KR102444442B1 - System and method for diagnosing facility fault - Google Patents
System and method for diagnosing facility fault Download PDFInfo
- Publication number
- KR102444442B1 KR102444442B1 KR1020160027143A KR20160027143A KR102444442B1 KR 102444442 B1 KR102444442 B1 KR 102444442B1 KR 1020160027143 A KR1020160027143 A KR 1020160027143A KR 20160027143 A KR20160027143 A KR 20160027143A KR 102444442 B1 KR102444442 B1 KR 102444442B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- failure
- data
- facility
- diagnosis
- sensor data
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 173
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 135
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 14
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 claims 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 14
- 238000007418 data mining Methods 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000007621 cluster analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 238000012706 support-vector machine Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
- G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
- G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
- G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
- G05B23/0229—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions knowledge based, e.g. expert systems; genetic algorithms
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
- G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Marketing (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
본 발명은 설비 고장 진단 장치에 관한 것이다. 본 발명의 설비 고장 진단 장치는 설비의 동작에 관련된 데이터를 수집하는 센서들, 네트워크를 통해 센서들에 연결되고, 센서들로부터 수집된 센서 데이터를 저장하는 데이터베이스, 센서 데이터를 이용하여 설비의 고장을 진단하는 블랙 박스 방식이 적용된 제 1 분석 엔진, 센서 데이터를 설비와 연계하여 설비의 고장을 진단하는 화이트 박스 방식이 적용된 제 2 분석 엔진, 및 제 1 분석 엔진과 제 2 분석 엔진에 연결되고, 제 1 분석 엔진으로부터 출력된 제 1 고장 진단 데이터와 제 2 분석 엔진으로부터 출력된 제 2 고장 진단 데이터를 조합하여 설비의 고장을 진단하는 연동 인터페이스를 포함한다.The present invention relates to an apparatus for diagnosing equipment failure. The equipment failure diagnosis apparatus of the present invention detects equipment failure using sensors that collect data related to operation of equipment, a database that is connected to the sensors through a network and stores sensor data collected from the sensors, and sensor data. A first analysis engine to which a black box method for diagnosis is applied, a second analysis engine to which a white box method for diagnosing equipment failures is applied by linking sensor data with facilities, and a first analysis engine and a second analysis engine, and an interlocking interface for diagnosing equipment failure by combining the first failure diagnosis data output from the first analysis engine and the second failure diagnosis data output from the second analysis engine.
Description
본 발명은 설비 고장 진단 장치에 관련된 것으로, 대형 관리 시스템에서 관리되는 설비 고장을 진단하는 설비 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for diagnosing equipment failure, and to an apparatus and method for diagnosing equipment failure managed in a large-scale management system.
사물 인터넷(IoT: Internet of Thing)의 발달로 인해, 다양한 종류, 크기, 스펙을 갖는 센서들이 개발되고 있으며, 이러한 센서들을 활용하기 위한 센서 네트워크 기술도 발전하고 있다. 저전력 소형 무선 센서들의 개발은 대상 설비 및 장치에 적용 가능한 센서의 수를 과거에 비해 비약적으로 향상시킨다.With the development of the Internet of Things (IoT), sensors having various types, sizes, and specifications are being developed, and a sensor network technology for using these sensors is also developing. The development of low-power small wireless sensors dramatically improves the number of sensors applicable to target facilities and devices compared to the past.
설비마다 설치 가능한 센서의 개수가 증가함에 따라 과거에는 설치되지 않았던 부가적인 센서들까지도 설치되고 있다. 이러한 부가적인 센서들은 예를 들면, 온습도 센서, 진동 센서, 외부 기압 센서 등이 있다. 설비에 따라 필요할 수도 있지만, 중요성이 낮은 이러한 센서들은 과거에 비용, 소비전력, 통신 문제 등으로 설치되지 않았지만, 현재, 사물 인터넷의 발전과 더불어 센서 기술의 발전으로 인해, 사용자의 요구에 따라 제약없이 추가로 설치가 가능하다.As the number of sensors that can be installed in each facility increases, additional sensors that have not been installed in the past are also being installed. Such additional sensors include, for example, a temperature and humidity sensor, a vibration sensor, an external barometric pressure sensor, and the like. Although it may be necessary depending on the facility, these sensors of low importance were not installed in the past due to cost, power consumption, communication problems, etc., but now, due to the development of sensor technology along with the development of the Internet of Things, there is no restriction according to the needs of the user. Additional installation is possible.
센서 데이터 분석의 측면을 고려하면, 컴퓨팅 전력이 낮은 과거에는 많은 센서들의 설치를 통해 수집되는 데이터량이 증가하더라도 정보를 원하는 시간 내에 분석을 할 수 없었다. 하지만, 빅 데이터의 활용이 가능한 현재 데이터량은 큰 문제가 되지 않으며, 분석에 사용 가능한 데이터량의 증가는 분석을 어렵게 할 수 있으나, 더욱 정밀한 분석을 제공하는 이점을 갖는다.Considering the aspect of sensor data analysis, in the past when computing power was low, even if the amount of data collected through the installation of many sensors increased, it was not possible to analyze information within a desired time. However, the current amount of data that can be used for big data is not a big problem, and an increase in the amount of data available for analysis may make analysis difficult, but has the advantage of providing more precise analysis.
이로 인해, 건물 에너지 관리 시스템 또는 비행 자동 관제 시스템과 같은 대형 관리 시스템에서 사용되는 센서들의 개수의 증가와, 증가된 센서 데이터들을 활용하여 보다 정확히 설비의 고장 진단을 하는 진단 장치를 필요로 한다.For this reason, the number of sensors used in a large management system such as a building energy management system or an automatic flight control system increases, and a diagnostic apparatus that more accurately diagnoses a failure of a facility by utilizing the increased sensor data is required.
본 발명의 목적은 대형 관리 시스템에서 증가된 센서와 증가된 센서 데이터로부터 정확한 설비의 고장 진단을 가능하게 하는 설비 고장 진단 장치 및 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for diagnosing equipment failure that enables accurate equipment failure diagnosis from increased sensors and increased sensor data in a large-scale management system.
본 발명의 다른 목적은 대형 관리 시스템에서 블랙 박스 방식의 분석 엔진과 화이트 박스 방식의 분석 엔진을 동시에 적용한 듀얼 엔진 기반의 설비 고장 진단 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for diagnosing equipment failure based on a dual engine in which a black box analysis engine and a white box analysis engine are simultaneously applied in a large management system.
본 발명에 따른 설비 고장 진단 장치는 설비의 동작에 관련된 데이터를 수집하는 센서들, 네트워크를 통해 상기 센서들에 연결되고, 상기 센서들로부터 수집된 센서 데이터를 저장하는 데이터베이스, 상기 센서 데이터를 이용하여 상기 설비의 고장을 진단하는 블랙 박스 방식이 적용된 제 1 분석 엔진, 상기 센서 데이터를 상기 설비와 연계하여 상기 설비의 고장을 진단하는 화이트 박스 방식이 적용된 제 2 분석 엔진, 및 상기 제 1 분석 엔진과 상기 제 2 분석 엔진에 연결되고, 상기 제 1 분석 엔진으로부터 출력된 제 1 고장 진단 데이터와 상기 제 2 분석 엔진으로부터 출력된 제 2 고장 진단 데이터를 조합하여 상기 설비의 고장을 진단하는 연동 인터페이스를 포함한다.A facility failure diagnosis apparatus according to the present invention uses sensors for collecting data related to the operation of facilities, a database connected to the sensors through a network, and storing sensor data collected from the sensors, and the sensor data. A first analysis engine to which a black box method for diagnosing a failure of the facility is applied, a second analysis engine to which a white box method for diagnosing a failure of the facility is applied by linking the sensor data with the facility, and the first analysis engine; and an interlocking interface connected to the second analysis engine and diagnosing a failure of the facility by combining the first failure diagnosis data output from the first analysis engine and the second failure diagnosis data output from the second analysis engine do.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 분석 엔진은 상기 센서 데이터를 기계 학습하여 오류 검출을 위한 분류맵을 생성하고, 생성된 분류맵을 상기 데이터베이스에 저장하는 학습부, 및 상기 데이터베이스로부터 현재 시간을 기준으로 임계 시간 미만에 생성된 분류맵을 로딩하고, 현재 센서 데이터를 상기 로딩된 분류맵에 포함된 고장 상태의 센서 데이터들의 값에 일치하는지의 판단을 통해 고장을 진단하는 블랙 박스 분석부를 포함한다.In this embodiment, the first analysis engine generates a classification map for error detection by machine learning the sensor data, a learning unit that stores the generated classification map in the database, and a current time from the database and a black box analysis unit for diagnosing a failure by loading the classification map generated within a threshold time as , and determining whether the current sensor data matches the values of the sensor data of the failure state included in the loaded classification map.
이 실시예에 있어서, 상기 블랙 박스 분석부는 상기 데이터베이스로부터 현재 시간을 기준으로 임계 시간 미만에 생성된 분류맵이 존재하지 않으면, 상기 학습부를 통해 분류맵을 재생성하도록 한다.In this embodiment, the black box analyzer regenerates the classification map through the learning unit if the classification map generated from the database for less than a threshold time based on the current time does not exist.
이 실시예에 있어서, 상기 블랙 박스 분석부는 상기 현재 센서 데이터를 상기 분류맵에 포함된 각 그룹의 대표값들과의 거리를 계산하고, 계산된 거리가 임계값 미만에 해당하지 않거나 미리 정의된 오류 데이터 그룹으로 정의되면 고장 상태로 판단한다.In this embodiment, the black box analyzer calculates a distance from the current sensor data to representative values of each group included in the classification map, and the calculated distance does not fall below a threshold value or a predefined error If it is defined as a data group, it is judged as a failure state.
이 실시예에 있어서, 상기 블랙 박스 분석부는 상기 고장의 진단에 따른 정상 동작 또는 고장 동작을 나타내는 상기 제 1 고장 진단 데이터를 출력한다.In this embodiment, the black box analyzer outputs the first failure diagnosis data indicating a normal operation or a failure operation according to the diagnosis of the failure.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 분석 엔진은 상기 센서 데이터를 고장 진단 로직을 사용하여 상기 고장을 분석하는 화이트 박스 분석부를 포함하고, 상기 고장 진단 로직은 상기 설비에 관련된 정보에 기반하여 데이터들 간의 연계 분석을 하는 로직이다.In this embodiment, the second analysis engine includes a white box analyzer that analyzes the failure using the failure diagnosis logic for the sensor data, and the failure diagnosis logic is configured between data based on information related to the facility. This is the logic that performs linkage analysis.
이 실시예에 있어서, 상기 화이트 박스 분석부는 상기 설비의 상태를 나타내는 설비 상태 지수를 계산하며, 상기 설비 상태 지수를 상기 고장 진단에 사용하고, 상기 설비 상태 지수는 상기 설비의 효율과 부하율을 포함한다.In this embodiment, the white box analyzer calculates a facility condition index indicating the condition of the facility, uses the facility condition index for the fault diagnosis, and the facility condition index includes the efficiency and load factor of the facility .
이 실시예에 있어서, 상기 화이트 박스 분석부는 상기 고장의 진단에 따른 정상 동작 또는 고장 동작과, 상기 고장 동작에 대응되는 관련 설명을 포함한 상기 제 2 고장 진단 데이터를 출력한다.In this embodiment, the white box analyzer outputs the second failure diagnosis data including a normal operation or a failure operation according to the diagnosis of the failure and a related description corresponding to the failure operation.
이 실시예에 있어서, 상기 연동 인터페이스는 상기 제 1 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내고 상기 제 2 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내면 정상 동작으로 판단하고, 상기 제 1 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내고 상기 제 2 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내면, 고장 경보 및 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지를 출력하고, 상기 제 1 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내고, 상기 제 2 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내면, 고장 경보와 고장 상태의 확인 요청을 포함한 메시지를 출력하고, 상기 제 1 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내고, 상기 제 2 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내면, 고장 경보 및 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지를 출력한다.In this embodiment, the interworking interface determines that the first fault diagnosis data indicates a normal operation and the second fault diagnosis data indicates a normal operation as a normal operation, and the first fault diagnosis data indicates a normal operation and the If the second fault diagnosis data indicates a fault operation, a message including a fault alarm and a fault-related description for the fault is output, the first fault diagnosis data indicates a fault operation, and the second fault diagnosis data indicates a normal operation , a message including a failure alarm and a request for confirmation of the failure state is output, and if the first failure diagnosis data indicates a failure operation and the second failure diagnosis data indicates a failure operation, a failure alarm and a failure-related explanation for the failure are displayed. Prints a message including
본 발명에 따른 설비 고장 진단 방법은 설비의 동작에 관련된 데이터를 센서들을 통해 수집하는 단계, 상기 센서들로부터 수집된 센서 데이터를 저장하는 단계, 상기 센서 데이터를 이용하여 상기 설비의 고장을 진단하는 블랙 박스 방식의 고장 진단을 하는 단계, 상기 센서 데이터를 상기 설비와 연계하여 상기 설비의 고장을 진단하는 화이트 박스 방식의 고장 진단을 하는 단계, 및 상기 블랙 박스 방식의 고장 진단에 따른 제 1 고장 진단 데이터와 상기 화이트 박스 방식의 고장 진단에 따른 제 2 고장 진단 데이터를 통합하여 상기 설비의 고장 진단 결과를 출력하는 단계를 포함한다.A facility failure diagnosis method according to the present invention includes the steps of collecting data related to the operation of the facility through sensors, storing the sensor data collected from the sensors, and diagnosing the failure of the facility using the sensor data. The step of diagnosing the failure of the box method, the step of diagnosing the failure of the white box method of diagnosing the failure of the equipment by linking the sensor data with the equipment, and the first failure diagnosis data according to the failure diagnosis of the black box method and outputting the fault diagnosis result of the facility by integrating the second fault diagnosis data according to the white box type fault diagnosis.
이 실시예에 있어서, 상기 블랙 박스 방식의 고장 진단을 하는 단계는 상기 설비에 연결된 센서들로부터 센서 데이터를 입력받는 단계, 상기 센서 데이터를 사용하여 분류맵을 생성하는 단계, 상기 분류맵의 생성 시점이 현재 시점을 기준으로 임계 시간을 초과하였는지 판단하는 단계, 상기 임계 시간을 초과하지 않은 경우, 상기 분류맵을 사용하여 고장을 진단하는 단계, 및 상기 임계 시간을 초과한 경우, 과거 센서 데이터와 현재 센서 데이터를 사용한 기계학습으로 새로운 분류맵을 생성하고, 상기 생성된 분류맵을 사용한 상기 고장의 진단을 통해 상기 제 1 고장 진단 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.In this embodiment, the step of diagnosing the failure of the black box method includes receiving sensor data from sensors connected to the facility, generating a classification map using the sensor data, and generating the classification map Determining whether a threshold time has been exceeded based on the current time point, if the threshold time is not exceeded, diagnosing a failure using the classification map, and if the threshold time is exceeded, past sensor data and current and generating a new classification map by machine learning using sensor data, and generating the first failure diagnosis data through the diagnosis of the failure using the generated classification map.
이 실시예에 있어서, 상기 분류맵을 생성하는 단계는 입력된 센서 데이터에 포함된 오류 데이터와 누락 데이터를 미리 설정된 기본값으로 설정하는 단계, 상기 오류 데이터와 상기 누락 데이터에 대해 처리 완료된 데이터를 전처리하는 단계, 및 상기 전처리된 센서 데이터를 사용하여 상기 분류맵을 생성하는 단계를 더 포함한다.In this embodiment, generating the classification map includes setting error data and missing data included in the input sensor data as preset default values, pre-processing data that has been processed for the error data and the missing data and generating the classification map using the pre-processed sensor data.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 고장 진단 데이터를 생성하는 단계는 상기 현재 센서 데이터를 상기 분류맵에 포함된 각 그룹의 대표값들과의 거리를 계산하고, 계산된 거리가 임계값 미만에 해당하지 않거나 미리 정의된 오류 데이터 그룹으로 정의되면 고장 상태로 판단한다.In this embodiment, the generating of the first failure diagnosis data comprises calculating a distance between the current sensor data and representative values of each group included in the classification map, and the calculated distance is less than a threshold value. If not, or if it is defined as a predefined error data group, it is judged as a failure state.
이 실시예에 있어서, 상기 화이트 박스 방식의 고장 진단을 하는 단계는 상기 설비에 연결된 센서들로부터 센서 데이터를 입력받는 단계, 상기 센서 데이터를 사용하여 설비 상태 지수를 계산하는 단계, 및 상기 센서 데이터를 고장 진단 로직을 사용하여 상기 고장을 진단한 상기 제 2 고장 진단 데이터를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 고장 진단 로직은 상기 설비에 관련된 정보에 기반하여 데이터들 간의 연계 분석을 하는 로직이다.In this embodiment, the step of diagnosing the failure of the white box method includes receiving sensor data from sensors connected to the facility, calculating a facility condition index using the sensor data, and using the sensor data. and generating the second failure diagnosis data obtained by diagnosing the failure using failure diagnosis logic, wherein the failure diagnosis logic is logic for performing linkage analysis between data based on information related to the equipment.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 고장 진단 데이터를 생성하는 단계는 상기 설비 상태 지수를 이용하여 상기 고장을 진단하는 단계를 포함하고, 상기 설비 상태 지수는 상기 설비의 효율과 부하율을 포함한다.In this embodiment, generating the second failure diagnosis data includes diagnosing the failure using the equipment condition index, and the equipment condition index includes efficiency and load factor of the equipment.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 고장 진단 데이터를 생성하는 단계는 상기 설비의 동작을 고장으로 판단하는 경우, 상기 고장에 대응되는 관련 설명을 포함한 상기 제 2 고장 진단 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.In this embodiment, the generating of the second failure diagnosis data includes generating the second failure diagnosis data including a related description corresponding to the failure when it is determined that the operation of the equipment is a failure. .
이 실시예에 있어서, 상기 설비의 고장 진단 결과를 출력하는 단계는 상기 제 1 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내고 상기 제 2 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내면 정상 동작으로 판단하고, 정상 동작임을 나타내는 메시지를 출력하는 단계, 상기 제 1 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내고 상기 제 2 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내면, 고장 경보 및 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지를 출력하는 단계, 상기 제 1 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내고, 상기 제 2 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내면, 고장 경보와 고장 상태의 확인 요청을 포함한 메시지를 출력하는 단계, 및 상기 제 1 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내고, 상기 제 2 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내면, 고장 경보 및 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지를 출력하는 단계를 포함한다.In this embodiment, in the step of outputting the fault diagnosis result of the equipment, if the first fault diagnosis data indicates a normal operation and the second fault diagnosis data indicates a normal operation, it is determined as a normal operation, and a message indicating that the normal operation is outputting, when the first failure diagnosis data indicates a normal operation and the second failure diagnosis data indicates a failure operation, outputting a message including a failure alarm and a failure-related description of the failure, the first failure diagnosis outputting a message including a failure alarm and a request for confirmation of a failure state when the data indicates a failure operation and the second failure diagnosis data indicates a normal operation, and the first failure diagnosis data indicates a failure operation, 2 If the fault diagnosis data indicates a fault operation, outputting a message including a fault alarm and a fault-related description for the fault.
본 발명에 의하면, 대형 관리 시스템을 구성하는 설비들에 부착된 센서들에 대해 서로 다른 방식들(일예로, 블랙 박스 방식, 및 화이트 박스 방식)이 각각 적용된 진단 엔진들을 동시에 활용하여 설비 고장 진단을 함으로써, 증가된 센서들 및 증가된 센서 데이터를 활용하여 보다 정확히 설비의 고장 진단을 할 수 있다.According to the present invention, facility failure diagnosis is performed by simultaneously utilizing diagnostic engines to which different methods (for example, a black box method and a white box method) are applied to sensors attached to facilities constituting a large management system. By doing so, it is possible to more accurately diagnose equipment failures by utilizing the increased sensors and the increased sensor data.
도 1은 본 발명에 따른 설비 고장 진단 장치를 예시적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1의 서버부의 상세 구성을 예시적으로 도시한 도면,
도 3은 도 1의 제 1 분석 엔진의 진단 동작을 예시적으로 도시한 순서도,
도 4는 도 1의 제 2 분석 엔진의 진단 동작을 예시적으로 도시한 순서도,
도 5는 도 1의 제 1, 및 제 2 분석 엔진들과의 연동 인터페이스의 동작 알고리즘을 도시한 도면,
도 6은 도 1의 제 1 분석 엔진의 고장 진단 결과를 예시적으로 도시한 그래프, 및
도 7은 도 1의 제 2 분석 엔진의 고장 진단 결과를 예시적으로 도시한 그래프이다.1 is a view exemplarily showing an apparatus for diagnosing equipment failure according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the server unit of FIG. 1 by way of example;
3 is a flowchart exemplarily illustrating a diagnostic operation of the first analysis engine of FIG. 1;
4 is a flowchart exemplarily illustrating a diagnostic operation of the second analysis engine of FIG. 1;
Fig. 5 is a diagram showing the operation algorithm of the interworking interface with the first and second analysis engines of Fig. 1;
6 is a graph exemplarily showing a failure diagnosis result of the first analysis engine of FIG. 1, and
7 is a graph exemplarily illustrating a failure diagnosis result of the second analysis engine of FIG. 1 .
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention are described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
본 발명은 대형 관리 시스템에서 복수의 분석 엔진을 동시에 활용하여 설비 고장을 진단하는 설비 고장 진단 장치를 제공한다. 이때, 복수의 분석 엔진은 센서들로부터 획득된 센서 데이터만을 이용하여 설비의 고장을 진단하는 블랙 박스 방식과 센서들로부터 획득된 센서 데이터를 설비와 연계하여 설비의 고장을 진단하는 화이트박스 방식을 포함한다.The present invention provides a facility failure diagnosis apparatus for diagnosing facility failures by using a plurality of analysis engines simultaneously in a large-scale management system. At this time, the plurality of analysis engines include a black box method for diagnosing equipment failures using only sensor data obtained from sensors and a white box method for diagnosing equipment failures by linking sensor data obtained from sensors with equipment. do.
도 1은 본 발명에 따른 설비 고장 진단 장치를 예시적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an apparatus for diagnosing equipment failure according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 설비 고장 진단 장치(100)는 센서부(110)와 서버부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the equipment
센서부(110)는 n개의 센서들(111-11n)을 포함한다. n개의 센서들(111-11n)은 일예로, 대형 관리 시스템의 설비(10)의 각 부분에 연결 또는 부착되어 설비(10)의 동작에 따른 동작 데이터를 감지한다.The
n개의 센서들(111-11n) 각각은 설비(10)의 작동 감지를 통해 센서 데이터를 생성하고, 생성된 센서 데이터를 출력한다. n개의 센서들(111-11n) 각각은 게이트웨이(21) 등으로 센서 데이터를 출력한다. 예를 들면, n개의 센서들(111-11n)은 온도 센서, 압력 센서, 및 유량 센서 등이 존재한다. 이때, 게이트웨이(21)는 네트워크(20)에 연결되거나, 네트워크(20)에 포함되어 서버부(120)로 센서 데이터를 출력한다.Each of the n sensors 111-11n generates sensor data through operation detection of the
서버부(120)는 센서부(110)에서 출력된 센서 데이터를 이용하여 설비(10)의 고장을 검출할 수 있다. 서버부(120)는 정상 동작 또는 고장 동작을 검출하고, 검출된 설비(10)의 동작 상태 정보를 모니터링을 위해 사용자 기기(30)로 출력한다. 이때, 서버부(120)는 일예로, 네트워크(20)를 통해 사용자 기기(30)로 설비(10)의 정상 또는 고장 상태를 확인할 수 있다.The
서버부(120)는 데이터베이스(121), 제 1 분석 엔진(122), 제 2 분석 엔진(123), 및 연동 인터페이스(124)를 포함한다.The
데이터베이스(121)는 네트워크(20)에 연결되어 센서부(110)의 센서들(111-11n)로부터 센서 데이터를 수신하고, 수신된 센서 데이터를 저장한다. 데이터베이스(121)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123)으로 실시간으로 수신되어 업데이트된 센서 데이터를 출력한다. 또한, 데이터베이스(121)는 고장 진단을 위한 데이터들을 저장하고 있으며, 제 1 분석 엔진(122) 또는 제 2 분석 엔진(123)을 통해 출력되는 데이터를 일시 저장하고, 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123)으로부터 요청되는 데이터를 해당 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123)으로 제공한다.The
제 1 분석 엔진(122)은 블랙 박스 방식이 적용된 엔진이다. 블랙 박스 방식은 설비(10)의 고장을 진단하는 방식이다. 제 1 분석 엔진(122)은 블랙 박스 방식을 이용하여 설비(10)의 고장을 진단하고, 진단한 결과를 연동 인터페이스(124)로 출력한다.The
제 2 분석 엔진(123)은 화이트박스 방식이 적용된 엔진이다. 화이트 박스 방식은 설비(10)와 연계하여 설비(10)의 고장을 진단하는 방식이다. 제 2 분석 엔진(123)은 화이트 박스 방식을 이용하여 설비(10)의 고장을 진단하고, 진단한 결과를 연동 인터페이스(124)로 출력한다.The
연동 인터페이스(124)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123) 모두로부터 고장 진단 결과들을 수신한다. 연동 인터페이스(124)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123)을 동시에 사용하여 고장 진단을 결정한다. 연동 인터페이스(124)에서 각 방식들을 사용하여 도출된 고장 진단 결과를 통합하고, 네트워크(20)를 통해 고장 진단 결과를 사용자에게 제공하기 위해 클라이언트 기기(30)로 전달된다.The
도 2는 도 1의 서버부의 상세 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram exemplarily illustrating a detailed configuration of the server unit of FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 상기 서버부(120)는 데이터베이스(121), 제 1 분석 엔진(122), 제 2 분석 엔진(123), 및 연동 인터페이스(124)를 포함한다.Referring to FIG. 2 , the
데이터베이스(121)는 설비(10)의 실시간 작동 정보인 센서 데이터를 수신한다.The
제 1 분석 엔진(122)은 학습부(1221)와 블랙 박스 분석부(1222)를 포함한다. 학습부(1221)는 기계학습을 통해 오류 검출을 위한 분류맵을 생성하고, 생성된 분류맵을 데이터베이스(121)에 저장한다.The
블랙 박스 분석부(1222)는 입력된 데이터를 오류 및 누락 처리를 통해 정상적인 센서 데이터만을 수신한다. 블랙 박스 분석부(1222)는 오류 및 누락 처리된 센서 데이터를 분석을 위한 형태의 데이터로 변환하는 전처리(preprosessing)를 한다. 블랙 박스 분석부(1222)는 전처리 완료된 데이터를 데이터베이스(121)에 저장한다.The
블랙 박스 분석부(1222)는 데이터베이스(121)로부터 현재 시간을 기준으로 임계 시간 미만에 생성된 분류맵을 로딩한다. 만약, 임계 시간 미만에 생성된 분류맵이 아닐 경우, 블랙 박스 분석부(1222)는 학습부(1221)로 새로운 분류맵의 생성을 요청하고, 학습부(1221)에서 데이터베이스(121)에 저장한 분류맵을 재로드한다. 블랙 박스 분석부(1222)는 로딩된 분류맵에 포함된 고장 상태의 데이터, 즉 센서 데이터들의 값에 일치하는지의 판단을 통해 고장을 진단한다. 블랙 박스 분석부(1222)는 고장 진단 결과에 따른 고장 진단 데이터를 연동 인터페이스(124)로 출력한다.The
제 2 분석 엔진(123)은 화이트박스 분석부(1231)를 포함한다. 화이트 박스 분석부(1231)는 입력된 데이터를 오류 및 누락 처리를 통해 정상적인 센서 데이터만을 수신한다. 화이트 박스 분석부(1231)는 오류 및 누락 처리된 센서 데이터로부터 설비(10)의 상태를 나타내는 설비 상태 지수를 계산한다. 설비 상태 지수는 일예로, 설비(10)의 효율과 부하율 등을 포함하며, 설비(10)에 따른 지식에 근거하여 설비 상태 지수의 선정과 계산 방법이 결정된다. 화이트 박스 분석부(1231)는 계산 완료된 설비 상태 지수를 데이터베이스(121)에 저장한다.The
화이트 박스 분석부(1231)는 설비(10)에 관련된 정보에 기반하여 데이터들 간의 연계 분석을 하는 고장 진단 로직을 데이터베이스(121)로부터 로드한다. 화이트 박스 분석부(1231)는 설비 상태 지수와 센서 데이터에 따른 설비(10)의 동작 정보를 로드된 고장 진단 로직에 근거하여 고장을 진단한다. 화이트 박스 분석부(1231)는 고장 진단 결과에 따른 고장 진단 데이터를 연동 인터페이스(124)로 출력한다.The
연동 인터페이스(124)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123) 각각으로부터 고장 진단 데이터들을 수신하고, 수신된 정보에 근거하여 설비(10)의 정상 동작 내지는 고장 동작에 대한 고장 진단 결과를 출력한다. 연동 인터페이스(124)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123) 모두에서 정상 동작 중임을 나타내는 고장 진단 결과를 수신하면, 설비(10)가 정상 동작하는 메시지를 출력한다.The
연동 인터페이스(124)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123) 중 적어도 하나에서 오류가 발생되면, 고장 동작을 나타내는 고장 진단 메시지를 출력한다. 이때, 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123) 중 하나의 고장에 따라 획득한 고장에 관련된 정보 또는 고장에 대한 설정 변경 요청에 관련된 정보를 함께 출력한다.When an error occurs in at least one of the
이와 같이, 연동 인터페이스(124)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123)을 포함한 복수의 분석 엔진들로부터 출력된 고장 진단 결과를 통합하여 클라이언트 기기(30)로 제공한다.As such, the
도 3은 도 1의 제 1 분석 엔진의 진단 동작을 예시적으로 도시한 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart exemplarily illustrating a diagnostic operation of the first analysis engine of FIG. 1 .
도 3을 참조하면, 제 1 분석 엔진(122)은 데이터베이스(121)를 통해 센서들(111-11n)로부터 실시간으로 데이터, 즉 센서 데이터를 입력받는다. 여기서, 센서 데이터는 설비(10)의 실시간 작동 정보(또는, 실시간 동작 정보)를 포함한다(S111단계). 센서들(111-11n)로부터 수신된 센서 데이터들을 하나의 벡터(vector) 형태로 전달되어 다차원(multi-dimensional) 형태를 갖는다. 이때, 데이터베이스(121)는 실시간으로 센서 데이터를 제 1 분석 엔진(122)으로 제공함과 동시에 내부에 센서 데이터를 저장한다.Referring to FIG. 3 , the
제 1 분석 엔진(122)은 수신된 센서 데이터에 포함된 오류와 누락된 데이터를 처리한다(S113단계). 예를 들어, 제 1 분석 엔진(122)은 누락 및 오류 처리를 위해 정해진 임계값을 초과하거나 미만인 센서 데이터를 오류로 판단하고, 오류가 발생한 센서 데이터를 미리 설정된 기본값으로 설정한다. 제 1 분석 엔진(122)은 전달 과정에 발생된 오류로 누락된 데이터에 대해서도 미리 설정된 기본값으로 설정한다. 제 1 분석 엔진(122)에서 오류 발생된 센서 데이터를 처리하는 동작은 하기의 수학식 1에 나타내었다.The
여기서, i는 센서 정보 인덱스(센서 구분을 위한 정보)이고, xi는 센서 입력값, 즉 센서 데이터이다. MAX는 허용 최대값이고, MIN은 허용 최소값이고, DEFAULT는 기본값이다. 수학식 1을 통해 제 1 분석 엔진(122)은 센서로부터 입력된 센서 데이터가 미리 설정된 허용 범위 내에 존재하면 그대로 출력하고, 허용 범위 내에 존재하지 않으면 제거한 후 기본값으로 설정하여 출력한다. 제 1 분석 엔진(122)에서 누락된 센서 데이터를 처리하는 동작은 하기의 수학식 2에 나타내었다.Here, i is a sensor information index (information for sensor classification), and xi is a sensor input value, that is, sensor data. MAX is the maximum allowed, MIN is the minimum allowed, and DEFAULT is the default. Through
여기서, i는 센서 정보 인덱스이고, xi는 센서 입력값, 즉 센서 데이터이다. DEFAULT는 기본값이다. 수학식 2를 통해 제 1 분석 엔진(122)은 입력된 센서 데이터가 존재하면 그대로 출력하고, 존재하지 않으면 제거한 후 기본값으로 설정하여 출력한다.Here, i is a sensor information index, and xi is a sensor input value, that is, sensor data. DEFAULT is the default. Through
제 1 분석 엔진(122)은 오류 및 누락 처리가 완료된 데이터들을 전처리를 수행한다(S115단계). 전처리는 입력된 설비의 센서 데이터(작동 정보 데이터)를 분석에 용이한 형태로 변환 처리를 나타낸다. 에를 들면, 제 1 분석 엔진(122)은 측정 단위의 차이로 인한 분석에 영향을 미치지 않도록 최대값과 최소값의 범위 내에서 센서 데이터를 정규화(normalize)하거나, 센서 데이터의 평균과 표준 편차에 근거하여 정규화를 통해 전처리를 수행할 수 있다. 또한, 제 1 분석 엔진(122)은 등급 형태의 불연속적인 센서 데이터에 수치적 의미를 부여하거나, 주성분분석(Principle Component Analysis)와 같은 통계적인 기법을 활용하여 변수를 재정의하는 등의 다양한 작업이 가능하다.The
예를 들어, 제 1 분석 엔진(122)에서 최대값과 최소값의 범위 내애서 정규화하는 방식은 하기의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.For example, the method of normalizing within the range of the maximum value and the minimum value in the
여기서, i는 센서 정보 인덱스이고, yi는 정규화된 센서 입력된 값, 즉 정규화된 센서 데이터이다. xi는 센서 입력값이고, xi,max는 정규화를 위한 최대값이고, xi,min은 정규화를 위한 최소값이다.Here, i is a sensor information index, and yi is a normalized sensor input value, that is, normalized sensor data. xi is the sensor input value, xi,max is the maximum value for normalization, and xi,min is the minimum value for normalization.
제 1 분석 엔진(122)은 전처리된 센서 데이터를 데이터베이스(121)에 저장한다(S117단계). 또한, 최초 동작 시 데이터베이스(121)에 분류맵이 존재하지 않으므로, 전처리된 센서 데이터를 이용한 기계학습으로 분류맵을 생성한다. 생성된 분류맵은 데이터베이스(121)에 저장된다.The
전처리 완료된 데이터들을 분석하기 위해서는 블랙 박스 방식의 데이터마이닝 기법이 사용된다. 센서 데이터의 분석을 위한 데이터마이닝 기법으로 다양한 방식이 적용될 수 있다. 예를 들면, 과거에 적산된 데이터의 양이 적을 경우, 케이앤앤(KNN: k-nearest neighbors) 알고리즘이나, 엘오에프(LOF: local outlier factor) 알고리즘을 적용할 수 있다. 이와 같은 방식은 기계학습 없이도 새로 들어온 입력값이 과거의 데이터들과 비교했을 때, 다른 경향을 나타내는 이상값(outlier)에 해당하는 고장인지 바로 확인할 수 있다. 이때, 제 1 분석 엔진(122)은 학습부(1221)를 포함하지 않고, 블랙 박스 분석부(1222)만을 포함하는 경우이다. 즉, 하기에서 설명될 학습부(1221)의 동작, 즉 S129단계 내지 S135단계를 수행할 필요가 없다.In order to analyze the preprocessed data, a black box data mining technique is used. Various methods can be applied as a data mining technique for analyzing sensor data. For example, when the amount of data accumulated in the past is small, a k-nearest neighbors (KNN) algorithm or a local outlier factor (LOF) algorithm may be applied. In this way, even without machine learning, it is possible to immediately check whether a new input value is a failure corresponding to an outlier indicating a different tendency when compared with the past data. In this case, the
이와 달리, 진단에 활용하기 위한 적산 데이터의 양이 많을 경우, 기계 학습없이 바로 고장을 진단하는 방식을 적용할 수 없다. 다량의 데이터에 대해 직접적인 데이터마이닝 기법을 적용할 경우, 계산 시간이 원하는 수준 이상으로 증가하게 될 수 있다. 이를 위해, 기계 학습이 적용된 데이터마이닝 기법을 사용할 수 있다. 데이터마이닝 기법과 기계학습에 근거하여 블랙 박스 방식이 적용된 제 1 분석 엔진(122)은 과거의 데이터들을 분석하고 여러 개의 그룹으로 분류한다. 각 그룹은 그룹만의 고유한 특성을 가지고 있으며, 그룹 내에 속한 데이터들은 그룹의 특성에 맞는 센서 데이터들로 구성된다. 예를 들어, 설비의 작동 데이터는 작동 시작 상태, 작동 진행 상태, 작동 종료 상태의 세 그룹으로 데이터마이닝을 통해 분류할 수 있으며, 각 그룹 내에 속하는 데이터들은 에너지 사용이나 설비 출력 등의 측면에서 그룹만의 고유한 특성을 갖는다.On the other hand, when the amount of integrated data to be used for diagnosis is large, the method of diagnosing a failure immediately without machine learning cannot be applied. If a direct data mining technique is applied to a large amount of data, the calculation time may increase beyond the desired level. To this end, a data mining technique to which machine learning is applied can be used. The
과거의 데이터를 분석하고, 그룹으로 분류하는 방법은 다양한 데이터 마이닝 알고리즘을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제 1 분석 엔진(122)은 관리자 등에 의해 미리 설정된 분류 기준을 갖는 그룹들로 분류하는 방법이 있다. 제 1 분석 엔진(122)은 군집 분석(cluster analysis)와 같은 데이터마이닝 알고리즘을 사용하여 수집된 센서 데이터를 유사한 것들로 그룹화하는 방법이 있다. 케이-평균(K-means) 알고리즘, 기댓값-최대화 알고리즘(Expectation-maximization) 알고리즘, 디비스캔(DBSCAN) 알고리즘, 및 옵틱스(OPTICS) 알고리즘과 같은 다양한 군집 분석 알고리즘을 사용하여 수집된 센서 데이터들을 유사한 데이터별로 그룹으로 분류할 수 있다.It is possible to use various data mining algorithms to analyze past data and classify them into groups. For example, there is a method of classifying the
데이터마이닝과 기계학습을 활용한 데이터 분류를 통해 센서 데이터들의 정보를 여러개의 그룹으로 분류한 이후, 제 1 분석 엔진(122)은 각 그룹의 특성 정보를 역으로 활용하여 새롭게 추가되는 센서 데이터가 어떤 그룹에 분류되는 것인지를 결정하는 분류맵을 생성한다. 이때, 생성된 분류맵은 데이터베이스(121)에 저장된다. 분류맵 생성 방식도 데이터마이닝 기법을 적용할 수 있고, 의사 결정 트리(decision tree) 또는 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine) 등이 활용될 수 있다.After classifying the information of sensor data into several groups through data classification using data mining and machine learning, the
제 1 분석 엔진(122)은 분류맵(clustering Map)을 데이터베이스(121)로부터 로딩한다(S119단계).The
제 1 분석 엔진(122)은 로딩된 분류맵을 기준으로 현재 시간(timenow)이 로딩된 분류맵의 생성 시간(timemap _gen)의 차가 미리 설정된 임계시간(T) 미만인지 판단(timenow - timemap _gen < T)한다(S121단계). 이를 통해, 제 1 분석 엔진(122)은 분류맵의 생성 시간이 현재보다 일정 시간 이상으로 오래된 경우, 분류맵의 재생성을 통해 신규로 생성된 분류맵을 재로딩하여 사용하고, 생성되지 오래되지 않은 분류맵은 그대로 분석에 적용한다.The
S121단계의 판단결과, 제 1 분석 엔진(122)은 현재 시간(timenow)이 로딩된 분류맵의 생성 시간(timemap _gen)의 차가 미리 설정된 임계시간(T) 이상이면, 분류맵을 생성하기 위해 전처리 완료된 데이터를 로드한다(S123단계).As a result of the determination in step S121, the
제 1 분석 엔진(122)은 전처리 완료된 과거 데이터(즉, 과거 센서 데이터)와 전처리 완료된 새로운 데이터(즉, 현재 센서 데이터)를 사용하여 분류맵 생성을 위한 기계학습을 수행한다(S125단계). 데이터마이닝 기법을 사용한 기계학습의 구체적인 동작은 상술한 설명을 참조한다.The
제 1 분석 엔진(122)은 기계학습을 통해 새로운 분류맵을 생성한다(S127단계).The
제 1 분석 엔진(122)은 생성된 분류맵을 데이터베이스(121)에 저장하고, S119단계로 진행한다(S129단계).The
S121단계의 판단결과, 제 1 분석 엔진(122)은 현재 시간(timenow)이 로딩된 분류맵의 생성 시간(timemap _gen)의 차가 미리 설정된 임계시간(T) 미만이면, 분류맵을 새로운 데이터, 즉 전처리된 센서 데이터에 적용한다(S131단계).As a result of the determination in step S121, the
제 1 분석 엔진(122)은 새로운 데이터를 분류맵 내의 각 그룹의 대표값과의 거리를 계산한다(S133단계). 이는 새로운 데이터가 각 그룹 내에 속하는지의 비교하는 방식으로 고장 진단을 하며, 도 3에서는 각 그룹의 대표값(중심값)과 새로 입력된 값 사이의 거리를 계산하여 비교하는 방식을 예를 들어 설명하고, 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.The
여기서, k는 각 그룹의 인덱스이고, d는 거리이다. xk_center는 그룹 k의 대표값이고, x는 새로 입력된 센서 데이터이다. 여기서, 절대값을 이용한 거리 계산은 예시적인 것으로, 유클라디안 거리(Euclidean distance), 맨하튼 거리(Manhattan distance), 및 마할라노비스 거리(Mahalanobis distance)과 같은 다양한 방법을 적용할 수 있다.Here, k is the index of each group and d is the distance. xk_center is a representative value of group k, and x is newly input sensor data. Here, the distance calculation using the absolute value is exemplary, and various methods such as the Euclidean distance, the Manhattan distance, and the Mahalanobis distance may be applied.
제 1 분석 엔진(122)은 그룹의 대표값(xk_center)과 새로운 데이터(x)와의 차이의 절대값(dk)이 임계 거리값(R) 미만에 해당하는 그룹인지 확인(dk < R)한다(S135단계). 여기서, 제 1 분석 엔진(122)은 그룹의 대표값과 새로운 데이터와의 차이의 절대값이 임계 거리값 미만이면, 해당 센서 데이터는 해당 그룹에 포함된다.The
S135단계의 확인결과, 제 1 분석 엔진(122)은 그룹의 대표값과 새로운 데이터와의 차이의 절대값이 임계 거리값 미만이면, 미리 정의된 오류 데이터 그룹으로 정의되지 않았는지 판단한다(S137단계).As a result of the confirmation of step S135, the
S137단계의 판단결과, 제 1 분석 엔진(122)은 미리 정의된 오류 데이터 그룹으로 정의되지 않은 경우, 정상 동작 상태를 나타내는 메시지를 출력하고 종료한다(S139단계).As a result of the determination in step S137, when the
S137단계의 판단결과, 제 1 분석 엔진(122)은 미리 정의된 오류 데이터 그룹으로 정의된 경우, S141단계로 진행한다.As a result of the determination in step S137, when the
한편, S135단계의 확인결과, 제 1 분석 엔진(122)은 그룹의 대표값과 새로운 데이터와의 차이의 절대값이 임계 거리값 이상이면, 고장 동작 상태를 나타내는 메시지를 출력하고 종료한다(S141단계).On the other hand, as a result of the confirmation of step S135, if the absolute value of the difference between the representative value of the group and the new data is greater than or equal to the threshold distance value, the
참고로, 제 1 분석 엔진(122)의 상세 구조를 기준으로 살펴보면, 순서도에서 S123단계 내지 S129단계는 학습부(1221)에서 수행될 수 있고, 나머지 단계들은 블랙 박스 분석부(1222)를 통해 수행될 수 있다.For reference, referring to the detailed structure of the
도 4는 도 1의 제 2 분석 엔진의 진단 동작을 예시적으로 도시한 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart exemplarily illustrating a diagnostic operation of the second analysis engine of FIG. 1 .
도 4를 참조하면, 제 2 분석 엔진(123)은 데이터베이스(121)를 통해 센서들(111-11n)로부터 실시간으로 데이터, 즉 센서 데이터를 입력받는다. 여기서, 센서 데이터는 실시간 설비의 작동 정보(또는, 동작 정보)를 포함한다(S211단계). 센서들(111-11n)로부터 수신된 센서 데이터들을 하나의 벡터(vector) 형태로 전달되어 다차원(multi-dimensional) 형태를 갖는다. 이때, 데이터베이스(121)는 실시간으로 센서 데이터를 제 2 분석 엔진(123)으로 제공함과 동시에 내부에 센서 데이터를 저장한다.Referring to FIG. 4 , the
제 2 분석 엔진(123)은 수신된 센서 데이터에 포함된 오류와 누락된 데이터를 처리한다(S213단계). 예를 들어, 제 2 분석 엔진(123)은 누락 및 오류 처리를 위해 정해진 임계값을 초과하거나 미만인 센서 데이터를 오류로 판단하고, 오류가 발생한 센서 데이터를 미리 설정된 기본값으로 설정한다. 제 2 분석 엔진(123)은 전달 과정에 발생된 오류로 누락된 데이터에 대해서도 미리 설정된 기본값으로 설정한다. 제 2 분석 엔진(123)에서 오류 발생된 센서 데이터를 처리하는 동작은 위의 수학식 1을 참조하고, 누락된 센서 데이터를 처리하는 동작은 위의 수학식 2를 참조한다.The
제 2 분석 엔진(123)은 설비의 상태를 나타내는 설비 상태 지수를 계산한다(S215단계). 예를 들면, 설비 상태 지수는 설비의 효율이나 부하율을 포함한다. 설비 각각에 상태 지수의 선정과 계산 방법의 결정은 화이트박스 방식으로 설비에 대한 지식을 기반으로 미리 결정된다.The
제 2 분석 엔진(123)은 설비 상태 지수를 데이터베이스(121)에 저장한다(S217단계). 여기서, 설비 상태 지수는 고장의 분석을 위해 사용될 수 있다.The
제 2 분석 엔진(123)은 설비에 관련된 정보에 기반하여 데이터들 간의 연계 분석을 하는 고장 진단 로직을 로드한다(S219단계). 고장 진단 로직은 특정 값이 임계값을 벗어나는지의 판단이나 어느 두 값의 곱이 다른 한 값보다 작은지의 판단과 같은 데이터들 간의 연계 분석 로직이다.The
제 2 분석 엔진(123)은 실시간 센서 데이터를 고장 진단 로직에 적용한 후 고장을 검출하지 않았는지 판단한다(S221단계).After applying the real-time sensor data to the failure diagnosis logic, the
S221단계의 판단결과, 고장이 검출되지 않은 경우, 제 2 분석 엔진(123)은 정상 동작 상태를 출력하고 종료한다(S223단계).As a result of the determination in step S221, if no failure is detected, the
S221단계의 판단결과, 고장이 검출된 경우, 제 2 분석 엔진(123)은 고장 동작 상태를 나타내는 메시지를 출력하고 종료한다. 이때, 고장 동작 상태를 나타내는 메시지는 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지, 즉, 어떤 센서에서 발생된 어떤 종류의 고장인지에 대한 정보를 포함한다.As a result of the determination in step S221, when a failure is detected, the
참고로, 제 2 분석 엔진(123)의 상세 구조를 기준으로 살펴보면, 순서도의 전반적인 동작은 화이트 박스 분석부(1223)를 통해 수행된다.For reference, referring to the detailed structure of the
도 3과 도 4에서는 센서의 정상 동작 및 고장 동작 판단을 위한 동작을 설명하기 위해 도시된 것으로, 설비의 고장 진단을 위한 설비를 운용하는 동안 상술한 동작 과정이 반복되어 수행될 수 있다. 이를 통해, 설비 고장 진단 장치(100)는 설비의 운용에 따른 고장을 진단한다.3 and 4 are illustrated to explain the operation for determining the normal operation and the malfunctioning operation of the sensor, and the above-described operation process may be repeatedly performed while operating the equipment for diagnosing the failure of the equipment. Through this, the equipment
도 5는 도 1의 제 1, 및 제 2 분석 엔진들과의 연동 인터페이스의 동작 알고리즘을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an operation algorithm of an interworking interface with the first and second analysis engines of FIG. 1 .
도 5를 참조하면, 연동 인터페이스(124)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123)으로부터 고장 진단에 관련된 데이터 또는 메시지를 제공받는다.Referring to FIG. 5 , the
연동 인터페이스(124)는 블랙 박스 방식이 적용된 제 1 분석 엔진(122)과 화이트 박스 방식이 적용된 제 2 분석 엔진(123)의 진단 결과를 통합하여 설비의 최종적인 고장 진단을 한다.The
연동 인터페이스(124)는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123)의 고장 진단에 따른 네 개의 경우가 고려될 수 있다.As for the
첫 번째로, 제 1 분석 엔진(122)이 정상 동작을 나타내는 메시지를 연동 인터페이스(124)로 출력하고, 제 2 분석 엔진(123)이 정상 동작을 나타내는 메시지를 연동 인터페이스(124)로 출력한다. 이때, 연동 인터페이스(124)는 설비의 동작 상태를 정상 동작으로 판단하고, 정상 동작을 나타내는 메시지를 출력하거나 별도의 동작을 수행하지 않는다.First, the
두 번째로, 제 1 분석 엔진(122)이 정상 동작을 나타내는 메시지를 연동 인터페이스(124)로 출력하고, 제 2 분석 엔진(123)이 고장 동작을 나타내는 메시지를 연동 인터페이스(124)로 출력한다. 이때, 연동 인터페이스(124)는 고장 경보를 나타내는 메시지를 출력하고, 고장에 대한 고장 관련 설명을 제공한다. 이때, 고장 관련 설명 정보는 제 2 분석 엔진(123)으로부터 수신된다. 또한, 연동 인터페이스(124)는 고장이 발생된 센서 데이터를 제 1 분석 엔진(122)에서 새롭거나 존재하는 고장 상태 그룹에 포함되도록 설정을 요청할 수 있다.Second, the
세 번째로, 제 1 분석 엔진(122)이 고장 동작을 나타내는 메시지를 연동 인터페이스(124)로 출력하고, 제 2 분석 엔진(123)이 정상 동작을 나타내는 메시지를 연동 인터페이스(124)로 출력한다. 이때, 연동 인터페이스(124)는 고장 경보를 나타내는 메시지를 출력한다. 또한, 연동 인터페이스(124)는 고장 상태가 맞는지의 확인 요청 및 고장 시 새로운 고장 진단 로직의 추가를 요청할 수 있다. Third, the
네 번째로, 제 1 분석 엔진(122)이 고장 동작을 나타내는 메시지를 연동 인터페이스(124)로 출력하고, 제 2 분석 엔진(123)이 고장 동작을 나타내는 메시지를 연동 인터페이스(124)로 출력한다. 이때, 연동 인터페이스(124)는 고장 경보를 나타내는 메시지를 출력하고, 고장에 대한 고장 관련 설명을 제공한다. 이때, 고장 관련 설명 정보는 제 2 분석 엔진(123)으로부터 수신된다.Fourth, the
본 발명에서는 전반적으로 두 가지 서로 다른 방식을 사용하는 제 1 분석 엔진(122)과 제 2 분석 엔진(123)의 출력 정보를 사용한 고장 진단을 설명하였으나, 세 개 이상의 분석 엔진들의 출력 정보를 사용한 고장 진단에도 본 발명을 적용할 수 있다.In the present invention, fault diagnosis using the output information of the
도 6은 도 1의 제 1 분석 엔진의 고장 진단 결과를 예시적으로 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph exemplarily illustrating a failure diagnosis result of the first analysis engine of FIG. 1 .
도 6을 참조하면, 제 1 분석 엔진(122)은 설비에 대한 고장 진단을 수행한 실시예의 결과를 도시한다. 새로운 데이터(즉, 현재 센서 데이터)를 분류맵에 적용하여 각각 그룹별로 도시하였으며, 일예로, 클러스터로 정의된 6개의 그룹에 포함된 센서들 각각의 데이터를 분석한 결과이다. 각 그룹들과의 거리 계산 결과 중 가장 짧은 그룹과의 거리 계산 결과를 세로축에 도시한다. 그리고, 가로축은 설비 운영에 따른 날짜 및 시간을 나타낸다.Referring to FIG. 6 , the
이를 통해, 제 1 분석 엔진(122)을 통해 거리가 다른 것들에 비해서 긴 것은 원하는 특정 범위 내에 존재하지 않는 것으로 판단되어 고장으로 분류되는 경우는 중간 부분에 위치한 1월 16일 6시에서 12시 사이의 지점이다.Through this, in the case where it is determined that the distance is not within the desired specific range through the
도 7은 도 1의 제 2 분석 엔진의 고장 진단 결과를 예시적으로 도시한 그래프이다.7 is a graph exemplarily illustrating a failure diagnosis result of the second analysis engine of FIG. 1 .
도 7을 참조하면, 도 6에서와 유사한 시기에 제 2 분석 엔진(123)을 통해 진단한 결과이다. 세로축은 고장 판단을 위해 미리 수치화된 특정값을 나타내고, 가로축은 날짜와 시간을 나타낸다. 세로축에 표기된 특정값은 설비의 작동에 대한 이해에 근거하여 미리 설정된 값이다. 예를 들면, 설비의 효율을 계산하고 설비의 효율을 위에서와 같은 특정값 이상인지의 판단을 통해 고장 진단을 확인하는 방식 등이 있다. 이를 위해, 센서 데이터를 미리 결정된 특정 수식에 적용을 통해 수치화된 값으로 그래프 상에 표기될 수 있다.Referring to FIG. 7 , it is a result of diagnosis through the
제 2 분석 엔진(123)은 식별번호 1번에 해당하는 보일러의 고장을 2015년 1월 16일 10시 18분을 기준으로 고장 판단한다.The
이때, 검출된 고장 알고리즘은 물의 사용량이 과다(매우 높다)한 것이고, 처리 방법은 정상적인 물 흐름 속도를 갖도록 처리해야 한다는 것이다. 또한, 검출된 고장 알고리즘은 배기 가스 내 산소 비율이 과다한 것이고, 처리 방법은 버너의 수리 또는 센서의 수리 요청이다.At this time, the detected failure algorithm is that the amount of water used is excessive (very high), and the treatment method is to treat it to have a normal water flow rate. Also, the detected failure algorithm is that the oxygen ratio in the exhaust gas is excessive, and the treatment method is a request for repair of the burner or repair of the sensor.
그래프에서, 2015년 10시 18분에 센서값에 따라 수치화된 값이 약 1.8에 대응되어 고장 상태로 판단한 것이다. 고장에 대한 고장 관련 설명으로 "물의 사용량의 과다"로 확인할 수 있다.In the graph, at 10:18, 2015, the numerical value according to the sensor value corresponds to about 1.8, and thus it is determined as a failure state. It can be confirmed as "excessive use of water" as a description of the failure related to the failure.
본 발명의 설비 고장 진단 장치(100)는 서로 다른 고장 진단을 위한 알고리즘이 적용된 복수의 분석 엔진들을 연동하고, 통합하여 하나의 고장 진단 결과를 출력한다.The
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined by not only the claims described below, but also the claims and equivalents of the present invention.
10: 설비 20: 네트워크
21: 게이트웨이 110: 센서부
111-11n: 센서들 120: 서버부
121: 데이터베이스 122, 123: 분석 엔진들
124: 연동 인터페이스 1221: 학습부
1222: 블랙 박스 분석부 1222: 화이트 박스 분석부
1231: 화이트박스 분석부10: equipment 20: network
21: gateway 110: sensor unit
111-11n: sensors 120: server unit
121:
124: interworking interface 1221: learning unit
1222: black box analysis unit 1222: white box analysis unit
1231: white box analysis unit
Claims (17)
네트워크를 통해 상기 센서들에 연결되고, 상기 센서들로부터 수집된 센서 데이터를 저장하는 데이터베이스;
상기 센서 데이터만을 이용하여 상기 설비의 고장을 진단하는 블랙 박스 방식이 적용된 제 1 분석 엔진;
상기 센서 데이터를 상기 설비와 연계하여 상기 설비의 고장을 진단하는 화이트 박스 방식이 적용된 제 2 분석 엔진; 및
상기 제 1 분석 엔진과 상기 제 2 분석 엔진에 연결되고, 상기 제 1 분석 엔진으로부터 출력된 제 1 고장 진단 데이터와 상기 제 2 분석 엔진으로부터 출력된 제 2 고장 진단 데이터를 조합하여 상기 설비의 고장을 진단하는 연동 인터페이스를 포함하고,
상기 연동 인터페이스는
상기 제 1 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내고 상기 제 2 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내면 정상 동작으로 판단하고,
상기 제 1 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내고 상기 제 2 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내면, 고장 경보 및 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지를 출력하고,
상기 제 1 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내고, 상기 제 2 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내면, 고장 경보와 고장 상태의 확인 요청을 포함한 메시지를 출력하고,
상기 제 1 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내고, 상기 제 2 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내면, 고장 경보 및 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지를 출력하는 설비 고장 진단 장치.sensors that collect data related to the operation of the facility;
a database connected to the sensors through a network and storing sensor data collected from the sensors;
a first analysis engine to which a black box method for diagnosing a failure of the facility is applied using only the sensor data;
a second analysis engine to which a white box method for diagnosing a failure of the facility by linking the sensor data with the facility is applied; and
It is connected to the first analysis engine and the second analysis engine, and combines the first failure diagnosis data output from the first analysis engine and the second failure diagnosis data output from the second analysis engine to detect the failure of the facility. including an interlocking interface to diagnose;
The interworking interface is
If the first fault diagnosis data indicates a normal operation and the second fault diagnosis data indicates a normal operation, it is determined as a normal operation;
When the first failure diagnosis data indicates a normal operation and the second failure diagnosis data indicates a failure operation, a message including a failure alarm and a failure-related description for the failure is output;
When the first failure diagnosis data indicates a failure operation and the second failure diagnosis data indicates a normal operation, a message including a failure alarm and a request for confirmation of the failure state is output;
When the first failure diagnosis data indicates a failure operation and the second failure diagnosis data indicates a failure operation, a failure alarm and a message including a failure-related explanation for the failure are output.
상기 제 1 분석 엔진은
상기 센서 데이터를 기계 학습하여 오류 검출을 위한 분류맵을 생성하고, 생성된 분류맵을 상기 데이터베이스에 저장하는 학습부; 및
상기 데이터베이스로부터 현재 시간을 기준으로 임계 시간 미만에 생성된 분류맵을 로딩하고, 현재 센서 데이터를 상기 로딩된 분류맵에 포함된 고장 상태의 센서 데이터들의 값에 일치하는지의 판단을 통해 고장을 진단하는 블랙 박스 분석부를 포함하는 설비 고장 진단 장치.The method of claim 1,
The first analysis engine is
a learning unit for generating a classification map for error detection by machine learning the sensor data, and storing the generated classification map in the database; and
Loading a classification map generated less than a threshold time based on the current time from the database, and diagnosing a failure by determining whether the current sensor data matches the values of the sensor data of the failure state included in the loaded classification map Equipment failure diagnosis device including a black box analysis unit.
상기 블랙 박스 분석부는
상기 데이터베이스로부터 현재 시간을 기준으로 임계 시간 미만에 생성된 분류맵이 존재하지 않으면, 상기 학습부를 통해 분류맵을 재생성하도록 하는 설비 고장 진단 장치.3. The method of claim 2,
The black box analysis unit
If the classification map generated from the database for less than a threshold time based on the current time does not exist, the equipment failure diagnosis apparatus for regenerating the classification map through the learning unit.
상기 블랙 박스 분석부는
상기 현재 센서 데이터를 상기 분류맵에 포함된 각 그룹의 대표값들과의 거리를 계산하고, 계산된 거리가 임계값 미만에 해당하지 않거나 미리 정의된 오류 데이터 그룹으로 정의되면 고장 상태로 판단하는 설비 고장 진단 장치.3. The method of claim 2,
The black box analysis unit
Equipment that calculates the distance between the current sensor data and the representative values of each group included in the classification map, and determines a failure state if the calculated distance does not fall below a threshold value or is defined as a predefined error data group Troubleshooting device.
상기 블랙 박스 분석부는 상기 고장의 진단에 따른 정상 동작 또는 고장 동작을 나타내는 상기 제 1 고장 진단 데이터를 출력하는 설비 고장 진단 장치.3. The method of claim 2,
The black box analyzer outputs the first failure diagnosis data indicating a normal operation or a failure operation according to the diagnosis of the failure.
상기 제 2 분석 엔진은 상기 센서 데이터를 고장 진단 로직을 사용하여 상기 고장을 분석하는 화이트 박스 분석부를 포함하고,
상기 고장 진단 로직은 상기 설비에 관련된 정보에 기반하여 데이터들 간의 연계 분석을 하는 로직인 설비 고장 진단 장치.The method of claim 1,
The second analysis engine includes a white box analyzer that analyzes the failure using failure diagnosis logic for the sensor data,
The failure diagnosis logic is a logic for performing linkage analysis between data based on information related to the facility.
상기 화이트 박스 분석부는 상기 설비의 상태를 나타내는 설비 상태 지수를 계산하며, 상기 설비 상태 지수를 상기 고장 진단에 사용하고,
상기 설비 상태 지수는 상기 설비의 효율과 부하율을 포함하는 설비 고장 진단 장치.7. The method of claim 6,
The white box analysis unit calculates a facility condition index indicating the condition of the facility, and uses the facility condition index for the fault diagnosis,
The facility condition index is a facility failure diagnosis device including the efficiency and load factor of the facility.
상기 화이트 박스 분석부는 상기 고장의 진단에 따른 정상 동작 또는 고장 동작과, 상기 고장 동작에 대응되는 관련 설명을 포함한 상기 제 2 고장 진단 데이터를 출력하는 설비 고장 진단 장치.7. The method of claim 6,
The white box analyzer outputs the second failure diagnosis data including a normal operation or a failure operation according to the diagnosis of the failure and a related description corresponding to the failure operation.
상기 센서들로부터 수집된 센서 데이터를 저장하는 단계;
상기 센서 데이터만을 이용하여 상기 설비의 고장을 진단하는 블랙 박스 방식의 고장 진단을 하는 단계;
상기 센서 데이터를 상기 설비와 연계하여 상기 설비의 고장을 진단하는 화이트 박스 방식의 고장 진단을 하는 단계; 및
상기 블랙 박스 방식의 고장 진단에 따른 제 1 고장 진단 데이터와 상기 화이트 박스 방식의 고장 진단에 따른 제 2 고장 진단 데이터를 통합하여 상기 설비의 고장 진단 결과를 출력하는 단계를 포함하고,
상기 설비의 고장 진단 결과를 출력하는 단계는
상기 제 1 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내고 상기 제 2 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내면 정상 동작으로 판단하고, 정상 동작임을 나타내는 메시지를 출력하는 단계;
상기 제 1 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내고 상기 제 2 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내면, 고장 경보 및 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지를 출력하는 단계;
상기 제 1 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내고, 상기 제 2 고장 진단 데이터가 정상 동작을 나타내면, 고장 경보와 고장 상태의 확인 요청을 포함한 메시지를 출력하는 단계; 및
상기 제 1 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내고, 상기 제 2 고장 진단 데이터가 고장 동작을 나타내면, 고장 경보 및 고장에 대한 고장 관련 설명을 포함한 메시지를 출력하는 단계를 포함하는 설비 고장 진단 방법.collecting data related to the operation of the facility through sensors;
storing sensor data collected from the sensors;
performing fault diagnosis in a black box method of diagnosing a fault of the facility using only the sensor data;
performing fault diagnosis in a white box method for diagnosing a failure of the facility by linking the sensor data with the facility; and
and outputting a fault diagnosis result of the facility by integrating the first fault diagnosis data according to the black box type fault diagnosis and the second fault diagnosis data according to the white box type fault diagnosis,
The step of outputting the failure diagnosis result of the equipment is
determining that the first fault diagnosis data indicates a normal operation and the second fault diagnosis data indicates a normal operation, determining that the operation is normal, and outputting a message indicating the normal operation;
outputting a message including a failure alarm and a failure-related explanation for the failure when the first failure diagnosis data indicates a normal operation and the second failure diagnosis data indicates a failure operation;
outputting a message including a failure alarm and a request for confirmation of a failure state when the first failure diagnosis data indicates a failure operation and the second failure diagnosis data indicates a normal operation; and
and outputting a message including a failure alarm and a failure-related explanation for the failure when the first failure diagnosis data indicates a failure operation and the second failure diagnosis data indicates a failure operation.
상기 블랙 박스 방식의 고장 진단을 하는 단계는
상기 설비에 연결된 센서들로부터 센서 데이터를 입력받는 단계;
상기 센서 데이터를 사용하여 분류맵을 생성하는 단계;
상기 분류맵의 생성 시점이 현재 시점을 기준으로 임계 시간을 초과하였는지 판단하는 단계;
상기 임계 시간을 초과하지 않은 경우, 상기 분류맵을 사용하여 고장을 진단하는 단계; 및
상기 임계 시간을 초과한 경우, 과거 센서 데이터와 현재 센서 데이터를 사용한 기계학습으로 새로운 분류맵을 생성하고, 상기 생성된 분류맵을 사용한 상기 고장의 진단을 통해 상기 제 1 고장 진단 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 설비 고장 진단 방법.11. The method of claim 10,
The step of diagnosing the black box method is
receiving sensor data from sensors connected to the facility;
generating a classification map using the sensor data;
determining whether the generation time of the classification map exceeds a threshold time based on the current time;
diagnosing a failure using the classification map when the threshold time is not exceeded; and
When the threshold time is exceeded, generating a new classification map by machine learning using past sensor data and current sensor data, and generating the first failure diagnosis data through diagnosis of the failure using the generated classification map; A method for diagnosing equipment failures, including.
상기 분류맵을 생성하는 단계는
입력된 센서 데이터에 포함된 오류 데이터와 누락 데이터를 미리 설정된 기본값으로 설정하는 단계;
상기 오류 데이터와 상기 누락 데이터에 대해 처리 완료된 데이터를 전처리하는 단계; 및
상기 전처리된 센서 데이터를 사용하여 상기 분류맵을 생성하는 단계를 더 포함하는 설비 고장 진단 방법.12. The method of claim 11,
The step of generating the classification map is
setting error data and missing data included in the input sensor data as preset default values;
pre-processing the processed data for the error data and the missing data; and
The facility failure diagnosis method further comprising generating the classification map using the preprocessed sensor data.
상기 제 1 고장 진단 데이터를 생성하는 단계는
상기 현재 센서 데이터를 상기 분류맵에 포함된 각 그룹의 대표값들과의 거리를 계산하고, 계산된 거리가 임계값 미만에 해당하지 않거나 미리 정의된 오류 데이터 그룹으로 정의되면 고장 상태로 판단하는 설비 고장 진단 방법.12. The method of claim 11,
The step of generating the first failure diagnosis data includes:
Equipment that calculates the distance between the current sensor data and the representative values of each group included in the classification map, and determines a failure state if the calculated distance does not fall below a threshold value or is defined as a predefined error data group How to diagnose a breakdown.
상기 화이트 박스 방식의 고장 진단을 하는 단계는
상기 설비에 연결된 센서들로부터 센서 데이터를 입력받는 단계;
상기 센서 데이터를 사용하여 설비 상태 지수를 계산하는 단계; 및
상기 센서 데이터를 고장 진단 로직을 사용하여 상기 고장을 진단한 상기 제 2 고장 진단 데이터를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 고장 진단 로직은 상기 설비에 관련된 정보에 기반하여 데이터들 간의 연계 분석을 하는 로직인 설비 고장 진단 방법.11. The method of claim 10,
The step of diagnosing the failure of the white box method is
receiving sensor data from sensors connected to the facility;
calculating a facility condition index using the sensor data; and
and generating the second failure diagnosis data for diagnosing the failure using the failure diagnosis logic using the sensor data,
The failure diagnosis logic is a logic for performing linkage analysis between data based on information related to the equipment.
상기 제 2 고장 진단 데이터를 생성하는 단계는
상기 설비 상태 지수를 이용하여 상기 고장을 진단하는 단계를 포함하고,
상기 설비 상태 지수는 상기 설비의 효율과 부하율을 포함하는 설비 고장 진단 방법.15. The method of claim 14,
The step of generating the second failure diagnosis data includes:
diagnosing the failure using the equipment condition index,
The facility condition index is a facility failure diagnosis method including the efficiency and load factor of the facility.
상기 제 2 고장 진단 데이터를 생성하는 단계는
상기 설비의 동작을 고장으로 판단하는 경우, 상기 고장에 대응되는 관련 설명을 포함한 상기 제 2 고장 진단 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 설비 고장 진단 방법.15. The method of claim 14,
The step of generating the second failure diagnosis data includes:
and generating the second failure diagnosis data including a related description corresponding to the failure when it is determined that the operation of the equipment is a failure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160027143A KR102444442B1 (en) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | System and method for diagnosing facility fault |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160027143A KR102444442B1 (en) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | System and method for diagnosing facility fault |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170104705A KR20170104705A (en) | 2017-09-18 |
KR102444442B1 true KR102444442B1 (en) | 2022-09-21 |
Family
ID=60034516
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160027143A KR102444442B1 (en) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | System and method for diagnosing facility fault |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102444442B1 (en) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102105187B1 (en) * | 2016-11-24 | 2020-04-29 | 한국전자통신연구원 | A Virtuous Circle Self-Learning Method and Apparatus for Knowledge Augmented |
KR102045626B1 (en) * | 2017-10-13 | 2019-12-02 | 주식회사 포스코 | Apparatus and method for evaluating conditions of equipment |
KR102073085B1 (en) * | 2018-01-02 | 2020-03-03 | (주)코에버정보기술 | Dynamic monitoring system based on FBD machine learning and method thereof |
KR101985343B1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-06-04 | (주)한국융합아이티 | Emulator based Measurement Data Analysis and Control System |
KR102080234B1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-02-21 | 주식회사 일품이앤씨 | Building management system using big data |
KR102201893B1 (en) * | 2019-09-06 | 2021-01-12 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Timeline file based real time multisensor data integration storage/resimulation system and method |
KR102237057B1 (en) * | 2019-09-06 | 2021-04-07 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Multi sensor data storage/resimulation system and error prediction method |
KR102162427B1 (en) | 2020-03-13 | 2020-10-06 | (주)아이준 | Method for monitering abnormality judgment of machine tool |
CN111506049B (en) * | 2020-04-27 | 2022-03-22 | 西北工业大学 | Multiple fault diagnosis method for aero-engine control system based on AANN network system |
CN115512716A (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-23 | 华晨宝马汽车有限公司 | Method, device and system for recognizing abnormal sound of vehicle |
CN116992958B (en) * | 2023-09-27 | 2024-03-12 | 中国长江电力股份有限公司 | Method for automatically generating FTA real-time dynamic tree based on fault knowledge base |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5081999B1 (en) * | 2011-06-22 | 2012-11-28 | 株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス | How to display abnormal sign diagnosis results |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6216066B1 (en) | 1998-07-01 | 2001-04-10 | General Electric Company | System and method for generating alerts through multi-variate data assessment |
KR20090000592A (en) * | 2007-03-02 | 2009-01-08 | 세메스 주식회사 | Fault diagnosis system and method of the same |
JP5048625B2 (en) | 2008-10-09 | 2012-10-17 | 株式会社日立製作所 | Anomaly detection method and system |
KR20160017858A (en) * | 2014-08-06 | 2016-02-17 | 한국전자통신연구원 | Multi-Engine On-Going Commissioning Apparatus and Method for Real-time Building Energy Management |
-
2016
- 2016-03-07 KR KR1020160027143A patent/KR102444442B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5081999B1 (en) * | 2011-06-22 | 2012-11-28 | 株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス | How to display abnormal sign diagnosis results |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20170104705A (en) | 2017-09-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102444442B1 (en) | System and method for diagnosing facility fault | |
CN107111311B (en) | Gas turbine sensor fault detection using sparse coding methods | |
US20160313216A1 (en) | Fuel gauge visualization of iot based predictive maintenance system using multi-classification based machine learning | |
JP5875726B1 (en) | Preprocessor for abnormality sign diagnosis apparatus and processing method thereof | |
US20130060524A1 (en) | Machine Anomaly Detection and Diagnosis Incorporating Operational Data | |
US20150346066A1 (en) | Asset Condition Monitoring | |
US11494252B2 (en) | System and method for detecting anomalies in cyber-physical system with determined characteristics | |
KR102206737B1 (en) | Method and system for fault diagnosis of pump-turbines based on machine learning | |
US11640459B2 (en) | Abnormality detection device | |
US11200790B2 (en) | Method for pre-detecting abnormality sign of nuclear power plant device including processor for determining device importance and warning validity, and system therefor | |
CN109661625B (en) | Analysis system | |
KR20210017651A (en) | Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process | |
CN112286771A (en) | Alarm method for monitoring global resources | |
KR102470112B1 (en) | Intelligent condition monitoring method and system for nuclear power plants | |
KR102328842B1 (en) | Facility management method and apparatus performing the same | |
KR102182226B1 (en) | Failure Detection-Diagnosis System and Method using Thereof | |
KR20220068799A (en) | System for detecting error of automation equipment and method thereof | |
CN111555899A (en) | Alarm rule configuration method, equipment state monitoring method, device and storage medium | |
US11543808B2 (en) | Sensor attribution for anomaly detection | |
US11339763B2 (en) | Method for windmill farm monitoring | |
EP3407198A1 (en) | System, device and method for frozen period detection in sensor datasets | |
CN113447813B (en) | Fault diagnosis method and equipment for offshore wind generating set | |
KR102350635B1 (en) | Apparatus and method of plant failure prediction | |
EP4033219B1 (en) | Anomaly determination device and anomaly determination method | |
KR20240078377A (en) | Apparatus and method for performing remote health management of vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |