 하여, 시간 동기 데이터 및 계측 제어 프로그램을 독립형 고용량 신호 계측장치(10)에 다운로드 한다. 상기 계측 제어 프로그램에는 계측 제어 데이터를 포함한다.
여기서 시간 동기화는 독립형 고용량 신호 계측장치(10)와 분석 시스템인 컴퓨터 간의 시간을 일치시키는 것을 의미한다.
실제 시운전 예정인 선박은 크기 및 길이 등에 따라 독립형 고용량 신호 계측장치(10)가 하나가 아니고 복수로 설치된다. 따라서 설치된 복수의 독립형 고용량 신호 계측장치의 시간이 동기화되어야, 선박의 압력, 소음 및 진동을 정확하게 분석할 수 있다. 이에 따라 분석 시스템인 컴퓨터의 시간과 모든 독립형 고용량 신호 계측장치 간의 시간 동기화를 구현해야 한다.
독립형 고용량 신호 계측장치(10)의 통신 모듈(107)은 수신한 시간 동기 데이터 및 계측 제어 프로그램을 제어부(101)에 전달한다.
제어부(101)는 수신한 시간 동기 데이터 및 계측 제어 프로그램을 내부 메모리에 저장한다. 이어, 시간 동기 데이터를 시간 동기화부(106)에 전달하고, 시간 동기화부(106)는 전달받은 시간 동기 데이터를 이용하여 타이머(104)의 시간을 보정한다.
즉, 타이머(104)의 시간을 분석 시스템인 컴퓨터의 시간과 일치하도록 보정을 한다. 이러한 시간 동기화를 통해 하나의 분석 시스템의 컴퓨터와 선박에서 신호 계측을 하는 복수의 독립형 고용량 신호 계측장치 간에 시간을 동기화한다.
다음으로, 분석 시스템으로부터 시간 동기 데이터 및 계측 제어 프로그램을 다운로드 받은 독립형 고용량 신호 계측장치를 시운전 예정인 선박의 계측 위치에 장착한다.
이후, 선박의 시운전이 시작되면, 제어부(101)는 내부 메모리에 저장한 계측 제어 프로그램을 추출하고, 이를 이용하여 계측의 제어 및 저장을 제어한다. 즉, 분석 시스템은 계측 제어 프로그램을 이용하여 계측이 필요한 시간에만 계측을 하고, 계측 데이터를 저장하도록 제어를 할 수 있다.
예컨대, 계측 제어 프로그램에 포함된 계측 제어 데이터를 추출하고, 계측 제어 데이터에 포함된 계측 기간 정보를 확인하여 계측 기간을 설정한다. 아울러 계측 시작 시간정보 및 종료 시간정보를 설정한다.
이후, 타이머(104)를 통해 제공되는 시간 정보를 통해 계측 시작시간이 되었는지를 확인하여, 계측 시작시간이 도래하면 센서부(103)를 통해 계측을 시작한다.
센서부(103)는 제어부(101)의 제어에 따라 계측 동작을 수행하여, 측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정한다. 이렇게 측정되는 측정 신호는 실시간으로 제어부(101)에 전달된다.
제어부(101)는 실시간으로 전달되는 계측 신호와 타이머(104)에서 제공해주는 시간 정보를 매칭시켜, 외장 메모리(105)에 저장한다.
여기서 제어부(101)는 계측 신호를 단순히 수치 값으로만 저장하는 것이 아니고, 추후 FFT 분석을 할 수 있도록 Law Data를 저장한다. 로 데이터를 저장할 경우, 저장할 데이터량이 많으므로 외장 메모리(105)를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 진동이나 소음과 같은 고주파수의 데이터를 장시간 계측할 경우, 저장 용량의 부족 상황을 고려하여, 외장 메모리(105)의 용량은 적절한 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 과정을 통해 제어부(101)는 계측 제어 데이터에 따라 계측 종료시간까지 상기와 같은 계측, 계측 데이터 저장 과정을 제어한다. 그리고 계측 종료시간이 되면 자동으로 센서부(103)를 오프하고, 계측 데이터의 저장 과정을 종료한다.
압력, 소음, 진동 등의 계측이 종료된 상태에서, 관리자는 선박의 특정 위치에 설치된 독립형 고용량 신호 계측장치를 전부 회수하고, 이를 분석 시스템인 컴퓨터와 연결하고, 저장 데이터 전송을 명령한다.
이러한 저장 데이터 전송 명령에 따라 통신 모듈(107)은 제어부(101), 외장 메모리(105)와 연동하여, 외장 메모리(105)에 저장된 계측 데이터를 분석 시스템으로 업-로드한다.
다른 방법으로, 외장 메모리(105)만을 독립형 고용량 신호 계측장치로부터 분리한 후, 분석 시스템에 연결된 리더기에 장착시켜 외장 메모리(105)에 저장된 계측 데이터를 읽어들이는 것도 가능하다. 외장 메모리(105)만을 독립형 고용량 신호 계측장치로부터 분리하여 사용할 때, 독립형 고용량 신호 계측장치는 현재 위치에 그대로 장착하고, 다른 외장 메모리로만 교체하면, 지속적으로 신호 계측이 가능하면서도 신호 분석을 할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 원격에서 리모컨을 이용하여 계측 시작 및 정지를 제어할 수 있다는 것이다.
예컨대, 관리자가 원격에서 리모컨을 이용하여 독립형 고용량 신호 계측장치로 계측 시작 명령을 전송하면, 독립형 고용량 신호 계측장치의 원격신호 수신부(108)에서 이를 수신한다. 이어 수신한 계측 시작 명령을 제어부(101)에 전달한다.
제어부(101)는 계측 시작 명령이 전달되면, 센서부(103)를 제어하여 계측을 시작하도록 제어를 한다. 이후, 계측 데이터를 저장하는 과정은 계측 제어 프로그램을 이용하는 방식과 동일하게 이루어진다.
아울러, 관리자가 원격에서 리모컨을 이용하여 독립형 고용량 신호 계측장치로 계측 정지 명령을 전송하면, 독립형 고용량 신호 계측장치의 원격신호 수신부(108)에서 이를 수신한다. 이어 수신한 계측 정지 명령을 제어부(101)에 전달한다.
제어부(101)는 계측 정지 명령이 전달되면, 센서부(103)를 제어하여 계측을 정지하도록 제어를 한다.
이와 같이 본 발명은 리모컨을 이용하여 편리하게 계측 시작 및 정지를 제어할 수도 있다.
<제2 실시 예>
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치의 제2 실시 예 사시 도로서, 독립형 고용량 신호 계측장치(10)는 독립형으로 선박의 설치 개소에 설치가 용이하도록 센서부(15)를 제외한 각각의 장비들이 전부 내장된 하우징(11)이 마련된다.
이렇게 센서부를 제외한 장비들이 모두 내장된 하우징(11)만 적절한 위치에 설치하고, 센서부(15)만 계측하고자 하는 위치에 설치한 후, 센서부(15)로부터 계측된 신호는 유선 케이블(17)을 통해 독립형 고용량 신호 계측장치(10)로 전달하는 형태이다. 여기서 유선 케이블(17)은 기존과 같이 계측장치와 분석 시스템을 연결하는 형태의 길이가 아니고, 센서부(15)와 하우징(11)만을 연결하는 짧은 길이의 케이블이된다.
센서부(15)는 설치된 위치에서 선체 내의 압력, 소음 및 진동 등과 같은 계측 대상을 정확하게 계측할 수 있으며, 계측된 신호는 상기 유선 케이블(17)을 통해 하우징(11)으로 전달한다.
상기 하우징(11)은 하부에 선체의 계측 개소에 설치하기 위한 장착부가 마련되는 데, 이러한 장착부는 영구자석과 같은 장착수단을 이용하면 선체에 손상을 주지 않으면서도 편리하게 선체에 장착할 수 있다.
또한, 하우징(11)의 소정 위치(예를 들어, 하부 외주연)에는 하우징(11)을 선체에 장착한 상태에서, 탈착을 위해 탈착 수단을 삽입하고, 지렛대 원리를 이용하여 하우징(11)을 선체로부터 분리하기 위한 탈착 홈(2)이 구비된다.
아울러 선체에 장착된 하우징(11)을 쉽게 선체로부터 분리하기 위해, 탈착용 핸들(13)을 구비할 수도 있다. 이러한 탈착용 핸들(13)은 하우징(11)을 선체에 장착하고 계측을 할 때는 제거하고, 하우징(11)을 선체로부터 분리할 때만 하우징(11)에 결합하여 하우징(11)을 선체로부터 분리하는 데 사용될 수 있다.
탈착용 핸들(13)은 결합 돌기를 구비하고, 하우징(11)에 형성된 결합 홈에 결합한 후 외력을 가하여 하우징(11)을 선체로부터 분리할 수 있다.
다른 방법으로는, 전자석과 같은 자석을 탈착용 핸들(13)에 일체로 형성하고, 사용시에만 전자석을 가동시켜 하우징(11)의 금속 부분에 결합한 후 외력을 가하여 하우징(11)을 선체로부터 분리할 수 있다.
아울러 상기 하우징(11)의 내부에는 계측 제어, 계측 신호 저장 및 출력을 위한 제어부, 통신 모듈 등이 포함된 메인 보드(16), 구동 전원을 공급하는 배터리, 계측 신호 저장을 위한 외장 메모리 등이 구비된다.
도 4는 상기와 같은 독립형 고용량 신호 계측장치(10)의 제2 실시 예 구성도로서, 제어부(101), 배터리(102), 타이머(104), 외장 메모리(105), 시간 동기화부(106), 통신 모듈(107), 원격신호 수신부(108) 및 센서 인터페이스부(109)를 포함한다.
통신 모듈(107)은 PC 네트워크를 통해 시간 동기신호를 수신하고, 저장된 계측 데이터를 상기 PC 네트워크를 통해 분석 시스템으로 전송하는 역할을 한다. 이러한 통신 모듈(107)은 분석 시스템인 PC와 미리 설정된 통신 방식으로 계측 데이터를 분석 시스템으로 전송한다.
시간 동기화부(106)는 상기 통신 모듈(107)을 통해 수신한 시간 동기신호를 이용하여 시간 정보를 제공하는 타이머(104)의 시간을 분석 시스템의 시간과 동기화하는 역할을 한다. 즉, 시간 동기화부(106)는 독립형 고용량 신호 계측장치(10)의 시간과 분석 시스템인 PC의 시간을 일치시키는 역할을 한다.
센서부(15)는 측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 역할을 한다. 여기서 센서부(15)는 압력을 측정하는 압력 센서, 소음을 측정하는 소음 측정센서, 진동을 측정하는 진동측정센서를 포함할 수 있다.
센서 인터페이스부(109)는 측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부(15)로부터 전송된 계측신호를 수신하여 상기 제어부(101)에 전달하는 역할을 한다.
제어부(101)는 상기 센서 인터페이스부(109)에서 수신한 계측신호를 저장하도록 제어하는 역할을 하고, 시간 동기화를 제어하며 저장한 계측신호의 출력을 제어하는 역할을 한다.
이러한 제어부(101)는 상기 통신모듈(107)을 통해 분석 시스템으로부터 전송된 계측 제어 프로그램을 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 상기 계측 제어 프로그램을 이용하여 상기 센서부(15)의 계측 제어 및 계측신호의 저장을 제어하는 역할을 한다. 여기서 계측 제어 프로그램은 계측 시작/종료 시간, 지연 기간, 계측 기간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
외장 메모리(105)는 상기 제어부(101)의 제어에 따라 상기 계측 신호를 저장하는 역할을 한다. 이러한 외장 메모리(105)는 상기 계측 신호를 로 데이터(Raw Data) 형태로 저장하는 대용량 저장장치로 구현할 수 있다.
배터리(102)는 충전된 전원을 구동 전원으로 공급해주는 역할을 하며, 원격신호 수신부(108)는 리모컨을 통해 전송된 제어 신호를 수신하여 상기 제어부(101)에 전달하는 역할을 한다.
상기 제어부(101), 배터리(102), 센서 인터페이스부(109), 타이머(104), 외장 메모리(105), 시간 동기화부(106), 통신 모듈(107) 및 원격신호 수신부(108)는 상기 하우징(11)에 모두 내장되어, 단일의 독립형 고용량 신호 계측장치를 구현한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 독립형 고용량 신호 계측장치(10)의 제2 실시 예 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 독립형 고용량 신호 계측장치(10)를 선체의 측정 개소에 설치하기 이전에 배터리(102)를 통해 동작 전원을 공급한다. 배터리(102)를 이용한 동작 전원 공급은 전원 스위치를 이용할 수 있다. 즉, 전원 스위치를 온 상태로 하면 동작 전원이 공급되고, 전원 스위치를 오프하면 동작 전원 공급이 차단된다. 배터리(102)는 용량은 적절한 것을 사용할 수 있다.
다음으로, 시간 동기화 및 센서 제어를 위해, 분석 시스템인 컴퓨터에 연결을 하고, 약정된 통신 방식으로 통신을 하여, 시간 동기 데이터 및 계측 제어 프로그램을 독립형 고용량 신호 계측장치(10)에 다운로드 한다. 상기 계측 제어 프로그램에는 계측 제어 데이터를 포함한다.
여기서 시간 동기화는 독립형 고용량 신호 계측장치(10)와 분석 시스템인 컴퓨터 간의 시간을 일치시키는 것을 의미한다.
실제 시운전 예정인 선박은 크기 및 길이 등에 따라 독립형 고용량 신호 계측장치(10)가 하나가 아니고 복수로 설치된다. 따라서 설치된 복수의 독립형 고용량 신호 계측장치의 시간이 동기화되어야, 선박의 압력, 소음 및 진동을 정확하게 분석할 수 있다. 이에 따라 분석 시스템인 컴퓨터의 시간과 모든 독립형 고용량 신호 계측장치 간의 시간 동기화를 구현해야 한다.
독립형 고용량 신호 계측장치(10)의 통신 모듈(107)은 수신한 시간 동기 데이터 및 계측 제어 프로그램을 제어부(101)에 전달한다.
제어부(101)는 수신한 시간 동기 데이터 및 계측 제어 프로그램을 내부 메모리에 저장한다. 이어, 시간 동기 데이터를 시간 동기화부(106)에 전달하고, 시간 동기화부(106)는 전달받은 시간 동기 데이터를 이용하여 타이머(104)의 시간을 보정한다.
즉, 타이머(104)의 시간을 분석 시스템인 컴퓨터의 시간과 일치하도록 보정을 한다. 이러한 시간 동기화를 통해 하나의 분석 시스템의 컴퓨터와 선박에서 신호 계측을 하는 복수의 독립형 고용량 신호 계측장치 간에 시간을 동기화한다.
다음으로, 분석 시스템으로부터 시간 동기 데이터 및 계측 제어 프로그램을 다운로드 받은 독립형 고용량 신호 계측장치를 시운전 예정인 선박의 적당한 위치에 장착한다. 이어, 센서부(15)를 신호 계측을 위한 적당한 위치에 장착한다. 센서부(15)도 전자석 등을 이용하여 선박을 훼손하지 않으면서도 선체에 탈부착하는 것이 바람직하다.
이후, 선박의 시운전이 시작되면, 제어부(101)는 내부 메모리에 저장한 계측 제어 프로그램을 추출하고, 이를 이용하여 계측의 제어 및 저장을 제어한다. 즉, 분석 시스템은 계측 제어 프로그램을 이용하여 계측이 필요한 시간에만 계측을 하고, 계측 데이터를 저장하도록 제어를 할 수 있다.
예컨대, 계측 제어 프로그램에 포함된 계측 제어 데이터를 추출하고, 계측 제어 데이터에 포함된 계측 기간 정보를 확인하여 계측 기간을 설정한다. 아울러 계측 시작 시간정보 및 종료 시간정보를 설정한다.
이후, 타이머(104)를 통해 제공되는 시간 정보를 통해 계측 시작시간이 되었는지를 확인하여, 계측 시작시간이 도래하면 센서 인터페이스부(109)를 통해 센서부(15)를 구동하여 계측을 시작한다. 여기서 센서부(15)는 내부에 배터리를 장착하고 독립 전원을 이용하여 동작을 하거나, 상기 센서 인터페이스부(109)를 통해 구동용 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
센서부(15)는 제어부(101)의 제어에 따라 계측 동작을 수행하여, 측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정한다. 이렇게 측정되는 측정 신호는 실시간으로 제어부(101)에 전달된다.
제어부(101)는 실시간으로 전달되는 계측 신호와 타이머(104)에서 제공해주는 시간 정보를 매칭시켜, 외장 메모리(105)에 저장한다.
여기서 제어부(101)는 계측 신호를 단순히 수치 값으로만 저장하는 것이 아니고, 추후 FFT 분석을 할 수 있도록 Law Data를 저장한다. 로 데이터를 저장할 경우, 저장할 데이터량이 많으므로 외장 메모리(105)를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 진동이나 소음과 같은 고주파수의 데이터를 장시간 계측할 경우, 저장 용량의 부족 상황을 고려하여, 외장 메모리(105)의 용량은 적절한 것을 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 과정을 통해 제어부(101)는 계측 제어 데이터에 따라 계측 종료시간까지 상기와 같은 계측, 계측 데이터 저장 과정을 제어한다. 그리고 계측 종료시간이 되면 자동으로 센서부(15)를 오프하고, 계측 데이터의 저장 과정을 종료한다.
압력, 소음, 진동 등의 계측이 종료된 상태에서, 관리자는 선박의 특정 위치에 설치된 독립형 고용량 신호 계측장치를 전부 회수하고, 이를 분석 시스템인 컴퓨터와 연결하고, 저장 데이터 전송을 명령한다.
이러한 저장 데이터 전송 명령에 따라 통신 모듈(107)은 제어부(101), 외장 메모리(105)와 연동하여, 외장 메모리(105)에 저장된 계측 데이터를 분석 시스템으로 업-로드한다.
다른 방법으로, 외장 메모리(105)만을 독립형 고용량 신호 계측장치로부터 분리한 후, 분석 시스템에 연결된 리더기에 장착시켜 외장 메모리(105)에 저장된 계측 데이터를 읽어들이는 것도 가능하다. 외장 메모리(105)만을 독립형 고용량 신호 계측장치로부터 분리하여 사용할 때, 독립형 고용량 신호 계측장치는 현재 위치에 그대로 장착하고, 다른 외장 메모리로만 교체하면, 지속적으로 신호 계측이 가능하면서도 신호 분석을 할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 원격에서 리모컨을 이용하여 계측 시작 및 정지를 제어할 수 있다는 것이다.
예컨대, 관리자가 원격에서 리모컨을 이용하여 독립형 고용량 신호 계측장치로 계측 시작 명령을 전송하면, 독립형 고용량 신호 계측장치의 원격신호 수신부(108)에서 이를 수신한다. 이어 수신한 계측 시작 명령을 제어부(101)에 전달한다.
제어부(101)는 계측 시작 명령이 전달되면, 센서부(15)를 제어하여 계측을 시작하도록 제어를 한다. 이후, 계측 데이터를 저장하는 과정은 계측 제어 프로그램을 이용하는 방식과 동일하게 이루어진다.
아울러, 관리자가 원격에서 리모컨을 이용하여 독립형 고용량 신호 계측장치로 계측 정지 명령을 전송하면, 독립형 고용량 신호 계측장치의 원격신호 수신부(108)에서 이를 수신한다. 이어 수신한 계측 정지 명령을 제어부(101)에 전달한다.
제어부(101)는 계측 정지 명령이 전달되면, 센서부(15)를 제어하여 계측을 정지하도록 제어를 한다.
이와 같이 본 발명은 리모컨을 이용하여 편리하게 계측 시작 및 정지를 제어할 수도 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
10: 독립형 고용량 신호 계측장치
11: 하우징
12: 탈착 홈
13: 탈착용 핸들
14: 센서 장착부
15: 센서부
16: 메인보드
17: 유선 케이블
101: 제어부
102: 배터리
103: 센서부
104: 타이머
105: 외장 메모리
106: 시간 동기화부
107: 통신 모듈
108: 원격신호 수신부
109: 센서 인터페이스부
11: 하우징
12: 탈착 홈
13: 탈착용 핸들
14: 센서 장착부
15: 센서부
16: 메인보드
17: 유선 케이블
101: 제어부
102: 배터리
103: 센서부
104: 타이머
105: 외장 메모리
106: 시간 동기화부
107: 통신 모듈
108: 원격신호 수신부
109: 센서 인터페이스부
Claims (11)
- PC 네트워크를 통해 시간 동기신호를 수신하고, 저장된 계측 데이터를 상기 PC 네트워크를 통해 분석 시스템으로 전송하는 통신 모듈;
상기 통신 모듈을 통해 수신한 시간 동기신호를 이용하여 타이머의 시간을 분석 시스템의 시간과 동기화시키는 시간 동기화부;
측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부;
상기 센서부에서 측정한 계측신호를 저장하도록 제어하고, 시간 동기화를 제어하며 저장한 계측신호의 출력을 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 계측 신호를 저장하는 외장 메모리;
리모컨을 통해 전송된 제어 신호를 수신하여 상기 제어부에 전달하는 원격신호 수신부; 및
상기 통신 모듈, 시간 동기화부, 센서부, 제어부, 외장 메모리 및 원격신호 수신부를 내장하는 하우징을 포함하고,
상기 하우징은 하부에 선체의 계측 개소에 설치하기 위한 장착부가 마련되며, 상기 장착부는 영구자석을 포함하며,
상기 하우징의 하부 외주연에는 선체에 장착된 하우징의 탈착을 위한 탈착 홈이 구비된 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
- 청구항 1에서, 상기 하우징은 내장된 제품에 구동 전원을 공급해주는 배터리를 내장한 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
- 청구항 1에서, 상기 외장 메모리는 상기 계측 신호를 로 데이터(Raw Data) 형태로 저장하는 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
- 청구항 1에서, 상기 제어부는 상기 통신모듈을 통해 분석 시스템으로부터 전송된 계측 제어 프로그램을 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 상기 계측 제어 프로그램을 이용하여 상기 센서부의 계측 제어 및 계측신호의 저장을 제어하되,
상기 계측 제어 프로그램은 계측 시작/종료 시간, 지연 기간, 계측 기간에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
- 삭제
- PC 네트워크를 통해 시간 동기신호를 수신하고, 저장된 계측 데이터를 상기 PC 네트워크를 통해 분석 시스템으로 전송하는 통신 모듈;
상기 통신 모듈을 통해 수신한 시간 동기신호를 이용하여 타이머의 시간을 분석 시스템의 시간과 동기화시키는 시간 동기화부;
측정 개소의 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부로부터 전송된 계측신호를 수신하는 센서 인터페이스부;
상기 센서 인터페이스부에서 수신한 계측신호를 저장하도록 제어하고, 시간 동기화를 제어하며 저장한 계측신호의 출력을 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 계측 신호를 저장하는 외장 메모리;
리모컨을 통해 전송된 제어 신호를 수신하여 상기 제어부에 전달하는 원격신호 수신부; 및
상기 통신 모듈, 시간 동기화부, 센서 인터페이스부, 제어부, 외장 메모리 및 원격신호 수신부를 내장하는 하우징을 포함하고,
상기 하우징은 하부에 선체의 계측 개소에 설치하기 위한 장착부가 마련되며, 상기 장착부는 영구자석을 포함하며,
상기 하우징의 하부 외주연에는 선체에 장착된 하우징의 탈착을 위한 탈착 홈이 구비된 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
- 청구항 6에서, 상기 하우징은 내장된 제품에 구동 전원을 공급해주는 배터리를 내장한 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
- 청구항 6에서, 상기 외장 메모리는 상기 계측 신호를 로 데이터(Raw Data) 형태로 저장하는 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
- 청구항 6에서, 상기 제어부는 상기 통신모듈을 통해 분석 시스템으로부터 전송된 계측 제어 프로그램을 수신하여 내부 메모리에 저장하고, 상기 계측 제어 프로그램을 이용하여 상기 센서부의 계측 제어 및 계측신호의 저장을 제어하되,
상기 계측 제어 프로그램은 계측 시작/종료 시간, 지연 기간, 계측 기간에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
- 삭제
- 청구항 6에서, 측정 개소에 설치되어, 압력, 소음 및 진동을 측정하는 센서부; 상기 센서부에서 측정된 계측 신호를 상기 하우징내의 센서 인터페이스부에 전달하기 위한 유선 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 고용량 신호 계측장치.
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| KR1020200088502A KR102434651B1 (ko) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | 독립형 고용량 신호 계측장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |