KR102475148B1 - ESS Fire Prevention System and the method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ESS 화재 예방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클라우드 시스템, 인공지능 시스템, 또는 BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서를 이용하여 클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템, BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서 모듈 시스템, 및 인공지능 기반 Safety ESS Watchdog System을 제공할 수 있는 ESS 화재 예방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ESS fire prevention system, and more particularly, to a cloud-based ESS integrated safety management system using a cloud system, an artificial intelligence system, or a BLE 5.0-based micro-wireless sensor, a BLE 5.0-based micro-wireless sensor module system, and It is about an ESS fire prevention system that can provide an AI-based Safety ESS Watchdog System.

Figure R1020200150787
Figure R1020200150787

Description

ESS 화재 예방 시스템 및 그 방법{ESS Fire Prevention System and the method thereof}ESS fire prevention system and method thereof {ESS Fire Prevention System and the method thereof}

본 발명은 ESS 화재 예방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클라우드 시스템, 인공지능 시스템, 또는 BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서를 이용하여 클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템, BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서 모듈 시스템, 및 인공지능 기반 Safety ESS Watchdog System을 제공할 수 있는 ESS 화재 예방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ESS fire prevention system, and more particularly, to a cloud-based ESS integrated safety management system using a cloud system, an artificial intelligence system, or a BLE 5.0-based micro-wireless sensor, a BLE 5.0-based micro-wireless sensor module system, and It is about an ESS fire prevention system that can provide an AI-based Safety ESS Watchdog System.

에너지 저장은 장치 혹은 물리적 매체를 이용하여 에너지를 저장하는 것을 말한다. 이에 쓰이는 장치를 축압기라고 하고, 더 넓은 범위의 시스템 전체를 "에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)"이라고 한다. Energy storage refers to the storage of energy using a device or physical medium. The device used for this is called an accumulator, and the entire system in a wider range is called an "Energy Storage System (ESS)".

일반 가정에서 사용하는 건전지나 전자제품에 사용하는 소형 배터리도 전기에너지를 다른 에너지 형태로 변환하여 저장할 수 있지만 이런 소규모 전력저장장치를 ESS라고 말하지는 않고, 일반적으로 수백 kWh 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 "ESS"라고 한다. ESS는 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 운영이 가능하며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하평준화(Load Leveling), 비상전원 등의 기능으로 사용된다. ESS는 전기에너지를 적게 사용할 때 저장하고 필요할 때 공급함으로써 에너지 이용효율 향상, 신재생에너지 활용도 제고 및 전력공급시스템 안정화에 기여할 수 있다.Batteries used in general households or small batteries used in electronic products can convert and store electrical energy into other forms of energy, but these small-scale power storage devices are not called ESS, and are generally single systems that store hundreds of kWh or more of power. is called "ESS". ESS can be installed and operated in power generation, transmission and distribution, and consumers in the power system, and provides various functions such as frequency regulation, renewable generator output stabilization, peak shaving, load leveling, and emergency power. used as a function. ESS can contribute to improving energy use efficiency, enhancing the utilization of new and renewable energy, and stabilizing the power supply system by storing electric energy when it is used less and supplying it when needed.

현재, 에너지저장장치(ESS)에 압력, 과열, 진동, 충격, 쇼트, 과충전, 방전 등의 원인으로 인하여 화재가 빈번이 발생되고 있으며, 한번 발생된 화재는 진화가 매우 어려워 ESS 전체를 소실하고 있는 실정이다.Currently, fires frequently occur in the energy storage system (ESS) due to causes such as pressure, overheating, vibration, shock, short circuit, overcharge, and discharge. The situation is.

최근 잇따라 발생하고 있는 ESS 대형화재는 에너지신산업의 성장을 방해하고 있으며, 초소형 무선센서 기반 에지 Safety ESS 시스템이 필요하게 되었다.The recent large-scale ESS fires are hindering the growth of the new energy industry, and a small wireless sensor-based edge safety ESS system is needed.

따라서 에지 컴퓨팅 기술을 적용하여 에지에서 ESS 대형 화재를 사전에 예측, 감지 및 신속 대응으로 예방함으로써 더 큰 사고로 확대되지 않게 하여야 한다.Therefore, it is necessary to apply edge computing technology to prevent large-scale ESS fires at the edge by predicting, detecting, and responding quickly to prevent them from expanding into larger accidents.

특히 초소형 무선 센서 모듈을 통한 ESS 내 주요 화재 유발 요소(off 가스, 습도, 온도, 연기, 진동) 수집 및 딥러닝 분석을 통해 배터리 열 폭주 등 화재 사전 징후를 감지함으로써 ESS 화재 및 폭발 사고를 원천 차단할 수 있는 기술/제품을 상용화할 필요가 생겼다.In particular, it is possible to block ESS fires and explosions at the source by collecting major fire-causing factors (off gas, humidity, temperature, smoke, vibration) in ESS through a micro-wireless sensor module and detecting pre-fire signs such as battery thermal runaway through deep learning analysis. There is a need to commercialize technologies/products that can

한국등록특허 제1039133호Korean Registered Patent No. 1039133 한국등록특허 제2045489호Korean Registered Patent No. 2045489 한국등록특허 제2045871호Korea Patent No. 2045871

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 에지 컴퓨팅 기반 Safety ESS Watchdog 시스템, 딥러닝 기반 ESS 화재 예측 및 진단을 위한 센서 데이터 분석 알고리즘, 원거리 다수의 ESS 운전상태 모니터링 및 관리를 위한 클라우드 기반 ESS 통합 모니터링 시스템 등을 이용하여 최근 빈번하게 발생하는 ESS(Energy Storage System) 화재폭발사고와 관련해서 ESS 내부에서 발생하는 화재 발생인자를 초소형 무선센서 기술을 이용하여 실시간 모니터링하고 특히 딥러닝 기반 센서 데이터 상관관계 분석을 통해 화재 및 폭발사고를 사전에 예측/감지/긴급 제어할 수 있는 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an edge computing-based safety ESS watchdog system, a sensor data analysis algorithm for predicting and diagnosing a deep learning-based ESS fire, and a cloud-based system for monitoring and managing the operation status of multiple ESSs at a distance. In relation to the ESS (Energy Storage System) fire explosion accidents that have recently frequently occurred using the ESS integrated monitoring system, the fire occurrence factors occurring inside the ESS are monitored in real time using ultra-small wireless sensor technology, and in particular, deep learning-based sensor data The purpose is to provide a system that can predict/detect/emergency control of fire and explosion accidents in advance through correlation analysis.

특히, 열 폭주현상 발생시부터 화재시까지 약 10분의 골든타임에 오프가스를 조기에 감지하고 온도, 습도, 진동, 연기를 감지할 수 있는 BLE 5.0 기반 초소형 센서 기술을 접목한 자석부착식 센서 모듈 개발과 실시간 ESS 내부 환경 분석/예측을 통해 ESS 운전 비상 제어로 ESS 화재사고를 사전에 예방할 수 있는 ESS 통합 안전관리 통합 솔루션을 제공하는 데 목적이 있다.In particular, a magnet-attached sensor module incorporating BLE 5.0-based subminiature sensor technology that can detect off-gas early and detect temperature, humidity, vibration, and smoke in about 10 minutes of golden time from thermal runaway to fire. The purpose is to provide an ESS integrated safety management integrated solution that can prevent ESS fire accidents in advance through ESS operation emergency control through development and real-time ESS internal environment analysis/prediction.

이를 위해, 실시간 ESS 내부를 감시/모니터링하고, 화재 발생 원인을 사전 감지할 수 BLE 5.0 기반 저전력 초소형 무선센서 모듈을 불연소재를 이용하여 기구를 제작하고, 현장에서 ESS에 대한 긴급 제어를 위해 엣지(에지) 컴퓨팅 기술을 적용한 Safety ESS Watchdog System을 설계/개발할 계획이며 원거리 다수의 ESS에 대한 실시간 통합 모니터링/안전관리를 위해 클라우드 기반의 ESS 통합 안전관리시스템을 제공하는 데 목적이 있다.To this end, a BLE 5.0-based low-power, ultra-small wireless sensor module capable of monitoring/monitoring the inside of the ESS in real time and detecting the cause of a fire in advance is manufactured using non-combustible materials, and an edge ( Edge) plans to design/develop a Safety ESS Watchdog System using computing technology, and aims to provide a cloud-based ESS integrated safety management system for real-time integrated monitoring/safety management of multiple ESSs at a distance.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 배터리 팩, 센서 노드, 및 상기 배터리 팩에 전력을 입력받아 저장하거나 계통방출하기 위해 전기 특성을 변환하는 전력변환 시스템으로 구성되는 ESS; 상기 ESS를 검증, 감시, 관리 및 제어하는 Ai 에지 컨트롤러;로 구성되고, 상기 Ai 에지 컨트롤러는 센서 노드의 데이터 유효성 검증을 위한 VEE 기능부, 상기 ESS의 자동 운전 스케줄러 기능 및 알람 통지 기능 구현을 위한 알람 통지 및 제어부, 상기 ESS의 실시간 운전 상태 감시 및 제어를 위한 고속 에지 Rules Engine Service부로 구성된다.In order to solve the above problems, the present invention provides a battery pack, a sensor node, and an ESS composed of a power conversion system that converts electrical characteristics to receive and store or discharge power from the battery pack; An Ai edge controller that verifies, monitors, manages, and controls the ESS; and the Ai edge controller includes a VEE function unit for validating the data of the sensor node, an automatic operation scheduler function of the ESS, and an alarm notification function for realization. It consists of an alarm notification and control unit, and a high-speed edge Rules Engine Service unit for monitoring and controlling the real-time operation status of the ESS.

상기 센서 노드는 BLE 5.0 기반 저전력 무선통신방식을 적용하여 상시 전원공급과 별도의 통신 선로 구축이 필요 없고 자석 부착식이다.The sensor node applies a BLE 5.0-based low-power wireless communication method, so there is no need to supply constant power and build a separate communication line, and it is attached to a magnet.

상기 센서 노드는, 상기 ESS의 배터리 발열을 감지하는 온도 센서; 상기 ESS의 결로 현상을 감지하는 습도 센서; 상기 ESS의 화재 발생을 사전 감지하는 연기 센서; 상기 ESS의 물리적 충격 및 진동을 사전 감지하는 진동 센서;를 포함한다.The sensor node may include a temperature sensor for detecting heat generation of a battery of the ESS; a humidity sensor for detecting condensation of the ESS; a smoke sensor that detects the occurrence of a fire in the ESS in advance; and a vibration sensor for pre-sensing physical shock and vibration of the ESS.

상기 Ai 에지 컨트롤러는 상기 센서 노드의 데이터를 인공지능 기반으로 분석, 예측, 및 알람한다.The Ai edge controller analyzes, predicts, and alarms the data of the sensor node based on artificial intelligence.

본 발명은 ESS 내의 BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서 모듈을 이용한 off 가스, 온도, 연기, 습도, 및 진동 정보를 포함하는 센서 데이터 생성 단계; 원거리 다수의 상기 ESS의 실시간 통합 관리를 위한 기능 정의, 클라우드 기반 통합 DB 구현 및 Device-Object 구조를 가지고, 상기 ESS 내 주요 화재 유발 요소 수집 및 감지하기 위해, 상기 ESS의 계통, 현황, 통계, 및 설정을 기반으로 비상제어 기능 구현, 통합 모니터링 및 개별 모니터링 단계; 상기 ESS 내 배터리 열 폭주를 포함하는 화재 사전 징후를 딥러닝 분석을 통해 학습하고, RNN 기법의 학습 오류 보정을 위한 LSTM 알고리즘 적용으로 상기 센서 데이터의 분석, 예측, 및 분석 및 예측에 따른 비상 상황시 알람 단계;를 포함한다.The present invention generates sensor data including off gas, temperature, smoke, humidity, and vibration information using a BLE 5.0-based subminiature wireless sensor module in an ESS; In order to collect and detect major fire-causing elements in the ESS with function definition, cloud-based integrated DB implementation, and Device-Object structure for real-time integrated management of a plurality of remote ESSs, the system, status, statistics, and Implementation of emergency control function based on settings, integrated monitoring and individual monitoring steps; Pre-fire signs, including battery thermal runaway in the ESS, are learned through deep learning analysis, and the LSTM algorithm for correcting learning errors of the RNN technique is applied to analyze, predict, and in case of emergency according to the analysis and prediction of the sensor data alarm step; includes.

클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템을 통한 실시간 저장 및 관리 단계는, VEE 기능부를 통한 센서 노드의 데이터 유효성 검증 단계;를 더 포함한다.The real-time storage and management step through the cloud-based ESS integrated safety management system further includes a data validation step of the sensor node through the VEE function unit.

클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템을 통한 실시간 저장 및 관리 단계는, 알람 통지 및 제어부를 통한 상기 ESS의 자동 운전 스케줄러 기능 및 알람 통지 기능 구현 단계;를 포함한다.The real-time storage and management step through the cloud-based ESS integrated safety management system includes the step of implementing the automatic operation scheduler function and alarm notification function of the ESS through an alarm notification and control unit.

클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템을 통한 실시간 저장 및 관리 단계는, 고속 에지 Rules Engine Service부를 통한 상기 ESS의 실시간 운전 상태 감시 및 제어 단계;를 포함한다.The real-time storage and management step through the cloud-based ESS integrated safety management system includes the real-time operation state monitoring and control step of the ESS through the high-speed edge Rules Engine Service unit.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 산업용 ESS의 화재사고 예방을 위한 초소형 무선센서 기반 에지 Safety ESS 시스템을 제공할 수 있다.The present invention made as described above can provide an edge safety ESS system based on a miniature wireless sensor for preventing fire accidents in an industrial ESS.

또한 본 발명은 열폭주 현상 발생 초기 오프 가스 검출에 따른 긴급 예방 조치시간(약 10분) 확보가 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to secure an emergency preventive action time (about 10 minutes) according to off-gas detection in the early stage of thermal runaway.

또한 본 발명은 ESS 내부 환경 데이터에 대한 딥러닝 기반 상관관계 분석을 통해 화재 발생 예측 및 사전 감지로 비상 대응 시간 확보 및 화재 예방이 가능하다.In addition, the present invention can secure emergency response time and prevent fire by predicting fire occurrence and detecting fire in advance through deep learning-based correlation analysis on ESS internal environmental data.

또한 본 발명은 에지 컴퓨팅 기술 적용을 통해 긴급 상황시 에지에서 ESS 운전상태 고속 제어 기능을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a high-speed control function of the ESS operation state at the edge in an emergency through the application of edge computing technology.

또한 본 발명은 열폭주현상 전 / 착화 전 / 착화 이후 화재확산을 사전감지 및 예측, 긴급조치를 통해 화재 예방 및 피해를 최소화할 수 있다.In addition, the present invention can prevent fire and minimize damage through prior detection and prediction of fire spread before thermal runaway / before ignition / after ignition, and emergency measures.

도 1은 본 발명에 따른 클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템 개념도를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 ESS 화재 예방 시스템의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS 화재 예방 시스템의 Ai 에지 컨트롤러를 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서 모듈들을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 랙/룸의 모니터링 센서 부착 위치를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Ai 에지 컨트롤러 SW 블록을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 각 단계별 알람/통지/경보 단계를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 경보별 센서 임계치 조건에 해당될 시 경보가 발생하는 조건을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 관리자 통지, 시스템 정지, 사이트 경보 기능 등을 보여주는 도면이다.
1 is a diagram showing a conceptual diagram of a cloud-based ESS integrated safety management system according to the present invention.
2 is a diagram showing the overall configuration of an ESS fire prevention system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram specifically showing an Ai edge controller of an ESS fire prevention system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing BLE 5.0 based subminiature wireless sensor modules according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a view showing the attachment position of the monitoring sensor of the battery rack / room according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing an Ai edge controller SW block according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing alarm/notification/alert steps for each step according to the present invention.
8 is a diagram showing conditions in which an alarm is generated when a sensor threshold condition for each alarm is met according to the present invention.
9 is a diagram showing manager notification, system stop, site alert functions, etc. according to the present invention.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the examples described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer explanation. It should be noted that in each drawing, the same members are sometimes indicated by the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ESS(10)는 Ai 에지 컨트롤러(20)와 서드파티 인터페이스(30)로 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3 , the ESS 10 according to the present invention is composed of an Ai edge controller 20 and a third party interface 30 .

또한 상기 Ai 에지 컨트롤러(20)는 통신부(21), VEE(Validation, Estimation, Editing) 기능부(22), 애그리게이터(Aggregator; 23), DB(24), 알람 통지 및 제어부(25), 인공지능부(26), 고속 에지 Rules Engine Service부(27) 등으로 구성된다.In addition, the Ai edge controller 20 includes a communication unit 21, a validation, estimation, editing (VEE) function unit 22, an aggregator 23, a DB 24, an alarm notification and control unit 25, an artificial It consists of an intelligence unit 26, a high-speed edge Rules Engine Service unit 27, and the like.

클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템Cloud-based ESS integrated safety management system

도 1에서 (a) 클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템 개념도를 보면, 본 발명은 ESS 통합 안전관리시스템 요구사항 분석에 따라 이를 반영하여 시스템 아키텍쳐(system Architecture)를 설계하고 보완한다.Referring to (a) cloud-based ESS integrated safety management system conceptual diagram in FIG. 1, the present invention designs and complements the system architecture by reflecting it according to the requirements analysis of the ESS integrated safety management system.

ESS 통합 관리를 위한 다양한 ESS Type 설정 기능 및 데이터 맵(Data Map)을 설계하고, 원거리 다수의 ESS 통합 관리를 위한 장치 개체(디바이스 오브젝트; Device-Object) 구조를 제공한다.It designs various ESS type setting functions and data maps for integrated management of ESS, and provides a device object (Device-Object) structure for integrated management of multiple ESSs at a distance.

또한 ESS Type 지원 통신 인터페이스, 실시간 ESS 통합 관리를 위한 상세 기능 정의 및 클라우드 기반 통합 DB를 구현한다. In addition, it implements ESS Type support communication interface, detailed function definition for real-time integrated management of ESS, and cloud-based integrated DB.

도 1의 (b) Safety ESS 통합 안전관리시스템 Data 흐름도를 보면 사용자 WEB을 통해 ESS ID, 이름, Type, Device ID, 이름, Type 등을 포함하는 ESS 정보를 생성하여 EMS 서버에 전달하면 EMS 서버가 각 정보를 저장하고, 디바이스 모드버스 맵(Device Modbus Map)을 설정한다.Looking at (b) Safety ESS integrated safety management system data flow chart in FIG. 1, when ESS information including ESS ID, name, type, device ID, name, type, etc. is generated through the user WEB and transmitted to the EMS server, the EMS server Save each information and set Device Modbus Map.

예를 들어 본 발명에서 사용되는 REST(REpresentational State Transfer) API(Application Programming Interface) 방식은 ESS ID, Device ID(1개), Object(N개), isControl 명령을 포함하여 전송하고, MQTT(Message Queuing Telemetry Transport) 방식은 Topic으로 (ACQ)Control/ESS ID/Device ID, Data로 ESS ID, Device ID, Object(N개)를 포함한다.For example, the REST (REpresentational State Transfer) API (Application Programming Interface) method used in the present invention transmits ESS ID, Device ID (1), Object (N), and isControl commands, and MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) method includes (ACQ)Control/ESS ID/Device ID as Topic, ESS ID, Device ID, and Object (N pieces) as Data.

도 3에 도시된 바와 같이 BLE 5.0 통신 게이트웨이 메인보드를 Safety Watchdog System 내장을 위해 소형화 설계하고, 통신 게이트웨이 펌웨어도 추가한다.As shown in FIG. 3, the BLE 5.0 communication gateway main board is designed to be miniaturized to embed the Safety Watchdog System, and communication gateway firmware is also added.

상기 디바이스의 등록, 관리 및 서비스 구현, 정보 보고 기능을 위한 Register, Update, Read, Write, Execute, Discover 등의 기본 동작을 설계한다.Design basic operations such as Register, Update, Read, Write, Execute, and Discover for device registration, management and service implementation, and information reporting functions.

추가적으로 이기종 설비 및 외부 플랫폼 연동 지원을 위한 다중 통신 인터페이스, 통신 장치 Failure Tolerant 연동 기능, 임베디드 Logging 기능, 데이터 스트림 Transaction 실시간 처리 기능을 갖는다.In addition, it has multiple communication interfaces to support heterogeneous equipment and external platform interworking, communication device failure tolerant interworking function, embedded logging function, and data stream transaction real-time processing function.

본 발명은 에지 다비이스 보안 인증 및 서버 연동 통신 보안 기능 구현을 위한 PKI 알고리즘 보안 칩셋 적용 보드를 더 포함한다.The present invention further includes a PKI algorithm security chipset application board for implementing edge device security authentication and server-linked communication security functions.

또한 본 발명은 화재 발생 인자 센서 데이터 딥러닝 분석을 위한 인공지능 모듈을 적용한다.In addition, the present invention applies an artificial intelligence module for deep learning analysis of fire factor sensor data.

예를 들어 본 발명은 AI 에지 컨트롤러(20)에 Ai 에지 컨트롤러 SW 블록(50)을 제공할 수 있으며 화재 발생 인자를 구분하고 센서 데이터를 전달받아 딥러닝 분석을 심층적으로 할 수 있다.For example, the present invention can provide the AI edge controller SW block 50 to the AI edge controller 20, classify fire occurrence factors, receive sensor data, and perform deep learning analysis in depth.

BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서 모듈BLE 5.0-based ultra-small wireless sensor module

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 BLE 5.0 기반 초소형 무선센서 모듈(5종)을 포함한다.As shown in FIG. 4, the present invention includes a BLE 5.0 based subminiature wireless sensor module (five types).

일 실시예로서 본 발명은 화재 발생 유발 인자 사전 감지를 위한 온도, 습도, 연기, 진동, 오프가스 센서부를 포함한다.As an embodiment, the present invention includes a temperature, humidity, smoke, vibration, and off-gas sensor unit for pre-detection of fire trigger factors.

상기 무선센서들은 설치가 용이하고, 화재 발생시 일정시간(5분 이상) 통신 및 센싱 기능 수행이 가능토록 불연소재를 이용한 자석(Neodymium) 부착식 센서 케이스를 포함한다.The wireless sensors are easy to install and include a magnet (Neodymium) attachable sensor case using a non-combustible material to enable communication and sensing functions to be performed for a certain period of time (more than 5 minutes) in the event of a fire.

상기 무선센서들에는 장기간 배터리 교체 주기 확보를 위한 저전력 무선통신방식 적용 BLE 5.0 통신 모듈을 포함한다.The wireless sensors include a BLE 5.0 communication module applying a low-power wireless communication method to secure a long-term battery replacement cycle.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초소형 무선 센서 모듈의 설치 장소는 배터리 룸 모니터링 센서(41), 배터리 랙 모니터링 센서(42) 등으로 구성된다.As shown in FIG. 5, the installation place of the miniature wireless sensor module according to the present invention is composed of a battery room monitoring sensor 41, a battery rack monitoring sensor 42, and the like.

상기 배터리 룸 모니터링 센서(41)는 배터리 룸을 모니터링하기 위해 천정 부분에 부착되어 배터리 룸 내부의 온도, 습도 등을 감지한다.The battery room monitoring sensor 41 is attached to the ceiling to monitor the battery room and detects temperature and humidity inside the battery room.

상기 배터리 랙 모니터링 센서(42)는 배터리 랙을 모니터링하기 위해 배터리 랙 상측부 또는 측면부에 부착되며 배터리 랙의 병렬 배치 숫자에 따라 증가되게 부착된다.The battery rack monitoring sensor 42 is attached to the upper side or side of the battery rack to monitor the battery rack, and is attached to increase according to the number of parallel arrangements of the battery rack.

도 6에 도시된 바와 같이 Ai 에지 컨트롤러 SW 블록(50)은 SUPPORT SERVICES부(51), CORE SERVICES부(52), DEVICE SERVICES부(53)로 구성된다.As shown in FIG. 6, the Ai edge controller SW block 50 is composed of a SUPPORT SERVICES unit 51, a CORE SERVICES unit 52, and a DEVICE SERVICES unit 53.

다시 SUPPORT SERVICES부(51)는 ML모듈, 오프 가스 슈퍼바이저리모듈, Vibration 슈퍼바이저리모듈, Temperature 슈퍼바이저리모듈, Device Auth. & Setting모듈, Database모듈, Rule Engine모듈, VEE모듈, Logging모듈, Alert&Notification모듈, Control모듈, Aggregator모듈, 3rd Party Interface모듈 등으로 나뉘어 진다.Again, the SUPPORT SERVICES unit 51 includes an ML module, an off-gas supervisory module, a vibration supervisory module, a temperature supervisory module, and a Device Auth. It is divided into & Setting module, Database module, Rule Engine module, VEE module, Logging module, Alert & Notification module, Control module, Aggregator module, 3rd Party Interface module, etc.

또한 CORE SERVICES부(52)는 CORE DATA모듈, COMMAND모듈, META DATA모듈, REGISTRY&CONFIG모듈 등으로 나뉘어 진다.In addition, the CORE SERVICES unit 52 is divided into a CORE DATA module, a COMMAND module, a META DATA module, and a REGISTRY&CONFIG module.

DEVICE SERVICES부(53)는 REST모듈, MODBUS모듈, MQTT모듈, ADDITIONAL DEVICES모듈 등으로 나뉘어 진다.The DEVICE SERVICES unit 53 is divided into a REST module, a MODBUS module, an MQTT module, and an ADDITIONAL DEVICES module.

상기 SUPPRT SERVICES부는 지원서비스로서 1) ML(Machine Learning)부 - 센서 데이터 상관관계 분석을 통한 ESS 화재 예측 및 감지 알고리즘, 2) 오프 가스 슈퍼바이저리(supervisory)부- 오프 가스 감지기능 : 열폭주 / 착화 / 전선류 피복 발열 사전 감지, 3) 바이브레이션(Vibration) 슈퍼바이저리부 - 진동 감지기능 : 물리적 충격 / 지진 감지, 4) 온도(Temperature) 슈퍼바이저리부 - 온도 감지기능 : 발열,누전환경 사전감지 / 열폭주 현상 감지, 5) 습도 슈퍼바이저리부 - 습도 감지기능 : 누전 / 발화조건 사전감지, 6) 스모크 슈퍼바이저리부 - 연기(Co2, tvoc) 감지기능 : 열 폭주 현상 / 착화 전 가연성 물질 분출 감지, 7) 장치 권한 및 설정(Device Auth & Setting)부 - 장치 권한 및 설정 등록 및 수정 기능, 8) 데이터베이스 - 설비, 장치 등록 정보 경보 설정정보, 9) 룰 엔진(Rule Engine)부 - SUPPRT SERVICES 기능 명령 및 관리, - 센서데이터를 감시하여 Control, Alert & Notification, - Aggregator, 슈퍼바이저리, Logging 관리, 10) VEE - 센서 데이터 유효성 검증(Validation, Estimation, Editing), 11) 로깅(Logging)부 - 로그 등록 : 수집데이터, 경보감지, 통신, 에러 데이터 수집, 12) 얼러트 및 노티피케이션(Alert & Notification)부 - 사용자 알림 : 경보에 따른 알람 및 SMS 전송, 13) 제어부(Control) - 경보 Level에 따라 MC(Magnetic Contactor)제어, 14) 애그리게이터(Aggregator)부 - 데이터 수집 및 변환 기능, 15) 써드 파티 인터페이스(Third Party Interface)부 - Third party Application 지원 기능 등을 가지고 있다.The SUPPRT SERVICES part is a support service, 1) ML (Machine Learning) part - ESS fire prediction and detection algorithm through sensor data correlation analysis, 2) Off gas supervisory part - Off gas detection function: thermal runaway / Preliminary detection of ignition / wire sheath heating, 3) Vibration supervisor - Vibration detection function: Physical shock / earthquake detection, 4) Temperature supervisor - Temperature detection function: Heat, electric leakage environment advance Detection / Thermal runaway detection, 5) Humidity supervisor - Humidity detection function: Leakage / ignition condition detection in advance, 6) Smoke supervisor - Smoke (Co2, tvoc) detection function: Thermal runaway / Combustibility before ignition Substance ejection detection, 7) Device authorization and setting part - Device authorization and setting registration and modification function, 8) Database - Facility, device registration information alarm setting information, 9) Rule engine part - SUPPRT SERVICES function command and management, - Control, Alert & Notification by monitoring sensor data, - Aggregator, Supervisory, Logging management, 10) VEE - Sensor data validation (Validation, Estimation, Editing), 11) Logging ) part - log registration: collection data, alarm detection, communication, error data collection, 12) alert & notification part - user notification: alarm and SMS transmission according to alarm, 13) control part - MC (Magnetic Contactor) control according to alarm level, 14) Aggregator part - Data collection and conversion function, 15) Third Party Interface part - Third party application support function have.

CORE SERVICES부(52)는 핵심 데이터 저장 및 분석을 통한 META DATA 생성 시스템 구성 및 설정하는 장치로서, 1) CORE DATA - 설비 및 환경센서 수집 데이터, 2) COMMAND - ESS Safety Watchdog System 명령, 3) META DATA - CORE DATA 분석 후 생산된 데이터 분석 및 관리 용도, 4) REGISTRY & CONFIG - 시스템 구성 및 설정 정보 등록 기능 등을 가지고 있다.The CORE SERVICES part 52 is a device that configures and sets the META DATA generation system through core data storage and analysis, 1) CORE DATA - equipment and environmental sensor collection data, 2) COMMAND - ESS Safety Watchdog System command, 3) META DATA - Data analysis and management purpose produced after CORE DATA analysis, 4) REGISTRY & CONFIG - System configuration and setting information registration function.

DEVICE SERVICES부(53)는 데이터 수집 및 변환 후 EMS Server로 전송, 장치 관리하는 장치로서, 1) REST - 데이터 수집 및 EMS Server 데이터 전송 (HTTP Protocol), 2) MODBUS - 설비 데이터 수집 (PCS, BMS, PowerMeter), 3) MQTT - EMS Server로 전송, 4) ADDITIONAL DEVICES - 장치 추가 (설비 및 환경센서) 기능 등을 가지고 있다. The DEVICE SERVICES part (53) is a device that collects and converts data, transmits it to the EMS Server, and manages devices. 1) REST - Data collection and EMS Server data transmission (HTTP Protocol), 2) MODBUS - Facility data collection (PCS, BMS) , PowerMeter), 3) MQTT - Transmission to EMS Server, 4) ADDITIONAL DEVICES - Addition of devices (facility and environment sensor).

구체적으로 살펴보면, Ai 에지 컨트롤러(20)는 (1) Safety ESS Watchdog System 자동 운전 스케줄러 기능, (2) Event and alarm logging and management 기능, (3) Configure system setpoints(최적화된 설정치) 설정 기능, (4) Real time and historic data visualization 기능, (5) Monitor, Forecast, and Dispatch; generation, demand, and storage 기능, (6) Real-Time Stream Data 분석 기능 등을 포함한다.Specifically, the Ai edge controller 20 has (1) Safety ESS Watchdog System automatic operation scheduler function, (2) Event and alarm logging and management function, (3) Configure system setpoints (optimized set point) setting function, (4 ) Real time and historic data visualization function, (5) Monitor, Forecast, and Dispatch; It includes generation, demand, and storage functions, (6) Real-Time Stream Data analysis function, etc.

인공지능 기반 Safety ESS Watchdog SystemAI-based Safety ESS Watchdog System

인공지능부(26)는 딥러닝 기반 센서 데이터 상관관계 분석을 통한 ESS 화재 예측 및 감지 알고리즘 등을 이용한 학습을 통해 Safety ESS Watchdog 기능을 제공할 수 있다.The artificial intelligence unit 26 can provide a safety ESS watchdog function through learning using an ESS fire prediction and detection algorithm through deep learning-based sensor data correlation analysis.

예를 들어 실시간 1초 ~ 1분 주기로 계측된 데이터를 이용하여 RNN 기법의 학습 오류 보정을 위한 LSTM 알고리즘 적용을 통해 Safety Watchdog System 운전상태 확인 및 설정 기능 제공을 위한 HMI 개발이 가능하다.For example, it is possible to develop an HMI to check the operation status of the Safety Watchdog System and provide a setting function by applying the LSTM algorithm for correcting learning errors of the RNN technique using data measured in real-time 1 second to 1 minute cycles.

클라우드 및 BLE 5.0 기반 ESS 화재 예방 시스템Cloud and BLE 5.0 based ESS fire prevention system

일실시예로서 본 발명에 따른 ESS 화재 예방 시스템은 REST(Representational State Transfer) API(Application Programming Interface) 방식, MQTT(Message Queuing Telemetry Transport) 방식을 포함한다.As an embodiment, the ESS fire prevention system according to the present invention includes a Representational State Transfer (REST) method, an Application Programming Interface (API) method, and a Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) method.

상기 MQTT는 복수개의 BLE 5.0 기반 초소형 무선센서 모듈과의 효율적 통신을 위한 양방향 pub/sub 메시징 서비스를 구현함에 있어서 메시징 크기에 제약이 없으며 이기종 ESS 설비 간 서로 상이한 프로토콜을 사용하는 센서나 ESS 장치들의 인터페이스를 TCP/IP로 변환해주는 프로토콜 컨버터(Protocol Converter)와 이를 통하여 BLE 5.0 기반 초소형 무선센서 모듈나 ESS 장치들을 제어/모니터링할 수 있는 CCU(Central Control Unit) 및 클라우드 플랫폼을 기반으로 ESS 화재 예방 시스템 원격제어/모니터링을 할 수 있는 어플리케이션 및 웹서비스로 구성된다.The MQTT implements a two-way pub/sub messaging service for efficient communication with a plurality of BLE 5.0-based subminiature wireless sensor modules, and there is no restriction on the size of messaging, and interfaces between sensors or ESS devices using different protocols between heterogeneous ESS facilities ESS fire prevention system based on a protocol converter that converts the It consists of applications and web services that can be controlled/monitored.

즉 다양한 형태의 BLE 5.0 기반 초소형 무선센서 모듈의 심각한 오류를 유발할 가능성을 가지고 있는 클라우드 환경에서 데이터 수집시 발생 가능한 오류에 대하여 확인하고, 데이터들을 정규화 함으로써 IoT기반 통신 장치의 안정성 및 운영 효율성을 확보하여 시스템 계속 동작이 가능하다. That is, by checking errors that may occur when collecting data in a cloud environment that has the possibility of causing serious errors in various types of BLE 5.0-based micro wireless sensor modules, and by normalizing data, the stability and operational efficiency of IoT-based communication devices are secured. The system can continue to operate.

상기 복수개의 BLE 5.0 기반 초소형 무선센서 모듈의 오류를 검사하기 위해 삽입된 오류 검사 구문을 판단 결과에 따른 오류 검사 구문으로 치환하고, 치환된 결과에 따라 함수 내에서 발생한 오류에 대한 예외 처리(exception handling)를 수행하고, 예외 처리에 따른 오류 정보를 로깅함으로써, 오류를 자동으로 검출하고 로깅할 수 있는 효과가 있다.The error checking syntax inserted to check the error of the plurality of BLE 5.0 based micro wireless sensor modules is replaced with the error checking syntax according to the judgment result, and according to the result of the substitution, exception handling for errors occurring within the function ) and logging error information according to exception handling, there is an effect of automatically detecting and logging errors.

또한 상기 복수개의 BLE 5.0 기반 초소형 무선센서 모듈에는 이종 통신 프로토콜 지원을 위한 통신 인터페이스와 센서 데이터 유효성 검증을 위한 VEE 기능부(22), 실시간 ESS 운전 상태 감시 및 제어를 위한 고속 에지 Rules Engine Service부(27) 등이 추가로 연결되어 예를 들어 상기 VEE 기능부(22)가 상기 VEE모듈을 통해 VEE(Validation, Estimation and Edit) 처리한 후 오류가 존재하거나 누락된 데이터를 확인하고 평가하여 수정할 수 있도록 한다.In addition, the plurality of BLE 5.0-based subminiature wireless sensor modules include a communication interface for supporting heterogeneous communication protocols, a VEE function unit 22 for validating sensor data, and a high-speed edge Rules Engine Service unit for monitoring and controlling real-time ESS operation status ( 27) is additionally connected so that, for example, the VEE function unit 22 can check, evaluate, and correct errors or missing data after processing VEE (Validation, Estimation and Edit) through the VEE module. do.

또한 상기 VEE 기능부(22)는 상기 복수개의 BLE 5.0 기반 초소형 무선센서 모듈에서 생성되는 데이터 종류에 무관하게 모든 데이터에 동일하게 적용되는 기 정의된 규칙에 의해 실시간으로 검증한다. 이렇게 검증된 결과를 기초로, VEE 모듈은 정상 데이터 및 오류가 존재하는 데이터를 따로 분류하여 저장하고 관리한다.In addition, the VEE function unit 22 verifies in real time according to a predefined rule equally applied to all data regardless of the type of data generated by the plurality of BLE 5.0 based subminiature wireless sensor modules. Based on these verified results, the VEE module classifies, stores, and manages normal data and data with errors.

BLE 5.0 및 인공지능 기반 ESS 화재 예방 시스템BLE 5.0 and artificial intelligence based ESS fire prevention system

인공지능부(26)는 딥러닝 기반 센서 데이터 상관관계 분석을 통한 ESS 화재 예측 및 감지 알고리즘 등을 사용할 수 있다.The artificial intelligence unit 26 may use an ESS fire prediction and detection algorithm through deep learning-based sensor data correlation analysis.

즉 Off 가스 센서, 온도 센서의 열 폭주 현상, 누전, 발열 데이터와, 진동 센서, 습도 센서의 아크 발생 및 누전, 발화 조건 사전 감지 데이터와, 연기 센서의 누전, 열 폭주, 전선류 피복 발열 사전 감지 데이터의 상관관계 분석을 통한 ESS 화재 예측 및 감지 알고리즘이 생성된다.In other words, off gas sensor, temperature sensor’s thermal runaway phenomenon, electric leakage, heat data, arc generation, electric leakage, and ignition condition preliminary detection data of vibration sensor and humidity sensor, electric leakage, thermal runaway, electric wire sheath heat detection data of smoke sensor ESS fire prediction and detection algorithms are created through data correlation analysis.

본 발명에 따른 BLE 5.0 기반 초소형 무선센서 모듈(도 4 참조)에서 생성되어 실시간 1초 ~ 1분 주기로 계측된 데이터를 이용하여 지도 학습(Supervised Learning) 방식으로 RNN(Recurrent Neural Network) 모델 학습을 수행할 수 있다. Performs RNN (Recurrent Neural Network) model learning in a supervised learning method using data generated in the BLE 5.0-based ultra-small wireless sensor module (see FIG. 4) according to the present invention and measured in real-time 1 second to 1 minute cycles can do.

일 실시예로서 본 발명은 화재 발생 유발 인자 사전 감지를 위한 온도, 습도, 연기, 진동, 오프가스 센서부에서 계측된 데이터를 이용하여 RNN 기법의 학습 오류 보정을 위한 LSTM 알고리즘을 적용할 수 있다.As an embodiment, the present invention can apply the LSTM algorithm for learning error correction of the RNN technique using data measured by the temperature, humidity, smoke, vibration, and off-gas sensor unit for pre-detection of fire trigger factors.

상기 무선센서들에는 장기간 배터리 교체 주기 확보를 위한 저전력 무선통신방식 적용 BLE 5.0 통신 모듈이 포함되는 데, RNN-LSTM(Recurrent Neural Network-Long Short Term Memory) 모델에 Softmax 함수를 조합하여 배터리 교체 주기 이상을 세부적으로 분류(교체 주기 큰 값은 더 크게)하는 과정이 추가될 수도 있다.The wireless sensors include a BLE 5.0 communication module applying a low-power wireless communication method to secure a long battery replacement cycle. A process of classifying in detail (larger value of replacement cycle is larger) may be added.

상기 무선 5종 센서 데이터 상관관계 분석을 통한 화재 예측 추론 엔진을 설계할 수 있는 데, 오토인코더(Auto-Encoder) 기법을 활용하여 5종 센서 데이터 분석 및 학습 알고리즘 구현이 가능하다.It is possible to design a fire prediction inference engine through the correlation analysis of the wireless 5-type sensor data, and it is possible to analyze 5-type sensor data and implement a learning algorithm by using an auto-encoder technique.

특히 상기 VEE 기능부(22)가 상기 VEE모듈을 통해 VEE(Validation, Estimation and Edit) 처리한 후 5종 센서 데이터의 오류가 존재하거나 누락된 데이터를 확인하고 평가하여 수정할 수 있도록 한다.In particular, after the VEE function unit 22 processes VEE (Validation, Estimation and Edit) through the VEE module, errors in the five types of sensor data are checked, evaluated, and corrected.

또한 상기 Ai 에지 컨트롤러(20)가 데이터 종류에 무관하게 모든 데이터에 동일하게 적용되는 기 정의된 규칙에 의해 실시간으로 검증한다. 이렇게 검증된 결과를 기초로, VEE 모듈은 정상 데이터 및 오류가 존재하는 데이터를 따로 분류하여 저장하고 관리한다.In addition, the Ai edge controller 20 verifies in real time according to a predefined rule that is equally applied to all data regardless of data type. Based on these verified results, the VEE module classifies, stores, and manages normal data and data with errors.

상술한 RNN 기법의 학습 오류 보정을 위한 LSTM 알고리즘 적용외에 데이터 맵의 정상 데이터를 기초로 보간법(interpolation)을 이용하여 예상 데이터를 연산할 수도 있다.In addition to applying the LSTM algorithm for correcting learning errors of the above-described RNN technique, predicted data may be calculated using interpolation based on normal data of the data map.

구체적으로 본 발명에 따른 Safety ESS Watchdog System 자동 운전 스케줄러의 모델 학습을 수행하여 이상 발생시 스케줄 이중화 모드로 전환해서 로컬 스케줄러가 동작되도록 하여서 로컬 스케줄러가 ESS 화재 예방 시스템의 스케줄과 동일한 스케줄을 이용하여 상기 스케줄 이중화 모드로의 전환시점의 이전 과거시점부터 상기 스케줄 이중화 모드로의 전환시점까지의 모든 스케줄 제어신호 및 가상제어신호를 ESS 설비들로 송출하여, ESS 설비들이 정상 동작하도록 한다.Specifically, by performing model learning of the Safety ESS Watchdog System automatic operation scheduler according to the present invention, when an error occurs, the schedule is switched to the dual schedule mode so that the local scheduler is operated so that the local scheduler uses the same schedule as the schedule of the ESS fire prevention system. All schedule control signals and virtual control signals from a previous point in time of switching to the dual mode to the point of switching to the schedule duplication mode are transmitted to ESS facilities to ensure normal operation of the ESS facilities.

즉 상기 실시간으로 전송된 스케줄 제어신호 및 가상제어신호를 이용하여 지도 학습(Supervised Learning) 방식으로 RNN(Recurrent Neural Network) 모델 학습을 수행할 수 있다.That is, learning of a recurrent neural network (RNN) model may be performed in a supervised learning method using the schedule control signal and the virtual control signal transmitted in real time.

또한 상기 애그리게이터(23) 등을 통해 수집된 Event Log Analysis Software, monitoring tools, searching engine 등으로 모델 학습 수행이 가능하다.In addition, model learning can be performed with Event Log Analysis Software, monitoring tools, searching engine, etc. collected through the aggregator 23 and the like.

이 때, 실시간으로 계측된 로그 데이터를 이용하여 지도 학습(Supervised Learning) 방식으로 RNN(Recurrent Neural Network) 모델 학습을 수행할 수 있다.In this case, a Recurrent Neural Network (RNN) model may be trained in a supervised learning method using log data measured in real time.

예를 들어 지도 학습 방식으로 관리자에게 알람 전송 방법 모델을 복수개 만들어 테스트하고 최적화된 모델로 수행할 수 있게 한다.For example, a supervised learning method allows administrators to create multiple alarm transmission method models, test them, and perform them with optimized models.

이를 위해 센서 데이터를 생성하기 위한 영상 카메라가 상기 ESS에 추가된다.To this end, a video camera for generating sensor data is added to the ESS.

Figure 112020121095318-pat00001
Figure 112020121095318-pat00001

상기 표 1은 에이다부스트 알고리듬을 이용하여 약한 분류기들을 선형 결합하여 강한 분류기를 구성하는 단계를 나타낸다.

Figure 112020121095318-pat00002
는 배터리 룸 내부의 연기, 오프가스 이미지 훈련영상이며,
Figure 112020121095318-pat00003
실제 배터리 룸 내부의 연기, 오프가스 이미지 영상으로 각각 +1 또는 -1의 값을 가진다. Table 1 shows steps for constructing a strong classifier by linearly combining weak classifiers using the Adaboost algorithm.
Figure 112020121095318-pat00002
is a training video of smoke and off-gas images inside the battery room,
Figure 112020121095318-pat00003
It is an image of smoke and off-gas inside the actual battery room, and has a value of +1 or -1, respectively.

그리고

Figure 112020121095318-pat00004
가중치 오차를 최소화하는 약한 분류기
Figure 112020121095318-pat00005
를 생성하여 각 분류기에 대한 센서 데이터 가중치를 갱신한다.
Figure 112020121095318-pat00006
는 모든 데이터
Figure 112020121095318-pat00007
에 대하여 수식을 정규화한다.and
Figure 112020121095318-pat00004
A weak classifier that minimizes weight errors
Figure 112020121095318-pat00005
to update the sensor data weights for each classifier.
Figure 112020121095318-pat00006
is all data
Figure 112020121095318-pat00007
Normalize the expression for

Figure 112020121095318-pat00008
는 최종적으로 생성된 강한 분류기이다. 강한 분류기는 벡터
Figure 112020121095318-pat00009
를 입력으로 받으며 훈련된 약한 분류기
Figure 112020121095318-pat00010
의 합으로 센서 데이터 분류를 수행하게 된다.
Figure 112020121095318-pat00008
is the finally generated strong classifier. A strong classifier is a vector
Figure 112020121095318-pat00009
Weak classifier trained taking as input
Figure 112020121095318-pat00010
The sensor data classification is performed by the sum of .

예를 들어 상기 알고리즘은 배터리 룸 내부의 연기, 오프가스 이미지를 검출하기 위해 사용되는 국부 이진 패턴 특징은 화소값을 이용하여 엣지, 점, 코너 등과 같은 연기 또는 가스의 로컬 텍스처 특징을 표현하는 데 이용되며, 간단한 연산으로 높은 처리속도와 식별력 그리고 조명의 변화에 강인하다는 장점이 있다.For example, the algorithm is used to express local texture features of smoke or gas, such as edges, dots, and corners, using pixel values of local binary pattern features used to detect smoke and off-gas images inside a battery room. It has the advantages of high processing speed with simple calculation, discrimination, and robustness to changes in lighting.

상기 센서 데이터의 국부 이진 패턴 특징은 수학식 1과 같이 표현되며 현재 위치의 화소값과 이웃 화소값의 차이를 0과 1의 값으로 표현한다.The local binary pattern feature of the sensor data is expressed as in Equation 1, and the difference between the pixel value at the current location and the neighboring pixel value is expressed as values of 0 and 1.

Figure 112020121095318-pat00011
Figure 112020121095318-pat00011

상기 수학식 1에서 P와 R은 각각 연기, 오프가스 이미지의 인접 화소의 수와 원의 반지름을 의미하며,

Figure 112020121095318-pat00012
Figure 112020121095318-pat00013
는 중심화소의 화소값 및 이웃화소의 화소값을 의미한다.In Equation 1, P and R mean the number of adjacent pixels and the radius of the circle of the smoke and offgas images, respectively,
Figure 112020121095318-pat00012
Wow
Figure 112020121095318-pat00013
denotes a pixel value of a central pixel and a pixel value of neighboring pixels.

예를 들어 LBP(8, 1)인 경우 연기, 오프가스 이미지의 중심 화소값을 기준으로 이웃화소 8개의 화소값을 비교하여 주변 화소값이 더 크면 1, 작으면 0을 할당하여 각 화소를 8비트 인코딩하여 얻을 수 있다.For example, in the case of LBP(8, 1), the pixel values of 8 neighboring pixels are compared based on the center pixel value of the smoke or off-gas image. It can be obtained by bit encoding.

이 후 상기 화소값 이미지를 분석하고 텍스트화하여, 딥러닝을 통해 훈련시켜 화재 발생 예측 및 사전 감지로 비상 대응 시간 확보 및 화재 예방이 가능하다.Thereafter, the pixel value image is analyzed, converted into text, and trained through deep learning to predict and detect fire occurrence in advance to secure emergency response time and prevent fire.

그리고 상술한 구성에 의해 상기 이미지로만 되어 있는 부분을 텍스트화된 문장화하여 화재 발생 예측 1단계, 2단계로 구체화하여 알람할 수 있다.In addition, by the above-described configuration, the portion consisting only of the image can be converted into textual text, and an alarm can be specified by specifying the fire occurrence prediction step 1 and step 2.

예를 들어 화재 발생 예측 1-1단계, 1-2단계 등으로 세분하여 선형 회귀 분석 모델로 분석하여 화재 발생 시기를 예측할 수도 있다.For example, it is possible to predict the timing of fire occurrence by dividing it into fire prediction steps 1-1, 1-2 steps, etc. and analyzing it with a linear regression analysis model.

또는 Ai 에지 컨트롤러(20)가 화재 발생 예측 1-1단계의 화소값을 표현한 데이터 맵의 정상 데이터를 기초로 보간법(interpolation)을 이용하여 화재 발생 예측 1-2 단계 예상 데이터를 연산할 수도 있다.Alternatively, the Ai edge controller 20 may calculate fire prediction step 1-2 prediction data by interpolation based on normal data of a data map expressing pixel values of fire prediction step 1-1.

따라서 초보자 같은 경우에도 이미지를 보고 판단하지 않고 비상 대응을 신속하게 할 수 있다.Therefore, even beginners can quickly respond to an emergency without judging by looking at the image.

이하 본 발명의 실시를 위한 화재 예방 방법에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a fire prevention method for implementing the present invention will be described in detail.

본 발명은 (1) ESS 내의 BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서 모듈을 이용한 off 가스, 온도, 연기, 및 진동 정보를 포함하는 센서 데이터 생성 단계; (2) 원거리 다수의 상기 ESS의 실시간 통합 관리를 위한 기능 정의, 클라우드 기반 통합 DB 구현 및 Device-Object 구조를 가지고, 상기 ESS 내 주요 화재 유발 요소 수집 및 감지하기 위해, 상기 ESS의 계통, 현황, 통계, 및 설정을 기반으로 비상제어 기능 구현, 통합 모니터링 및 개별 모니터링 단계; (3) 상기 ESS 내 배터리 열 폭주를 포함하는 화재 사전 징후를 딥러닝 분석을 통해 학습하고, RNN 기법의 학습 오류 보정을 위한 LSTM 알고리즘 적용으로 상기 센서 데이터의 분석, 예측, 및 분석 및 예측에 따른 비상 상황시 알람 단계;를 포함한다.The present invention includes (1) generating sensor data including off gas, temperature, smoke, and vibration information using a BLE 5.0-based ultra-small wireless sensor module in the ESS; (2) Function definition for real-time integrated management of a plurality of remote ESSs, cloud-based integrated DB implementation and Device-Object structure, to collect and detect major fire-causing elements in the ESS, system, status, Emergency control function implementation, integrated monitoring and individual monitoring steps based on statistics and settings; (3) The pre-fire signs including battery thermal runaway in the ESS are learned through deep learning analysis, and the LSTM algorithm for correcting learning errors of the RNN technique is applied to analyze, predict, and analyze and predict the sensor data. An alarm step in an emergency situation; includes.

예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이 모바일 알람(62)을 통한 알림과 각 단계별 비상 상황시 알람(61) 디스플레이 단계를 이용할 수 있다.For example, as shown in FIG. 7 , a notification through a mobile alarm 62 and an alarm 61 display stage in case of an emergency at each stage may be used.

추가적으로 본 발명에서 클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템을 통한 실시간 저장 및 관리 단계는, VEE(Validation, Estimation, Editing) 기능부(22)를 통한 센서 노드(14)의 데이터 유효성 검증 단계와, 알람 통지 및 제어부(25)를 통한 상기 ESS(10)의 자동 운전 스케줄러 기능 구현하는 단계와, 고속 에지 Rules Engine Service부(27)를 통한 상기 ESS(10)의 실시간 운전 상태 감시 및 제어하는 단계로 이루어진다.Additionally, in the present invention, the real-time storage and management step through the cloud-based ESS integrated safety management system includes the data validation step of the sensor node 14 through the VEE (Validation, Estimation, Editing) function unit 22, alarm notification and It consists of implementing the automatic operation scheduler function of the ESS 10 through the control unit 25 and monitoring and controlling the real-time operation state of the ESS 10 through the high-speed edge Rules Engine Service unit 27.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명은 경보별 센서 임계치 조건에 해당될 시 경보가 발생하며 미해당시 해제된다.As shown in FIG. 8 , in the present invention, an alarm is generated when a sensor threshold condition for each alarm is met, and is released when not applicable.

예를 들어 정상을 포함하여 4가지 분류로 나누었으며 경보는 발생/위험/주의 3가지 색상(구분 표시)으로 구분한다.For example, it is divided into 4 categories including normal, and alarms are classified into 3 colors (separate display) of Occurrence/Danger/Caution.

정상의 기준은 2차전지(리튬이온배터리)를 포함한 ESS 운용권장환경을 기준으로 하였다.The normal standard was based on the recommended environment for ESS operation including secondary batteries (lithium ion batteries).

도 9에 도시된 바와 같이 본 발명은 관리자 통지(Web 경보 알림, SMS 전송), 시스템 정지(PCS 시스템 정지), 사이트 경보(ESS 컨테이너 상단 경광등 동작), 전기계통 차단(긴급제어반의 PCS 계통을 차단), 화재진압(긴급제어반 자동소화장치 동작) 기능 등을 가지고 있다.As shown in FIG. 9, the present invention provides manager notification (Web alert notification, SMS transmission), system stop (PCS system stop), site alert (operation of warning light at the top of the ESS container), electrical system cutoff (blocking the PCS system of the emergency control panel) ), fire suppression (emergency control panel automatic fire extinguishing device operation) function.

따라서 통합 모니터링 페이지에서 특정 발전소를 클릭 시 해당 페이지로 이동하여, 현재 진입한 발전소의 금일/누적 발전, 송전, 충전, 방전량을 요약하여 표출할 수 있다.Therefore, when a specific power plant is clicked on the integrated monitoring page, it moves to the corresponding page, and today's/cumulative power generation, transmission, charge, and discharge of the currently entered power plant can be summarized and displayed.

즉 현재, 금일, 누적 발전량 및 금일 충/방전량, SOC를 표출하고 상태에 따라서 간략 계통도의 라인에서 흐름을 확인할 수 있다.That is, the present, today's, cumulative power generation, today's charge/discharge, and SOC are displayed, and the flow can be confirmed on the line of the simplified system diagram according to the state.

또한 통합 모니터링 페이지에서 진입한 발전소의 요약 정보를 표출하고 현재 기상 정보와 각 센서들의 평균 온,습도를 표출한다.In addition, summary information of the power plant entered on the integrated monitoring page is displayed, and the current weather information and average temperature and humidity of each sensor are displayed.

예를 들어, 진입한 발전소의 설비 통신 상태를 통신 / 통신두절로 표출하고, 진입한 발전소에서 발생한 금일 경보 현황들을 표출하며, 금일 발전량 및 충/방전량을 시간별 차트로 표출한다.For example, the facility communication status of the entered power plant is expressed as communication/communication interruption, today's alarm statuses generated in the entered power plant are expressed, and today's power generation and charge/discharge amount are expressed as hourly charts.

이 때, 사용자가 복수의 발전소를 보유 시 해당 버튼을 통해 다른 발전소로 바로 이동할 수도 있다.At this time, when the user has a plurality of power plants, he or she may directly move to another power plant through a corresponding button.

일 실시예로서 본 발명의 센서별 화재발생환경 및 화재발생 감지 모드에서 열폭주현상 전 / 착화 전 / 착화 이후 화재확산을 사전감지 및 예측, 긴급조치를 통해 화재 예방 및 피해를 최소화할 수 있다.As an embodiment, fire prevention and damage can be minimized through preliminary detection and prediction of fire spread before thermal runaway / before ignition / after ignition in the fire occurrence environment and fire occurrence detection mode for each sensor of the present invention, and emergency measures.

예를 들어 온도센서는 발열, 누전환경 사전감지 / 열폭주 현상 감지 기능이 있고, 진동센서는 물리적 충격 / 지진 감지 기능이 있으며, 습도센서는 누전 / 발화조건 사전감지 기능이 있고, Off가스센서는 열 폭주 현상 / 착화 전 가연성 물질 분출 감지 기능이 있으며, 연기센서는 열폭주/ 착화 / 전선류 피복 발열 사전 감지 기능이 있다.For example, the temperature sensor has a function to detect heat and electric leakage environment in advance / thermal runaway, the vibration sensor has a function to detect physical shock / earthquake, the humidity sensor has a function to detect electric leakage / fire condition in advance, and the off gas sensor has a function to detect It has a function to detect thermal runaway / ignition of combustible material ejection, and the smoke sensor has a function to detect thermal runaway / ignition / wire sheath heating in advance.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. Terms used in this document are only used to describe a specific embodiment, and may not be intended to limit the scope of other embodiments.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field described in this document.

본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Among the terms used in this document, the terms defined in general dictionaries may be interpreted as having the same or similar meaning to the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, in an ideal or excessively formal meaning. not interpreted In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude the embodiments of this document.

10 : ESS
12 : 배터리 팩
14 : 센서 노드
16 : 전력변환 시스템
20 : Ai 에지 컨트롤러
22 : VEE 기능부
25 : 알람 통지 및 제어부
27 : 고속 에지 Rules Engine Service부
40 : 모니터링 센서
41 : 배터리 룸 모니터링 센서
42 : 배터리 랙 모니터링 센서
50 : Ai 에지 컨트롤러 SW 블록
51 : SUPPORT SERVICES부
52 : CORE SERVICES부
53 : DEVICE SERVICES부
10: ESS
12: battery pack
14: sensor node
16: power conversion system
20: Ai Edge Controller
22: with VEE function
25: alarm notification and control unit
27: High-speed Edge Rules Engine Service Department
40: monitoring sensor
41: battery room monitoring sensor
42: battery rack monitoring sensor
50: Ai Edge Controller SW Block
51: SUPPORT SERVICES part
52: CORE SERVICES part
53: DEVICE SERVICES part

Claims (8)

배터리 팩(12), 센서 노드(14), 및 상기 배터리 팩(12)에 전력을 입력받아 저장하거나 계통방출하기 위해 전기 특성을 변환하는 전력변환 시스템(16)으로 구성되는 ESS(10);
상기 ESS(10)를 검증, 감시, 관리 및 제어하는 Ai 에지 컨트롤러(20);로 구성되며,
상기 Ai 에지 컨트롤러(20)는 상기 센서 노드(14)의 데이터를 인공지능 기반으로 분석, 예측, 및 알람하고,
상기 Ai 에지 컨트롤러(20)의 SW 블록(50) 중에서, SUPPORT SERVICES부(51)는,
지원서비스로서 센서 데이터 상관관계 분석을 통한 ESS 화재 예측 및 감지 알고리즘을 포함하는 ML(Machine Learning)부;
상기 ESS(10)의 오프 가스 감지기능으로서 열폭주, 착화, 및 전선류 피복 발열 사전 감지하는 오프 가스 슈퍼바이저리(supervisory)부;
상기 ESS(10)의 물리적 충격 및 지진 감지 기능을 갖는 바이브레이션(Vibration) 슈퍼바이저리부;
상기 ESS(10)의 온도 감지기능으로서, 발열, 누전환경 사전감지 및 열폭주 현상 감지가 가능한 온도(Temperature) 슈퍼바이저리부;
상기 ESS(10)의 습도 감지기능으로서 누전 및 발화조건 사전감지가 가능한 습도 슈퍼바이저리부;
연기(Co2, tvoc) 감지기능으로서 열 폭주 현상 / 착화 전 가연성 물질 분출 감지가 가능한 스모크 슈퍼바이저리부;
상기 ESS(10)의 장치 권한 및 설정 등록 및 수정 기능을 갖는 장치 권한 및 설정(Device Auth & Setting)부;
상기 ESS(10)의 설비, 장치 등록 정보 경보 설정정보를 저장하는 데이터베이스;
상기 ESS(10)의 SUPPRT SERVICES 기능 명령 및 관리 기능으로서 센서 데이터를 감시하여 제어(Control)부, 얼러트 및 노티피케이션(Alert & Notification)부, 애그리게이터(Aggregator)부, 슈퍼바이저리부, 및 로깅(Logging)부를 관리하는 룰 엔진(Rule Engine)부;
상기 ESS(10)의 센서 데이터의 유효성을 검증(Validation, Estimation, Editing)하는 VEE;
상기 ESS(10)의 로그 등록으로 수집데이터, 경보감지, 통신, 및 에러 데이터를 수집하는 로깅(Logging)부;
상기 ESS(10)의 사용자 알림으로서 경보에 따른 알람 및 SMS 전송이 가능한 얼러트 및 노티피케이션(Alert & Notification)부;
상기 ESS(10)의 경보 Level에 따라 MC(Magnetic Contactor)제어가 가능한 제어(Control)부;
상기 ESS(10)의 데이터 수집 및 변환 기능을 갖는 애그리게이터(Aggregator)부; 및
상기 ESS(10)에 따른 외부 앱인 Third party Application 지원 기능을 포함하는 써드 파티 인터페이스(Third Party Interface)부;로 이루어지는 ESS 화재 예방 시스템.
An ESS (10) composed of a battery pack (12), a sensor node (14), and a power conversion system (16) that converts electrical characteristics in order to receive power from the battery pack (12) and store or discharge power to the system;
An Ai edge controller 20 that verifies, monitors, manages, and controls the ESS 10;
The Ai edge controller 20 analyzes, predicts, and alarms the data of the sensor node 14 based on artificial intelligence,
Among the SW blocks 50 of the Ai edge controller 20, the SUPPORT SERVICES unit 51,
ML (Machine Learning) unit including ESS fire prediction and detection algorithm through sensor data correlation analysis as a support service;
An off-gas supervisory unit that pre-detects thermal runaway, ignition, and electric wire coating heating as an off-gas detection function of the ESS 10;
A vibration supervisor having a physical shock and earthquake sensing function of the ESS 10;
As a temperature sensing function of the ESS 10, a temperature supervisor capable of detecting heat generation, an electric leakage environment in advance, and a thermal runaway phenomenon;
A humidity supervisor capable of detecting electric leakage and ignition conditions in advance as a humidity sensing function of the ESS (10);
Smoke supervisory unit capable of detecting thermal runaway as a function of detecting smoke (Co2, tvoc) / ejection of combustible substances before ignition;
a device authority and setting unit having a function of registering and modifying device authority and setting of the ESS (10);
a database for storing facility and device registration information and alarm setting information of the ESS (10);
As the SUPPRT SERVICES function command and management function of the ESS 10, a control unit, an alert and notification unit, an aggregator unit, a supervisor unit, and a rule engine unit managing a logging unit.
VEE for validating (Validation, Estimation, Editing) the sensor data of the ESS (10);
a logging unit that collects collected data, alarm detection, communication, and error data through log registration of the ESS (10);
An alert and notification unit capable of transmitting an alarm and SMS according to an alert as a user notification of the ESS 10;
A control unit capable of controlling a magnetic contactor (MC) according to the alarm level of the ESS (10);
An aggregator unit having a data collection and conversion function of the ESS (10); and
An ESS fire prevention system consisting of a third party interface (Third Party Interface) unit including a third party application support function, which is an external app according to the ESS (10).
제1항에 있어서,
상기 Ai 에지 컨트롤러(20)는 센서 노드(14)의 데이터 유효성 검증을 위한 VEE 기능부(22), 상기 ESS(10)의 자동 운전 스케줄러 기능 구현을 위한 알람 통지 및 제어부(25), 상기 ESS(10)의 실시간 운전 상태 감시 및 제어를 위한 고속 에지 Rules Engine Service부(27)로 구성되는 것을 특징으로 하는 ESS 화재 예방 시스템.
According to claim 1,
The Ai edge controller 20 includes a VEE function unit 22 for validating data of the sensor node 14, an alarm notification and control unit 25 for implementing an automatic operation scheduler function of the ESS 10, and the ESS ( 10) ESS fire prevention system characterized in that it is composed of a high-speed edge Rules Engine Service unit 27 for real-time monitoring and control of operating conditions.
제1항에 있어서,
상기 센서 노드(14)는,
상기 ESS(10) 내의 열 폭주 현상, 누전, 발열 사전 감지하는 Off 가스 센서 및 온도 센서;
상기 ESS(10) 내의 아크 발생 및 누전, 발화 조건 사전 감지하는 진동 센서 및 습도 센서;
상기 ESS(10) 내의 누전, 열 폭주, 및 전선류 피복 발열을 사전 감지하는 연기 센서; 중 하나를 포함하는 ESS 화재 예방 시스템.
According to claim 1,
The sensor node 14,
Off gas sensor and temperature sensor for pre-detecting thermal runaway phenomenon, electric leakage, heat in the ESS (10);
a vibration sensor and a humidity sensor for pre-sensing arc occurrence, electric leakage, and ignition conditions in the ESS (10);
a smoke sensor for preliminarily detecting electric leakage, thermal runaway, and heat from electric wire coating in the ESS (10); An ESS fire protection system including one of
삭제delete 배터리 팩(12), 센서 노드(14), 및 상기 배터리 팩(12)에 전력을 입력받아 저장하거나 계통방출하기 위해 전기 특성을 변환하는 전력변환 시스템(16)으로 구성되는 ESS(10); 상기 ESS(10)를 검증, 감시, 관리 및 제어하는 Ai 에지 컨트롤러(20);로 구성되는 ESS 화재 예방 시스템을 이용한 ESS 화재 예방 방법에 있어서,
ESS 내의 BLE 5.0 기반 초소형 무선 센서 모듈을 이용한 off 가스, 온도, 연기, 및 진동 정보를 포함하는 센서 데이터 생성 단계;
원거리 다수의 상기 ESS의 실시간 통합 관리를 위한 기능 정의, 클라우드 기반 통합 DB 구현 및 Device-Object 구조를 가지고, 상기 ESS 내 주요 화재 유발 요소 수집 및 감지하기 위해, 상기 ESS의 계통, 현황, 통계, 및 설정을 기반으로 비상제어 기능 구현, 통합 모니터링 및 개별 모니터링 단계;
상기 ESS 내 배터리 열 폭주를 포함하는 화재 사전 징후를 딥러닝 분석을 통해 학습하고, RNN 기법의 학습 오류 보정을 위한 LSTM 알고리즘 적용으로 상기 센서 데이터의 분석, 예측, 및 분석 및 예측에 따른 비상 상황시 알람 단계;
클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템을 통한 실시간 저장 및 관리 단계는, 상기 Ai 에지 컨트롤러(20)에 포함된 VEE 기능부(22)를 통한 센서 노드(14)의 데이터 유효성 검증 단계;를 포함하며,
상기 Ai 에지 컨트롤러(20)의 SW 블록(50) 중에서, SUPPORT SERVICES부(51)는,
지원서비스로서 센서 데이터 상관관계 분석을 통한 ESS 화재 예측 및 감지 알고리즘을 포함하는 ML(Machine Learning)부;
상기 ESS(10)의 오프 가스 감지기능으로서 열폭주, 착화, 및 전선류 피복 발열 사전 감지하는 오프 가스 슈퍼바이저리(supervisory)부;
상기 ESS(10)의 물리적 충격 및 지진 감지 기능을 갖는 바이브레이션(Vibration) 슈퍼바이저리부;
상기 ESS(10)의 온도 감지기능으로서, 발열, 누전환경 사전감지 및 열폭주 현상 감지가 가능한 온도(Temperature) 슈퍼바이저리부;
상기 ESS(10)의 습도 감지기능으로서 누전 및 발화조건 사전감지가 가능한 습도 슈퍼바이저리부;
연기(Co2, tvoc) 감지기능으로서 열 폭주 현상 / 착화 전 가연성 물질 분출 감지가 가능한 스모크 슈퍼바이저리부;
상기 ESS(10)의 장치 권한 및 설정 등록 및 수정 기능을 갖는 장치 권한 및 설정(Device Auth & Setting)부;
상기 ESS(10)의 설비, 장치 등록 정보 경보 설정정보를 저장하는 데이터베이스;
상기 ESS(10)의 SUPPRT SERVICES 기능 명령 및 관리 기능으로서 센서데이터를 감시하여 제어(Control)부, 얼러트 및 노티피케이션(Alert & Notification)부, 애그리게이터(Aggregator)부, 슈퍼바이저리부, 및 로깅(Logging)부를 관리하는 룰 엔진(Rule Engine)부;
상기 ESS(10)의 센서 데이터 유효성을 검증(Validation, Estimation, Editing)하는 VEE;
상기 ESS(10)의 로그 등록으로 수집데이터, 경보감지, 통신, 에러 데이터를 수집하는 로깅(Logging)부;
상기 ESS(10)의 사용자 알림으로서 경보에 따른 알람 및 SMS 전송이 가능한 얼러트 및 노티피케이션(Alert & Notification)부;
상기 ESS(10)의 경보 Level에 따라 MC(Magnetic Contactor)제어가 가능한 제어(Control)부;
상기 ESS(10)의 데이터 수집 및 변환 기능을 갖는 애그리게이터(Aggregator)부; 및
상기 ESS(10)에 따른 외부 앱인 Third party Application 지원 기능을 포함하는 써드 파티 인터페이스(Third Party Interface)부;를 포함하는 ESS 화재 예방 방법.
An ESS (10) composed of a battery pack (12), a sensor node (14), and a power conversion system (16) that converts electrical characteristics in order to receive power from the battery pack (12) and store or discharge power to the system; In the ESS fire prevention method using the ESS fire prevention system consisting of; Ai edge controller 20 that verifies, monitors, manages and controls the ESS 10,
Generating sensor data including off gas, temperature, smoke, and vibration information using a BLE 5.0-based ultra-small wireless sensor module in the ESS;
In order to collect and detect major fire-causing elements in the ESS with function definition, cloud-based integrated DB implementation, and Device-Object structure for real-time integrated management of a plurality of remote ESSs, the system, status, statistics, and Implementation of emergency control function based on settings, integrated monitoring and individual monitoring steps;
Pre-fire signs, including battery thermal runaway in the ESS, are learned through deep learning analysis, and the LSTM algorithm for correcting learning errors of the RNN technique is applied to analyze, predict, and in case of emergency according to the analysis and prediction of the sensor data alarm stage;
The real-time storage and management step through the cloud-based ESS integrated safety management system includes a data validation step of the sensor node 14 through the VEE function unit 22 included in the Ai edge controller 20,
Among the SW blocks 50 of the Ai edge controller 20, the SUPPORT SERVICES unit 51,
ML (Machine Learning) unit including ESS fire prediction and detection algorithm through sensor data correlation analysis as a support service;
An off-gas supervisory unit that pre-detects thermal runaway, ignition, and electric wire coating heating as an off-gas detection function of the ESS 10;
A vibration supervisor having a physical shock and earthquake sensing function of the ESS 10;
As a temperature sensing function of the ESS 10, a temperature supervisor capable of detecting heat generation, an electric leakage environment in advance, and a thermal runaway phenomenon;
A humidity supervisor capable of detecting electric leakage and ignition conditions in advance as a humidity sensing function of the ESS (10);
Smoke supervisory unit capable of detecting thermal runaway as a function of detecting smoke (Co2, tvoc) / ejection of combustible substances before ignition;
a device authority and setting unit having a function of registering and modifying device authority and setting of the ESS (10);
a database for storing facility and device registration information and alarm setting information of the ESS (10);
As a SUPPRT SERVICES function command and management function of the ESS (10), sensor data is monitored to control a control unit, an alert and notification unit, an aggregator unit, a supervisor unit, and a rule engine unit managing a logging unit.
VEE for validating (Validation, Estimation, Editing) sensor data of the ESS (10);
a logging unit that collects collected data, alarm detection, communication, and error data through log registration of the ESS (10);
An alert and notification unit capable of transmitting an alarm and SMS according to an alert as a user notification of the ESS 10;
A control unit capable of controlling a magnetic contactor (MC) according to the alarm level of the ESS (10);
An aggregator unit having a data collection and conversion function of the ESS (10); and
ESS fire prevention method comprising a; third party interface (Third Party Interface) unit including a third party application support function, which is an external app according to the ESS (10).
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템을 통한 실시간 저장 및 관리 단계는,
상기 Ai 에지 컨트롤러(20)에 포함된 알람 통지 및 제어부(25)를 통한 상기 ESS(10)의 자동 운전 스케줄러 기능 구현 단계;를 포함하는 ESS 화재 예방 방법.
According to claim 5,
In the real-time storage and management step through the cloud-based ESS integrated safety management system,
An alarm notification included in the Ai edge controller 20 and implementing an automatic operation scheduler function of the ESS 10 through the control unit 25; ESS fire prevention method including.
제5항에 있어서,
상기 클라우드 기반 ESS 통합 안전관리시스템을 통한 실시간 저장 및 관리 단계는,
상기 Ai 에지 컨트롤러(20)에 포함된 고속 에지 Rules Engine Service부(27)를 통한 상기 ESS(10)의 실시간 운전 상태 감시 및 제어 단계;를 포함하는 ESS 화재 예방 방법
According to claim 5,
In the real-time storage and management step through the cloud-based ESS integrated safety management system,
ESS fire prevention method including; real-time operation state monitoring and control step of the ESS 10 through the high-speed edge Rules Engine Service unit 27 included in the Ai edge controller 20
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