KR102522418B1 - 전기 도체-반송 시스템의 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치 - Google Patents

전기 도체-반송 시스템의 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치 Download PDF

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Abstract

본원에서 전기 도체-반송 시스템의 무결성을 진단하기 위한 시스템이 기술된다. 시스템은 서로 기계적으로 결합되는 다수의 전기 도체-반송 장치를 가지는 전기 도체-반송 네트워크를 포함하고, 전기 도체-반송 네트워크의 적어도 일부는 도전성 재료로 제조된다. 시스템은 또한 전기 도체-반송 네트워크와 결합되는 다수의 센서 모듈을 포함한다. 시스템은 센서 모듈과 통신 가능하게 결합되는 제어 유닛을 더욱 포함한다. 센서 모듈은 전기 도체-반송 네트워크의 전기 도체-반송 장치에서 적어도 하나의 임피던스를 측정한다.

Description

전기 도체-반송 시스템의 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치
본 개시는 포괄적으로 전기 도체를 반출입하는 네트워크, 및 더욱 상세하게는 전기 도체-반송 시스템 또는 장치의 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치에 관한 것이다.
많은 상업 및 산업 설비는 전력을 분배하는 도관 시스템을 가진다. 이들 도관 시스템은 지면에 전기적으로 접속된다 (즉, 접지). 이들 도관 시스템이 활성 및 양호한 접지 접속을 유지하는 것이 안전에 극히 중요하다. 이러한 시스템은 추가로, 또는 대안으로, 전기 도체를 반송하는 다른 장치를 포함한다. 이러한 다른 장치는, 제한되지는 않지만, 케이블 글랜드, 피복 케이블, 및 전기 커넥터를 포함한다. 가혹하고 유해한 위치에 설치된 시스템은 예를들면 접지 지속성 측면에서 시스템 열화에 이르는 부식, 진동, 및/또는 다른 인자들에 취약하다.
이러한 경우에, 도관 접지 회로가 손상되면, 상당한 스파크, 단락 사고, 또는 다른 불리한 전기적 상태가 발생할 수 있고, 잠재적으로 재난적 결과에 이를 수 있다.
포괄적으로, 일 양태에서, 본 발명은 전기 도체-반송 시스템의 무결성 진단용 시스템에 관한 것이다. 시스템은 서로 기계적으로 결합되는 다수의 전기 도체-반송 장치를 가지는 전기 도체-반송 네트워크를 포함하되, 전기 도체-반송 장치의 적어도 일부는 도전성 재료로 제조된다. 시스템은 또한 전기 도체-반송 네트워크에 결합되는 다수의 센서 모듈을 포함한다. 시스템은 센서 모듈과 통신 가능하게 결합되는 제어 유닛을 더욱 포함한다. 센서 모듈은 전기 도체-반송 네트워크의 전기 도체-반송 장치에서 적어도 하나의 임피던스를 측정할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 포괄적으로 센서 모듈에 관한 것이다. 센서 모듈은 전기 도체-반송 네트워크의 구역 (section)에 결합되도록 구성되는 몸체를 포함한다. 센서 모듈은 또한 몸체 내부에 배치되는 센서를 포함하되, 센서는 전기 도체-반송 네트워크의 구역에 인접한 전기 도체-반송 장치에서 임피던스를 측정하도록 구성된다. 센서 모듈은 센서와 통신 가능하게 결합되는. 통신 장치를 더욱 포함한다
또 다른 양태에서, 본 발명은 포괄적으로 전기 도체-반송 네트워크의 접지 상태를 평가하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 다수의 센서 장치를 전기 도체-반송 네트워크에 결합하는 단계를 포함하되, 각각의 센서 장치는 전기 도체-반송 네트워크의 일부에서 적어도 하나의 임피던스를 측정한다. 방법은 또한 복수의 센서 장치에 의해 획득된 다수의 측정치를 수집하는 단계를 포함한다. 방법은 측정치와 적어도 하나의 임계치를 비교하는 단계를 더욱 포함한다. 방법은 또한, 복수의 측정치 중 적어도 하나가 적어도 하나의 임계치를 초과할 때, 전기 도체-반송 네트워크에서 목표 영역 (target zone)을 식별하는 단계를 포함하되, 목표 영역은 불리한 전기적 상태를 포함한다.
이들 및 기타 양태, 목적, 특징부 (features), 및 실시태양들은 다음 설명 및 첨부 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
도면은 단지 예시적 실시태양들을 도시한 것이고 예시적 실시태양들은 균등하게 유효한 다른 실시태양들에 허용되므로 청구범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 아니된다. 도면에 도시된 요소 및 형상은 반드시 척도를 준수하지 않고, 오히려 예시적 실시태양들의 원리를 명확하게 도시하는 것에 치중하는 것이다. 또한, 소정의 치수 또는 배치는 이러한 원리를 가시적으로 전달하기 위하여 과장될 수 있다. 도면에서, 참조 부호는 반드시 동일하지는 않은 유사하거나 상응되는 요소들을 지시한다.
도 1은 소정의 예시적 실시태양들에 의한 전기 도체-반송 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 소정의 예시적 실시태양들에 의한 또 다른 전기 도체-반송 시스템을 도시한 것이다.
도 3A 및 3B는 소정의 예시적 실시태양들에 의한 센서 모듈을 도시한 것이다.
도 4는 소정의 예시적 실시태양들에 의한 또 다른 센서 모듈을 도시한 것이다.
도 5는 소정의 예시적 실시태양들에 따라 전기 도체-반송 시스템의 접지 상태를 평가하기 위한 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 6은 하나 이상의 예시적 실시태양들에 의한 연산 장치를 도시한 것이다.
일반적으로, 예시적 실시태양들은 전기 도체를 반출입하는 시스템 및/또는 장치의 무결성을 진단하기 위한 시스템, 방법, 및 장치를 제공한다. 전기 도체를 반송하는 시스템 및/또는 장치의 무결성을 진단하기 위한 예시적 시스템, 방법, 및 장치는 많은 이점들을 제공한다. 이러한 이점들은, 제한되지는 않지만, 설치 용이성, 작동 용이성, 시스템 일부 또는 전부의 이동성, 전기 도체를 반송 (수용)하는 시스템 또는 장치에서 접지 문제의 표시, 누수 알림 제공, 건강 관련 통지 제공, 및 전기 도체를 수용하는 시스템 또는 장치에서 특정 문제 구획 탐지를 포함한다.
예시적 실시태양들은 전기 도체-반송 시스템에서 부식 및/또는 접속 해제 검출에 사용될 수 있다. 이러한 상태들을 검출하면 하나 이상의 불리한 결과를 회피할 수 있다. 불리한 결과는 전기 도체-반송 시스템에 직접 영향을 주거나 (즉, 일부 시스템을 격리시키는 부적절한 접지에 의해 유발되는 사용자에 대한 전기 충격 위험성, 도관 분리에 의해 유발되는 전기 도체에 대한 손상) 또는 일부 다른 불리한 영향을 주는 (즉, 식품 및 음료 공장에서 오염을 유발시키는 도관 부식) 사고 또는 상태일 수 있다. 즉, 예시적 실시태양들은 전기 도체-반송 시스템의 문제 (즉, 부식, 진동)로 인하여 직간접적으로 유발되는 하나 이상의 불리한 상태들의 발생 또는 발생 가능성을 검출하기 위하여 사용될 수 있다.
본원에서 논의되는 예시적 실시태양들은 전기 도체를 수용하는 시스템 또는 장치에 관한 것이고 임의 유형의 응용 분야 (즉, PV 태양광 시스템, 발전 제어 시스템, 분기 회로 관리 및 보호)에서 사용된다. 사용자는 이러한 시스템 또는 장치를 다루는 임의의 개인일 수 있다. 사용자 예시로는, 제한되지는 않지만, 엔지니어, 전기기사, 계측 및 제어 기술자, 정비공, 오퍼레이터, 컨설턴트, 계약자, 및 제조업 대표자를 포함한다.
본원에서 기술되는 전기 도체-반송 시스템 (또는 이의 부품들)의 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치는 전기 도체-반송 시스템이 소정의 표준 및/또는 규정을 충족하면서도 또한 전기 도체-반송 시스템의 무결성 진단에 사용되는 예시적 장치 (즉, 센싱 모듈)를 포함하는 전기 도체-반송 시스템이 노출되는 하나 이상의 상태들에서 내구성을 유지할 수 있는 다수의 적합한 재료 중 하나 이상으로 제조된다. 이러한 재료의 예시로는, 제한되지는 않지만, 알루미늄, 스테인리스강, 유리섬유, 유리, 플라스틱, 세라믹, 및 고무를 포함한다.
본원에서 기술되는 예시적 센싱 모듈, 또는 이의 일부는, 단편 (몰드, 사출성형, 주조, 또는 압출 공정에서 형성)으로 제조될 수 있다. 추가로, 또는 대안으로, 예시적 센싱 모듈, 또는 이의 일부는, 기계적으로 서로 결합되는 다편들 (multiple pieces)로 제조될 수 있다. 이러한 경우, 다편들은, 제한되지는 않지만 에폭시, 용접, 체결 장치, 압착 이음, 연결 나사, 및 슬롯 이음을 포함한 다수의 결합 방법 중 하나 이상으로 서로 기계적으로 결합될 수 있다. 기계적으로 서로 결합되는 하나 이상의 편들은 제한되지는 않지만 고정식, 힌지식, 착탈식, 활주식, 및 나사식을 포함한 다수의 방식 중 하나 이상의 방식으로 서로 결합될 수 있다.
본원에서 기술되는 부품들 및/또는 특징부들은 결합, 장착, 체결, 고정, 또는 다른 유사한 용어들로 기술되는 요소들을 포함한다. 이러한 용어들은 부품 또는 장치 내의 다양한 요소들 및/또는 특징부들을 단지 구분할 의도이고 특정 요소 및/또는 특징부의 성능 또는 기능을 제한할 의도는 아니다. 예를들면, “결합 특징부”로 기술되는 특징부는 단지 결합 외에 결합, 장착, 고정, 체결 및/또는 다른 기능을 수행할 수 있다.
본원에서 기술되는 바와 같이 결합 특징부 (상보적 결합 특징부 포함)는 예시적 전기 도체-반송 시스템의 하나 이상의 부품들 및/또는 일부들 (즉, 센싱 모듈, 제어 유닛)이, 직간접적으로, 전기 도체-반송 시스템의 또 다른 일부 (즉, 도관 파이프, 전기적 함체 (enclosure))에 기계적으로 결합되도록 한다. 결합 특징부는, 제한되지는 않지만, 힌지, 개구, 오목부, 돌출부, 클램프, 슬롯, 스프링 클립, 탭, 디텐트, 및 연결 나사의 일부를 포함한다. 예시적 전기 도체-반송 시스템의 하나의 부품 또는 일부는 전기 도체-반송 시스템의 또 다른 부품 또는 일부와 하나 이상의 결합 특징부들의 직접적 사용에 의해 결합될 수 있다.
추가로, 또는 대안으로, 예시적 전기 도체-반송 시스템의 부품 또는 일부는 전기 도체-반송 시스템의 또 다른 부품 또는 일부와 전기 도체-반송 시스템의 부품 또는 일부에 배치되는 하나 이상의 결합 특징부들과 상호 작용하는 하나 이상의 독립 장치를 이용하여 결합될 수 있다. 이러한 장치의 예시로는, 제한되지는 않지만, 핀, 힌지, 체결 장치 (즉, 볼트, 나사, 리벳), 및 스프링을 포함한다. 본원에서 기술되는 하나의 결합 특징부는 본원에서 기술되는 하나 이상의 다른 결합 특징부들과 동일하거나 상이할 수 있다. 본원에서 기술되는 바와 같이 상보적 결합 특징부는, 직간접적으로, 또 다른 결합 특징부와 기계적으로 결합되는 결합 특징부일 수 있다.
또한, 도면의 부품이 설명되지만 도면에서 명확히 도시되거나 표기되지 않는다면, 또 다른 도면에서 상당하는 부품에서 사용되는 표기가 그 부품에 대하여 적용된다. 반대로, 도면에서 부품이 표기되지만 설명되지 않는 경우, 이러한 부품에 대한 설명은 실질적으로 또 다른 도면에서 상당하는 부품에 대한 설명과 동일하다. 본원의 도면에서 다양한 부품들에 대한 도면 부호 체계는 각각의 부품은 3자리 숫자이고 다른 도면에서 상당하는 부품들은 동일한 끝 두 자리를 가진다.
전기 도체-반송 시스템의 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치의 예시적 실시태양들을 보이는 상기 도면들에서, 하나 이상의 도시된 부품들은 생략, 반복, 및/또는 대체될 수 있다. 따라서, 전기 도체-반송 시스템의 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치의 예시적 실시태양들은 임의의 도면에 도시된 부품들의 특정 배열에 제한되는 것으로 고려되어서는 아니된다. 예를들면, 하나 이상의 도면에 도시되거나 또는 하나의 실시태양에 대하여 설명되는 특징부들은 상이한 도면 또는 설명과 연관된 또 다른 실시태양에 적용될 수 있는 것이다.
본원에서 정의되는 바와 같이, 전기 도체-반송 시스템은 하나 이상의 전기 도체-반송 장치를 포함한다. 전기 도체-반송 장치는 임의 유형의 캐비넷 또는 하우징이고 내부에 하나 이상의 전기 도체가 배치된다. 전기 도체는 전력, 제어, 통신, 및/또는 접지 신호를 전기 도체의 일단에서 전기 도체의 타단으로 반송하는 긴 도전성 재료이다. 일부 경우에, 전기 도체는 작동할 때 발열한다.
전기 도체-반송 장치의 예시로는, 제한되지는 않지만, 전기 커넥터, 전기 함체, 피복 케이블의 외장, 케이블 글랜드, 케이블 트레이, 접속 박스, 콘듈레트 (Condulet)®, 콘센트 박스, 전동기 제어반, 차단기 캐비넷, 전기 하우징, 도관 파이프 또는 네트워크, 제어 패널, 표시 패널, 및 제어 캐비넷을 포함한다. (콘듈레트는 600 Travis Street, Houston, TX 77002에 위치한 Delaware법인인 Cooper Technologies Company의 등록상표이다) 소정의 예시적 실시태양들에서, 전기 도체-반송 장치는 하나 이상의 도전성 재료로 제조된다. 일부 경우에, 전기 도체-반송 시스템에서 하나 이상의 전기 도체-반송 장치는, 내부에 배치되는 전기 도체를 가지지 않거나, 또는 가지지 않도록 설계된다. 본원의 목적상, 전기 도체-반송 장치는 설계상 또는 사용자 선택에 따라 전기 도체가 내부에 배치되지 않는.
소정의 예시적 실시태양들에서, 전기 도체-반송 시스템 (즉, 도관 시스템) 은 소정의 표준 및/또는 요건들에 부합된다. 예를들면, 국제전기코드 (NEC), 보험협회 안전시험소 (Underwriters Laboratories) (UL), 미국표준협회 (ANSI), 미국전기공업회 (NEMA), 국제전기표준회의 (IEC), 및 전기전자기술자협회 (IEEE)는 전기 함체, 배선, 및 전기 접속에 대한 표준을 규정한다. 예를들면, ANSI/NEMA FB 1은 도관, 전기 금속 튜브, 및 케이블에 대한 이음, 주조 금속 박스 및 도관 몸체에 적용되는 표준이다. 본원에서 기술되는 예시적 실시태양들을 적용하면 이러한 요구되는 표준에 충족되거나 (및/또는 충족되는 상당하는 장치가 가능하다).
일부 적용 분야에서, 이러한 분야에 특정된 추가 표준이 본원에서 기술되는 시스템에 적용될 수 있다. 예를들면, 전기 도체-반송 시스템은 유해한 및/또는 해양 환경에 위치할 수 있다. 예시적 실시태양들이 적용 가능한 유해한 위치의 예시로는, 제한되지는 않지만, 항공기 격납고, (오일, 가스, 또는 물) 굴착 장치, (오일 또는 가스) 생산 장치, 정유공장, 화학공장, 발전소, 채광작업, 폐수처리설비, 및 제강공장을 포함한다. 유해한 환경은, 제한되지는 않지만 소정의 허용 오차 및 구조를 가지는 화염 경로를 포함한 하나 이상의 요건들을 충족시키기 위하여 전기 도체-반송 시스템 일부를 요하는 방폭 환경을 포함한다.
상기된 바와 같이, 전기 도체-반송 시스템 (및, 더욱 상세하게는, 전기 도체-반송 시스템의 전기 도체-반송 네트워크)에서 활성되고 견고한 접지 접속을 유지하는 것이 안전에 있어서 매우 중요하다. 환경에 무관하게, 그러나 특히 소정의 유해한 환경 (즉, 높은 진동, 부식 환경)에서, 전기 도체-반송 시스템의 접지 접속은 시간 경과에 따라 악화되고 열화된다. 이러한 저화 및 열화가 소정의 정도를 넘으면, 시스템에서 접지 지속성이 상실되고, 이는 전기 회로를 위상-대-접지 상태로 격리시키고 전기 회로를 보호하기 위하여 설계된 보호 설계 (즉, 릴레이, 회로 차단기)의 범위 밖에 놓이게 된다. 그 결과, 불리한 전기적 상태 (즉, 충격 위험, 과전류 상태)가 발생될 수 있고, 기기 손상 및/또는 작업자 안전이 위험하게 된다.
예시적 실시태양들은 전기 도체-반송 시스템에서 접지 접속의 악화 및 열화를 식별하기 위하여 설계된 것이다. 추가로, 예시적 실시태양들은 사용자에게 전기 도체-반송 시스템에서 접지 접속의 악화 및 열화가 발생되는 특정 위치를 제공할 수 있다. 이로써 유지 관리가 용이하며 불리한 전기적 상태가 발생하기 전에 전기 도체-반송 시스템의 접지 접속으로 인한 문제를 바로잡을 수 있다. 예시적 실시태양들은 또한 시간 경과에 따라 센서들에 의해 획득되는 다중 측정치에 기초하여 전기 도체-반송 시스템에서의 접지 접속 악화 및 열화에 대한 조기 검출을 제공한다. 또한, 상기된 바와 같이, 예시적 실시태양들은 전기 시스템 또는 이러한 전기 시스템에 급전하는 전기 도체와 직접 관련없는 불리한 상태들 (즉, 오염의 위험)에 이를 수 있는 상태들을 검출할 수 있다. 예시적 센서 모듈은 전기 도체-반송 시스템에 대하여 영구적으로 잔류하거나, 또는 센서 모듈은 이동 가능하거나 사용자에 의해 재구성될 수 있다. 후자의 경우, 일 조의 센서 모듈을 사용하여 다수의 전기 도체-반송 시스템 또는 대형 전기 도체-반송 시스템의 다중 구획들을 점검 및 진단하기 위하여 사용된다.
전기 도체-반송 시스템 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치의 예시적 실시태양들이 전기 도체-반송 시스템 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치의 예시적 실시태양들이 도시되는 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 전기 도체-반송 시스템 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치는 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 본원에 제시된 예시적 실시태양들로 국한하여 해석되어서는 아니된다. 오히려, 이들 예시적 실시태양들은 본 발명이 완벽하고 완전하며, 당업자에게 전기 도체-반송 시스템 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치의 범위를 완전히 전달하도록 제공된다. 다양한 도면들에서 동일하지는 않지만, 유사한 요소들 (또는 때로 부품들이라고도 칭함)은 일관성을 유지하기 위하여 유사한 도면 부호로 표기된다.
용어들 예컨대 “제1”, “제2”, “최상”, “바닥”, “측”, “폭”, “길이”, “내부”, “외부”, “좌”, 및 “우”는 단지 하나의 부품 (또는 부품 일부 또는 부품 상태)를 또 다른 것과 구분하기 위하여 사용된다. 이러한 용어들은 선호성 또는 특정 배향을 나타내지 않고, 전기 도체-반송 시스템 무결성 진단을 위한 시스템, 방법, 및 장치의 실시태양들을 제한하는 것이 아니다. 예시적 실시태양들의 아래 상세한 설명에서, 본 발명의 더욱 완벽한 이해를 제공하기 위하여 여러 특정 상세들이 제시된다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 상세들 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백하여 질 것이다. 다른 예들에서, 설명이 불필요하게 복잡하게 되는 것을 피하기 위하여 잘 알려진 특징부들은 상세히 기술되지 않는다.
도 1은 소정의 예시적 실시태양들에 의한 전기 도체-반송 시스템 (100)을 도시한 것이다. 도 1의 시스템 (100)은 전기 도체-반송 네트워크 (110), 다수의 예시적 센서 모듈 (120), 및 제어 유닛 (190)을 포함한다. 전기 도체-반송 네트워크 (110)는 다중 전기 도체-반송 장치들을 포함하고, 이들은 본 실시예에서 도관 파이프 (112) (더욱 포괄적으로 도관으로도 칭함) 및 전기 커넥터 (114)이다. 이러한 경우, 도관 파이프 (112)는 적어도 하나의 인접 도관 파이프 (112) 및/또는 임의의 다른 적합한 전기 함체 (114)와 결합될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 도관 파이프 (112)는 다수의 다른 전기 도체-반송 장치 중 하나 이상, 예컨대 피복 케이블로 대체될 수 있고, 하나 이상의 전기 함체 (114)는 다수의 다른 전기 도체-반송 장치 중 하나 이상, 예컨대 케이블 글랜드로 대체될 수 있다.
각각의 도관 파이프 (112)는 관 형상일 수 있고, 도관 파이프 (112)의 길이를 가로질러 공동을 형성하는 벽을 가진다. 도관 파이프 (112)는 제한되지는 않지만 금속, 플라스틱, 섬유, 복합 재료, 및 점토를 포함하는 임의의 다수의 재료일 수 있다. 추가로, 또는 대안으로, 도관 파이프 (112)는 경직되거나 유연할 수 있다. 도관 파이프 (112)가 도전성 재료로 제조되면, 소정의 표준-규정 기관 (즉, NEC)은 도관 파이프 (112)을 통한 지면 (즉, 접지)과의 영구적이고 지속적인 경로를 요구할 수 있다.
하나 이상의 전기 케이블이 전기 도체-반송 장치, 예컨대 도관 파이프 (112)의 공동을 통해 당겨지고 내부에 배치된다. 본원에서 정의되는 바와 같이, 전기 케이블은 전력 (즉, 고전압) 및/또는 제어 (즉, 저전압) 신호 전송에 사용된다. 전기 케이블을 통해 흐르는 전력은 교류 또는 직류일 수 있다. 각각의 전기 케이블은 전기 케이블의 일단에서 타단으로 전압 및/또는 전류를 전달한다. 각각의 전기 케이블은 내부에 배치되는 하나 이상의 전기 도체를 가진다. 일부 경우에, 전기 케이블은 접지 또는 중성 도체를 포함할 수 있고, 이를 통해서는 어떠한 (또는 무시할 수 있는) 전류 또는 전압이 흐르지 않는다. 전기 케이블 내의 각각의 전기 도체는 임의의 적합한 사이즈 (즉, 12 미국 전선 규격 (AWG))일 수 있고 다수의 재료 (즉, 구리, 알루미늄) 중 하나 이상으로 제조될 수 있다. 각각의 전기 케이블은 임의의 적합한 재료 (즉, 고무, 플라스틱)로 제조되는 절연체로 코팅되어 전기 케이블에서 전기 도체를 임의의 다른 도체와 전기적으로 격리시킨다.
소정의 예시적 실시태양들에서, 전기 도체-반송 네트워크 (110)는 또한 도관 파이프 (112) 외에도 하나 이상의 다른 유형의 전기 도체-반송 장치, 예컨대 전기 함체 (114)를 포함한다. 이러한 경우, 전기 함체 (114)는 커버를 포함한다. 전기 함체 (114)의 커버가 제거되면, 전기 함체 (114) 내부에 배치되는 전기 케이블 및/또는 다른 전기 기기에 접근할 수 있다. 예를들면, 전기 함체 (114)의 커버를 제거하면 전기 함체 (114)와 기계적으로 결합되는 도관 파이프 (112)를 통해 전기 케이블을 당길 수 있다.
도관 파이프 (112)는 또 다른 도관 파이프 (112) 및/또는 전기 함체 (114)와 기계적으로 결합된다. 상세하게는, 도관 파이프 (112)의 일단은 또 다른 도관 파이프 (112) 및/또는 전기 함체 (114)에 결합되고, 도관 파이프 (112)의 타단은 또 다른 도관 파이프 (112) 및/또는 전기 함체 (114)에 결합된다. 그 결과, 도관 파이프 (112)의 각각의 단부는 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 인접 부품 (즉, 또 다른 도관 파이프 (112), 전기 함체 (114))에 배치되는 결합 특징부들을 상보하는 다수의 결합 특징부들 중 하나 이상을 포함한다.
전형적으로, 도관 파이프 (112)의 각각의 단부는 내부에 배치되는 연결 나사산을 가질 수 있다. 예를들면, 도관 파이프 (112)의 일단은 도관 파이프 (112)의 외면에 배치되는 연결 나사산을 가지고, 도관 파이프 (112)의 타단은 도관 파이프 (112)의 내면에 배치되는 연결 나사산을 가질 수 있다. 유사하게, 이러한 경우, 전기 함체 (114)는 전기 함체 (114)에 결합되는 도관 파이프 (112)의 연결 나사산과 상보하도록 구성되는 연결 나사산을 가질 수 있다.
상술된 바와 같이, 도 1의 전기 도체-반송 시스템 (100)은 다수의 예시적 센서 (120)를 포함한다. 이러한 경우, 전기 도체-반송 시스템 (100)은 센서 모듈 (120A), 센서 모듈 (120B), 센서 모듈 (120C), 센서 모듈 (120D), 센서 모듈 (120E), 센서 모듈 (120F), 센서 모듈 (120G), 및 센서 모듈 (120H)를 포함한다. 각각의 예시적 센서 모듈 (120)은 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 상이한 지점에서 전기 도체-반송 네트워크 (110)에 결합된다. 달리 언급하면, 각각의 센서 모듈 (120)은 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 상이한 부품 (즉, 또 다른 도관 파이프 (112), 전기 함체 (114))에 결합된다. 센서 모듈 (120)은 제한되지는 않지만 기계적으로, 전기적으로, 직접, 간접, 및 통신 가능한 방식을 포함한 다수의 방식 중 하나 이상의 방식으로 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 일부에 결합된다.
센서 모듈 (120)은 임의의 다수의 방식들로 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 부품에 결합된다. 예를들면, 센서 모듈 (120)은 도관 파이프 (112) 또는 전기 함체 (114)의 외면에 조여질 수 있다. 또 다른 실시예로서, 아래 도 3A 및 3B에 도시된 바와 같이, 센서 모듈 (120)은 전기 도체-반송 네트워크 (110)에서 전기 함체 (114)와 일체화될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 센서 모듈 (120)은 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 부품의 공동에 위치할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 센서 모듈 (120)은 도관 파이프 (112)의 결합 특징부들을 상보하는 결합 특징부들을 포함한다.
예시적 센서 모듈 (120)은 작동하기 위하여 (즉, 임피던스 측정, 통신하기 위하여) 전력을 사용할 수 있다. 전력은, 제한되지는 않지만 에너지 저장 장치 (즉, 배터리), 건물 공급선, 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 하나 이상의 부품들 (즉, 도관 파이프 (112), 전기 함체 (114)) 내부에 배치되는 전기 케이블, 및 독립 발전원 (즉, 광전지 패널, 열교환기)을 포함하는 임의의 다수의 전원에 의해 제공된다. 예시적 센서 모듈의 상세 사항들은 도 3A-4를 참조하여 아래에 제공된다.
다중 센서 모듈 (120)은 전기 도체-반송 네트워크 (110)에 걸쳐 분포되며 전기 도체-반송 네트워크 (110 에서 다수의 목표 영역 (111) 중 하나 이상을 식별할 수 있다. 목표 영역 (111)은 전기 도체-반송 네트워크 (110) 접지 접속의 악화 및 열화에 따라 불리한 전기적 상태가 발생하거나 및/또는 불리한 전기적 상태의 발행 가능성이 더 높은 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 일부 구획 (area)일 수 있다. 이러한 경우, 전기 도체-반송 네트워크 (110)에 걸쳐8개의 센서 모듈 (120)이 분포된다.
각각의 센서 모듈 (120)은 센서 모듈 (120)에 인접하게 놓인 전기 도체-반송 네트워크 (110) 일부의 하나 이상의 양태를 측정할 수 있다. 센서 모듈 (120)에 의해 측정 가능한 전기 도체-반송 네트워크 (110) 양태의 예시로는, 제한되지는 않지만, 임피던스, 온도, 및 진동을 포함할 수 있다. 일부 양태 (즉, 임피던스)는 센서 모듈 (120)에 인접한 전기 도체-반송 네트워크 (110) 일부의 소정의 특성 (즉, 도관 파이프 (112)의 도전성 재료)에 따라 달라지지만, 다른 양태 (즉, 진동)는 센서 모듈 (120)에 인접한 전기 도체-반송 네트워크 (110) 일부의 특성과 무관하다.
예시적 센서 모듈 (120)은 또한 다수의 다른 특징부들 중 하나 이상을 포함한다. 예를들면, 센서 모듈 (120)은 센서 모듈 (120)의 일부 또는 전부를 작동하는 하나 이상의 고체 소자들 (즉, 하드웨어 프로세서, 집적회로)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 센서 모듈 (120)은 자체 교정될 수 있다. 그 결과, 센서 모듈 (120)은 실질적으로 장기간 유지 관리가 필요하지 않고, 센서 모듈 (120)은 사용자에게, 제어 유닛 (190)을 통해, 센서 모듈 (120) 수행이 실패하기 시작하거나 실패할 때 표시를 제공한다. 또한, 센서 모듈 (120)이 자체 교정적일 때, 센서 모듈 (120)은 하나의 전기 도체-반송 네트워크에서 또 다른 전기 도체-반송 네트워크로 이동될 수 있고 각각의 위치에서 정확한 측정치를 제공한다.
또 다른 실시예로서, 센서 모듈 (120)은 통신 기능을 가질 수 있다. 이러한 경우, 전기 도체-반송 네트워크 (110)에 있는 센서 모듈 (120)은 제어 유닛 (190) 및/또는 하나 이상의 다른 센서 모듈 (120)과 통신 (데이터를 송신 및/또는 데이터를 수신)할 수 있다. 일정 시간 구간 동안 센서 모듈 (120)은 또한 데이터 (즉, 센서 측정치)를 저장할 수 있다.
소정의 예시적 실시태양들에서, 전기 도체-반송 시스템 (100)의 제어 유닛 (190)은 센서 모듈 (120)의 일부 또는 모두와 통신한다. 제어 유닛 (190) 및 센서 모듈 (120) 간의 통신은 유선 또는 무선 기술을 적용하여 수행될 수 있다. 유선 기술은, 제한되지는 않지만, 전용 전기 케이블 및 전기 도체-반송 네트워크에 배치되는 기존 전기 케이블의 이용을 포함한다. 무선 기술은, 제한되지는 않지만, 가시광 통신 (VLC라고도 칭함), HART, 무선 HART, ISA100, 및 Wi-Fi를 포함할 수 있다.
제어 유닛 (190)은 데이터 (즉, 명령)을 하나 이상의 센서 모듈 (120)에 송신한다. 제어 유닛 (190)이 송신하는 이러한 데이터 예시로는, 제한되지는 않지만, 측정치 획득, 측정 결과 송신, 턴 온, 슬립 모드 진입, 및 턴 오프를 포함한다. 추가로, 제어 유닛 (190)은 하나 이상의 센서 모듈 (120)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 제어 유닛 (190)이 수신하는 이러한 데이터의 예시로는, 제한되지는 않지만, 측정 결과 및 센서 모듈 (120) 상태 표시를 포함한다.
소정의 예시적 실시태양들에서, 제어 유닛 (190)은 전기 도체-반송 시스템 (100)에 있는 센서 모듈 (120)로부터 데이터 (즉, 측정치)를 수집하고 공식 및/또는 알고리즘을 돌려, 존재한다면, 불리한 전기적 상태가 발생한 또는 향후 발생할 수 있는 하나 이상의 목표 영역 (즉, 목표 영역 (111))을 식별한다. 제어 유닛 (190)이 효과적으로 센서 모듈 (120)에서 수신된 데이터를 해석하기 위하여, 제어 유닛 (190)은 (예를들면, 사용자 또는 센서 모듈 (120)에서 제공되는) 다른 데이터를 이용할 수 있다. 이러한 다른 데이터는, 제한되지는 않지만, 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 구성, 전기 도체-반송 네트워크 (110)에 있는 다양한 도관 파이프 (112)의 특성 (즉, 재료, 벽 두께, 내부 직경), 임계치 (즉, 허용가능한 및 허용될 수 없는 임피던스 값들), 전기 도체-반송 네트워크 (110)에서 센싱 장치 (120)의 위치, 센싱 장치 (120)의 특성 (즉, 센서의 모델 번호, 제조사, 타입), 및 센싱 장치 (120)에서 센서의 특성 (즉, 임피던스 테스트를 위한 신호의 주파수, 송신 신호의 진폭, 수신 시호의 진폭)을 포함한다. 이러한 데이터는 제어 유닛 (190)의 메모리 또는 제어 유닛 (190)과 통신 가능하게 결합되는 별도 모듈 또는 장치에 저장될 수 있다.
또한, 제어 유닛 (190)은, 필요하다면 다른 데이터를 고려하여, 센서 모듈 (120)에서 획득되는 측정치를 해석할 수 있다. 제어 유닛 (190)에 의한 측정 데이터의 해석은 이들 측정치의 임계치에 기초한다. 또한, 제어 유닛 (190)에 의한 측정 데이터 해석은 일 시점에서 획득되는 하나 이상의 측정치 (순간 결정) 또는 시간 경과에 따라 획득되는 다중 측정치에 기초할 수 있다. 순간 결정에서 사용되는 임계치는 시간 경과 결정에 사용되는 임계치와 동일하거나 상이할 수 있다.
소정의 예시적 실시태양들에서, 제어 유닛 (190)은, 유선 및/또는 무선 기술을 이용하여, 사용자 및/또는 사용자 시스템 (즉, 컴퓨터, 태블릿, 휴대전화기, 제어실)과 통신할 수 있다. 이러한 경우, 제어 유닛 (190)은 사용자 및/또는 사용자 시스템으로부터 데이터 (즉, 명령, 데이터를 위한 요청)를 수신한다. 제어 유닛 (190)이 사용자로부터 수신하는 이러한 데이터의 예시로는, 제한되지는 않지만, 센서 (120)로 하여금 측정치 획득을 위한 요청, 측정 결과 요청, 턴 온, 슬립 모드 진입, 및 턴 오프를 포함한다.
제어 유닛 (190)은 사용자가 직접 제어 유닛 (190)과 상호 작용할 수 있는 사용자 인터페이스 (즉, 그래픽 사용자 인터페이스, 디스플레이, 푸쉬버튼, 키보드, 스위치)를 가질 수 있다. 추가로, 또는 대안으로, 제어 유닛 (190)은 임의의 다수의 통신 프로토콜 또는 방법 (즉, 인터넷, 근거리 네트워크 광역 네트워크, 이더넷 케이블, 전화회선, 동축 케이블, 광섬유 네트워크)을 이용한 유선 또는 무선 기술을 적용하여 사용자 시스템과 통신할 수 있다. 유사하게, 제어 유닛 (190)은 이러한 통신 프로토콜 또는 방법을 이용하여 하나 이상의 센서 모듈 (120)과 통신할 수 있다.
추가로, 제어 유닛 (190)은 사용자 및/또는 사용자 시스템에 데이터를 전송할 수 있다. 제어 유닛 (190)이 전송하는 이러한 데이터의 예시로는, 제한되지는 않지만, 하나 이상의 센서 모듈 (120)의 측정치, 이러한 측정치의 해석 (즉, 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 안전 또는 불안전 상태, 긴급 상황 표시, 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 접지 안전 상태 (health) 표시, 결함 상태의 위치), 및 센서 모듈 (120)의 상태를 포함한다.
소정의 예시적 실시태양들에서, 제어 유닛 (190)은 전기 도체-반송 네트워크 (110)를 더욱 최적으로 점검하기 위하여 전기 도체-반송 네트워크 (110)에서 전기 도체-반송 시스템 (100)의 센서 모듈 (120)이 놓여야 할 위치를 결정한다. 이러한 판단은 전기 도체-반송 시스템 (100)에 대한 데이터 (즉, 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 구성, 센서 모듈 (120)의 개수, 센서 모듈 (120)의 성능)에 기초한다. 이러한 경우, 제어 유닛 (190)은 센서 모듈 (120)의 최적화 구성에 대한 판단을 사용자에게 통신하여 사용자는 이에 따라 센서 모듈 (120)을 배치할 수 있다.
또한 전기 도체-반송 시스템 (100)의 제어 유닛 (190)은 또 다른 전기 도체-반송 시스템 (100)의 또 다른 제어 유닛 (190)과 통신할 수 있다. 예를들면, 대형 전기 도체-반송 시스템은 여러 소형 전기 도체-반송 시스템으로 분할될 수 있고, 각각의 이들 소형 전기 도체-반송 시스템은 정의된 전기 도체-반송 네트워크, 제어 유닛, 및 다중 센서 장치들을 포함한다. 이러한 경우, 이들 소형 전기 도체-반송 시스템 중 하나의 제어 유닛은 해당 전기 도체-반송 시스템의 제어 유닛 뿐 아니라 다른 소형 전기 도체-반송 시스템의 다른 제어 유닛을 위한 제어 유닛으로도 기능할 수 있다.
예시적 제어 유닛 (190)은 전력으로 작동된다 (즉, 통신 전송, 데이터 수신, 데이터 해석, 결과 보고, 알림 전송). 전력은, 제한되지는 않지만 에너지 저장 장치 (즉, 배터리), 건물 공급선, 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 하나 이상의 부품들 (즉, 도관 파이프 (112), 전기 함체 (114)) 내부에 배치되는 전기 케이블, 및 독립 발전원 (즉, 광전지 패널, 열교환기, 압전 에너지 하베스터)을 포함하는 임의의 다수의 전원에 의해 제공된다.
도 2는 소정의 예시적 실시태양들에 의한 또 다른 전기 도체-반송 시스템 (200)을 도시한 것이다. 도 2의 전기 도체-반송 시스템 (200)은 하기 사항을 제외하고 실질적으로 도 1의 전기 도체-반송 시스템 (100)과 동일하다. 도 1 및 2를 참조하면, 전기 도체-반송 시스템 (200)은 전기 도체-반송 네트워크 (210)에 걸쳐 결합되고 분포되는 10개의 센서 모듈 (220) (센서 모듈 220A, 센서 모듈 220B, 센서 모듈 220C, 센서 모듈 220D, 센서 모듈 220E, 센서 모듈 220F, 센서 모듈 220G, 센서 모듈 220H, 센서 모듈 220I, 및 센서 모듈 220J)을 포함한다.
전기 도체-반송 네트워크 (210)의 일부는 4개의 상이한 장착 구조체 (213) (즉, 브라켓)에 의해 지지된다. 이러한 장착 구조체 (213)는 전기 도체-반송 네트워크 (210)에 대한 구조적 지속성 및 지지를 제공한다. 추가로, 또는 대안으로, 각각의 장착 구조체 (213)는 전기 도체-반송 네트워크 (210)에 대한 접지 지속성을 제공한다. 전기 도체-반송 네트워크 (210)에 대한 시스템 접지 (215) 또한 도 2에 도시된다. 제어 유닛 (290)은 이러한 경우 휴대 장치 (즉, 휴대전화)이며 전기 도체-반송 네트워크 (210)로부터 원격에서 센서 모듈 (220)과 무선 통신한다. 도 2에서 명확히 도시되지 않지만, 전기 함체 (예컨대 도 1의 전기 함체 (114))는 전기 도체-반송 네트워크 (210)에서 2 이상의 도관 파이프 (212) (또는 다른 전기 도체-반송 장치)가 연결되는 임의의 다수의 위치에 놓일 수 있다.
도 3A 및 3B는 소정의 예시적 실시태양들에 의한 센서 모듈 (320)를 포함하는 전기 도체-반송 시스템 (300)의 일부를 도시한 것이다. 소정의 예시적 실시태양들에서, 센서 모듈 (320)은 다수의 특징부들 및/또는 부품들 중 하나 이상을 포함한다. 예를들면, 도 3A 및 3B에 도시된 바와 같이, 센서 모듈 (320)은 몸체 (321), 하나 이상의 센서들 (즉, 센서 (373)), 상태 표시기 (323), 안테나 (322), 프린트 기판 (325), 및 전력 변환 조립체 (353)를 포함한다. 몸체 (321)는 공동 (352)을 형성하는 적어도 하나의 벽을 가지고, 내부에는 센서 모듈 (320)의 하나 이상의 다른 부품들이 배치된다. 몸체 (321)는 폐쇄 공동 (352)을 형성한다. 달리, 도 3A 및 3B에 도시된 바와 같이, 몸체 (321)는 개방 공동 (352)을 형성한다.
몸체 (321)는, 직간접적으로 몸체 (321)를, 전기 함체 (314)에 결합시킬 수 있는 하나 이상의 결합 특징부 (371)를 포함한다. 예를들면, 이러한 경우, 결합 특징부 (371)는 개구이고 몸체 (321)의 일부를 가로지른다. 결합 특징부 (371)는 전기 함체 (314)에 배치되는 상응하는 결합 특징부 (379)와 정렬될 수 있다. 본 실시예에서, 전기 함체 (314)에 배치되는 상응하는 결합 특징부 (379) 또한 개구로서 전기 함체 (314) 벽의 적어도 일부를 횡단한다. 이러한 경우, 하나 이상의 체결 장치 (즉, 나사, 볼트)는 센서 모듈 (320) 몸체 (321)의 결합 특징부 (371) 및 전기 함체 (314)의 상응하는 결합 특징부 (379)를 가로질러 센서 모듈 (320)을 전기 함체 (314)에 결합시킨다.
상기된 바와 같이, 전기 함체 (314)의 커버 (도 3A 및 3B에서 미도시)를 제거하면 사용자는 전기 도체-반송 시스템 (300)의 하나 이상의 부품들 (즉, 전기 케이블 (302))에 접근할 수 있다. 소정의 예시적 실시태양들에서, 센서 모듈 (320) 몸체 (321)의 형상, 사이즈, 및/또는 구성 (즉, 배치 및 결합 특징부 (371) 유형)은 실질적으로 전기 함체 (314) 커버의 상응하는 특징부와 동일할 수 있다. 이러한 방식으로, 센싱 모듈 (320)은 전기 함체 (314)의 커버를 대체할 수 있다.
또한, 센싱 모듈 (320)이 전기 함체 (314)에서 분리될 때, 사용자는 센서 모듈 (320)의 하나 이상의 부품들 (즉, 프린트 기판 (325), 전력 변환 조립체 (353))에 접근할 수 있다. 일부 경우에, 전기 함체 (314)의 본래 커버가 제자리에 잔류할 때, 센서 모듈 (320)은 전기 함체 (314)의 공동 내부에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 전기 함체 (314)의 본래 커버가 제거되면, 사용자는 센서 모듈 (320)의 하나 이상의 부품들을 접근할 수 있다.
전기 함체 (314)가 소정의 환경 (즉, 유해한 환경)에 놓일 수 있는 임의의 경우에, 센서 모듈 (320)의 기존 커버 또는 몸체 (321)는 이러한 환경에서의 전기 함체에 대한 산업 표준에 부합되도록 가공될 수 있다. 예를들면, 센서 모듈 (320)의 몸체 (321) 및 전기 함체 (314) 간 소정의 허용 오차를 가지는 화염 경로로 인하여 전기 함체 (314)는 NEMA 표준 방폭으로 분류될 수 있다.
안테나 (322)는 임의의 통신 전송 장치이고 센서 모듈 (320)은 또 다른 센서 모듈 (320) 및/또는 제어 유닛 (즉, 제어 유닛 (290))과 통신할 수 있다. 안테나 (322)는 센서 모듈 (320) 몸체 (321)에 대한 임의의 다수의 지점에 배치될 수 있고 및/또는 임의의 다수의 구성 (즉, 형상, 사이즈)을 가질 수 있다. 예를들면, 도 3A 및 3B에 도시된 바와 같이, 안테나 (322)는 직선으로 센서 모듈 (320) 몸체 (321) 최상면에서 몸체 (321) 최상면에 대하여 실질적으로 수직 각도로 돌출될 수 있다. 소정의 예시적 실시태양들에서, 안테나 (322)는 신호를 효과적으로 송신 및 수신하기에 적합한 임의의 방향 (즉, 몸체 (321)로부터 비-수직 각도로 돌출), 형상, 및 사이즈를 가질 수 있다. 안테나 (322)는 센서 모듈 (320)의 센서 (373)와 통신 가능하게 결합되는 통신 장치로 고려되거나 일부일 수 있다.
소정의 예시적 실시태양들에서, 센서 모듈 (320)은 또한 하나 이상의 표시기 장치 (323)를 포함한다. 이러한 표시기 장치 (323)는, 제한되지는 않지만, 표시등, 스피커, 및 디스플레이를 포함한다. 표시기 장치 (323)는 센서 모듈 (320) 위 또는 내부 임의의 지점에 배치될 수 있다. 예를들면, 도 3A 및 3B에 도시된 바와 같이, 표시기 장치 (323)는 센서 모듈 (320) 몸체 (321) 최상면에 배치되는 표시등일 수 있다. 상태 표시기 (323)가 광원일 때, 상태 표시기는 또 다른 센서 모듈 (320) 및/또는 제어 유닛 (190)과 VLC를 이용하여 통신할 수 있다.
표시 장치 (323)는 센서 모듈 (320)의 센서 (373)에 의해 획득된 측정치에 기초하여 센서 모듈 (320) 및/또는 전기 도체-반송 네트워크 (310)의 문제를 사용자에게 알려준다. 예를들면, 센서 모듈 (320)의 센서 (373)가 전기 도체-반송 네트워크 (310)의 도관 파이프 (312) (또는 다른 전기 도체-반송 장치)에서 허용가능한 임피던스 값들의 범위 밖에 해당되는 임피던스를 측정할 때, 도 3A 및 3B의 표시기 장치 (323)는 활성된다 (즉, 적색 섬광). 또 다른 실시예로서, 센서 모듈 (320)의 센서 (373)가 전기 도체-반송 네트워크 (310)의 도관 파이프 (312)에서 허용가능한 임피던스 값들의 범위 고점에 해당되는 임피던스를 측정할 때, 표시기 장치 (323)는 활성된다 (즉, 황색 섬광).
소정의 예시적 실시태양들에서, 센서 모듈 (320)의 전력 변환 조립체 (353)는 센서 모듈의 다른 부품들을 위한 전원으로 기능한다. 이러한 경우, 전력 변환 조립체 (353)는 전력을 수신하고 해당 전력을 센서 모듈 (320)의 다른 부품들에 의해 사용되는 유형 및 수준의 전력으로 변환시킨다. 전력 변환 조립체 (353)는 제한되지는 않지만 변압기, 인덕터, 컨버터, 및 인버터를 포함하는 임의의 다수의 전력 변환 장치들 중 하나 이상을 포함한다. 예를들면, 이러한 경우, 전력 변환 조립체 (353)는 전기 케이블 (302) (또는 전기 케이블 (302) 도체) 주위 (인접)하게 배치되는 인덕터 (326)를 포함한다.
인덕터 (326)가 주위에 배치되는 전기 케이블 (302)을 통해 전력이 흐르면, 인덕터 (326)는 전력을 유도하여 유도 전력을 전력 변환 조립체 (353)의 하나 이상의 도체 (327)를 통해 전송한다. 유도 전력은 센서 모듈 (320)의 하나 이상의 다른 부품들 (즉, 표시 장치 (323), 센서 (373), 하드웨어 프로세서) 작동에 사용될 수 있는 유형 및 용량일 수 있다. 추가로, 또는 대안으로, 전력 변환 조립체 (353)는 제한되지는 않지만 변압기, 저항기, 콘덴서, 다이오드, 및 집적 회로를 포함한 다수의 다른 부품들 중 하나 이상을 포함한다. 이러한 다른 부품들은 하기되는 회로 기판 (325)에 배치된다.
소정의 예시적 실시태양들에서, 센서 모듈 (320)은 하나 이상의 센서를 포함하고, 각각의 센서는 전기 도체-반송 네트워크 (310)에 영향을 주는 적어도 하나의 파라미터를 측정한다. 예를들면, 도 3A 및 3B에 도시된 바와 같이, 센서 모듈 (320)은 센서 (373)를 포함한다. 센서가 측정하는 파라미터의 예시로는, 제한되지는 않지만, 전기 도체-반송 네트워크의 일부의 임피던스, 진동, 습도, 및 온도를 포함한다. 이러한 경우, 센서 (320)는 전기 함체 (314) (및, 따라서, 센서 모듈 (320))에 인접한 도관 파이프 (312)에서의 임피던스를 측정한다.
센서 (373)는 센서 모듈 (320) 몸체 (321) 상 또는 인접한 임의의 지점에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 센서 (373)는 회로 기판 (325) (무엇보다도, 배선 기판, 프린트 기판, PCB, 프린트 배선 기판, 및 PWB라고도 칭함) 상에 배치된다. 센서 모듈 (320) 몸체 (321)에 대한 센서 (373)의 위치는 제한되지는 않지만 센서 (373)에 의해 측정되는 파라미터, 전력 변환 조립체 (353)의 구성, 센서 (373)의 사이즈 및/또는 형상, 및 전기 도체-반송 네트워크 (310)에 대한 몸체 (321) 위치를 포함한 다수의 인자들 중 하나 이상에 따라 달라질 수 있다.
이러한 경우, 센서 (373)는, 회로 기판 (325) 상에 배치되지만, 센서 모듈 (320) 몸체 (321)와 전기적으로 결합되고, 상기 몸체 (321)는 도전성 재료로 제조된다. 또한, 전기 함체 (314) 및 인접 도관 파이프 (312) 역시 도전성 재료로 제조된다. 센서 (373)는 이러한 경우 전기 도체-반송 네트워크 (310)에서 임피던스를 측정하도록 구성되므로, 센서 (373)는 (쌍방향일 수 있는) 신호 발생기 및 (쌍방향일 수 있는) 신호 수신기를 포함하여 전기 도체-반송 네트워크 (310)의 전기 함체 (314), 하나 이상의 도관 파이프 (312), 및/또는 일부 다른 부품들의 임피던스는 측정될 수 있다.
회로 기판 (325)은 센서 모듈 (320)을 작동시키는 하나 이상의 부품들을 포함한다. 이러한 다른 부품들의 예시로는, 제한되지는 않지만, 전력 변환 조립체 (353)의 하나 이상의 부품들, 하드웨어 프로세서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 하나 이상의 센서 (373) 일부, 전기 도체, 단자대, 점퍼, 및 회로 기판 (325)을 몸체 (321) 및/또는 전기 도체-반송 네트워크 (310)의 일부 (즉, 전기 함체 (314))와 결합시키는 하나 이상의 결합 특징부들 (즉, 개구)을 포함한다.
전기 함체 (314)는 전기 도체-반송 네트워크 (310)의 또 다른 부품 (이러한 경우, 도관 파이프 (312))과 전기 함체 (314)를 결합시킬 수 있는 하나 이상의 결합 특징부 (318)를 포함한다. 예를들면, 이러한 경우, 전기 함체 (314) 각각의 단부는 전기 함체 (314) 내면에 배치되는 연결 나사산인 결합 특징부 (318)를 포함한다. 이들 연결 나사산은 도관 파이프 (312) 외면에 배치되는 결합 특징부 (317) (이러한 경우, 또한 연결 나사산)를 상보하도록 구성된다.
도 4는 소정의 예시적 실시태양들에 의한 또 다른 센서 모듈 (420)을 포함하는 전기 도체-반송 시스템 (400)의 일부를 도시한 것이다. 도 4의 센서 모듈 (420)은 하기 사항을 제외하고는 실질적으로 도 3A 및 3B의 센서 모듈 (320)과 동일하다. 도 1-4를 참조하면, 센서 모듈 (420)은 전기 함체의 일부가 아니고, 따라서 몸체 (421)는 완전히 폐쇄된 공동 (452)을 형성한다. 도 4의 몸체 (421)에 의해 형성되는 공동 (452) 내부에는 회로 기판 (425), 회로 기판 (425) 상에 장착되는 2개의 센서들 (센서 473A 및 센서 473B), 및 회로 기판 (425) 상에 장착되는 전력 변환 조립체 (453)가 존재한다.
센서 모듈 (420)은 자체 전원 (480)을 가질 수 있다. 이러한 경우, 전원 (480)은 몸체 (421)의 최상 외면에 배치되고 몸체 (421)에 역시 고정되는 지지체 (482) 상에 장착되는 광전지 태양 패널 (481)이다. 공동 (452) 내부에 배치되는 전력 변환 조립체 (453)는 전원 (480)과 전기적으로 결합되어 센서 모듈 (420)의 하나 이상의 다른 부품들에 의해 요구되는 유형 및 용량의 전력을 제공할 수 있다. 센서 모듈 (420)은 결합 특징부 (488)에 의해 전기 도체-반송 네트워크 (410)에 고정될 수 있다. 이러한 경우, 결합 특징부 (488)는 도관 파이프 (412) 주위에 배치되고 도관 파이프 (412)에 조여지는 클램프이다. 결합 특징부 (488)는 센서 모듈 (420)의 일부 또는 이와는 별개 장치일 수 있다.
도 5는 전기 도체-반송 네트워크의 접지 상태를 평가하는 방법 (500)의 흐름도를 도시한 것이다. 본 흐름도에서 다양한 단계들이 순차적으로 제시되고 설명되지만, 당업자는 단계 일부 또는 모두는 상이한 순서로 실행될 수 있고, 조합되거나 생략될 수 있고, 단계의 일부 또는 모두는 평행하게 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 하나 이상의 예시적 실시태양들에서, 하나 이상의 하기 단계는 생략, 반복, 및/또는 상이한 순서로 구현될 수 있다.
추가로, 당업자는 본 방법 수행에 있어 도 5에 도시되지 않은 추가 단계가 포함될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 특정 단계 배열은 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 예를들면, 하기 도 6에 기술된 바와 같이, 소정의 예시적 실시태양들에서 하기된 방법 (500)에 대한 하나 이상의 단계를 구현하기 위하여 특정 연산 장치가 사용될 수 있다.
이제 도 1-5를 참조하면, 예시적 방법 (500)은 시작 단계에서 개시되고 단계 502로 이동되고, 여기에서 다수의 센서 장치 (즉, 센서 장치 (120), 센서 장치 (320))는 전기 도체-반송 네트워크 (110)에 결합된다. 각각의 센서 장치 (320)는 전기 도체-반송 네트워크 (110)와 관련된 하나 이상의 파라미터를 측정할 수 있다. 예를들면, 센서 장치 (320) (또는 더욱 상세하게는, 센서 장치 (320)의 센서 (373))는 전기 도체-반송 네트워크 (110) 일부에서 적어도 하나의 임피던스를 측정할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 센서 장치 (320)는 전기 도체-반송 네트워크 (110) 일부에서 적어도 하나의 진동을 측정할 수 있다. 센서 장치 (320)는, 직간접적으로, 전원에서 공급되는 전력을 이용하여 작동될 수 있다.
단계 504에서, 센서 장치 (120)에서 획득되는 다수의 측정치가 수집된다. 소정의 예시적 실시태양들에서, 측정치는 제어 유닛 (190)에 의해 수집된다. 측정치는 제어 유닛 (190)에 의해 센서 장치 (120)로부터 유선 및/또는 무선 기술을 이용하여 수집된다. 측정치는 제어 유닛 (190)에 의해 지속적으로, 주기적으로, 이벤트 발생에 따라 (즉, 측정치가 획득될 때), 및/또는 일부 다른 인자에 따라 수집될 수 있다.
단계 506에서, 측정치는 적어도 하나의 임계치와 비교된다. 소정의 예시적 실시태양들에서, 측정치는 제어 유닛 (190)에 의해 적어도 하나의 임계치와 비교된다. 임계치는 저장 장치 또는 일부 다른 형태의 메모리에 저장될 수 있다. 임계치는 순간 측정치이거나 시간 경과에 따라 획득된 측정치일 수 있고 경향을 지시할 수 있다. 임계치는 전기 도체-반송 네트워크 (110) 일부 또는 모두에 대한 접지 상태에 있어서 안전하고 허용가능 하다고 간주되는 측정치의 최대값 또는 최소값을 나타낼 수 있다. 임계치는 센서 장치 (120)에서 획득되는 측정치와 동일한 측정 단위 (즉, 임피던스) 또는 상이한 측정 단위일 수 있다.
단계 508에서, 전기 도체-반송 네트워크 (110)에서 목표 영역 (111)이 식별된다. 목표 영역 (111)은 불리한 전기적 상태를 포함하는 전기 도체-반송 네트워크 (110)의 일부분일 수 있다. 적어도 하나의 측정치가 임계치를 초과할 때 목표 영역 (111)이 식별된다. 목표 영역 (111)은 센서 장치 (120)에 의해 획득되는 측정치에 기초하여 제어 유닛 (190)에 의해 식별된다. 단계 508이 완료되면, 과정은 종료 단계로 진행된다. 달리, 단계 508이 완료되면, 과정은 단계 504 (또는 방법 (500)에서 일부 다른 단계)로 복귀하여 실질적으로 연속 루프로 반복된다. 즉, 도 5의 방법 (500)은 일부 시간 구간 동안 실질적으로 연속적으로 수행된다.
도 6은 본원에서 기술되는 하나 이상의 다양한 기술을 구현하고, 전체 또는 일부로서, 소정의 예시적 실시태양들에 의해 본원에서 기술되는 요소들을 나타내는 연산 장치 (600)의 일 실시태양을 도시한 것이다. 연산 장치 (600)는 연산 장치의 일 예시이고 연산 장치 및/또는 잠재적 구조의 이용 또는 기능 관련 범위에 대한 어떠한 제한을 가할 의도는 아니다. 또한 연산 장치 (600) 본 예시적 연산 장치 (600)에 도시되는 부품들 중 임의의 하나 또는 조합과 관련된 어떠한 의존성 또는 요건들을 가지는 것으로 해석되어서도 아니된다.
연산 장치 (600)는 하나 이상의 프로세서 또는 처리 유닛 (602), 하나 이상의 메모리/저장 소자 (604), 하나 이상의 입력/출력 (I/O) 장치 (606), 및 다양한 소자 및 장치가 서로 통신하도록 버스 (608)를 포함한다. 버스 (608)는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변장치 버스, 가속 그래픽 포트, 및 임의의 다양한 버스 구조를 이용하는 프로세서 또는 로컬 버스를 포함하는 임의의 여러 유형의 버스 구조들 중 하나 이상을 나타낸다. 버스 (608)는 유선 및/또는 무선 버스를 포함한다.
메모리/저장 소자 (604)는 하나 이상의 컴퓨터 저장 매체를 나타낸다. 메모리/저장 소자 (604)는 휘발성 매체 (예컨대 랜덤 액세스 메모리 (RAM)) 및/또는 비휘발성 매체 (예컨대 판독 전용 메모리 (ROM), 플래시 메모리, 광 디스크, 자기 디스크, 및 기타 등)를 포함한다. 메모리/저장 소자 (604)는 고정 매체 (즉, RAM, ROM, 고정 하드 드라이브, 등)뿐 아니라 착탈식 매체 (즉, 플래시 메모리 드라이브, 착탈식 하드 드라이브, 광 디스크, 및 기타 등)를 포함한다.
하나 이상의 I/O 장치 (606)로 고객, 유틸리티, 또는 다른 사용자는 지령 및 정보를 연산 장치 (600)에 입력하고, 또한 고객, 유틸리티, 또는 다른 사용자 및/또는 다른 부품들 또는 장치에 정보를 제시한다. 입력 장치의 예시로는, 제한되지는 않지만, 키보드, 커서 제어 장치 (즉, 마우스), 마이크, 터치스크린, 및 스캐너를 포함한다. 출력 장치의 예시로는, 제한되지는 않지만, 디스플레이 장치 (즉, 모니터 또는 프로젝터), 스피커, 프린터, 및 네트워크 카드를 포함한다.
다양한 기술은 본원에서 소프트웨어 또는 프로그램 모듈의 포괄적인 관점에서 기술된다. 일반적으로, 소프트웨어는 특정 작업을 수행하거나 특정 추상적인 데이터 타입을 구현하기 위한 루틴, 프로그램, 객체, 요소, 데이터 구조, 및 기타 등을 포함한다. 이들 모듈 및 기술의 구현은 컴퓨터 판독 가능한 매체의 일부 형태에 저장되거나 이로부터 전송된다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 연산 장치에 의해 접근 가능한 임의의 가용한 비-일시적 매체 또는 비-일시적. 예시로 및 비 제한적으로, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 “컴퓨터 저장 매체”를 포함한다.
“컴퓨터 저장 매체” 및 “컴퓨터 판독 가능한 매체”는 휘발성 및 비-휘발성, 착탈식 및 비-착탈식 매체를 포함하고 임의의 방법 또는 기술로 정보 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 다른 데이터의 저장을 구현할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는, 제한되지는 않지만, 컴퓨터 기록 가능형 매체 예컨대 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 다른 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다용도 디스크 (DVD) 또는 다른 광 저장장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 원하는 정보를 저장하고 컴퓨터에 의해 접근될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다.
컴퓨터 장치 (600)는 일부 예시적 실시태양들에 의한 네트워크 인터페이스 접속 (미도시)을 통한 네트워크 (미도시) (즉, 근거리 네트워크 (LAN), 광역 네트워크 (WAN) 예컨대 인터넷, 또는 임의의 다른 유사한 유형의 네트워크)에 연결된다. 당업자는 많은 상이한 유형의 컴퓨터 시스템이 존재하고 (즉, 데스크 탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 개인 미디어 장치, 휴대 장치, 예컨대 휴대 전화 또는 개인 정보 단말기, 또는 컴퓨터 판독 가능한 명령을 실행할 수 있는 임의의 다른 연산 시스템), 상기 입력 및 출력 수단은, 다른 예시적 실시태양들에서 공지되거나 향후 개발되는 다른 형태를 취할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일반적으로 언급하자면, 컴퓨터 시스템 (600)은 하나 이상의 실시태양들 실시에 요구되는 적어도 최소 처리, 입력, 및/또는 출력 수단을 포함한다.
또한, 당업자는 소정의 예시적 실시태양들에서 상기 컴퓨터 장치 (600)의 하나 이상의 요소들이 원격 배치되고 다른 요소들과 네트워크를 통해 연결될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 하나 이상의 실시태양들은 하나 이상의 노드를 가지는 분산 시스템에서 구현될 수 있고, 각각의 구현 장치 일부 (즉, 센서 모듈 (120A), 제어 유닛 390)는 분산 시스템 내에서 상이한 노드에 배치될 수 있다. 하나 이상의 실시태양들에서, 노드는 컴퓨터 시스템에 해당한다. 달리, 노드는 일부 예시적 실시태양들 연관된 물리적 메모리를 가지는 프로세서에 해당한다. 노드는 달리 일부 예시적 실시태양들에서 공유 메모리를 가지는 프로세서 및/또는 자원에 해당한다.
예시적 실시태양들은 특히 접지 상태에 대한 전기 도체-반송 시스템 무결성 진단을 제공한다. 상세하게는, 소정의 예시적 실시태양들에 따라 다수의 센서 모듈은 전기 도체-반송 시스템의 전기 도체-반송 네트워크에 결합되고 분포된다. 전기 도체-반송 시스템 무결성 진단을 위한 예시적 시스템, 방법, 및 장치는 전기 도체-반송 네트워크에 대하여 영구적 또는 일시적으로 설치될 수 있다. 예시적 실시태양들은 도관 네트워크에서의 임피던스, 전기 도체-반송 네트워크에 가해지는 진동, 및/또는 전기 도체-반송 네트워크의 접지 상태에 영향을 줄 수 있는 임의의 다른 적합한 파라미터를 측정함으로써 전기 도체-반송 시스템의 무결성을 평가하거나 진단할 수 있다.
예시적 실시태양들은 센서 장치에 의한 단일 측정치 및/또는 시간 경과에 따른 일련의 측정치에 기초하여 전기 도체-반송 시스템을 평가할 수 있다. 예시적 실시태양들은 전기 도체-반송 네트워크의 하나 이상의 부품들 (즉, 전기 함체)이 적용 분야의 표준 (즉, NEMA 7 함체) 및/또는 규정에 부합되도록 할 수 있다. 예시적 실시태양들은 사용자에 의해 쉽게 설치되고 유지될 수 있다. 예시적 센서 모듈은 자체 교정일 수 있다. 예시적 센서 장치는 하나 이상의 전기 도체-반송 네트워크를 가지는 설비 주위로 또는 전기 도체-반송 네트워크를 가지는 일 설비에서 도관 네트워크를 가지는 또 다른 설비로 이동될 수 있다. 예시적 실시태양들은 전기 도체-반송 네트워크 내에서 불리한 전기적 상태가 발생하거나 근시일 내에 발생 가능성이 있는 목표 영역을 식별할 수 있다.
본원에서 기술되는 실시태양들은 예시적 실시태양들을 참조한 것이나, 당업자는 다양한 변형이 본 발명의 범위 및 사상 내에서 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 당업자는 본원에서 기술되는 예시적 실시태양들은 임의의 상세하게 논의된 분야에 한정되지 않고 본원에서 기술되는 실시태양들은 예시적이고 제한적이지 않다는 점을 이해할 것이다. 예시적 실시태양들에 대한 설명으로부터, 본원에 개시된 요소들에 대한 균등성이 당업자에게 제안되고, 본 개시를 이용한 다른 실시태양들의 구현이 숙련가에게 제안될 것이다. 따라서, 예시적 실시태양들의 범위는 이에 한정되지 않는다.

Claims (20)

  1. 파이프 네트워크의 접지 무결성 진단을 위한 시스템으로서,
    서로 기계적으로 결합되는 복수의 파이프를 포함하되, 상기 복수의 파이프는 도전성 재료로 제조되는, 파이프 네트워크;
    상기 파이프 네트워크에 결합되고, 상기 파이프 네트워크에 걸쳐 분포된 복수의 센서 모듈; 및
    상기 복수의 센서 모듈과 통신 가능하게 결합되는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 복수의 센서 모듈의 각각은 상기 파이프 네트워크 내의 복수의 위치 중 한 위치에서 상기 복수의 파이프 내의 적어도 하나의 임피던스의 측정치를 획득하며,
    상기 제어 유닛은 상기 복수의 위치에서 상기 복수의 센서 모듈에 의하여 획득된 상기 측정치를 사용하여, 상기 접지 무결성이 악화된 상기 파이프 네트워크 내의 목표 영역을 식별하고,
    상기 적어도 하나의 임피던스의 측정치는 다른 파이프들에 대한 하나의 파이프의 접지 무결성을 나타내고, 상기 복수의 센서 모듈에 의하여 획득된 상기 적어도 하나의 임피던스의 측정치는 이러한 측정을 수행하기 위하여 상기 복수의 센서 모듈에 어떻게 전력이 제공되는지 및 상기 파이프 네트워크 내에 배치된 콘텐츠에 독립적으로 획득되는,
    시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 파이프 내부에 배치되는 적어도 하나의 전기 케이블을 더 포함하고, 상기 복수의 센서 모듈은 상기 적어도 하나의 전기 케이블을 통해 흐르는 전력에 기초하여 작동하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 센서 모듈의 제1 센서 모듈은 상기 적어도 하나의 전기 케이블 주위에 배치되는 인덕터를 포함하고, 상기 인덕터는 상기 전력을 상기 제1 센서 모듈에 제공하는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파이프 네트워크는 착탈식 커버를 포함하고, 상기 착탈식 커버가 상기 파이프 네트워크에서 제거되면 상기 제1 센서 모듈은 접근 가능한, 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 센서 모듈은 상기 착탈식 커버를 대체하는, 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 착탈식 커버는 상기 파이프 네트워크의 기존 함체 (enclosure)의 일부인, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 센서 모듈 중 적어도 하나는 무선 기술을 이용하여 상기 제어 유닛과 통신 가능하게 결합되는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 센서 모듈은 시간 구간 동안 상기 복수의 파이프에서 상기 적어도 하나의 임피던스의 측정치를 획득하는, 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 측정치가 상기 파이프 네트워크의 상기 목표 영역 내의 부식을 표시하고, 상기 목표 영역은 상기 파이프 네트워크 내에서 특정하게 식별되는, 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 복수의 측정치는 상기 파이프 네트워크의 상기 목표 영역에서 결함있는 접지 접속을 표시하는, 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복수의 센서 모듈 중 적어도 하나는 자체 교정적인, 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 복수의 센서 모듈은 사용자에 의해 상기 파이프 네트워크와 또 다른 파이프 네트워크 간에 이동 가능한, 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 파이프 네트워크는 유해한 환경에 놓인, 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 또 다른 파이프 네트워크에 있는 또 다른 복수의 센서 모듈에서 사용되는 추가 제어 유닛과 통신 가능하게 결합되는, 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 복수의 센서 모듈 중 적어도 하나는 상기 파이프 네트워크의 파이프에 감겨 있는, 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 복수의 파이프에는 비도전성 재료가 없는, 시스템.
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