KR102526029B1 - IoT-based gas shut-off, control device, and device-specific operation control method for advanced leak detection and the control method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치 및 이의 운용 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스누출, 온도, 압력, 밸브개패, 잔량, 액체누출 등에 대한 데이터를 통해 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화와 사물 인터넷(IoT) 뿐만 아니라 산업용 사물인터넷(IIoT) 기반 가스 차단 및 제어 장치를 위한 장치 및 이의 운용 제어 방법에 관한 것으로서, 개인, 소규모사업장, 가스충전 플랜트 및 제조시설에 설정된 시나리오에 알맞은 제어 수준을 결정하고 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 제어 신호 생성 및 상기 제어 신호를 무선 통신 모듈을 통해 전송하는 누출 검지 고도화 모듈(Strategic control module); 상기 개인, 소규모사업장, 가스충전 및 제조시설에 설치된 복수개의 이종 센서를 포함하는 센서 퓨젼 모듈; 상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터 송수신에 따른 프로토콜을 내장한 커플링 모듈; 상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터의 보안 및 신뢰성을 확보할 수 있는 통신 기능을 탑재하여 원격지의 센서 및 차단장치의 신호를 무선 송수신하는 기능을 갖고, LTE, BLE, NB-IoT, LoRa 등을 적용함으로써 통신거리 및 통신 대상에 따라 다양한 방식의 통신방식을 적용한 통신 보드(Communication Board); 상기 누출 검지 고도화 모듈의 가스 차단 및 제어에 사용되는 차단밸브, 삼방밸브, 압력조정기, 및 방출밸브의 구동 장치인 액츄에이터; 및 상기 구성들에 전력을 공급하는 파워서플라이 유닛;을 포함한다.The present invention relates to an IoT-based gas blocking, control device, and device for advanced leak detection and its operation control method, and more particularly, through data on gas leakage, temperature, pressure, valve opening and closing, remaining amount, liquid leakage, etc. It relates to a device for IoT-based gas blocking, control device, and leak detection advancement and Internet of Things (IoT) as well as an industrial Internet of Things (IIoT)-based gas blocking and control device and its operation control method. A leak detection advanced module (Strategic control module) that determines a control level suitable for a scenario set in a charging plant and a manufacturing facility, generates control signals for remote blocking devices and valves, and transmits the control signals through a wireless communication module; a sensor fusion module including a plurality of heterogeneous sensors installed in the individual, small business, gas filling and manufacturing facilities; a coupling module incorporating a protocol according to transmission/reception of sensor data of the sensor fusion module; The sensor fusion module is equipped with a communication function that can secure the security and reliability of sensor data, has a function to wirelessly transmit and receive signals from sensors and blocking devices in remote locations, and by applying LTE, BLE, NB-IoT, LoRa, etc. A communication board applying various communication methods according to communication distance and communication target; an actuator that is a driving device of a shut-off valve, a three-way valve, a pressure regulator, and a release valve used to block and control gas of the leak detection advanced module; and a power supply unit supplying power to the components.

Description

IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치 및 이의 운용 제어 방법{IoT-based gas shut-off, control device, and device-specific operation control method for advanced leak detection and the control method thereof}IoT-based gas shut-off, control device, and device-specific operation control method for advanced leak detection and the control method thereof}

본 발명은 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치 및 이의 운용 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스누출, 온도, 압력, 밸브개패, 잔량, 액체누출 등에 대한 데이터를 통해 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화와 사물 인터넷(IoT) 뿐만 아니라 산업용 사물인터넷(IIoT) 기반 가스 차단 및 제어 장치를 위한 장치 및 이의 운용 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an IoT-based gas blocking, control device, and device for advanced leak detection and its operation control method, and more particularly, through data on gas leakage, temperature, pressure, valve opening and closing, remaining amount, liquid leakage, etc. It relates to an IoT-based gas blocking, control device, advanced leak detection, Internet of Things (IoT) as well as a device for industrial Internet of Things (IIoT)-based gas blocking and control devices, and an operation control method thereof.

일반적으로 가스 3법에 의해 관리되는 도시가스, 석유화학, 가스플랜트의 경우 대단위 면적에 대하여 효율적인 비용으로 고위험 시설물 및 설비에 대한 지속적인 모니터링과 즉각적인 대응을 위해 무선통신기술에 대한 요구가 증가하고 있다.In the case of city gas, petrochemical, and gas plants, which are generally managed by the 3 gas laws, there is an increasing demand for wireless communication technology for continuous monitoring and immediate response to high-risk facilities and equipment in a large area at an efficient cost.

산업용 IoT기반 가스 밸브 차단· 제어 장치는 법규에 의해 유선통신으로만 가능하였던 차단/제어 부분을 산업용 무선통신 기술을 적용하여 무선통신에 의해 밸브의 차단/제어가 가능하도록 개발하는 제품이 필요하나 현재 국내 가스 밸브의 차단· 제어 장치는 유선통신에 의한 제품만 존재하여 무선통신에 의한 제품이 필요한 실정이다.The industrial IoT-based gas valve blocking/controlling device needs a product developed to block/control the valve by wireless communication by applying industrial wireless communication technology to the blocking/control part, which was only possible through wired communication according to the law, but currently Domestic gas valve shut-off and control devices exist only through wired communication, and therefore, products through wireless communication are needed.

산업용 IoT기반 차단· 제어 장치는 신뢰성과 보안성이 높은 산업용 무선통신 기술 기반의 제품으로 플랜트와 같은 대단위 시설물에 적용할 계획으로 해당 개발품은 기존 유선 차단· 제어 장치와 비교하여 통신 공사에 사용되는 막대한 공사비용과 유지보수 비용의 절감 효과와 재난상황 시 유선선로 차단에 의한 동작 불능 상태를 미연에 예방하며 즉각적인 대응이 가능할 것으로 기대된다.The industrial IoT-based blocking/control device is a product based on industrial wireless communication technology with high reliability and security, and it is planned to be applied to large-scale facilities such as plants. It is expected that it will reduce construction and maintenance costs, prevent inoperability due to cable line blockage in case of disaster, and respond immediately.

또한, 플랜트와 같은 고위험 시설물에 설치 운영이 가능한 방폭 성능을 갖춘 무선 밸브 차단제어 장치가 필요하다.In addition, there is a need for a wireless valve shutoff control device with explosion-proof performance that can be installed and operated in high-risk facilities such as plants.

현재 가스 차단이 가능한 밸브 15종에 대하여 적용이 가능한 무선 차단 장치는 KGS CODE AA632 가스누출경보차단장치 제조의 시설· 기술· 검사 기준에서 가스누출경보차단장치로 “경보차단장치는 검지부, 제어부 및 차단부로 구성되어 있는 구조로서, 유선으로 연동하여 원격개폐가 가능하고 누출된 가스를 검지하여 경보를 울리면서 자동으로 가스 통로를 차단하는 구조로 한다.”로 규정되어 있어 차단을 위해선 유선으로 연동하여야 함을 규정하고 있다.Currently, the wireless cut-off device applicable to 15 types of valves capable of shutting off gas is a gas leak alarm shut-off device in KGS CODE AA632 KGS CODE AA632 gas leak alarm cut-off device manufacturing facility, technology, and inspection standard. It is a structure composed of parts, and it is possible to open and close remotely by interlocking with a wire, and it is a structure that detects leaked gas and automatically blocks the gas passage while sounding an alarm.” is stipulated.

상기의 규정에 의한 제한으로 설치된 기존 유선에 의한 차단장치는 재난 상황에서 일어날 수 있는 유선 선로의 끊김/차단과 같은 경우 동작 불능 상태가 되어 대형 재난으로 연결될 수 있는 문제가 있었다.Existing wired blocking devices installed due to the limitations of the above regulations have a problem that can lead to large-scale disasters due to being inoperable in the case of disconnection / blocking of wired lines that can occur in a disaster situation.

이와 함께 기존 검지부에 활용되는 가스누출, 온도, 압력, 유량, 잔량 등의 감지기술과 함께 배관의 부식 및 비접촉 가스누출 감지 기술을 개발, 무선 차단· 제어장치와 연계하여 고도화된 기능 검증을 위한 실증이 반드시 필요하게 되었다.In addition, along with the detection technology for gas leakage, temperature, pressure, flow rate, remaining amount, etc. used in the existing detection unit, the corrosion and non-contact gas leakage detection technology of the pipe was developed, and the demonstration for advanced functional verification in connection with the wireless cut-off and control device this became absolutely necessary.

한편 종래 발명인 IoT 기술을 이용한 유무선 통합형 가스 센서 시스템(한국등록특허 제1754856호)은 무선통신 모듈을 구비하여 무선 탐지부를 통해 감지된 가스 감지 정보를 수신하거나, 유선 탐지부에 통해 감지된 가스 감지 정보를 수신하여 가스 누출 여부 확인을 위해 관리 서버에 저장된 데이터를 기초로 해당 감지 정보에 유무선 통신을 통해 제어절차에 필요한 정보를 관리자 또는 사용자 단말로 전송하는 통신부; 상기 통신부와 유선으로 연동되어 감지 센서 노드로 형성된 통신 모듈인 유선 탐지부를 통해 감지된 가스감지 정보를 수신하여 해당 위치를 표시하거나, 감지된 가스 정보를 통신부로 전송하는 수신부; 감지 센서 노드의 통신 모듈로 구성되어 가스 누수, 누출 여부를 감지하여 감지된 정보를 무선망을 통해 상기 통신부로 감지된 상황 정보를 패킷으로 무선 전송하는 무선 탐지부; 상기 수신부와 유선으로 연동되고, 감지 센서 노드의 통신 모듈로 구성되어 가스 누수, 누출 여부를 감지하여 감지된 상황 정보를 패킷으로 전송하여 감지된 정보값이 표시되도록 하는 유선 탐지부; 상기 통신부와 유선으로 연결되어 가스 감지, 누출 여부에 따른 상황 정보를 수신하여 가스 감지, 누출에 따른 해당 지역의 상태에 따른 대응정보로 가스 밸브 차단의 원격 조정 정보를 송출하는 관리자 단말; 상기 통신부와 통신망을 통해 연결되고 지역 및 위치별 연기 감지, 일산화탄소 감지, 온도 감지의 기준값이 설정, 저장되어 상기 통신망을 통해 해당 저장된 값을 통신부로 전송하거나, 상기 통신부를 통해 전송 또는 요청되는 탐지부의 지역, 위치별 가스 감지 신호를 통신망을 통해 사용자 단말로 전송하는 데이터 베이스; 및 상기 데이터 베이스에 설정, 저장된 지역, 위치별 감지값을 수신하거나 상기 통신부로 전송된 탐지부의 가스 감지, 누출 여부에 따른 상황 정보를 무선으로 수신하여 가스 감지, 누출에 따른 해당 지역의 상태에 따른 대응정보로 사물통신을 통해 가스 밸브 차단하거나 긴급 재난에 따른 대응을 하는 사용자 단말;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT 기술을 이용한 유무선 통합형 가스 센서 시스템에 관한 것이다.On the other hand, a wired and wireless integrated gas sensor system (Korean Patent No. 1754856) using IoT technology, which is a conventional invention, has a wireless communication module to receive gas detection information detected through a wireless detection unit or gas detection information detected through a wired detection unit. A communication unit for receiving and transmitting information necessary for a control procedure to a manager or user terminal through wired/wireless communication on the basis of the data stored in the management server to determine whether or not there is a gas leak; a receiving unit that receives gas detection information sensed through a wired detection unit, which is a communication module formed of a sensing sensor node by interlocking with the communication unit by wire, to display a corresponding location, or transmits the detected gas information to the communication unit; A wireless detection unit composed of a communication module of a detection sensor node to detect gas leakage or leakage and wirelessly transmit the detected information to the communication unit in the form of packets through a wireless network; a wired detection unit that is interlocked with the receiver by wire and configured as a communication module of a sensing sensor node to detect gas leakage and leakage and to transmit detected situation information in packets so that the detected information value is displayed; a manager terminal connected to the communication unit by wire to receive situational information according to gas detection and leakage, and to transmit remote control information for shutting off the gas valve as response information according to the state of the region according to gas detection and leakage; It is connected to the communication unit through a communication network, and reference values for smoke detection, carbon monoxide detection, and temperature detection by region and location are set and stored, and the stored values are transmitted to the communication unit through the communication network, or transmitted or requested by the detection unit through the communication unit. a database for transmitting gas detection signals for each region and location to a user terminal through a communication network; And receiving the detection value for each region and location set and stored in the database or wirelessly receiving the gas detection and leak status information of the detection unit transmitted to the communication unit to determine the gas detection and leakage according to the state of the corresponding region. It relates to a wired and wireless integrated gas sensor system using IoT technology, characterized in that it is configured to include; a user terminal that blocks a gas valve or responds to an emergency or disaster through object communication as response information.

그러나 개인, 소규모사업장, 가스충전 플랜트 및 제조시설의 경우 단순한 긴급 재난에 대한 가스 차단으로만 대응하기에는 효율적이지 않아 설정된 시나리오에 알맞은 제어 수준을 결정하고 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 제어 신호 생성 및 상기 제어 신호를 무선 통신 모듈을 통해 전송하는 고도화 제어 방법이 필요하게 되었다.However, in the case of individuals, small businesses, gas filling plants, and manufacturing facilities, it is not efficient to respond to simple emergency disasters with only gas shutoff, so it is not efficient to determine the control level suitable for the set scenario, generate control signals for remote shutoff devices and valves, and control the above. An advanced control method for transmitting a signal through a wireless communication module is required.

한국공개특허 제1999-0054984호Korean Patent Publication No. 1999-0054984 한국등록특허 제0530584호Korea Patent No. 0530584 한국공개특허 제2020-0048101호Korean Patent Publication No. 2020-0048101 한국공개특허 제1999-0058582호Korean Patent Publication No. 1999-0058582

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 기존의 장치를 대체하여 스마트 환경 감시 역할을 수행하도록 구성할 수 있는 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide an IoT-based gas blocking, control device and a device for advanced leak detection that can be configured to perform a smart environment monitoring role by replacing the existing device. It has a purpose.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 가스누출, 온도, 압력, 안전밸브 개폐, 잔량, 액체누출 등과 누출 검지 고도화 기술인 차단· 제어 기술을 연동할 수 있는 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and IoT-based gas blocking and control that can link gas leakage, temperature, pressure, safety valve opening and closing, residual amount, liquid leakage, etc. Its purpose is to provide a device for advanced device and leak detection.

또한, 본 발명은 기존 유선 가스안전 설비의 한계를 극복하기 위해 사물 인터넷(IoT) 뿐만 아니라 산업용 사물인터넷(IIoT) 기반 가스 차단 및 제어 장치와 가스 누출검지 기술 고도화를 위한 전자기음향변환기(EMAT) 센서 및 양자기반 가스누출감지 장치로 실증사이트를 구축하여 성능 및 안전성을 검증할 수 있는 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention provides an electromagnetic acoustic transducer (EMAT) sensor for advanced gas leakage detection technology and a gas blocking and control device based on the Internet of Things (IoT) as well as the Industrial Internet of Things (IIoT) to overcome the limitations of existing wired gas safety facilities. The purpose is to provide an IoT-based gas blocking, control device, and leak detection advanced device that can verify performance and safety by building a demonstration site with a quantum-based gas leak detection device.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 개인, 소규모사업장, 가스충전 플랜트 및 제조시설에 설정된 시나리오에 알맞은 제어 수준을 결정하고 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 제어 신호 생성 및 상기 제어 신호를 무선 통신 모듈을 통해 전송하는 누출 검지 고도화 모듈(Strategic control module); 상기 개인, 소규모사업장, 가스충전 및 제조시설에 설치된 복수개의 이종 센서를 포함하는 센서 퓨젼 모듈; 상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터 송수신에 따른 프로토콜을 내장한 커플링 모듈; 상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터의 보안 및 신뢰성을 확보할 수 있는 통신 기능을 탑재하여 원격지의 센서 및 차단장치의 신호를 무선 송수신하는 기능을 갖고, LTE, BLE, NB-IoT, LoRa 등을 적용함으로써 통신거리 및 통신 대상에 따라 다양한 방식의 통신방식을 적용한 통신 보드(Communication Board); 상기 누출 검지 고도화 모듈의 가스 차단 및 제어에 사용되는 차단밸브, 삼방밸브, 압력조정기, 및 방출밸브의 구동 장치인 액츄에이터; 및 상기 구성들에 전력을 공급하는 파워서플라이 유닛;을 포함한다.In order to solve the above problems, the present invention determines a control level suitable for scenarios set in individuals, small businesses, gas filling plants and manufacturing facilities, generates control signals for remote blocking devices and valves, and transmits the control signals through a wireless communication module. A leak detection advanced module that transmits (Strategic control module); a sensor fusion module including a plurality of heterogeneous sensors installed in the individual, small business, gas filling and manufacturing facilities; a coupling module incorporating a protocol according to transmission/reception of sensor data of the sensor fusion module; The sensor fusion module is equipped with a communication function that can secure the security and reliability of sensor data, has a function to wirelessly transmit and receive signals from sensors and blocking devices in remote locations, and by applying LTE, BLE, NB-IoT, LoRa, etc. A communication board applying various communication methods according to communication distance and communication target; an actuator that is a driving device of a shut-off valve, a three-way valve, a pressure regulator, and a release valve used to block and control gas of the leak detection advanced module; and a power supply unit supplying power to the components.

상기 누출 검지 고도화 모듈은 대응 수준에 따라 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 단순 경고 알람, 간접적인 부분차단, 또는 전체 차단으로 원격지의 장치를 제어하는 신호를 송출하는 제어전략선택이 가능한 프로그램이 저장된다.The leak detection advanced module stores a program capable of selecting a control strategy for sending a signal to control remote devices through a simple warning alarm, indirect partial blocking, or total blocking for remote blocking devices and valves according to the level of response.

상기 센서 퓨젼 모듈은 가스 사용 시설에 설치 가능한 가스누출(gas detector)센서; 온도를 감지하는 온도센서; 압력을 감지하는 압력센서; 액체 누출을 감지하는 액체누출감지센서; 안전 밸브(safety valve)를 개폐하는 안전밸브개폐센서; 가스 잔량을 검출하는 잔량검출센서;를 포함한다.The sensor fusion module may include a gas detector sensor that can be installed in a gas-using facility; a temperature sensor for detecting temperature; a pressure sensor for detecting pressure; A liquid leak detection sensor for detecting liquid leakage; a safety valve opening/closing sensor that opens and closes a safety valve; It includes; a remaining amount detection sensor for detecting the remaining amount of gas.

상기 센서 퓨젼 모듈은, 배관 Thickness 감지 전자기음향변환기 센서;를 더 포함한다.The sensor fusion module further includes a pipe thickness sensing electro-acoustic transducer sensor.

본 발명은 식당 내에 설치되는 다중 연소기; 가정 내에 설치되는 퓨즈콕; 가스사업장에 설치되는 충전,판매, 사용 시설; 상기 식당, 가정, 및 가스사업장을 연결하는 배관에 설치되는 무선검지/차단장치; 및 상기 무선검지/차단장치와 IoT 게이트웨이로 무선 연결되는 관제실;을 더 포함한다.The present invention is a multi-combustor installed in the restaurant; Fusecocks installed in homes; Charging, sales, and use facilities installed at gas business sites; A wireless detection/blocking device installed in a pipe connecting the restaurant, home, and gas business; and a control room wirelessly connected to the wireless detection/blocking device and the IoT gateway.

본 발명은 개인, 소규모사업장, 가스충전 및 제조시설에 설치된 복수개의 이종 센서를 포함하는 센서 퓨젼 모듈; 상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터 송수신에 따른 프로토콜을 내장한 커플링 모듈; 상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터의 보안 및 신뢰성을 확보할 수 있는 통신 기능을 탑재하여 원격지의 센서 및 차단장치의 신호를 무선 송수신하는 기능을 갖고, LTE, BLE, NB-IoT, LoRa 등을 적용함으로써 통신거리 및 통신 대상에 따라 다양한 방식의 통신방식을 적용한 통신 보드(Communication Board; 42); 상기 누출 검지 고도화 모듈의 가스 차단 및 제어에 사용되는 차단밸브, 삼방밸브, 압력조정기, 방출밸브의 구동 장치인 액츄에이터; 및 상기 구성들에 전력을 공급하는 파워서플라이 유닛;을 작동하는 단계; 누출 검지 고도화 모듈을 통해 대응 수준에 따라 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 단순 경고 알람, 간접적인 부분차단, 또는 전체 차단으로 원격지의 장치를 제어하는 신호를 송출하는 제어전략선택 단계; 상기 누출 검지 고도화 모듈을 통해 개인, 소규모사업장, 가스충전 플랜트 및 제조시설에 설정된 시나리오에 알맞은 제어 수준을 결정하고 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 제어 신호 생성 및 상기 제어 신호를 무선 통신 모듈을 통해 전송하는 단계;를 포함한다.The present invention is a sensor fusion module including a plurality of heterogeneous sensors installed in individuals, small businesses, gas filling and manufacturing facilities; a coupling module incorporating a protocol according to transmission/reception of sensor data of the sensor fusion module; The sensor fusion module is equipped with a communication function that can secure the security and reliability of sensor data, has a function to wirelessly transmit and receive signals from sensors and blocking devices in remote locations, and by applying LTE, BLE, NB-IoT, LoRa, etc. A communication board (Communication Board; 42) applying various communication methods according to communication distance and communication target; an actuator that is a driving device of a shut-off valve, a three-way valve, a pressure regulator, and a release valve used to block and control gas of the leak detection advanced module; and a power supply unit supplying power to the components; A control strategy selection step of sending a signal to control remote devices through simple warning alarms, indirect partial blocking, or total blocking for remote blocking devices and valves according to the response level through the leak detection advanced module; Through the leak detection advanced module, a control level suitable for scenarios set in individuals, small businesses, gas filling plants and manufacturing facilities is determined, control signals are generated for remote blocking devices and valves, and the control signals are transmitted through a wireless communication module step; includes.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 기존 무선통신의 문제점이었던 신뢰성과 보안성을 극복할 수 있어 산업용 양방향 무선통신 및 제어기술 적용 시 상기의 유선통신의 문제점을 보완하여 대형 재난 상황에 신속히 대처하여 2차 피해 확산을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention made as described above can overcome the reliability and security, which were the problems of the existing wireless communication, so when applying industrial two-way wireless communication and control technology, the above problems of wired communication are supplemented to quickly cope with large-scale disaster situations and prevent secondary damage. It has the effect of preventing the spread.

또한, 본 발명은 플랜트와 같은 대단위의 시설물에 산업용 양방향 무선통신기반 차단장치의 개발/적용은 유선에 비해 설치/운영비용이 60% 이상 절감됨에 따라 기존방식보다 값싸게 보급화할 수 있어 대한민국 가스안전에 기여할 수 있다.In addition, in the present invention, the development/application of an industrial two-way wireless communication-based blocking device for a large-scale facility such as a plant can be spread cheaper than the existing method as the installation/operating cost is reduced by more than 60% compared to the wired method, and thus gas safety in Korea can contribute to

또한, 본 발명은 배관의 부식으로 인한 수명(부식율)을 예측하여 배관의 교체시점 예측을 통하여 가스누출을 미연에 방지하고, 부식을 최소화할 수 있는 공정조건을 확보함으로써 가스시설의 안전성을 확보하고 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention predicts the lifespan (corrosion rate) due to corrosion of the pipe, predicts the replacement time of the pipe, prevents gas leakage in advance, and secures the safety of gas facilities by securing process conditions that can minimize corrosion. and can improve productivity.

또한, 본 발명의 적용 분야는 가정, 소규모사업장, 가스충전 및 제조시설, 석유화학플랜트 등 다양한 환경에 적용이 가능하며 상기의 적용분야 실증을 통해 시장을 확장하여 구축할 수 있다.In addition, the application field of the present invention can be applied to various environments such as home, small business, gas filling and manufacturing facilities, and petrochemical plants, and the market can be expanded and established through the demonstration of the above application field.

도 1은 종래 발명에 따른 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치의 단계에 따른 프로토콜 등을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 센서들을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치를 세부적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가정용 실증 환경을 위한 장치를 세부적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소규모 업소용 실증 환경을 위한 장치를 세부적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실증 현장 조감도 등을 세부적으로 보여주는 도면이다.
1 is a diagram showing a configuration according to the prior invention.
2 is a diagram schematically showing an IoT-based gas blocking, control device, and device for advanced leak detection according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically showing a protocol according to steps of an IoT-based gas blocking and control device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically showing IoT-based gas blocking, control devices, and sensors for advanced leak detection according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing in detail an IoT-based gas blocking, control device, and device for advanced leak detection according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing in detail an apparatus for a home demonstration environment according to another embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing in detail an apparatus for a demonstration environment for a small business according to another embodiment of the present invention.
8 is a view showing in detail a bird's eye view of a demonstration site according to another embodiment of 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. 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.

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.Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. 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 2에 도시된 바와 같이, 배관을 통한 가스의 흐름을 강제적으로 차단하는 전체 차단 단계와 유동하는 가스의 흐름을 일시적 또는 지속적으로 차단하는 흐름적 차단과, 단계별로 나누어 차단하는 단계별 차단에 따른 가스 압력의 변화를 도식화하여 형성된 파형을, 정상파형과 비교하여 차단 단계를 높이거나 낮출 수 있다.As shown in FIG. 2, the entire blocking step of forcibly blocking the flow of gas through the pipe, the flow blocking of temporarily or continuously blocking the flow of gas flowing through the pipe, and the step-by-step blocking of blocking the gas in stages By comparing the waveform formed by plotting the change in pressure with the stationary waveform, the cut-off step can be increased or decreased.

도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 센서 데이터와 원격지의 스마트 디바이스별 제어 신호 송수신을 위한 다양한 차단 방법 및 통신 제어를 위한 프로토콜을 정의함으로써 한 가지 사례에 적용된 스마트 디바이스를 통한 무선 검지 차단 솔루션의 표준 사용 조건을 제시함으로써 다양한 환경에서의 유연한 적용 기능 부여가 가능하다.As shown in FIG. 3, the standard of a wireless detection blocking solution through a smart device applied to one case by defining a protocol for communication control and various blocking methods for transmitting and receiving a plurality of sensor data and control signals for each smart device in a remote place. By presenting usage conditions, it is possible to grant flexible application functions in various environments.

이 때 다양한 차단 방법으로 단계적 차단, 흐름적 차단, 전체 차단 등의 단계에 따른 프로토콜을 정의할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.At this time, a protocol according to steps such as step-by-step blocking, flow blocking, total blocking, etc. may be defined as various blocking methods, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 다양한 단계별, 모듈별 기능에 대한 세부 기능 정의과 프로토콜 정의 등을 통해 제어 동작의 전략을 수립하고, 실질적인 제어 동작에 대해 규정함으로써 지능형 상황인지에 의한 스마트 가스 검지차단제어 장치의 핵심인 레이어 구조를 도 3과 같이 정의하고 이를 구현하였다.In addition, the present invention establishes a strategy for control operations through detailed function definitions and protocol definitions for functions of various stages and modules, and defines practical control operations, which is the core of smart gas detection and blocking control devices by intelligent situation awareness. The layer structure was defined as shown in FIG. 3 and implemented.

또한, 본 발명은 실증 환경에서의 설치, 운용, 제어, 피드백 등의 제어 전략을 수립하여 장치 및 서비스 구동에 관한 매뉴얼을 작성 및 검증하여 솔루션의 이식성을 높이고, 사용자의 교육 부담을 줄여 시장성을 확보하며 상품성을 증대할 수 있는 전략을 수립할 수 있도록 하였다.In addition, the present invention establishes control strategies such as installation, operation, control, and feedback in a demonstration environment to create and verify manuals for device and service operation to increase portability of the solution and secure marketability by reducing the user's training burden. and to establish a strategy to increase marketability.

또한, 본 발명은 장치의 현장 부합화, 실증의 실효성, 기능의 안정적 구현, 제약의 최소화(방폭, 방진, 방수 등 환경별 요건)를 위한 무선검지차단장치 범용 최적 설계 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a general-purpose optimal design method for a wireless detection and blocking device for field matching of the device, effectiveness of demonstration, stable implementation of functions, and minimization of restrictions (environmental requirements such as explosion-proof, dust-proof, and waterproof).

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 플랜트와 같은 대단위의 시설물에 가스 누출을 감지하는 가스누출(gas detector)센서(11); 온도를 감지하는 온도센서(12); 압력을 감지하는 압력센서(13); 액체 누출을 감지하는 액체누출감지센서(21); 안전 밸브(safety valve)를 개폐하는 안전밸브개폐센서(22); 가스 잔량을 검출하는 잔량검출센서(23);를 포함한다.As shown in Figures 4 and 5, the present invention is a gas leak (gas detector) sensor 11 for detecting a gas leak in a large-scale facility such as a plant; a temperature sensor 12 for sensing temperature; a pressure sensor 13 for sensing pressure; a liquid leak detection sensor 21 for detecting liquid leakage; a safety valve opening/closing sensor 22 that opens and closes a safety valve; A residual amount detection sensor 23 for detecting the remaining amount of gas; includes.

또한, 본 발명은 광 검출 및 거리 측정을 위한 Quantum LiDAR(31), EMAT(32) 등을 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include Quantum LiDAR 31 and EMAT 32 for light detection and distance measurement.

Quantum LiDAR(31)는 광 검출기들의 어레이로부터의 수집된 센서 데이터가 오프셋 광 검출기로부터의 출력에 기초하여 디바이스의 광원과 상이한 다른 광원과 연관되는 데이터를 포함하는지를 결정한다.Quantum LiDAR 31 determines if the collected sensor data from the array of light detectors contains data associated with another light source different from the light source of the device based on the output from the offset light detector.

일실시예로서 EMAT(electromagnetic-acoustic transducer; 32)는 비접촉식 초음파 탐촉자이므로 초음파의 송수신을 위하여 접촉매질이 필요하지 않기 때문에 탐촉자를 시험 대상체의 표면을 따라 움직이면서 결함 검출이 가능하며, 코일의 설계와 배열에 따라 표면파와 판파 등 원하는 모드의 유도초음파를 손쉽게 송수신할 수 있기 때문에 두께가 얇은 배관의 탐상에 알맞는 초음파 탐촉자이다. As an embodiment, EMAT (electromagnetic-acoustic transducer; 32) is a non-contact ultrasonic transducer, so it does not require a contact medium for transmission and reception of ultrasonic waves, so it is possible to detect defects while moving the transducer along the surface of the test object, and coil design and arrangement It is an ultrasonic transducer suitable for flaw detection of thin pipes because it can easily transmit and receive guided ultrasonic waves of the desired mode, such as surface waves and plate waves.

즉, 광범위한 온도 범위를 갖는 대규모 배관의 두께를 상시 모니터링하고 데이터를 전송하여 배관의 부식으로 인한 수명(부식율)을 예측하여 배관의 교체시점 예측을 통하여 가스누출을 미연에 방지하고, 부식을 최소화할 수 있는 공정조건을 확보함으로써 가스시설의 안전성을 확보하고 생산성을 향상시킬 수 있다.In other words, by constantly monitoring the thickness of large-scale piping with a wide temperature range and transmitting data to predict the lifespan (corrosion rate) due to corrosion of the piping, gas leaks are prevented in advance and corrosion is minimized by predicting the pipe replacement time. It is possible to secure the safety of gas facilities and improve productivity by securing the process conditions that can be achieved.

일실시예로서 EMAT기반 Thickness 측정 시스템 아키텍처를 제공하기 위해, 전자기음향을 방출하고 반사파를 수집하는 탐촉자(Sensor 부), 전자기음향을 방출하기 위한 순간적인 펄스전압을 만들고, 수집되는 반사파를 수집하여 분석하는 계측/통신부(Pulser/Receiver), 수집된 데이터를 분석하여, Thickness를 분석하는 신호분석 Algorithm, 배관의 온도, 압력, Thickness 이력의 상관성 분석을 통하여 배관부식을 최소화할 수 있는 조건 산출 솔루션을 포함한다.As an embodiment, in order to provide an EMAT-based thickness measurement system architecture, a transducer (sensor part) that emits electromagnetic sound and collects reflected waves, creates an instantaneous pulse voltage for emitting electromagnetic sounds, and collects and analyzes the collected reflected waves. Measurement/communication unit (Pulser/Receiver), signal analysis algorithm that analyzes thickness by analyzing collected data, and condition calculation solution that can minimize pipe corrosion through correlation analysis of temperature, pressure, and thickness history of pipe do.

상술한 각 센서들과 Quantum LiDAR(31), EMAT(32)는 전체적인 모니터링이 가능한 Total Monitoring Solution(81);과 원격지의 장치를 제어하도록 하는 IIoT Safety Device(82);에 네트워크로 연결된다.Each of the above-described sensors, Quantum LiDAR (31), and EMAT (32) are networked to a Total Monitoring Solution (81) capable of overall monitoring and an IIoT Safety Device (82) to control remote devices.

도 6에 도시된 바와 같이 가정용 실증 환경 구성 사례를 보면, 가정용 실증 환경 구성 사례에서,As shown in FIG. 6, in the example of a home demonstration environment configuration, in the home demonstration environment configuration example,

압력 강하 상황에서 센서데이터를 퍼지룰베이스에 입력하고, 가스누출, 연소기 소화, 온도 상승 중 하나를 선택하여, 가스누출에 의한 압력 강하 조치 및 차단 밸브 잠금 신호 중 하나의 제어신호를 송출하여 가스 차단으로 인한 상황을 해결할 수 있다.In case of a pressure drop, sensor data is input to the fuzzy rule base, gas leakage, burner extinguishing, and temperature rise are selected, and the gas is blocked by sending a control signal of either a pressure drop measure due to a gas leak or a shut-off valve lock signal. situation can be resolved.

이를 위해 개인, 소규모사업장, 가스충전 플랜트 및 제조시설에 설정된 시나리오에 알맞은 제어 수준을 결정하고 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 제어 신호 생성 및 상기 제어 신호를 무선 통신 모듈을 통해 전송하는 누출 검지 고도화 모듈(Strategic control module; 45); 상기 개인, 소규모사업장, 가스충전 및 제조시설에 설치된 복수개의 이종 센서를 포함하는 센서 퓨젼 모듈(44); 상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터 송수신에 따른 프로토콜을 내장한 커플링 모듈(43); 및 상기 구성들에 전력을 공급하는 파워서플라이 유닛(41);을 포함한다.To this end, the leak detection advanced module ( Strategic control module;45); a sensor fusion module 44 including a plurality of heterogeneous sensors installed in the individual, small business, gas filling and manufacturing facilities; a coupling module 43 incorporating a protocol according to transmission/reception of sensor data of the sensor fusion module; and a power supply unit 41 supplying power to the components.

도 7에 도시된 바와 같이 소규모 업소용 실증 환경 구축 사례에서, CO 센서 수치 이상인 상황에서 센서 데이터를 퍼지룰베이스에 입력하고, 가스누출, 연소기 소화, 산소 농도, 다중 센서 데이터 감시 중 하나를 선택하여, 환기 불안정에 의한 불연소로 CO 농도 증가인지 판단한 후 해당 연소기 차단 밸브 잠금 및 환기구 작동을 조치하기 위해, 특정 밸브 잠금 및 환기구 작동 신호를 전송한다. As shown in FIG. 7, in the case of building a demonstration environment for small businesses, in a situation where the CO sensor value is higher, sensor data is entered into the fuzzy rule base, and one of gas leak, burner digestion, oxygen concentration, and multi-sensor data monitoring is selected, After determining whether the CO concentration is increased due to non-combustion due to ventilation instability, a specific valve locking and ventilating signal is transmitted to take measures to lock the combustor shutoff valve and operate the ventilator.

따라서 적정한 제어신호를 통해 각 액츄에이터를 제어하여 부분 가스 차단 및 안전 영역 가스 공급 지속으로 상황을 해결할 수 있다.Therefore, it is possible to solve the situation by controlling each actuator through an appropriate control signal to partially block gas and continue to supply gas to the safe area.

이를 위해 각종 센서(61)와 이를 네트워크망과 연결시키는 IoT 디바이스(51); 차단밸브(63); 차단밸브(64); 환기구(65);를 네트워크망과 연결시키는 IoT 디바이스(52);를 설치할 수 있다.To this end, various sensors 61 and IoT devices 51 that connect them to the network; shut-off valve 63; shut-off valve 64; An IoT device 52 that connects the ventilation hole 65 to the network can be installed.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 식당 내에 설치되는 다중 연소기(110); 가정 내에 설치되는 퓨즈콕(120); 가스사업장에 설치되는 충전, 판매, 사용 시설(140); 상기 식당, 가정, 및 가스사업장을 연결하는 배관에 설치되는 무선검지/차단장치(150); 상기 무선검지/차단장치(150)와 IoT 게이트웨이로 무선 연결되는 관제실(130); Sequential Control 모듈, Feedback Control 모듈, Recovery 모듈을 포함하는 Systemic Control Strategy(160); Quantum LiDAR(31)와, EMAT(32)를 포함하는 Advanced Detection Techniques(170); 각 센서들과 Quantum LiDAR(31), EMAT(32) 등이 IoT 디바이스(51)와 네트워크로 연결되어 Detection/Shut Off가 가능하도록 하는 IoT Safety Devices를 포함하는 스마트 디바이스(180); 상술한 각종 디바이스가 설치되는 개인, 소규모사업장, 가스충전 플랜트 및 제조시설 등을 포함하는 Environments(190); 등을 포함할 수 있다.As shown in Figure 8, the present invention is a multi-combustor 110 installed in the restaurant; A fuse cock 120 installed in the home; Charging, sales, and use facilities (140) installed in the gas business; A wireless detection/blocking device 150 installed in a pipe connecting the restaurant, home, and gas business; A control room 130 wirelessly connected to the wireless detection/blocking device 150 and the IoT gateway; Systemic Control Strategy (160) including a Sequential Control module, a Feedback Control module, and a Recovery module; Advanced Detection Techniques (170) including Quantum LiDAR (31) and EMAT (32); A smart device 180 including IoT Safety Devices in which each sensor, Quantum LiDAR 31, EMAT 32, etc. are connected to the IoT device 51 through a network to enable Detection/Shut Off; Environments (190) including individuals, small businesses, gas filling plants and manufacturing facilities where the above-described various devices are installed; etc. may be included.

도 8에서처럼 본 발명은 기존 압전소자 방식의 초음파두께 측정에 약 60~70℃ 이상의 고온 및 0℃ 이하의 경우 적용이 불가능 하나 비접촉식 방식인 EMAT(전자기음향) 기술을 이용한 방식은 고온 배관에서 사용이 가능하여, 배관 및 압력용기의 두께(Thickness)를 측정함으로써 배관 및 압력용기의 부식율을 산출하여 수명을 예측할 수 있다. As shown in FIG. 8, the present invention cannot be applied to the ultrasonic thickness measurement of the conventional piezoelectric element method at a high temperature of about 60 to 70 ° C. or lower and at a temperature lower than 0 ° C. It is possible, by measuring the thickness (Thickness) of the pipe and pressure vessel to calculate the corrosion rate of the pipe and pressure vessel life can be predicted.

한편, 본 발명에 따른 센서 퓨전(Sensor Fusion) 모듈(44)은 여러 개의 센서를 하나로 결합하는 방식을 말한다. 이는 센서와 센서를 하나로 합치는 물리적인 결합과 각각의 센서에서 얻어지는 데이터를 종합하는 두 가지 방법으로 나뉜다.Meanwhile, the sensor fusion module 44 according to the present invention refers to a method of combining several sensors into one. This is divided into two methods: a physical combination of combining sensors and sensors into one, and a synthesis of data obtained from each sensor.

첫 번째, 퍼지로직에 의한 상황 분별 알고리즘은 전문가 지식에 의한 안전관리 및 위험성 평가 과정인 정성적 평가 방법으로 이를 퍼지로직을 통해 구현함으로써 이식성 및 범용성을 높인 알고리즘이다.First, the situation classification algorithm by fuzzy logic is a qualitative evaluation method, which is a safety management and risk evaluation process based on expert knowledge, and is an algorithm that enhances portability and versatility by implementing it through fuzzy logic.

두 번째, 신경회로망에 의한 상황 학습 알고리즘은 센서 데이터 융합 및 학습 과정을 신경회로망을 통해 구축함으로써 지능형 상황 학습 알고리즘이다.Second, context learning algorithm by neural network is an intelligent context learning algorithm by constructing sensor data convergence and learning process through neural network.

퍼지 및 신경회로망의 정보를 이용한 펌웨어는 스마트 디바이스 장치 내에 지능형 추론 및 학습 기능을 내장한 펌웨어로서 이식성, 통합성, 표준형의 장치 구현이 가능하다.Firmware using fuzzy and neural network information is a firmware that has intelligent inference and learning functions embedded in smart devices, and it is possible to implement portability, integration, and standardized devices.

펌웨어 탑재를 통한 지능형 무선검지차단장치는 지능형 펌웨어를 활용한 다양한 기능 수행을 위한 무선검지차단장치의 지능화, 기능 구현에 필요한 인공지능 기능을 지원한다.Intelligent wireless detection and blocking device through firmware installation supports artificial intelligence functions necessary for intelligent wireless detection and blocking device for performing various functions using intelligent firmware and implementing functions.

다중 통신 환경 구축이 가능한 단거리, 근거리 무선 통신 모듈은 사용자의 지리적 여건, 스마트 디바이스 설치 환경, 사용 환경의 다양성에 대한 유동적 대응을 위한 장치의 통신 환경을 구축한다.Short-distance and short-distance wireless communication modules capable of constructing multiple communication environments build a device communication environment for flexible response to the user's geographical conditions, smart device installation environment, and diversity of use environments.

즉 데이터 통신 및 피드백 신호 수발신을 위한 통신 알고리즘은 정확한 기능 구현 및 보안 성능을 향상하도록 설계된다.That is, communication algorithms for receiving and sending data communication and feedback signals are designed to implement accurate functions and improve security performance.

실증 시험을 위한 시험 신호 및 평가 신호를 통한 테스트 로직은 실증 단계에서 요구되는 기능의 검증, 테스트 환경 구축, 테스트 결과 분석, 평가를 위한 신호 송출, 제어 방법론 제시 등을 수행하는 테스트 로직이다.The test logic through the test signal and evaluation signal for the verification test is the test logic that performs verification of functions required in the verification phase, establishment of a test environment, analysis of test results, transmission of signals for evaluation, and presentation of control methodology.

실증시험환경 조성 및 시험 장치 설치 계획은 실제 사용 환경의 특성을 고려한 실증시험환경 조성을 통해 시험 장치를 설치하고 운용하여 실증 시험을 수행할 수 있다.The verification test environment creation and test equipment installation plan can perform verification tests by installing and operating test equipment through the establishment of a verification test environment considering the characteristics of the actual use environment.

11 : 가스누출(gas detector)센서
12 : 온도센서
13 : 압력센서
21 : 액체누출감지센서
22 : 안전밸브개폐센서
23 : 잔량검출센서
31 : Quantum LiDAR
32 : EMAT
41 : 파워서플라이 유닛
42 : AI 펌웨어
43 : 커플링 모듈
44 : 센서 퓨젼 모듈
45 : 누출 검지 고도화 모듈(Strategic control module)
46 : 통신 보드
61 : 각종 센서
51 : IoT 디바이스
63 : 차단밸브
64 : 차단밸브
65 : 환기구
81 : Total Monitoring Solution
82 : IIoT Safety Device
120 : 퓨즈콕
150 : 무선검지/차단장치
130 : 관제실
140 : 충전, 판매, 사용 시설
160 : Systemic Control Strategy
170 : Advanced Detection Techniques
180 : 스마트 디바이스
190 : Environments
11: gas detector sensor
12: temperature sensor
13: pressure sensor
21: liquid leak detection sensor
22: safety valve open/close sensor
23: remaining amount detection sensor
31: Quantum LiDAR
32: EMAT
41: power supply unit
42: AI Firmware
43: coupling module
44: sensor fusion module
45: leak detection advanced module (Strategic control module)
46: communication board
61: various sensors
51: IoT device
63: shutoff valve
64: shutoff valve
65: ventilation hole
81 : Total Monitoring Solution
82: IIoT Safety Device
120: fuse cock
150: wireless detection / blocking device
130: control room
140: charging, sales, use facilities
160: Systemic Control Strategy
170: Advanced Detection Techniques
180: smart device
190: environment

Claims (6)

개인, 소규모사업장, 가스충전 플랜트 및 제조시설에 설정된 시나리오에 알맞은 제어 수준을 결정하고 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 제어 신호 생성 및 상기 제어 신호를 무선 통신 모듈을 통해 전송하는 누출 검지 고도화 모듈(Strategic control module);
상기 개인, 소규모사업장, 가스충전 및 제조시설에 설치된 복수개의 이종 센서를 포함하는 센서 퓨젼 모듈;
상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터 송수신에 따른 프로토콜을 내장한 커플링 모듈;
상기 센서 퓨젼 모듈의 센서 데이터의 보안 및 신뢰성을 확보할 수 있는 통신 기능을 탑재하여 원격지의 센서 및 차단장치의 신호를 무선 송수신하는 기능을 갖고, LTE, BLE, NB-IoT, LoRa를 적용함으로써 통신거리 및 통신 대상에 따라 다양한 방식의 통신방식을 적용한 통신 보드(Communication Board);
상기 누출 검지 고도화 모듈의 가스 차단 및 제어에 사용되는 차단밸브, 삼방밸브, 압력조정기, 및 방출밸브의 구동 장치인 액츄에이터; 및
전력을 공급하는 파워서플라이 유닛;을 포함하며,
상기 센서 퓨젼 모듈은,
배관 Thickness 감지하는 전자기음향변환기 센서;를 더 포함하고,
상기 전자기음향변환기 센서는 전자기음향을 방출하고 반사파를 수집하는 탐촉자, 전자기음향을 방출하기 위한 순간적인 펄스전압을 만들고, 수집되는 반사파를 수집하여 분석하는 계측/통신부, 수집된 데이터를 분석하여, Thickness를 분석하는 신호분석 Algorithm, 배관의 온도, 압력, Thickness 이력의 상관성 분석을 통하여 배관부식을 최소화할 수 있는 조건을 산출하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치.
A leak detection advanced module (Strategic Control) that determines the control level suitable for scenarios set in individuals, small businesses, gas filling plants and manufacturing facilities, generates control signals for remote shut-off devices and valves, and transmits the control signals through a wireless communication module. module);
a sensor fusion module including a plurality of heterogeneous sensors installed in the individual, small business, gas filling and manufacturing facilities;
a coupling module incorporating a protocol according to transmission/reception of sensor data of the sensor fusion module;
The sensor fusion module is equipped with a communication function that can secure the security and reliability of sensor data, has a function to wirelessly transmit and receive signals from sensors and blocking devices in remote locations, and communicates by applying LTE, BLE, NB-IoT, and LoRa A communication board applying various communication methods according to distance and communication target;
an actuator that is a driving device of a shut-off valve, a three-way valve, a pressure regulator, and a release valve used to block and control gas of the leak detection advanced module; and
A power supply unit for supplying power; includes,
The sensor fusion module,
It further includes; an electromagnetic acoustic transducer sensor for detecting pipe thickness;
The electromagnetic acoustic transducer sensor includes a transducer that emits electromagnetic sound and collects reflected waves, a measurement/communication unit that creates an instantaneous pulse voltage for emitting electromagnetic sound, collects and analyzes the collected reflected waves, and analyzes the collected data to determine Thickness IoT-based gas blocking, control device and leak detection advanced device, characterized by calculating conditions that can minimize pipe corrosion through correlation analysis of signal analysis algorithm, temperature, pressure, and thickness history of the pipe that analyzes .
청구항 1에 있어서,
상기 누출 검지 고도화 모듈은 대응 수준에 따라 원격지 차단 장치 및 밸브에 대한 단순 경고 알람, 간접적인 부분차단, 또는 전체 차단으로 원격지의 장치를 제어하는 신호를 송출하는 제어전략선택이 가능한 프로그램이 저장된 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치.
The method of claim 1,
The leak detection advanced module stores a program capable of selecting a control strategy that transmits a signal to control remote devices through a simple warning alarm, indirect partial blocking, or total blocking for remote blocking devices and valves according to the level of response. IoT-based gas shutoff, control device, and device for advanced leak detection.
청구항 1에 있어서,
상기 센서 퓨젼 모듈은 가스 사용 시설에 설치 가능한 가스누출(gas detector)센서; 온도를 감지하는 온도센서; 압력을 감지하는 압력센서; 액체 누출을 감지하는 액체누출감지센서; 안전 밸브(safety valve)를 개폐하는 안전밸브개폐센서; 가스 잔량을 검출하는 잔량검출센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치.
The method of claim 1,
The sensor fusion module may include a gas detector sensor that can be installed in a gas-using facility; a temperature sensor for detecting temperature; a pressure sensor for detecting pressure; A liquid leak detection sensor for detecting liquid leakage; a safety valve opening/closing sensor that opens and closes a safety valve; An IoT-based gas blocking, control device and advanced leak detection device comprising a residual amount detection sensor for detecting the remaining amount of gas.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
식당 내에 설치되는 다중 연소기;
가정 내에 설치되는 퓨즈콕;
가스사업장에 설치되는 충전,판매, 사용 시설;
상기 식당, 가정, 및 가스사업장을 연결하는 배관에 설치되는 무선검지/차단장치; 및
상기 무선검지/차단장치와 IoT 게이트웨이로 무선 연결되는 관제실;을 더 포함하는 IoT 기반의 가스 차단, 제어 장치 및 누출 검지 고도화를 위한 장치.

The method of claim 1,
Multiple burners installed in the dining room;
Fusecocks installed in homes;
Charging, sales, and use facilities installed at gas business sites;
A wireless detection/blocking device installed in a pipe connecting the restaurant, home, and gas business; and
A control room wirelessly connected to the wireless detection/blocking device and the IoT gateway; IoT-based gas blocking, control device, and device for advanced leak detection further comprising.

삭제delete
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