KR102476188B1 - 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반 - Google Patents

컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반에 관한 것으로, 다수의 구동기기를 제어하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러 및 중앙관제부와 유선 및 무선통신 방식으로 연결되고, 상기 컨트롤러의 동작상태를 감시하며, 상기 컨트롤러가 정상동작 하지 않을 경우 상기 구동기기를 비상 제어하는 비상제어유닛을 포함한다.

Description

컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반{Remote control panel for controller failure diagnosis and emergency control}
본 발명은 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 머신 러닝을 기반으로 한 인공지능 기술을 이용해 원격제어반 내부 컨트롤러의 동작상태를 진단하고, 컨트롤러에 고장이 발생되었을 경우 추가적인 2차 사고를 방지하기 위해 주요 설비를 비상 제어할 수 있는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반에 관한 것이다.
일반적으로 원격제어반은 재난방재 및 수처리 등의 각종 시설의 설비를 제어하는 기능을 수행하며, 중앙관제부를 통해 관리자의 명령을 받아 현장의 구동기기들을 제어하기도 하지만 구동기기들의 작동을 미리 입력된 프로그램에 의하여 독립적인 운영도 가능하다.
이러한 원격제어반은 현장의 구동기기들을 미리 입력된 프로그램을 기반으로 자동제어하기 위한 컨트롤러(PLC: Programmable Logic Controller)가 구성되는데, 원격제어반의 컨트롤러는 각종 통신망에 의해 유선 또는 무선으로 중앙관제부와 연결되어 각종 계측데이터 및 제어데이터를 송/수신할 수 있는 구조를 갖는다.
그런데 종래의 원격제어반은 부품불량, 노후화, 뇌써지, 단락, 단전 등의 요인으로 인해 컨트롤러가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 중앙관제부로부터 원거리에 위치하므로 이동시간과 접근의 어려움 등으로 고장 상황파악이 오래 걸리고, 전문 엔지니어가 고장 상황을 진단한 후 복구가 가능하므로 관리자가 원격제어반의 컨트롤러의 장애상황을 즉각적으로 조치하는데 어려움이 있는 구조였다.
또한, 재난방재시설 또는 수처리시설 등에 설치된 원격제어반 내부의 컨트롤러에 장애 발생시 긴급하게 동작해야 하는 구동기기들을 제어하지 못하여 도시 및 농경지 침수, 단수 및 물넘침 등의 2차 사고로 이어져 재산 및 인명 피해가 발생될 수 있다.
물론, 종래의 원격제어반 중에는 이중화 컨트롤러를 설치하여 컨트롤러 고장에 대비하고 있으나 원격제어반에서 컨트롤러가 차지하는 공간이 증대되어 원격제어반의 크기가 커지며 제작 비용이 크게 증가하는 단점이 있고, 낙뢰 등으로 인한 컨트롤러의 피해 방지를 위해 자동으로 전원을 차단하는 등의 조치를 취하고 있으나, 위에서 언급한 것과 같이 긴급하게 구동기기들을 제어해야 하는 상황에서는 컨트롤러의 동작을 멈추게 할 수 없고, 컨트롤러의 피해를 줄 수 있는 요인은 예측할 수 없을 정도로 다양하므로 컨트롤러의 고장 상황발생 시 신속하게 대응하고 2차사고를 예방하기 위하여 구동기기들의 구동 상태를 정상적으로 유지시키는 방법이 효과적이다.
따라서, 컨트롤러의 구동이 중지되거나 비정상적으로 동작하는 경우, 원격지에 위치한 관리자가 컨트롤러의 고장 상황을 즉각적으로 인지할 수 있고, 고장이 발생된 컨트롤러를 복구하는 동안 컨트롤러의 고장으로 인해 정상적으로 제어할 수 없는 구동기기를 즉각적으로 비상제어할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1983738호(2019년 05월 23일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 현장 제어반의 원격 제어 시스템이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 중앙관제부와 원격제어반 내의 컨트롤러가 송/수신하는 데이터읽기/쓰기 요청 및 응답 통신프레임과 구동기기의 동작상태를 이용하여 머신러닝 방식의 인공지능 기술로 컨트롤러의 동작상태와 관리자가 제어하는 구동기기를 학습하고, 각종 원인으로 컨트롤러가 정상동작 하지 않는 경우, 이를 인공지능을 통해 자동으로 감지하여 관리자에게 즉시 알려 신속한 복구가 가능하도록 하는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 컨트롤러가 정상동작 하지 않아 컨트롤러를 통한 구동기기의 제어가 불가능한 상황이 발생되어도 관리자가 중앙관제부를 이용하여 구동기기 제어 명령을 주었을 때 송신하는 데이터쓰기 요청 통신프레임을 인공지능을 통해 자동으로 감지하여 학습된 구동기기를 컨트롤러를 통하지 않고 비상제어 함으로써, 2차사고의 위험을 방지할 수 있는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반을 제공하는데 있다.
본 발명의 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반은 다수의 구동기기를 제어하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러 및 중앙관제부와 유선 및 무선통신 방식으로 연결되고, 상기 컨트롤러의 동작상태를 감시하며, 상기 컨트롤러가 정상동작 하지 않을 경우 상기 구동기기를 비상 제어하는 비상제어유닛을 포함하며, 상기 비상제어유닛은 상기 컨트롤러 및 상기 중앙관제부와 전기적으로 연결되어 데이터 패킷을 송수신하는 통신모듈과, 상기 컨트롤러 및 상기 중앙관제부와 상기 통신모듈을 통해 연결되고, 상기 컨트롤러와 상기 중앙관제부가 송수신하는 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임 및 응답 통신프레임과 상기 구동기기의 동작상태가 입력되며, 상기 통신프레임과 상기 구동기기의 동작상태를 이용하여 상기 컨트롤러의 동작상태를 진단하는 고장진단부와, 상기 중앙관제부가 송신하는 데이터읽기 요청 통신프레임에 대한 상기 컨트롤러의 데이터읽기 응답 통신프레임의 변화를 감지하여 상기 컨트롤러의 동작상태를 머신러닝 방식의 인공지능을 이용하여 학습하고, 상기 중앙관제부가 송신하는 데이터쓰기 요청 통신프레임에 대한 상기 컨트롤러의 데이터쓰기 응답 통신프레임 및 상기 구동기기의 동작상태를 비교하여 관리자가 제어하고자 하는 상기 구동기기를 인공지능을 이용해 학습하며, 학습이 완료되면 그 결과를 상기 고장진단부로 전달하는 인공지능부와, 상기 고장진단부의 명령에 따라 알람메시지를 생성하여 상기 중앙관제부로 전송하는 알람전송부와, 상기 고장진단부의 명령에 따라 상기 구동기기를 제어하는 비상제어부와, 상기 구동기기의 동작상태가 개별적으로 입력되도록 상기 구동기기와 기기입력라인에 의해 연결되는 기기입력채널이 구비되고, 상기 기기입력채널의 각 채널 상태값을 상기 고장진단부로 전달하는 인풋모듈 및, 상기 비상제어부의 명령에 따라 상기 구동기기를 개별적으로 제어할 수 있도록 기기출력라인에 의해 연결되는 기기출력채널이 구비되는 아웃풋모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고장진단부는 상기 컨트롤러 및 상기 중앙관제부가 송수신하는 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임 및 응답 통신프레임과 상기 인풋모듈로 입력되는 상기 구동기기의 동작상태가 상기 인공지능부에 누적되도록 하고, 상기 인공지능부에서 학습이 완료되면 그 결과를 저장하며, 상기 컨트롤러가 정상동작 하지 않을 경우 상기 알람전송부가 알람을 전송하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 중앙관제부는 상기 통신모듈과 유선 또는 무선의 통신망으로 연결되어 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 송수신하고, 상기 알람전송부로부터 알람메시지를 수신하는 경우 고장상황을 표시하며, 관리자의 제어 명령에 따르도록 데이터쓰기 요청 통신프레임을 송신할 수 있다.
또한, 상기 통신모듈과 무선 통신망에 의해 연결되어 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 송수신하고, 상기 알람전송부로부터 알람메시지를 수신하는 경우 고장상황을 표시하며, 관리자의 제어 명령에 따르도록 데이터쓰기 요청 통신프레임을 송신하는 관리자단말기를 더 포함할 수 있으며, 상기 관리자단말기는 상기 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 송수신하기 위한 애플리케이션이 설치되고, 상기 애플리케이션을 통해 상기 알람메시지가 표시될 수 있다.
또한, 상기 고장진단부는 상기 중앙관제부에서 송신하는 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 상기 통신모듈로부터 수신하여 상기 인공지능부로 전달함과 동시에 상기 통신모듈을 통해 상기 컨트롤러로 송신하고, 상기 컨트롤러가 수신한 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임에 대한 응답으로 상기 컨트롤러에서 송신하는 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임을 상기 통신모듈로부터 수신하여 상기 인공지능부로 전달함과 동시에 상기 통신모듈을 통해 상기 중앙관제부로 송신할 수 있다.
또한, 상기 고장진단부는 상기 컨트롤러로부터 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임이 수신되지 않거나 데이터읽기 요청 통신프레임에 대한 응답 통신프레임이 지속적으로 동일하게 수신되는 경우 상기 중앙관제부로 이상감지신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 고장진단부는 상기 비상제어부를 통해 상기 구동기기 제어를 하였으나 해당 구동기기의 동작신호가 상기 인풋모듈로 입력되지 않거나 상기 기기입력채널이 다른 경우 관리자에게 이상감지신호를 전송할 수 있다.
본 발명은 관리자나 엔지니어의 특별한 설정 및 설치 없이 일반적인 원격제어반에 대한 감시제어만으로 인공지능을 이용하여 컨트롤러의 정상동작상태와 관리자의 구동기기제어를 자동으로 학습할 수 있고, 특정 컨트롤러가 아닌 대부분의 컨트롤러에 적용이 가능하며, 불필요한 통신없이 기본적인 송수신 통신프레임만을 이용하여 동작상태를 검출하므로 불필요한 데이터 통신을 줄일 수 있으며, 신속하게 컨트롤러의 동작상태를 진단할 수 있다. 또한, 컨트롤러가 정상동작 하지 않을 경우 고장 상황을 관리자가 신속하게 파악하여 대응할 수 있고, 컨트롤러의 고장으로 인해 컨트롤러를 통한 구동기기의 제어가 불가능한 상황에서도 중앙관제부를 통해 신속하게 구동기기를 개별적으로 비상제어 할 수 있어 구동기기의 제어 불능으로 인한 2차 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반의 각 구성을 개략적으로 보여주기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반에서 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임의 흐름(굵은선)을 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반에서 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임의 흐름(굵은선)을 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반의 보조전원부와 태양광발전부를 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반의 데이터읽기 요청(쓰기) 및 응답(읽기) 통신프레임 예시 이미지이다.
도 6은 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반의 데이터읽기 요청(쓰기) 및 응답(읽기) 통신프레임 예시 이미지이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반의 각 구성을 개략적으로 보여주기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반에서 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임의 흐름(굵은선)을 보여주기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반에서 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임의 흐름(굵은선)을 보여주기 위한 도면이다.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반의 보조전원부와 태양광발전부를 보여주기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반의 데이터읽기 요청(쓰기) 및 응답(읽기) 통신프레임 예시 이미지이며, 도 6은 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반의 데이터읽기 요청(쓰기) 및 응답(읽기) 통신프레임 예시 이미지이다.
도 1 내지 6을 참조하면, 본 발명에 따른 컨트롤러 고장진단 및 비상제어가 가능한 원격제어반은 컨트롤러(100)와 비상제어유닛(200)을 포함하며, 비상제어유닛(200)는 통신모듈(210)과, 고장진단부(220)와, 인공지능부(230)와, 알람전송부(240)와, 비상제어부(250)와, 인풋모듈(260)과, 아웃풋모듈(270)을 포함한다.
컨트롤러(PLC: Programmable Logic Controller, 100)는 원격지의 현장에 설치된 다수의 계측기기 및 구동기기(수위계, 유량계, 펌프, 밸브 등, 30)들을 감시 및 제어하기 위한 것으로, 전력케이블에 의해 구동기기(30)들과 전기적으로 연결되고, 외부의 전원 공급부(미도시)로부터 전달되는 전력에 의해 구동될 수 있다.
예를 들면, 컨트롤러(100)는 기설정된 제어 프로그램에 의해 구동기기(30)의 동작상태(예: 온(ON)/오프(OFF) 상태 등)를 가변적으로 제어할 수 있는데, 구동기기(30)를 정해진 시간에 자동으로 제어하거나, 계측기로부터 입력된 값에 따라 자동으로 제어할 수 있고, 계측기 및 구동기기(30)로부터 전달되는 각종 데이터를 후술될 비상제어유닛(200)을 통해 중앙관제부(10)로 전송할 수 있다.
또한, 컨트롤러(100)는 계측기기의 계측값(예: 수위, 유량 등) 및 구동기기의 동작상태(예: 온(ON)/오프(OFF) 상태 등)를 실시간으로 감시할 수 있고, 계측기기의 계측값과 구동기기(30)들의 동작상태를 후술될 비상제어유닛(200)을 통해 중앙관제부(10)로 전송할 수 있으며, 컨트롤러(100)는 비상제어유닛(200)과 함께 별도의 하우징(미도시)에 수납된 상태로 설치될 수 있다.
비상제어유닛(200)은 컨트롤러(100)가 동작하지 않거나 비정상 동작하는 경우 구동기기(30)들을 비상제어하기 위한 것으로, 컨트롤러(100)와 전기적으로 연결(무선 또는 유선)되고, 구동기기(300)와 전기적으로 연결되어 원격지의 중앙관제부(10)로부터 수신된 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 컨트롤러(100)로 전달한 후, 컨트롤러(100)로부터 수신되는 응답 통신프레임과 구동기기(30)의 동작신호를 분석하여 컨트롤러(30)의 정상동작상태와 관리자가 제어하는 구동기기(30)를 머신러닝 방식의 인공지능을 이용하여 학습하고 감시한다.
또한, 비상제어유닛(200)은 외부의 전원 전원공급부(미도시)로부터 구동전력이 전달될 수 있고, 후술될 중앙관제부(10)와 각종 통신망에 의해 유선 및 무선으로 연결되어 각종 데이터를 송수신할 수 있으며, 비상제어유닛(200)은 컨트롤러(100)와 함께 별도 하우징(미도시)에 수납된 상태로 설치될 수 있다.
통신모듈(210)은 비상제어유닛(200)이 컨트롤러(100) 또는 중앙관제부(10) 등의 외부장치와 유선 및 무선의 통신방식으로 데이터 패킷을 송/수신할 수 있도록 하는 것으로, 중앙관제부(10) 등의 외부장치 및 컨트롤러(100)에서 송신하는 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 받아 후술될 고장진단부(220)로 전달하고, 고장진단부(220) 및 후술될 알람송신부(240)에서 전달받은 통신프레임을 고장진단부(220) 및 알람송신부(240)에서 지정한 경로로 송신한다.
고장진단부(220)는 컨트롤러(100)의 동작상태를 인공지능을 이용해 진단하고 컨트롤러(100)가 동작하지 않거나 비정상 동작하는 경우 구동기기(30)들을 비상제어하기 위한 것으로, 통신모듈(100)로부터 전달받은 중앙관제부(10) 등의 외부장치에서 송신한 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 인공지능부(230)에 전달하여 누적하도록 하고, 통신프레임을 컨트롤러(100)로 경로를 지정하여 통신모듈(210)이 송신할 수 있도록 통신모듈(210)에 전달한다.
여기서, 고장진단부(220)는 중앙관제부(10) 등의 외부장치에서 송신한 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 컨트롤러(100)로 송신하였으나, 일정시간 동안 컨트롤러(100)로부터 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임이 수신되지 안는다면, 컨트롤러(100)의 동작상태가 고장(파손, 전원 꺼짐 등)인 것으로 진단할 수 있다.
또한, 고장진단부(220)는 위와 같이 컨트롤러(100)가 고장 상태로 진단될 경우, 컨트롤러(100)로의 고장 상태를 관리자에게 알리기 위하여 알람 전송 명령을 알람전송부(240)로 전달한다.
또한, 고장진단부(220)는 통신모듈(210)로부터 전달받은 컨트롤러(100)에서 송신한 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임을 인공지능부(230)에 전달하여 누적하도록 하고, 통신프레임을 앞서 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 송신한 중앙관제부(10) 등의 외부장치로 경로를 지정하여 통신모듈(210)이 송신할 수 있도록 통신모듈(210)에 전달한다.
또한, 고장진단부(220)는 통신모듈(210)로부터 전달받은 컨트롤러(100)에서 송신한 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임과 인공지능부(230)에서 데이터읽기 응답 통신프레임의 변화를 이용하여, 학습한 결과를 전달받아 데이터읽기 응답 통신프레임의 내용중 데이터에 대한 부분이 전혀 변화되지 않고 지속적으로 동일하다면 컨트롤러(100)의 동작상태를 스탑(Stop)상태로 진단할 수 있다.
또한, 고장진단부(220)는 위와 같이 컨트롤러(100)가 스탑(Stop) 상태로 진단되는 경우, 컨트롤러(100)의 스탑(Stop) 상태를 관리자에게 알리기 위하여 알람전송 명령을 후술될 알람전송부(240)로 전달한다.
또한, 고장진단부(220)는 후술될 인풋모듈(260)로부터 기기입력채널(261)로 입력되는 구동기기(30)의 동작 상태 변화를 전달받아 인공지능부(230)에 전달하여 누적하도록 한다.
또한, 고장진단부(220)는 컨트롤러(100)가 고장 혹은 스탑(Stop) 상태로 판단된 상태에서 중앙관제부(10) 등의 외부장치로부터 수신된 통신프레임이 데이터쓰기 요청 통신프레임인 경우, 인공지능부(230)에서 통신프레임과 구동기기(30)의 동작 상태 변화를 이용하여 학습한 결과를 전달받아 기기입력채널(261)의 채널 번호를 찾고, 동일한 채널 번호의 기기출력채널(261)을 제어하도록 후술될 비상제어부(250)로 제어 명령을 전달한다.
또한, 고장진단부(220)는 위의 방법으로 비상제어부(250)로 제어 명령을 전달한 상태에서 인풋모듈(260)로부터 입력되는 기기입력채널(261)의 상태변화를 감시하고, 일정시간동안 채널의 변화가 없거나 제어하지 않은 다른 채널에 변화가 생기면 구동기기(30) 이상으로 진단할 수 있다.
또한, 고장진단부(220)는 위와 같이 구동기기(30) 이상으로 진단될 경우, 구동기기(30) 이상상태를 관리자에게 알리기 위하여 알람전송 명령을 알람전송부(240)로 전달한다.
인공지능부(230)는 고장진단부(220)로부터 중앙관제부(10)와 같은 외부기기에서 송신하는 데이터읽기 요청 통신프레임과 컨트롤러(100)에서 송신하는 데이터읽기 응답 통신프레임을 전달받아 누적하고, 머신러닝 방식의 인공지능을 이용하여 컨트롤러(100)의 정상동작 상태를 학습하여 그 결과를 고장진단부(220)로 전달한다.
예를 들어, 컨트롤러(100)에 입력되는 계측기기의 계측값은 거의 대부분이 아날로그 형태의 데이터이므로 작은 수치라도 지속적으로 변화된다. 따라서 중앙관제부(10)와 같은 외부기기에서 컨트롤러(100)와 연결된 계측기기의 계측값을 확인하고 감시하기 위하여 송신한 데이터읽기 요청 통신프레임에 대한 컨트롤러(100)의 응답 통신프레임 중 특정 데이터부분은 계측기기의 계측값 데이터가 포함되어 있으므로, 지속적으로 누적하고 분석/비교하면 응답 통신프레임 중 고정되지 않고 지속적으로 변하는 부분이 학습될 수 있다.
또한, 인공지능부(230)는 고장진단부(220)로부터 중앙관제부(10)와 같은 외부기기에서 송신하는 데이터쓰기 요청 통신프레임과 인풋모듈(260)의 기기입력채널(261)의 상태변화를 전달받아 누적하고, 머신러닝 방식의 인공지능을 이용하여 관리자가 수동으로 제어하려는 구동기기(30)를 학습하여 그 결과를 고장진단부(220)로 전달한다.
예를 들어, 관리자가 중앙관제부(10)와 같은 외부기기에서 특정 구동기기(30)를 수동으로 제어했을 때, 중앙관제부(10)와 같은 외부기기에서 송신하는 데이터쓰기 요청 통신프레임이 M0001의 비트메모리를 High로 하는 데이터 쓰기 명령일 때 인풋모듈(260)의 기기입력채널(261) 중 2번채널의 입력이 Low에서 High로 변경되고, M0002의 비트메모리를 High로 하는 데이터 쓰기 명령일 때 인풋모듈(260)의 기기입력채널(261) 중 2번채널의 입력이 High에서 Low로 변경되는 경우, M0001을 High로 하는 것이 기기입력채널(261) 중 2번채널과 연결된 구동기기(30)의 동작신호이고, M0002를 High로 하는 것이 인풋모듈(260)의 기기입력채널(261) 중 2번채널과 연결된 구동기기(30)의 정지신호로 학습될 수 있다.
알람전송부(240)는 고장진단부(220)에서 컨트롤러(100)의 고장 상태를 진단하여 관리자에게 고장 상태를 알리기 위하여 전달한 알람 전송 명령을 받아 컨트롤러 고장 발생과 같은 메시지를 생성하여 중앙관제부(10) 혹은 관리자가 보유한 관리자 단말기(20)로 송신할 수 있도록 경로를 지정하여 통신모듈(210)에 전달한다.
또한, 알람전송부(240)는 고장진단부(220)에서 컨트롤러(100)의 스탑(stop) 상태를 진단하여 관리자에게 스탑(stop) 상태를 알리기 위하여, 전달한 알람 전송 명령을 받아 컨트롤러 스탑 발생과 같은 메시지를 생성하여 중앙관제부(10) 혹은 관리자 단말기(20)로 송신할 수 있도록 경로를 지정하여 통신모듈(210)에 전달한다.
또한, 알람전송부(240)는 고장진단부(220)에서 구동기기(30)의 이상을 진단하여 관리자에게 구동기기(30) 이상 상태를 알리기 위하여, 전달한 알람 전송 명령을 받아 구동기기 동작이상과 같은 메시지를 생성하여 중앙관제부(10) 혹은 관리자가 보유한 관리자 단말기(20)로 송신할 수 있도록 경로를 지정하여 통신모듈(210)에 전달한다.
비상제어부(250)는 고장진단부(220)에서 전달하는 채널 번호와 동작상태 제어 명령을 받아 후술될 아웃풋모듈(270)의 기기출력채널(271)을 온(ON)/오프(OFF) 제어한다.
전술한 인풋모듈(260)은 고장진단부(220)로 구동기기(30)들의 구동신호를 실시간으로 전달하기 위한 부분으로, 1번 구동기기, 2번 구동기기, 3번 구동기기 등이 개별적으로 연결될 수 있도록 다수의 기기입력채널(261)이 구비될 수 있으나, 채널의 개수는 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하며, 구동기기(30)들의 동작신호가 컨트롤러(100)와 기기입력채널(261)들에 동시에 입력되도록 기기입력라인이 양측에 채널별로 각각 구비된다.
아웃풋모듈(270)은 고장진단부(220)에서 컨트롤러(100)의 이상동작상태를 진단하고 관리자가 구동기기(30)를 수동 제어했을 때, 비상제어부(250)를 통해 구동기기(30)들을 제어하기 위한 부분으로, 1번 구동기기, 2번 구동기기, 3번 구동기기 등이 개별적으로 연결될 수 있도록 다수의 기기출력채널(271)이 구비될 수 있으나, 채널의 개수는 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하며, 컨트롤러(100)가 이상동작하지 않은 상태에서는 컨트롤러(100)에서 구동기기(30)를 제어할 수 있도록 기기출력라인이 컨트롤러(100)와 기기출력채널(271) 양측에 각각 구비된다.
전술한 중앙관제부(10)는 다수의 원격제어반을 종합적으로 관리하기 위한 것으로, 원격제어반과 각종 통신망에 의해 유선 및 무선으로 연결되어 자동 혹은 수동으로 데이터읽기 요청 통신프레임을 송신하고, 원격제어반에서 응답하는 데이터읽기 응답 통신프레임을 수신하여 계측기기의 계측값 및 구동기기(30)의 동작상태를 표시부를 통해 표시하며, 관리자의 구동기기 수동제어 명령을 받아 데이터쓰기 요청 통신프레임을 송신하며, 비상제어유닛(200)으로부터 이상감지 알람을 수신하는 경우 이상상황을 표시부를 통해 특정 아이콘, 글자 등의 형태로 표시한다.
한편, 원격제어반과 무선 통신망에 의해 연결되어 자동 혹은 수동으로 데이터읽기 요청 통신프레임을 송신하고, 비상제어유닛(200)으로부터 이상감지알람을 수신하는 경우 이상상황을 표시하고, 관리자의 명령에 따라 원격제어반으로 데이터쓰기 요청 통신프레임을 송신하는 관리자 단말기(스마트폰 등, 20)을 더 포함할 수 있다.
관리자단말기(20)는 데이터 읽기/쓰기 요청 통신프레임을 송신하거나 각종 정보를 표시하기 위한 애플리케이션(application)이 설치될 수 있고, 관리자단말기(20)의 애플리케이션을 통해 자동 혹은 수동으로 데이터읽기 요청 통신프레임을 송신하고, 원격제어반에서 응답하는 데이터읽기 응답 통신프레임을 수신하여 계측기기의 계측값 및 구동기기의 동작상태를 표시부를 통해 표시하며, 관리자의 구동기기 수동제어 명령을 받아 데이터쓰기 요청 통신프레임을 송신하며, 비상제어유닛(200)으로부터 이상감지 알람을 수신하는 경우 이상상황을 표시부를 통해 특정 아이콘, 글자 등의 형태로 표시한다. 즉 관리자가 휴대한 관리자 단말기(20)를 통해 이상감지신호가 표시되므로 이상상황 발생시 관리자가 즉각적으로 인지하여 조치가 가능한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원격제어반은 도 2에서처럼 비상제어유닛(200)과 전기적으로 연결되고, 충전된 전기에너지를 비상제어유닛(200)으로 전달하는 보조전원부(300) 및, 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 보조전원부(300)로 전달하는 하나 이상의 태양광발전부(400)를 더 포함할 수 있다.
보조전원부(300)는 비상제어유닛(200)에 비상 전력을 공급하기 위한 것으로, 단전 등으로 인해 전력 공급이 차단되는 경우 비상제어유닛(200)의 구동이 중지되지 않도록 비상 전력을 공급할 수 있다. 여기서 보조전원부(300)는 태양광발전부로부터 전달되는 전기에너지를 충전하기 위한 충전용 배터리류를 사용할 수 있다.
태양광발전부(400)는 다양한 구조물(미도시)에 설치되어 태양광을 흡수하는 태양광패널(태양전지라고도 함)과, 태양광 패널에서 흡수된 태양광에너지를 전기 에너지로 변환시켜 보조전원부로 전달하기 위한 변환장치(미도시)를 포함할 수 있다. 즉 비상제어유닛(200)의 구동이 중지되지 않도록 비상 전력을 공급하므로 비상제어유닛(200)을 보다 안정적으로 운영할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 중앙관제부 20: 관리자단말기
30: 구동기기 100: 컨트롤러
200: 비상제어유닛 210: 통신모듈
220: 고장진단부 230: 인공지능부
240: 알람전송부 250: 비상제어부
260: 인풋모듈 261: 기기입력채널
270: 아웃풋모듈 271: 기기출력채널
300: 보조전원부 400: 태양광발전부

Claims (7)

  1. 다수의 구동기기를 제어하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러 및 중앙관제부와 유선 및 무선통신 방식으로 연결되고, 상기 컨트롤러의 동작상태를 감시하며, 상기 컨트롤러가 정상동작 하지 않을 경우 상기 구동기기를 비상 제어하는 비상제어유닛을 포함하며,
    상기 비상제어유닛은 상기 컨트롤러 및 상기 중앙관제부와 전기적으로 연결되어 데이터 패킷을 송수신하는 통신모듈과,
    상기 컨트롤러 및 상기 중앙관제부와 상기 통신모듈을 통해 연결되고, 상기 컨트롤러와 상기 중앙관제부가 송수신하는 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임 및 응답 통신프레임과 상기 구동기기의 동작상태가 입력되며, 상기 통신프레임과 상기 구동기기의 동작상태를 이용하여 상기 컨트롤러의 동작상태를 진단하는 고장진단부와,
    상기 중앙관제부가 송신하는 데이터읽기 요청 통신프레임에 대한 상기 컨트롤러의 데이터읽기 응답 통신프레임의 변화를 감지하여 통신프레임의 헤더부분과 데이터부분을 구분할 수 있도록 머신러닝 방식의 인공지능을 이용하여 학습하고, 상기 중앙관제부가 송신하는 데이터쓰기 요청 통신프레임에 대한 상기 컨트롤러의 데이터쓰기 응답 통신프레임 및 상기 구동기기의 동작상태를 비교하여 관리자가 제어하고자 하는 상기 구동기기를 인공지능을 이용해 학습하며, 학습이 완료되면 그 결과를 상기 고장진단부로 전달하는 인공지능부와,
    상기 고장진단부의 명령에 따라 알람메시지를 생성하여 상기 중앙관제부로 전송하는 알람전송부와,
    상기 고장진단부의 명령에 따라 상기 구동기기를 제어하는 비상제어부와,
    상기 구동기기의 동작상태가 개별적으로 입력되도록 상기 구동기기와 기기입력라인에 의해 연결되는 기기입력채널이 구비되고, 상기 기기입력채널의 각 채널 상태값을 상기 고장진단부로 전달하는 인풋모듈 및,
    상기 비상제어부의 명령에 따라 상기 구동기기를 개별적으로 제어할 수 있도록 기기출력라인에 의해 연결되는 기기출력채널이 구비되는 아웃풋모듈을 포함하되,
    상기 고장진단부는 상기 컨트롤러 및 상기 중앙관제부가 송수신하는 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임 및 응답 통신프레임과 상기 인풋모듈로 입력되는 상기 구동기기의 동작상태가 상기 인공지능부에 누적되도록 하고, 상기 인공지능부에서 학습이 완료되면 그 결과를 저장하며, 상기 컨트롤러가 정상동작 하지 않을 경우 상기 알람전송부가 알람을 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중앙관제부는,
    상기 통신모듈과 유선 또는 무선의 통신망으로 연결되어 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 송수신하고, 상기 알람전송부로부터 알람메시지를 수신하는 경우 고장상황을 표시하며, 관리자의 제어 명령에 따르도록 데이터쓰기 요청 통신프레임을 송신하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통신모듈과 무선 통신망에 의해 연결되어 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 송수신하고, 상기 알람전송부로부터 알람메시지를 수신하는 경우 고장상황을 표시하며, 관리자의 제어 명령에 따르도록 데이터쓰기 요청 통신프레임을 송신하는 관리자단말기를 더 포함하며,
    상기 관리자단말기는 상기 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 송수신하기 위한 애플리케이션이 설치되고, 상기 애플리케이션을 통해 상기 알람메시지가 표시되는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고장진단부는,
    상기 중앙관제부에서 송신하는 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임을 상기통신모듈로부터 수신하여 상기 인공지능부로 전달함과 동시에 상기 통신모듈을 통해 상기 컨트롤러로 송신하고, 상기 컨트롤러가 수신한 데이터읽기/쓰기 요청 통신프레임에 대한 응답으로 상기 컨트롤러에서 송신하는 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임을 상기 통신모듈로부터 수신하여 상기 인공지능부로 전달함과 동시에 상기 통신모듈을 통해 상기 중앙관제부로 송신하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고장진단부는,
    상기 컨트롤러로부터 데이터읽기/쓰기 응답 통신프레임이 수신되지 않거나 데이터읽기 요청 통신프레임에 대한 응답 통신프레임이 지속적으로 동일하게 수신되는 경우 상기 중앙관제부로 이상감지신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 고장진단부는,
    상기 비상제어부를 통해 상기 구동기기 제어를 하였으나 해당 구동기기의 동작신호가 상기 인풋모듈로 입력되지 않거나 상기 기기입력채널이 다른 경우 상기 중앙관제부 및 상기 관리자단말기를 통해 관리자에게 이상감지신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러 고장 진단 및 비상 제어가 가능한 원격제어반.
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