KR102604219B1 - 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템으로서, 장치의 복수의 출력단자에서 출력되는 고해상도 신호인 입력신호에 대하여, 상기 장치를 제어하는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 1차적으로 세그멘테이션하고, 룰베이스 기반의 규칙에 따라 2차적으로 세그멘테이션하여 스텝신호를 생성하고, 기준치에 부합하는 특정 스텝신호를 검출대상신호로 결정하여 폴트검출을 수행함으로써, 적은 데이터연산량으로 실시간 폴트검출을 수행할 수 있는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템으로서, 장치의 복수의 출력단자에서 출력되는 고해상도 신호인 입력신호에 대하여, 상기 장치를 제어하는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 1차적으로 세그멘테이션하고, 룰베이스 기반의 규칙에 따라 2차적으로 세그멘테이션하여 스텝신호를 생성하고, 기준치에 부합하는 특정 스텝신호를 검출대상신호로 결정하여 폴트검출을 수행함으로써, 적은 데이터연산량으로 실시간 폴트검출을 수행할 수 있는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
고장검출(Fault Detection)이란, 부품, 장치 등에 부착된 센서들에 의해 데이터를 수집하고, 다양한 분석기법을 활용하여 시스템이 정상운용조건을 벗어나는 지 여부를 감지하여 시스템의 안정적 운용과 신뢰성을 확보하기 위한 것이다. 이러한 고장검출 기술을 산업에 적용함에 있어, 반도체, 배터리와 같이 고도로 복잡화된 첨단산업일수록 높은 정밀도와 실시간 감시 기능이 요구되고 있고, 이를 위해서는 고해상도의 데이터에 기반한 고장검출이 수행될 필요가 있다.
그러나 종래의 경우 센서의 샘플링 속도에 따라 생략되는 데이터가 발생함에 따라 저해상도의 데이터에 기반한 고장검출이 수행되어, 검출결과를 신뢰하기 어려운 문제점을 내재하고 있었다.
또한 고해상도의 데이터를 수집하여 고장검출을 수행하는 경우, 막대한 데이터처리량과 저장공간이 요구됨에 따라, 실시간 감시가 가능하면서 효율적인 시스템을 구축하기 어려운 문제점이 있었다.
결과적으로 첨단산업에서 요구되는 높은 정밀도와 신속성을 보장할 수 있는 고장검출 시스템을 구축할 수 있는 방법, 장치, 및 시스템에 대한 연구개발 필요성이 대두되고 있다.
한편, 국내등록특허 10-1736230는 디지털계측제어계통의 결함검출율을 정량화하여 신뢰도 자료로 사용할 수 있는 결함검출율 정량화 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 그러나 해당 특허는 센서가 아닌 장비 내부 메인보드 자체에서 출력되는 데이터를 통해 고해상도의 데이터를 확보하고, 고해상도의 데이터 중 특정 구간에 대해서만 선별적으로 폴트검출을 수행함으로써, 실시간 감시가 가능하면서 효율적으로 폴트검출을 수행할 수 있는 구성에 대해서는 개시하는 바가 없다.
본 발명은 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템으로서, 장치의 복수의 출력단자에서 출력되는 고해상도 신호인 입력신호에 대하여, 상기 장치를 제어하는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 1차적으로 세그멘테이션하고, 룰베이스 기반의 규칙에 따라 2차적으로 세그멘테이션하여 스텝신호를 생성하고, 기준치에 부합하는 특정 스텝신호를 검출대상신호로 결정하여 폴트검출을 수행함으로써, 적은 데이터연산량으로 실시간 폴트검출을 수행할 수 있는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 포함하는 컴퓨팅시스템에서 수행되는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법으로서, 장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계; 상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계; 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계; 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계; 상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및 결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 입력신호수신단계는, 상기 입력신호에, 신호평활화(Signal Smoothing), 신호농축(Signal Enrichment), 신호필터링(Signal Filtering) 중 1 이상을 포함하는 전처리과정을 수행하는 신호전처리단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제어정보는, 장치의 동작여부, 동작모드, 동작시점에 대한 컨텍스트정보를 포함하되, 상기 장치를 제어하는 제어모듈에 의해 생성되는 명령정보; 및 상기 제어모듈이 센서를 포함하는 외부단말로부터 수신하는 상태정보;를 포함하고, 상기 입력신호는, 상기 제어정보에 의해, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 소비전력, 소비전압, 소비전류, 센서값 중 1 이상을 포함하는 고해상도의 디지털 혹은 아날로그 시계열 데이터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1세그멘테이션단계는, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록, 상기 제어정보를 타임시프트(Time Shift)하여, 상기 장치의 동작에 따른 상기 입력신호의 출력이 대응되도록 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호를 동기화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 스텝신호는, 룰베이스 기반의 상기 제1규칙에 따라, 상기 입력신호의 특정 구간이 세그멘테이션되어 생성되고, 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대한 인덱스정보가 부여되어 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1규칙은, 상기 입력신호의 변곡점을 판단하여 상기 입력신호를 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하는 알고리즘을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제2규칙은, 상기 스텝신호의 채널 및 인덱스정보별로 상이한 방식의 규칙으로 기저장되고, 상기 검출대상신호결정부는, 상기 스텝신호의 채널 및 인덱스정보에 해당하는 제2규칙을 적용하여, 검출대상신호를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제2규칙은, 최대값, 최소값, 평균, 분산 중 1 이상을 포함하는 통계적 수단에 따라 상기 스텝신호의 특징정보를 도출하고, 상기 특징정보가 기준치에 부합하는 지 여부에 따라 검출대상신호를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제2규칙은, 최대값, 최소값, 평균, 분산 중 1 이상을 포함하는 통계적 수단에 따라 스텝신호에 대한 특징정보를 도출하고, 상기 특징정보와 상기 제2규칙에 대해 저장된 기준특징정보와의 차이에 기초하여 검출대상신호를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제2규칙을 적용할 스텝신호와 동일한 채널 및 인덱스정보에 해당하는 학습데이터로 학습된 딥러닝 기반 추론모델에 의하여, 검출대상신호를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 입력신호에 대한 폴트 검출결과를 기설정된 주기 혹은 요청에 따라 중앙처리서버로 송신하는, 검출결과송신단계;를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 시스템으로서, 장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계; 상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계; 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계; 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계; 상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및 결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 수행하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 시스템을 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 갖는 컴퓨팅장치에서 수행되는 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법을 구현하기 위한 컴퓨팅-판독가능 기록매체로서, 상기 컴퓨팅-판독가능 기록매체는, 컴퓨팅장치로 하여금 이하의 단계들을 수행하도록 하는 명령들을 저장하며, 상기 이하의 단계들은; 장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계; 상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계; 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계; 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계; 상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및 결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함하는, 컴퓨터-판독가능 기록매체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치 내부의 메인보드에서 출력되는 고해상도의 출력신호에 대한 폴트검출을 수행함으로써, 폴트검출 과정에서의 정확성을 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치를 제어하는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 입력신호를 세그멘테이션하여, 입력신호의 특정 구간에 대해서 폴트검출을 수행함으로써, 폴트검출 과정에서의 데이터 연산량을 경감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치를 제어하는 제어정보의 컨텍스트정보와 입력신호를 시간축에서 동기화시킴으로써, 세그멘테이션 과정에서의 정확성을 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 룰베이스 기반의 규칙에 따라 입력신호를 세그멘테이션하여, 입력신호의 특정 구간에 대해서 폴트검출을 수행함으로써, 폴트검출 과정에서의 데이터 연산량을 경감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력신호가 세그멘테이션되어 생성된 1 이상의 스텝신호별로, 검출대상신호를 결정하는 규칙에 부합하는 스텝신호에 대해서 폴트검출을 수행함으로써, 폴트검출 과정에서의 데이터 연산량을 경감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 엣지단말에서 도출된 폴트검출결과를 중앙처리서버로 취합 및 분석함으로써, 장치의 성능을 결정하는 주요인자를 파악 및 분석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치에서 출력되는 복수의 고해상도 데이터는 복수의 전압매칭보드를 통해 DAQ의 정격입력전압으로 승강압되어 DAQ로 수집될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치와 DAQ를 중개하는 전압매칭보드는 내부에서 독립된 채널을 가짐으로써, 신호 상호간의 간섭을 억제하여 고해상도 데이터를 수집할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압매칭보드는 외부로 돌출된 단자를 가져, DAQ인터페이스에 삽입하는 방식으로 용이하게 접속될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압매칭보드는 별도의 전원없이 DAQ의 출력전원에 의해 구동될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법을 구현하기 위한 구성요소들을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법의 단계들을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력신호수신단계 및 제어정보수신단계를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1세그멘테이션단계를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2세그멘테이션단계를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 채널 각각에 대한 입력신호가 세그멘테이션되어 스텝신호가 생성되는 과정을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출대상신호결정단계를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ로 중개하는 전압매칭보드를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭억제회로를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ로 중개하는 전압매칭보드를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압매칭보드를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ인터페이스를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ인터페이스에 접속된 복수의 전압매칭보드를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법의 단계들을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력신호수신단계 및 제어정보수신단계를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1세그멘테이션단계를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2세그멘테이션단계를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 채널 각각에 대한 입력신호가 세그멘테이션되어 스텝신호가 생성되는 과정을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출대상신호결정단계를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ로 중개하는 전압매칭보드를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭억제회로를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ로 중개하는 전압매칭보드를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압매칭보드를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ인터페이스를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ인터페이스에 접속된 복수의 전압매칭보드를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
1. 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법을 구현하기 위한 구성요소들을 도시한다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 장치(3)의 메인보드(30)에서 출력되는 출력신호를 DAQ(2)에서 수집하고, DAQ(2)와 접속된 엣지단말(1)에서 수집된 데이터들에 대한 분석 및 처리를 수행함으로써, 장치(3)의 출력신호에 대한 폴트검출을 수행할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 폴트를 검출하는 대상인 장치(3)의 출력신호는, 장치(3) 내부의 메인보드(30)의 출력단자에서 출력되는 전기적 신호를 의미할 수 있다. 더 구체적으로 상기 장치(3)의 출력신호는 전력, 전압, 전류, 진동수, 변위, 온도 등에 대한 정보가 고해상도로 출력되는 아날로그 혹은 디지털 형태의 시계열 데이터일 수 있다.
본 발명에서는 별도의 센서, 혹은 외부단말에서 측정되는 데이터가 아닌 장치(3)의 메인보드(30)에서 직접 출력되는 데이터를 추출함으로써, 고해상도의 데이터를 확보할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 센서의 샘플링레이트에 따라 생략되지 않는 데이터에 의한 폴트검출이 수행됨으로써, 폴트검출 과정에서의 정확도를 향상할 수 있다.
바람직하게는, 장치(3)에서 출력되는 출력신호는 10khz 이상의 주파수를 가지는 고해상도 데이터일 수 있다. 이는 통상적인 폴트검출 시스템에서 센서에 의해 수집되는 데이터에 대비해 고해상도의 데이터에 해당한다.
한편, 장치(3)의 복수의 출력단자에서 출력되는 출력신호는 DAQ(2)로 수집될 수 있다. 구체적으로 DAQ(2)는 장치(3)의 복수의 출력단자에서 출력되는 출력신호를 수집하고, 사용자의 선택에 따라 특정 채널에 대한 출력신호가 엣지단말(1)로 송신될 수 있다.
바람직하게는 DAQ(2)로 입력되는 장치(3)의 출력신호 중 장치(3)의 성능을 결정하는 1 이상의 파라미터에 대한 출력신호가 엣지단말(1)로 송신될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 DAQ(2)는 엣지단말(1) 내부의 구성요소로 구현될 수도 있다.
장치(3)의 동작을 결정하는 제어모듈(4)에 의해 해당 장치(3)에 대한 제어정보가 엣지단말(1)로 송신될 수 잇다. 구체적으로 상기 장치(3)는 제어모듈(4)로부터 수신한 제어정보에 따라, 동작여부, 동작모드, 및 동작시점 등이 결정될 수 있고, 이러한 제어정보들이 엣지단말(1)에 송신될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제어모듈(4)은 장치(3)의 내부 혹은 외부에서 유무선상으로 접속되는 구성요소로서 장치(3)를 제어할 수 있다.
엣지단말(1)은 DAQ(2)로부터 수신한 입력신호(장치(3)의 출력신호)에 대한 폴트검출을 수행하는 주체로서, 1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 포함하는 컴퓨팅시스템일 수 있다.
한편 이와 같이 엣지단말(1)이 고해상도의 데이터 전체에 대해서 폴트검출을 수행하는 경우, 많은 연산부하가 발생함에 따라 고성능의 컴퓨팅시스템을 요구하게 되며, 이에 따라 실시간 폴트검출 수행이 어려울 수 있다.
본 발명에서는 고해상도의 데이터 중 장치(3) 성능에 영향을 끼치는 데이터 구간만을 선별적으로 선택함으로써, 적은 데이터연산량을 소요하면서 실시간 폴트검출이 가능한 방법 및 시스템을 제공한다.
구체적으로 본 발명의 엣지단말(1)은 DAQ(2)로부터 입력신호 및 제어정보를 수신하는 신호수신부(10), 입력신호와 제어정보에 기초하여 입력신호를 1차적으로 세그멘테이션하는 제1세그멘테이션부(14), 룰베이스방식의 규칙을 기반으로 입력신호를 2차적으로 세그멘테이션하는 제2세그멘테이션부(15), 폴트검출을 수행할 검출대상신호를 결정하는 검출대상신호결정부(16), 검출대상신호에 대한 폴트검출을 수행하는 폴트검출부(17), 폴트검출결과를 별도의 중앙처리서버(5)로 송신하는 검출결과송신부(18)를 포함할 수 있다.
구체적으로 신호수신부(10)는 DAQ(2)로부터 입력신호를 수신하는 입력신호수신부(11), 제어모듈(4)로부터 제어정보를 수신하는 제어정보수신부(12), 및 수신된 데이터들에 대한 전처리과정을 수행하는 신호전처리부(13)를 포함할 수 있다.
바람직하게는 입력신호는 장치(3) 내부의 메인보드(30)의 복수의 출력단자 각각에서 출력되는 출력신호가 DAQ(2)에 수집되고, DAQ(2)에 의해 엣지단말(1)로 송신되는 데이터일 수 있다. 또한, 제어정보는 장치(3)를 제어하는 별도의 제어모듈(4)에 의해 생성되어 장치(3)로 전송되는, 장치(3)의 동작여부, 동작모드, 동작시점 등을 결정하는 컨텍스트정보를 포함할 수 있다.
제1세그멘테이션부(14)는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 입력신호를 세그멘테이션할 수 있다. 구체적으로 제어정보의 컨텍스트정보는 장치(3)의 동작여부, 동작모드를 결정하고, 해당 동작에 대한 동작시점에 대한 정보를 포함할 수 있고, 제1세그멘테이션부(14)는 상기 컨텍스트정보에 따라 폴트검출을 수행할 특정 구간만을 선별적으로 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 컨텍스트정보는 장치(3)의 동작여부(ON/OFF)에 대한 정보를 포함할 수 있고, 해당 정보에 의해 세그멘테이션된 입력신호는 동작여부가 ON에 해당하는 입력신호의 특정 구간만을 선별적으로 선택할 수 있다.
제2세그멘테이션부(15)는 상기 제1세그멘테이션부(14)에 의해 세그멘테이션된 입력신호의 특정구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙을 적용하여 입력신호를 다시 세그멘테이션하여 스텝신호를 생성할 수 있다. 또한 제2세그멘테이션부(15)는 생성된 스텝신호의 특징(구간의미정보)을 내포하는 인덱스정보를 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2세그멘테이션부(15)는 입력신호의 변곡점을 판단하는 알고리즘을 적용하여 (제1세그멘테이션부(14)에 의해) 세그멘테이션된 입력신호를 재차 세그멘테이션하여 복수의 스텝신호를 생성할 수 있다. 또한, 생성된 스텝신호별로 인덱스정보가 부여되어 저장될 수 있다.
검출대상신호결정부(16)는 복수의 스텝신호 중에서 폴트검출을 수행할 특정 스텝신호인 검출대상신호를 결정할 수 있다. 구체적으로 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 상이한 방식의 제2규칙이 기설정될 수 있고, 검출대상신호결정부(16)는 스텝신호에 해당하는 제2규칙을 적용하여 검출대상신호를 결정할 수 있다.
바람직하게는 특정 채널의 특정 인덱스정보가 부여된 스텝신호에 대한 제2규칙이 기설정되고, 검출대상신호결정부(16)는 해당 제2규칙에 상응하는 특정 채널의 특정 인덱스정보가 부여된 스텝신호가 생성되는 경우, 해당 스텝신호에 해당 제2규칙을 적용하여, 기준에 부합하는 경우 해당 스텝신호를 검출대상신호로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 검출대상신호결정부(16)는 최대,최소값,평균,분산 등의 통계적 수단에 의해 검출대상신호를 결정하거나, 스텝신호에 대한 특징정보를 도출하고 기준특징정보와의 차이에 기초하여 검출대상신호를 결정하거나, 학습된 딥러닝 기반의 추론모델에 스텝신호를 입력하여 검출대상신호를 결정할 수 있다.
폴트검출부(17)는 검출대상신호에 대한 폴트검출을 수행할 수 있다. 구체적으로 폴트검출부(17)는 검출대상신호결정부(16)에 의해 결정된 검출대상신호에 대해 폴트검출을 수행하여 장치(3)의 이상유무를 실시간으로 감지할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어정보의 컨텍스트정보와 룰베이스 방식의 규칙에 따라 세그멘테이션된 입력신호의 특정 구간(스텝신호)에 대해서 폴트검출을 수행함으로써, 입력신호 전체에 대해서 폴트검출을 수행하는 종래의 시스템에 비해, 폴트검출 과정에서 소요되는 데이터부하와 용량을 현저히 경감하며 이에 따라 실시간 폴트검출이 수행될 수 있다.
검출결과송신부(18)는 폴트검출부(17)에 의해 도출된 폴트검출 결과에 대한 통계적 정보를 중앙처리서버(5)로 송신할 수 있다. 구체적으로 폴트검출부(17)에 의해 도출된 장치(3)의 이상유무에 대한 검출결과가 필터링을 통해 중앙처리서버(5)로 송신될 수 있다.
구체적으로 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 중앙처리서버(5)는 복수의 엣지단말(1)로부터 해당 엣지단말(1)과 접속된 장치(3)에 대한 폴트검출 결과에 대한 통계적 정보를 수신하여 다양한 통계기법을 이용하여 데이터트렌드를 분석하고 저장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 중앙처리서버(5)는 근본원인분석(RCA, root cause analysis), 상관분석(correlation analysis)와 같은 분석기법을 활용하여 장치(3)의 성능을 결정하는 주요인자를 파악 및 분석할 수 있다.
이와 같이 중앙처리서버(5)는 복수의 엣지단말(1)로부터 취합된 데이터에 기초하여 장치(3)의 최적운용조건에 대한 해법을 제시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 중앙처리서버(5)는 복수의 엣지단말(1) 각각에 대한 통계적 정보를 통합적으로 제공하는 사용자 친화적 ux/ui를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 중앙처리서버(5)는 최대 50대의 엣지단말(1)로부터 통계적 정보를 수신하여 빅데이터를 구축할 수 있다.
한편, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 장치(3)는 탭웰딩(Tab Welding)장비, IIOT센서, 서보모터, 배터리 등일 수 있다. 구체적으로 이러한 장치(3)들은 SECS/GEM 프로토콜을 따르는 반도체 설비/공정, 배터리 설비/공정 등에서 사용되는 장비들로서, 고해상도의 데이터에 기반한 높은 정밀도의 이상감지 기능 및 실시간 감시 기능이 요구되는 장치(3)들일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법의 단계들을 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이 1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 포함하는 컴퓨팅시스템에서 수행되는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법은 장치(3)의 출력신호를 수집하는 DAQ(2)(Data Acquisition)로부터, 상기 장치(3)의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계; 상기 장치(3)를 제어하여 상기 장치(3)의 동작을 결정하는 제어모듈(4)로부터, 상기 장치(3)의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계; 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계; 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계; 상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및 결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함할 수 있다.
또한, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법은 상기 입력신호에 대한 폴트 검출결과를 기설정된 주기 혹은 요청에 따라 중앙처리서버(5)로 송신하는, 검출결과송신단계;를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 이하의 S1 내지 S13단계들은 엣지단말(1)의 구성요소들에 의해 수행될 수 있다.
S1단계에서, 신호수신부(10)는 DAQ(2)로부터 입력신호를 수신할 수 있다. 구체적으로 상기 S1단계는 신호수신부(10)의 입력신호수신부(11)에 의해 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이 입력신호는 장치(3)의 복수의 출력단자 각각에서 출력되는 전기적 신호가 DAQ(2)로 수집되어, DAQ(2)에 의해 엣지단말(1)로 송신되는 데이터일 수 있다. 바람직하게는 입력신호는 장치(3)의 메인보드(30) 자체의 출력단자에서 출력되는 전기적 신호일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, DAQ(2)는 장치(3)의 복수의 채널에서 출력되는 고해상도의 아날로그 혹은 디지털 신호를 입력받아 저장하고, 사용자의 선택에 따라 특정 채널에 대한 신호가 엣지단말(1)로 송신될 수 있다.
S2단계에서, 신호수신부(10)는 제어모듈(4)로부터 제어정보를 수신할 수 있다. 구체적으로 상기 S2단계는 신호수신부(10)의 제어정보수신부(12)에 의해 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어정보는 장치(3)의 동작을 결정하는 제어모듈(4)에 의해 생성되는 정보로서, 장치(3)의 동작여부, 동작모드, 및 동작시점에 대한 컨텍스트정보를 포함할 수 있다.
S3단계에서, 신호수신부(10)는 데이터전처리과정을 수행할 수 있다. 구체적으로 상기 S3단계는 신호수신부(10)의 신호전처리부(13)에 의해 수행될 수 있다.
이러한 전처리과정들은 입력신호에 대한 안정성 및 정합성을 확보하기 위한 과정으로서, 신호평활화(Signal Smoothing), 신호농축(Signal Enrichment), 신호필터링(Signal Filtering) 등의 신호처리기술이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 노이즈필터링, 로우패스필터(Low-pass filter), 하이패스필터(High-pass filter), 이동평균필터(moving average filter), 보간 필터(Interpolation Filter) 등의 공지된 신호처리법이 이용될 수 있다.
S4단계에서, 제1세그멘테이션부(14)는 신호수신부(10)로부터 입력신호 및 제어정보를 수신할 수 있다.
S5단계에서, 제1세그멘테이션부(14)는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 입력신호의 변동시점이 일치하도록 상기 제어정보를 시간축에서 타임시프트할 수 있다. 전술한 바와 같이 제어정보 및 입력신호는 시계열 데이터일 수 있고, 상기 제어정보에 따라 (상기 장치(3)에서 출력되는 출력신호인) 입력신호의 값이 변동될 수 있다.
구체적으로 상기 제어정보에 따라, 상기 장치(3)의 동작 여부, 혹은 장치가 어떤 모드로 동작할지가 결정될 수 있고, 상기 제어정보는 해당 동작의 명령시점에 대한 정보 또한 포함할 수 있다.
한편, 신호지연, 신호간섭 등의 요인으로 제어정보의 명령시점과 입력신호의 변동시점간의 차이가 발생할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에서는, 제어정보와 입력신호를 시간축에서 동기화시킴으로써, 제어정보에 따라 입력신호의 변동시점이 일치시킬 수 있다.
S6단계에서, 제1세그멘테이션부(14)는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 입력신호의 특정 구간을 세그멘테이션할 수 있다. 구체적으로 제1세그멘테이션부(14)는 입력신호 중 폴트검출의 대상이 되는 특정 구간만을 선별적으로 세그멘테이션할 수 있다.
바람직하게는 제1세그멘테이션부(14)는 장치(3)의 동작여부, 동작모드, 동작시점을 결정하는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라, 입력신호의 특정 구간을 선별적으로 세그멘테이션할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력신호 중 장치(3)가 동작할 때에 해당하는 특정 구간이 세그멘테이션될 수 있다. 또는, 입력신호 중 장치(3)가 특정 모드로 동작할 때에 해당하는 특정 구간이 세그멘테이션될 수 있다.
S7단계에서, 제2세그멘테이션부(15)는 제1세그멘테이션부(14)로부터 세그멘테이션된 입력신호를 수신할 수 있다. 구체적으로 제2세그멘테이션부(15)는 입력신호 중 폴트검출의 대상이 되는 입력신호의 특정 구간만을 제1세그멘테이션부(14)로부터 수신할 수 있다.
S8단계에서, 제2세그멘테이션부(15)는 제1규칙에 따라 입력신호를 복수의 스텝신호로 세그멘테이션할 수 있다. 구체적으로 제1규칙이란 룰베이스 기반의 규칙으로서, 입력신호의 변곡점, 최대, 최소값, 기울기 등을 판단하는 수학적 해석기법에 기초하여, 입력신호를 세그멘테이션하는 알고리즘에 해당할 수 있다.
바람직하게는 제1규칙은 입력신호의 변곡점을 판단하여 입력신호를 세그멘테이션하여 1 이상의 스텝신호를 생성하는 알고리즘에 해당할 수 있다.
S9단계에서, 제2세그멘테이션부(15)는 생성된 1 이상의 스텝신호에 대한 인덱스정보를 부여할 수 있다. 구체적으로 제2세그멘테이션부(15)는 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 특징(구간의미정보)에 기반한 인덱스정보를 부여할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1규칙은 입력신호의 변곡점을 판단하는 알고리즘일 수 있고, 제2세그멘테이션부(15)는 변곡점 기준으로 생성된 1 이상의 스텝신호에 대해 서로 다른 인덱스정보를 부여할 수 있다.
S10단계에서, 검출대상신호결정부(16)는 제2세그멘테이션부(15)로부터 세그멘테이션된 스텝신호를 수신할 수 있다. 구체적으로 제2세그멘테이션부(15)는 1 이상의 스텝신호 중 폴트검출의 대상이 되는 특정 스텝신호를 제2세그멘테이션부(15)로부터 수신할 수 있다. 바람직하게는 제2세그멘테이션부(15)는 1 이상의 스텝신호 중 폴트검출의 대상이 되는 특정 채널의 특정 인덱스정보가 부여된 스텝신호를 제2세그멘테이션부(15)로부터 수신할 수 있다.
S11단계에서, 검출대상신호결정부(16)는 제2규칙에 따라 검출대상신호를 결정할 수 있다. 구체적으로 검출대상신호결정부(16)는, 특정 채널의 특정 인덱스정보가 부여된 스텝신호별로 상이한 제2규칙을 적용하여, 1 이상의 스텝신호 중 폴트검출의 대상이 되는 검출대상신호를 결정할 수 있다.
바람직하게는 스텝신호의 채널 및 인덱스정보별로 상이한 방식의 제2규칙이 기설정될 수 있고, 검출대상신호결정부(16)는 해당 스텝신호에 대한 제2규칙을 적용하여 기준치에 부합하는 경우, 해당 스텝신호를 검출대상신호로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2규칙은 최대,최소값,평균,분산 등의 통계적 수단에 의해 스텝신호에 대한 특징정보를 도출하여 검출대상신호를 결정하는 규칙일 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에서, 제2규칙은 최대,최소값,평균,분산 등의 통계적 수단에 의해 스텝신호에 대한 특징정보를 도출하고, 해당 스텝신호에 대한 기준특징정보와의 차이에 의해 검출대상신호를 결정하는 규칙일 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에서, 제2규칙은 학습된 딥러닝 기반의 추론모델에 의해 검출대상신호를 결정하는 규칙일 수 있다.
S12 및 S13단계에서, 폴트검출부(17)는 검출대상신호결정부(16)로부터 검출대상신호를 수신하고, 수신한 검출대상신호에 대한 폴트검출을 수행할 수 있다.
결과적으로, 폴트검출부(17)는 입력신호 전체에 대해 폴트검출을 수행하지 않고, 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 1차적으로 세그멘테이션되고, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 2차적으로 세그멘테이션된 입력신호의 특정구간(스텝신호) 중 제2규칙에 부합하는 구간(검출대상신호)을 선별하여 폴트를 검출함으로써, 폴트검출 과정에서의 데이터부하량을 경감할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 폴트검출부(17)에 의해 도출된 폴트검출 결과가 검출결과송신부(18)에 의해 중앙처리서버(5)로 송신되는 별도의 단계(미도시)가 더 수행될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력신호수신단계 및 제어정보수신단계를 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 입력신호수신단계는, 상기 입력신호에, 신호평활화(Signal Smoothing), 신호농축(Signal Enrichment), 신호필터링(Signal Filtering) 중 1 이상을 포함하는 전처리과정을 수행하는 신호전처리단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어정보는, 장치(3)의 동작여부, 동작모드, 동작시점에 대한 컨텍스트정보를 포함하되, 상기 장치(3)를 제어하는 제어모듈(4)에 의해 생성되는 명령정보; 및 상기 제어모듈(4)이 센서를 포함하는 외부단말로부터 수신하는 상태정보;를 포함하고, 상기 입력신호는, 상기 제어정보에 의해, 상기 장치(3)의 복수의 채널 각각에서 출력되는 소비전력, 소비전압, 소비전류, 센서값 중 1 이상을 포함하는 고해상도의 디지털 혹은 아날로그 시계열 데이터일 수 있다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 엣지단말(1)의 신호수신부(10)는 DAQ(2)로부터 장치(3)의 출력신호에 해당하는 입력신호를 수신할 수 있다. 구체적으로 DAQ(2)에 장치(3) 내부 메인보드(30)상의 복수의 출력단자(채널)에서 출력되는 데이터가 수집되고, 상기 DAQ(2)는 엣지단말(1)이 요청하는 특정 채널에 대한 데이터, 구체적으로는 장치(3)의 성능을 결정하는 특정 파라미터에 대한 데이터를 엣지단말(1)로 전송할 수 있다.
바람직하게는 상기 입력신호는 장치(3) 내부 메인보드(30)상의 복수의 출력단자에서 출력되는 전력, 전압, 전류, 진동수, 변위, 온도 등 복수의 파라미터에 대한 데이터일 수 있다. 또한 상기 입력신호는 디지털 혹은 아날로그 형태의 신호값일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 입력신호는 10khz 이상의 고해상도 데이터일 수 있다.
한편, 상기 장치(3)의 출력은 상기 장치(3)를 제어하는 제어모듈(4)에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로 상기 제어모듈(4)은 상기 장치(3)에 대한 명령정보를 생성하여 상기 장치(3)의 동작을 결정할 수 있다. 또는, 상기 제어모듈(4)은 센서 등의 외부단말로부터 수신한 상태정보에 기초하여 상기 장치(3)의 동작을 결정할 수 있다.
더 구체적으로 제어모듈(4)은 상기 장치(3)가 특정 모드로 동작하도록 명령정보를 송신하여 장치(3)를 제어할 수 있다. 또는, 제어모듈(4)은 센서로부터 수신한 상태정보가 특정 값에 해당하는 경우, 상기 장치(3)가 해당 상태정보에 대응하는 특정 모드로 동작하도록 장치(3)를 제어할 수 있다.
이와 같이, 제어정보는 제어모듈(4)이 상기 장치(3)의 동작여부, 동작모드, 동작시점을 결정하는 정보일 수 있고, 이러한 제어정보는 컨텍스트정보로 표현될 수 있다.
도 3의 (b)는 신호수신부(10)가 DAQ(2)로부터 수신하는 입력신호를 도시한다. 전술한 바와 같이, 상기 입력신호는 장치(3) 내부의 메인보드(30)의 복수의 출력단자(채널)에서 출력되는 고해상도의 디지털 혹은 아날로그 형태의 시계열 데이터일 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 신호수신부(10)는 입력신호에 대한 안정성 및 정합성을 확보하기 위해 신호평활화(Signal Smoothing), 신호농축(Signal Enrichment), 신호필터링(Signal Filtering) 등의 전처리과정을 수행할 수 있다.
도 3의 (c)는 신호수신부(10)가 제어모듈(4)로부터 수신하는 제어정보를 도시한다. 전술한 바와 같이, 상기 제어정보는 장치(3)의 동작여부, 동작모드, 동직시점 등을 결정하는 컨텍스트정보일 수 있다. 이와 같은 상기 제어정보에 의해, 상기 장치(3)는 t1~t2 시간에서 제1모드로 동작하고, t3~t4 시간에서 제2모드로 동작할 수 있다.
또는 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제어정보가 동작여부에 대한 컨텍스트정보인 경우에, 상기 제어정보는 상기 장치(3)를 t1~t2 및 t3~t4 시간에서 동작(ON)시키고, 이에 해당하지 않는 시간에서 동작하지 않도록(OFF) 제어하는 컨텍스트정보일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1세그멘테이션단계를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1세그멘테이션단계는, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록, 상기 제어정보를 타임시프트(Time Shift)하여, 상기 장치(3)의 동작에 따른 상기 입력신호의 출력이 대응되도록 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호를 동기화할 수 있다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 엣지단말(1)의 제1세그멘테이션부(14)는 1)입력신호와 제어정보를 시간축에서 동기화하고, 2)제어정보의 컨텍스트정보에 따라 입력신호를 세그멘테이션할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어정보에 따라 입력신호의 출력값이 결정될 수 있으나, 신호지연, 신호간섭 등의 요인으로 제어정보의 명령시점과 입력신호의 변동시점간의 차이가 발생할 수 있다.
일례로, 도 4의 (b)는 도 3의 (b)의 복수의 채널 중 채널1에 대한 입력신호를 도시한 것이다. 또한 그래프 하단의 제어정보를 보면, 상기 장치(3)가 t1~t2 시간에서 제1모드로 동작하고, t3~t4 시간에서 제2모드로 동작하였음을 알 수 있다.
한편 도시된 바와 같이, 제어정보에 의해 장치(3)가 제1모드로 ON되는 시점(t1)과 입력신호의 출력값이 변동되는 시점(t1')이 상이함을 알 수 있다.
마차가지로, 제어정보에 의해 제1모드가 OFF되는 시점(t2)과 입력신호의 출력값이 변동되는 시점(t2')이 상이함을 알 수 있다.
본 발명에서는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 입력신호의 변동시점이 일치하도록, 상기 제어정보를 타임시프트(Time Shift)하여 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호를 동기화할 수 있다.
즉, 제어정보에 의해 장치(3)가 제1모드로 ON되는 시점은 t1에서 t1'로 시프트되고, 제어정보에 의해 제1모드가 OFF되는 시점은 t2에서 t2'로 시프트될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어정보의 컨텍스트정보와 입력신호의 변동시점이 대응될 수 있다.
마찬가지로 제2모드에서 대해서도, 제어정보에 의해 장치(3)가 제2모드로 ON되는 시점(t3)과 입력신호의 출력값이 변동되는 시점(t3')이 상이함을 알 수 있고, 제어정보에 의해 제2모드가 OFF되는 시점(t4)과 입력신호의 출력값이 변동되는 시점(t4')이 상이함을 알 수 있다.
따라서, 제어정보에 의해 장치(3)가 제2모드로 ON되는 시점은 t3에서 t3'로 시프트되고, 제어정보에 의해 제2모드가 OFF되는 시점은 t4에서 t4'로 시프트될 수 있다.
제1세그멘테이션부(14)는 시간축에서 동기화된 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 입력신호를 세그멘테이션할 수 있다. 구체적으로 제1세그멘테이션부(14)는 입력신호 중 폴트검출의 대상이 되는 특정 구간을 선택적으로 세그멘테이션할 수 있다.
구체적으로 도 4의 (c)에서 입력신호 중 폴트검출의 대상이 되는 구간은 장치가 제1모드 혹은 제2모드로 동작할 때에 해당하는 구간일 수 있고, 제1세그멘테이션부(14)는 장치(3)가 제1모드로 동작했을 때에 해당하는 입력신호의 구간(t1'~t2')과 제2모드로 동작했을 때에 해당하는 입력신호의 구간(t3'~t4')을 세그멘테이션할 수 있다.
또는 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 제어정보가 동작여부(ON/OFF)에 대한 컨텍스트정보인 경우에, 폴트검출의 대상이 되는 구간은 장치가 동작(ON)할 때에 해당하는 구간일 수 있고, 제1세그멘테이션부(14)는 장치(3)가 동작했을 때에 해당하는 입력신호의 구간(t1'~t2' 및 t3'~t4')을 세그멘테이션할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 폴트검출의 대상이 되는 특정 구간에 대한 입력신호를 선별할 수 있다.
한편, 도 4의 (b) 및 (c)는 도 3의 (b)의 복수의 채널 중 채널1에서의 입력신호에 대한 제1세그멘테이션단계를 도시한 것으로, 도시되지 않은 채널2 내지 5에 대해서도 동일한 과정이 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2세그멘테이션단계를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 스텝신호는, 룰베이스 기반의 상기 제1규칙에 따라, 상기 입력신호의 특정 구간이 세그멘테이션되어 생성되고, 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대한 인덱스정보가 부여되어 저장될 수 있다.
또한, 상기 제1규칙은, 상기 입력신호의 변곡점을 판단하여 상기 입력신호를 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하는 알고리즘을 포함할 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 엣지단말(1)의 제2세그멘테이션부(15)는 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라, 입력신호를 세그멘테이션하여 스텝신호를 생성할 수 있다. 구체적으로 제2세그멘테이션부(15)는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 입력신호의 특정 구간에 대해서, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라, 입력신호를 세그멘테이션하여 1 이상의 스텝신호를 생성할 수 있다.
또한, 생성된 스텝신호별로 해당 스텝신호의 특징(구간의미정보)에 기반한 인덱스정보가 부여될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1규칙은 입력신호의 변곡점에 기반하여 입력신호를 세그멘테이션하는 알고리즘일 수 있다.
구체적으로 도 5의 (b)의 좌측 그래프는, 도 4의 (c)에서 장치(3)가 제1모드로 동작할 때 제1채널에서의 입력신호를 도시한 것이고, 해당 구간에서의 입력신호의 변곡점에 기반하여 스텝신호가 생성될 수 있다. 구체적으로 t1'~t2'에서의 입력신호에 대한 변곡점을 판단하여, 변곡점을 기반으로 스텝신호.1, 스텝신호.2, 및 스텝신호.3이 생성될 수 있다.
이와 같이, t1'~t2'에서의 입력신호 중 데이터 패턴이 상이한 1 이상의 스텝신호(.1~.3)가 생성될 수 있다.
마찬가지로, 도 5의 (b)의 우측 그래프는, 도 4의 (c)에서 장치(3)가 제2모드로 동작할 때 제1채널에서의 입력신호를 도시한 것이고, 해당 구간에서의 입력신호의 변곡점에 기반하여 스텝신호가 생성될 수 있다. 구체적으로 t3'~t4'에서의 입력신호에 대한 변곡점을 판단하여, 변곡점을 기반으로 스텝신호.4, 스텝신호.5, 및 스텝신호.6이 생성될 수 있다.
이와 같이, t3'~t4'에서의 입력신호 중 데이터 패턴이 상이한 1 이상의 스텝신호(.4~.6)가 생성될 수 있다.
또한, 이와 같이 생성된 스텝신호(.1~.6) 각각에 대한 인덱스정보가 부여될 수 있다. 구체적으로 인덱스정보는 제1규칙에 따라 구별되는 스텝신호에 대한 특징을 내포하는 정보일 수 있다. 즉 인덱스정보는 제1규칙에 따라 도출된 해당 스텝신호에 대한 구간의미정보를 의미할 수 있다.
한편, 제1규칙은 사용자가 희망하는 분석단위를 도출하기 위해 선태적으로 변경될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 다른 실시예에서는 입력신호의 최대, 최소값, 기울기 등에 따라 입력신호가 세그멘테이션되어 스텝신호가 생성될 수 있다.
한편, 도 5의 (b) 는 도 3의 (b)의 복수의 채널 중 채널1에서의 입력신호에 대한 제2세그멘테이션단계를 도시한 것으로, 도시되지 않은 채널2 내지 5에 대해서도 동일한 과정이 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 채널 각각에 대한 입력신호가 세그멘테이션되어 스텝신호가 생성되는 과정을 도시한다. 구체적으로 도 6은 채널 1 내지 3에 대한 입력신호에 대한 제1세그멘테이션단계 및 제2세그멘테이션단계가 수행되어 스텝신호가 생성되는 과정을 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 입력신호는 복수의 채널(1,2,3) 각각에서의 고해상도의 시계열 데이터이고, 제어정보는 상기 입력신호의 출력을 결정하는 컨텍스트정보일 수 있다.
한편, 제1세그멘테이션단계가 수행됨에 따라, 복수의 채널(1,2,3) 각각에서의 입력신호는 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션될 수 있다. 일례로 도 6에서 t1 내지 t2 시간에서 제어정보의 컨텍스트정보가 장치(3)가 동작하고 있음을 의미할 때, 해당 구간에서의 입력신호가 세그멘테이션될 수 있다.
이와 같이 제1세그멘테이션단계가 수행됨에 따라, 특정 구간에 대한 입력신호만이 선별될 수 있다.
한편, 제2세그멘테이션단계가 수행됨에 따라, 복수의 채널(1,2,3) 각각에서의 입력신호는 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 세그멘테이션될 수 있다. 일례로, 채널 1에 대한 입력신호는 스텝신호(.1,.2,.3)로 세그멘테이션되고, 채널 2에 대한 입력신호는 스텝신호(.4,.5,.6)로 세그멘테이션되고, 채널 3에 대한 입력신호는 스텝신호(.7,.8,.9)로 세그멘테이션될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제2세그멘테이션단계에서 적용되는 제1규칙은 입력신호의 변곡점, 기울기 등을 판단하는 알고리즘일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검출대상신호결정단계를 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 제2규칙은, 상기 스텝신호의 채널 및 인덱스정보별로 상이한 방식의 규칙으로 기저장되고, 상기 검출대상신호결정부(16)는, 상기 스텝신호의 채널 및 인덱스정보에 해당하는 제2규칙을 적용하여, 검출대상신호를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제2규칙은, 최대값, 최소값, 평균, 분산 중 1 이상을 포함하는 통계적 수단에 따라 상기 스텝신호의 특징정보를 도출하고, 상기 특징정보가 기준치에 부합하는 지 여부에 따라 검출대상신호를 결정할 수 있다.
또는, 상기 제2규칙은, 최대값, 최소값, 평균, 분산 중 1 이상을 포함하는 통계적 수단에 따라 스텝신호에 대한 특징정보를 도출하고, 상기 특징정보와 상기 제2규칙에 대해 저장된 기준특징정보와의 차이에 기초하여 검출대상신호를 결정할 수 있다.
또는, 상기 제2규칙을 적용할 스텝신호와 동일한 채널 및 인덱스정보에 해당하는 학습데이터로 학습된 딥러닝 기반 추론모델에 의하여, 검출대상신호를 결정할 수 있다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 채널 각각에서의 입력신호가 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션될 수 있다. 구체적으로 채널1에 대한 입력신호는, 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 제1모드로 동작할 때의 구간에 대해 1차적으로 세그멘테이션되고, 다시 룰베이스 기반의 제1규칙이 적용되어 스텝신호(.1,.2,.3)가 생성될 수 있다.
동일하게 채널2 및 3에 대한 입력신호는, 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 제1모드로 동작할 때의 구간에 대해 1차적으로 세그멘테이션되고, 다시 룰베이스 기반의 제1규칙이 적용되어 각각 스텝신호(.4,.5,.6) 및 스텝신호(.7,.8,.9)로 생성될 수 있다.
또한, 스텝신호(.1내지.9) 각각에 대한 구간의미정보를 의미하는 인덱스정보(.1내지.9)(미도시)가 부여될 수 있다.
엣지단말(1)의 검출대상신호결정부(16)는 생성된 1 이상의 스텝신호 중 폴트검출을 수행할 검출대상신호를 결정할 수 있다. 구체적으로 검출대상신호결정부(16)는 스텝신호별로 제2규칙을 적용하여 기준에 부합하는 스텝신호를 검출대상신호로 결정할 수 있다.
더 구체적으로, 스텝신호에 대한 채널 및 인덱스정보별로 상이한 제2규칙이 기설정될 수 있고, 해당 채널 및 인덱스정보에 해당하는 스텝신호가 생성되는 경우, 해당 스텝신호에 해당 제2규칙을 적용하여, 기준에 부합하는 경우 검출대상신호로 결정할 수 있다.
도 7의 (a)를 예시로 설명하면, 채널1의 인덱스정보.3(미도시)에 대해서 통계적 특징정보에 기반한 제2규칙이 기설정되고, 채널2의 인덱스정보.5(미도시)에 대해서 기준특징정보와의 차이에 기반한 제2규칙이 기설정되고, 채널3의 인덱스정보.7(미도시)에 대해서 추론모델에 의한 제2규칙이 기설정될 수 있다.
검출대상신호결정부(16)는, 채널1의 인덱스정보.3이 부여된 스텝신호.3에 대해서 통계적 특징정보에 기반한 제2규칙을 적용할 수 있고, 채널2의 인덱스정보.5가 부여된 스텝신호.5에 대해서 기준특징정보와의 차이에 기반한 제2규칙을 적용할 수 있고, 채널3의 인덱스정보.7이 부여된 스텝신호.7에 대해서 추론모델에 의한 제2규칙을 적용하여, 이 중 기준에 부합하는 스텝신호를 검출대상신호로 결정할 수 있다.
이와 같이 검출대상신호결정부(16)는, 스텝신호에 상응하는 제2규칙을 적용하여 검출대상신호를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 모든 채널의 모든 인덱스정보에 대한 스텝신호에 대해서 제2규칙이 설정되지 않고, 특정 채널의 특정 인덱스정보에 대한 스텝신호에 대해서만 제2규칙이 설정될 수 있다. 즉, 스텝신호.1, 스텝신호.2와 같이 폴트검출에 유효하지 않은 신호구간에 대해서는 별도의 제2규칙이 설정되지 않음으로써 효율적인 시스템을 구축할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 제2규칙은 스텝신호별로 상이한 방식으로 결정될 수 있다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 제2규칙은 통계적 특징정보에 기반하여 검출대상신호를 결정하는 규칙일 수 있다. 구체적으로 상기 제2규칙은 스텝신호의 최대값, 최소값, 평균, 분산 등의 통계적 수단에 기초하여 스텝신호의 특징정보를 도출하고, 도출된 특징정보가 기준치에 부합하는 경우 해당 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 규칙일 수 있다.
예를 들어, 스텝신호.3에 대해서 평균값(특징정보)을 산출하고, 산출된 평균값(특징정보)이 기준치를 초과하는 경우에 해당 스텝신호를 검출대상신호로 결정할 수 있다.
도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 제2규칙은 통계적 특징정보와 기준특징정보와의 차이에 기반하여 검출대상신호를 결정하는 규칙일 수 있다. 구체적으로 상기 제2규칙은 스텝신호의 최대값, 최소값, 평균, 분산 등의 통계적 수단에 기초하여 스텝신호의 특징정보를 도출하고, 도출된 특징정보와 기준특징정보와의 차이가 기준치에 부합하는 경우 해당 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 규칙일 수 있다.
이러한 기준특징정보는 동일한 인덱스정보가 부여된 복수의 스텝신호에 대한 표준값 혹은 대표값을 의미할 수 있다. 혹은 기준특징정보는 해당 스텝신호에 대한 과거 히스토리에 기반한 정상값에 해당할 수 있다.
예를 들어, 스텝신호.5에 대해서 평균값(특징정보)을 산출하고, 산출된 평균값(특징정보)과 동일한 인덱스정보가 부여된 복수의 스텝신호의 표준값 (기준특징정보)과의 차이가, 기준치를 초과하는 경우에 해당 스텝신호를 검출대상신호로 결정할 수 있다.
이와 같이, 폴트검출에 대한 기준값이 정의되지 않은 경우에는 해당 스텝신호에 대한 과거 히스토리, 혹은 동일한 인덱스정보가 부여되는 다른 데이터와의 데이터패턴을 비교함으로써, 검출대상신호를 결정할 수 있다.
도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 제2규칙은 딥러닝 기반 추론모델에 의해 검출대상신호를 결정하는 규칙일 수 있다. 구체적으로 상기 추론모델은 특정 인덱스정보가 부여된 복수의 스텝신호를 학습데이터로 하여 학습된 추론모델일 수 있다.
예를 들어, 추론모델은 인덱스정보.7이 부여된 스텝신호를 학습데이터로 하여 학습된 추론모델일 수 있고, 해당 추론모델에 인덱스정보.7이 부여된 스텝신호.7을 입력함으로써, 추론모델에 의해 검출대상신호가 결정될 수 있다.
2. 장치에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ로 중개하는 전압매칭보드
“1. 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템”에서는 장치 내부 메인보드의 복수의 출력단자에서 출력되는 출력신호가 DAQ로 수집되고, 엣지단말에서 수집된 데이터들에 대한 실시간 및 효율적으로 폴트검출을 수행할 수 있는 방법 및 시스템에 대해 상술하였다.
한편, 본원 발명에서 폴트검출의 대상이 되는 입력신호는 장치의 복수의 채널에서 출력되는 고해상도의 데이터이며, 전술한 과정들이 수행되기 위해서는 기본적으로 장치에서 출력되는 고해상도의 데이터들이 왜곡없이 DAQ로 추출 및 수집되는 것이 전제되어야 한다.
이하 “2. 장치에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ로 중개하는 전압매칭보드”에서는 장치에서 출력되는 데이터 상호간의 간섭을 완화하여 DAQ로 중개하는 전압매칭보드에 대해 상술하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(3)에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ(2)로 중개하는 전압매칭보드(6)를 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 장치(3)에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ(2)로 중개하는 전압매칭보드(6)는 장치(3)의 복수의 장치출력단자에서 출력되는 전기적 신호가 입력되는 1 이상의 입력단자(60); 상기 1 이상의 입력단자(60) 각각과 접속되고, 상기 1 이상의 입력단자(60) 각각에 대한 전기적 신호 상호간의 간섭을 억제하고, 상기 1 이상의 입력단자(60) 각각에 대한 전기적 신호의 전압을 상기 DAQ(2)의 정격전압으로 승강압하는 1 이상의 간섭억제회로(61); 및 상기 1 이상의 간섭억제회로(61) 각각과 접속되고, 상기 간섭억제회로(61)에 의해 상기 DAQ(2)의 정격전압에 상응하는 전압으로 승강압된 전기적 신호를 상기 DAQ(2)의 DAQ입력단자로 출력하는 1 이상의 출력단자(62);를 포함하고, 상기 장치(3)의 복수의 장치출력단자 각각에서 출력되는 전기적 신호가 상기 전압매칭보드(6) 내부의 독립된 채널을 통해 상기 DAQ(2)의 DAQ입력단자로 입력됨으로써, 전기적 신호 상호간의 간섭을 억제하면서 상기 장치(3)에서 출력되는 전기적 신호를 상기 DAQ(2)로 중개할 수 있다.
또한, 상기 전압매칭보드(6)는 상기 전압매칭보드(6)의 전원을 공급하는 전원공급단자(65); 및 상기 전원공급단자(65)로부터 공급된 전압을 승압하여 상기 간섭억제회로(61)로 공급하는, 내부전원회로(64);를 더 포함하고, 상기 내부전원회로(64)는, 상기 전원공급단자(65)로부터 상기 DAQ(2)의 정격출력전압과 상응하는 전압을 입력받아, 상기 DAQ(2)의 정격입력전압보다 높은 전압값으로 승압하여, 상기 간섭억제회로(61)의 전원을 공급할 수 있다.
또한, 상기 전압매칭보드(6)는 상기 장치(3)의 복수의 장치출력단자와 상기 1 이상의 입력단자(60)를 접속하는 케이블이 접지되어, 0V의 기준전위를 제공하는 접지단자(63);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전압매칭보드(6)는, 각각 2개의 입력단자(60) 및 출력단자(62)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기적 신호는, 상기 장치(3) 내부 메인보드(30)의 장치출력단자에서 출력되는, 소비전력, 소비전압, 소비전류, 상기 메인보드(30)에 연결된 센서에 의해 측정되는 센서값, 및 상기 장치(3)의 동작을 결정하는 제어정보 중 1 이상을 포함할 수 있다.
도 1에서 전술한 바와 같이, 장치(3) 내부 메인보드(30)의 복수의 장치출력단자(채널)에서 출력되는 출력신호는 DAQ(2)로 수집될 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이, 전압매칭보드(6)는 장치(3)와 DAQ(2)간을 중개하여, 메인보드(30)의 장치출력단자에서 출력되는 전기적 신호를, DAQ(2)의 DAQ입력단자로 입력할 수 있는 장치일 수 있다.
구체적으로 전압매칭보드(6)는 데이터간의 신호간섭에 의한 데이터 왜곡을 억제하는 장치일 수 있다.
한편, 전압매칭보드(6)는 장치(3)의 장치출력단자에서 출력되는 전기적 신호가 입력되는 입력단자(60), 상기 입력단자(60)로 입력된 전기적 신호의 정격출력전압을 DAQ(2)에 대한 정격입력전압으로 승압 또는 강압하는 간섭억제회로(61), 상기 간섭억제회로(61)에서 승강압된 전기적 신호를 DAQ(2)의 DAQ입력단자로 출력하는 출력단자(62)를 포함할 수 있다.
구체적으로 전압매칭보드(6)는 각각 1 이상의 입력단자(60), 간섭억제회로(61), 및 출력단자(62)를 포함하여, 장치(3) 메인보드(30)의 복수의 장치출력단자 각각에서 출력되는 전기적 신호가 전압매칭보드(6)를 거쳐 DAQ(2)의 복수의 DAQ입력단자 각각에 입력될 수 있다.
도 8을 예시로 하면, 장치(3) 내부 메인보드(30)의 장치출력단자.1에서 출력되는 전기적 신호는, 전압매칭보드(6)의 입력단자.1를 통해 입력되어, 간섭억제회로.1에 의해 DAQ입력단자.1에 대한 정격입력전압으로 승강압되고, 출력단자.1를 통해 DAQ(2)의 DAQ입력단자.1로 출력될 수 있다.
마찬가지로, 장치(3) 내부 메인보드(30)의 장치출력단자.2에서 출력되는 전기적 신호는, 전압매칭보드(6)의 입력단자.2를 통해 입력되어, 간섭억제회로.2에 의해 DAQ입력단자.2에 대한 정격입력전압으로 승강압되고, 출력단자.2를 통해 DAQ(2)의 DAQ입력단자.2로 출력될 수 있다.
이와 같이 복수의 장치출력단자에서 출력되는 복수의 출력신호는, 전압매칭보드(6) 내부에서 서로 독립된 채널을 거쳐 복수의 DAQ입력단자로 출력될 수 있다. 즉, 전압매칭보드(6) 내부는 독립된 채널을 가짐으로써, 출력신호 상호간의 간섭이 완화되어 왜곡이 억제될 수 있다.
한편, 간섭억제회로(61)는 입력단자(60)로부터 수신한 전기적 신호의 전압을 DAQ(2)의 정격입력전압으로 승압 혹은 강압할 수 있다.
일례로 장치(3) 메인보드(30)의 장치출력단자.1에서 출력되는 신호의 전압이 24V이고, DAQ(2)의 DAQ입력단자.1에 대한 정격입력전압이 11V인 경우, 간섭억제회로.1는 입력단자.1로부터 수신한 신호의 전압을 11V로 강압하고, 출력단자.1로 출력할 수 있다.
반면에, 장치(3) 메인보드(30)의 장치출력단자.2에서 출력되는 신호의 전압이 5V이고, DAQ(2)의 DAQ입력단자.2에 대한 정격입력전압이 5V인 경우, 간섭억제회로.2는 별도의 승강압없이 입력단자.2로부터 수신한 5V의 신호를 출력단자.2로 출력할 수 있다.
이와 같이, 1 이상의 간섭억제회로(61) 각각은 1 이상의 입력단자(60) 각각으로 입력된 전기적 신호의 전압을, DAQ입력단자에 대한 정격입력전압으로 승강압할 수 있다.
한편, 전압매칭보드(6)는 전압매칭보드(6)의 전원을 공급하는 전원공급단자(65), 및 상기 전압매칭보드(6)로부터 공급된 전압을 승압하여 간섭억제회로(61)로 공급하는 내부전원회로(64)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 전원공급단자(65)에 입력되는 전압은 DAQ(2)의 정격출력전압과 상응하는 전압값일 수 있다. 즉 도 8에 도시된 바와 같이, 전압매칭보드(6)의 정격입력전압은 DAQ(2)의 정격출력전압일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 전압매칭보드(6)는 별도의 전원장치(3)를 필요로 하지 않고, DAQ(2)의 전원출력단자(62)와 직접 접속됨으로써, DAQ(2)의 출력전원에 의해 구동될 수 있다.
한편, 전압매칭보드(6)의 전원접지단자(66)는 DAQ(2)의 전원접지와 접속되어, 0V의 기준전압을 제공할 수 있다.
내부전원회로(64)는 전원공급단자(65)로부터 공급된 전압을 승압하여 간섭억제회로(61)의 전원을 공급할 수 있다.
일례로, 전원공급단자(65)로부터 전압매칭보드(6)로 입력된 전압이 5V이고, DAQ입력단자의 정격입력전압이 10V인 경우, 내부전원회로(64)는 5V의 전압을 10V로 승강압하여 간섭억제회로(61)의 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 내부전원회로(64)는 허용 여유분을 고려하여, DAQ입력단자의 정격입력전압 범위를 초과하는 전압으로 승압하여 간섭억제회로(61)의 전원을 공급할 수 있다. 이는 간섭억제회로(61)에 의해 출력되는 전압(전압매칭보드(6)의 출력단자(62)에서 출력되는 전압)은 내부전원회로(64)로부터 공급받는 전압 범위를 초과할 수 없기 때문이다.
일례로, 전원공급단자(65)로부터 공급된 전압이 5V이고, DAQ입력단자의 정격입력전압이 10V인 경우, 내부전원회로(64)는 1V의 허용 여유분을 고려하여 5V의 전압을 11V로 승강압하여 간섭억제회로(61)의 전원을 공급할 수 있다.
한편, 전압매칭보드(6)는 복수의 장치출력단자와 전압매칭보드(6)의 입력단자(60)를 접속하는 케이블이 접지될 수 있는 접지단자(63)를 포함할 수 있다. 구체적으로 장치출력단자와 전압매칭보드(6)의 입력단자(60)는 케이블에 의해 접속될 수 있고, 접지단자(63)는 해당 케이블이 접지되어 0V의 기준전압을 제공할 수 있다.
이와 같이 전압매칭보드(6)의 입력단자(60)에 접속되는 케이블을 접지함으로써, 노이즈가 제거된 고해상도의 데이터를 입력받을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전압매칭보드(6)는 각각 2개의 입력단자(60), 간섭억제회로(61), 및 출력단자(62)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭억제회로(61)를 도시한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 전압매칭보드(6)는 1 이상의 간섭억제회로(61)를 포함할 수 있다. 구체적으로 간섭억제회로(61)는 입력단자(60)로부터 입력된 신호의 임피던스를 정제함으로써, 채널간의 노이즈를 감소시키는 역할을 수행한다. 또한, 간섭억제회로(61)는 신호의 전압을 DAQ(2)의 정격입력전압으로 승강압할 수 있다.
구체적으로 도 9의 (a)는 도 8의 입력단자.1로부터 수신한 신호를 출력단자.1로 출력하는 간섭억제회로.1일 수 있고, 도 9의 (b)는 도 8의 입력단자.2로부터 수신한 신호를 출력단자.2로 출력하는 간섭억제회로.2일 수 있다.
이와 같이, 간섭억제회로(61)는 독립된 채널로 구성됨으로써, 복수의 장치출력단자에서 출력되는 출력신호 상호간의 간섭을 억제할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(3)에서 출력되는 고해상도 데이터를 DAQ(2)로 중개하는 전압매칭보드(6)를 도시한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 전압매칭보드가 제공하는 채널수가 상기 장치의 출력채널수보다 제한되는 경우, 상기 장치출력단자를 확장하는 장치인터페이스에, 복수의 전압매칭보드의 입력단자가 접속되고, 상기 DAQ입력단자를 확장하는 DAQ인터페이스에, 복수의 전압매칭보드의 출력단자가 접속되어, 상기 장치의 메인보드에서 출력되는 복수의 전기적 신호가, 복수의 전압매칭보드를 거쳐, 상기 DAQ로 입력될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 전압매칭보드(6)는 각각 2개의 입력단자(60), 간섭억제회로(61), 및 출력단자(62)를 포함할 수 있다.
한편, 장치(3) 메인보드(30)의 장치출력단자(채널)의 수가 전압매칭보드(6)가 제공하는 채널수보다 많은 경우, 설비인터페이스(31)를 통해 복수의 전압매칭보드(6)와 장치(3)를 접속시킬 수 있다.
구체적으로 설비인터페이스(31)는 메인보드(30)의 출력을 분기 또는 확장하여 복수의 전압매칭보드(6)가 접속될 수 있는 인터페이스일 수 있다.
마찬가지로, DAQ(2)의 DAQ입력단자가 전압매칭보드(6)가 제공하는 채널수보다 많은 경우, DAQ(2)의 입력을 분기 또는 확장하는 DAQ인터페이스(20)에 통해 복수의 전압매칭보드(6)와 DAQ(2)를 접속시킬 수 있다.
일례로 도 10은 장치(3)의 메인보드(30) 및 DAQ(2)가 6개의 입,출력채널(단자)를 제공하고, 전압매칭보드(6)가 2개 채널을 제공하는 경우를 도시한다. 이와 같은 경우에 장치(3)의 출력을 확장하는 설비인터페이스(31)가 복수의 장치출력단자(.1 내지 .6)와 접속될 수 있고, 상기 설비인터페이스(31)에 복수의 전압매칭보드(6)가 접속될 수 있다.
마찬가지로 DAQ(2)의 입력을 확장하는 DAQ인터페이스(20)가 DAQ(2)의 DAQ입력단자(.1 내지 .6)와 접속될 수 있고, 상기 DAQ인터페이스(20)에 복수의 전압매칭보드(6)가 접속될 수 있다.
이와 같이, 설비인터페이스(31) 및 DAQ인터페이스(20)는 채널을 분기 혹은 확장하는 연결회로기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 DAQ인터페이스(20)는 다양한 신호 특성에 따른 필터링, 정제 등 채널별 전처리 기능을 수행함으로써, 신호의 노이즈를 제거하고 특성에 맞는 데이터를 수집할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 DAQ인터페이스(20)는 최대 7개까지 전압매칭보드(6)를 확장하여, 14개 채널을 가지는 DAQ(2)에 신호를 입력할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에서 DAQ(2)의 채널수와 접속된 전압매칭보드(6)의 수는 2:1의 비율을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 장치(3) 메인보드(30)의 장치출력단자에서 출력되는 신호의 전압을 전압매칭보드(6)의 허용전압 내로 승강압하는 전압승강압장치를 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전압매칭보드(6)는 장치(3) 메인보드(30)의 장치출력단자로부터 신호를 수신하여, 이를 DAQ(2)의 정격입력전압으로 변환할 수 있다.
한편, 전압매칭보드(6)의 입력단자(60)에 입력되는 전압이 전압매칭보드(6)의 허용전압을 초과하는 경우에 과부하가 발생하여 전압매칭보드(6)가 손상되거나 오류가 발생할 수 있다.
전압승강압장치는 장치(3) 메인보드(30)의 장치출력단자에서 출력되는 신호의 전압을 전압매칭보드(6)에 대한 허용전압 내로 승강압함으로써, 전압매칭보드(6)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로 전압승강압장치는, 복수의 장치출력단자 각각에서 출력되는 신호의 전압을 전압매칭보드(6)의 복수의 입력단자(60) 각각에 대한 허용전압 내로 승강압할 수 있다.
이와 같이 전압승강압장치는 다양한 전압값으로 출력되는 장치의 신호를 DAQ측정이 가능한 전압값으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전압매칭보드(6)는 2개의 입력단자(60)를 포함하므로, 전압승강압장치는 2개의 입력단자(60) 각각에 접속될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서 장치출력단자; 전압승강압장치; 및 전압매칭보드(6)의 수는 2:2:1의 비율을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 채널을 확장 및 분기하는 설비인터페이스(31) 및 DAQ인터페이스(20)를 포함함으로써, 장치(3)의 출력채널이 전압매칭보드(6)가 제공하는 채널수보다 많은 경우에도, 고해상도의 데이터를 수집할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압매칭보드(6)를 도시한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서 전압매칭보드(6)는 각각 2개의 입력단자(60.1 및 60.2), 및 출력단자(62.1 및 62.2)를 포함할 수 있다.
또한, 전압매칭보드(6)는 2개의 입력단자(60.1 및 60.2) 각각에 접속된 케이블이 접지될 수 있는 접지단자(63)를 포함할 수 있다.
또한, 전압매칭보드(6)는 전원공급단자(65) 및 전원접지단자(66)를 포함하고, 각각 DAQ(2)의 전원접지 및 전원출력단자(62)와 접속되어, DAQ(2)의 출력전원에 의해 구동될 수 있다.
한편 도시된 바와 같이, 전압매칭보드(6)의 출력단자(62), 전원공급단자(65) 및 전원접지단자(66)는 외부로 돌출된 형태를 가져, 사용자가 용이하게 DAQ(2) 혹은 DAQ인터페이스(20)의 전압매칭보드접속부(21)와 접속시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ인터페이스(20)를 도시한다.
도 12에 도시된 바와 같이, DAQ인터페이스(20)는 전압매칭보드(6)가 접속될 수 있는, 1 이상의 전압매칭보드접속부(21)를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 DAQ인터페이스(20)에는 7개의 전압매칭보드(6)가 접속될 수 있다.
도시된 바와 같이, 전압매칭보드접속부(21)는 전압매칭보드(6)의 출력단자(62), 전원공급단자(65) 및 전원접지단자(66)가 접속될 수 있는 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 형태를 가짐으로써, 사용자는 전압매칭보드접속부(21)에 전압매칭보드(6)의 단자를 삽입하는 형태로, DAQ인터페이스(20)에 1 이상의 전압매칭보드(6)를 용이하게 접속시킬 수 있다.
한편, DAQ인터페이스(20)는 DAQ(2)와 접속될 수 있는 DAQ접속부(22)를 포함할 수 있다. 구체적으로 DAQ인터페이스(20)와 DAQ(2)는 케이블에 의해 접속될 수 있다.
전술한 바와 같이, DAQ인터페이스(20)에 접속된 1 이상의 전압매칭보드(6) 각각은 DAQ(2)의 출력전원에 의해 구동될 수 있다. 즉, DAQ인터페이스(20)는 DAQ접속부(22)로 입력된 DAQ(2)의 출력전원을 분기하여 전압매칭보드접속부(21)에 접속된 1 이상의 전압매칭보드(6) 각각에 전원을 공급할 수 있다.
또한, DAQ인터페이스(20)는 접속된 1 이상의 전압매칭보드(6)의 출력단자(62)로부터 출력되는 신호를 DAQ(2)로 중개할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ인터페이스(20)에 접속된 복수의 전압매칭보드(6)를 도시한다.
전술한 바와 같이 DAQ인터페이스(20)는 복수의 전압매칭보드(6)가 접속될 수 있는 하드웨어 형태를 가질 수 있고, 구체적으로는 DAQ인터페이스(20)의 1 이상의 전압매칭보드접속부(21) 각각에 1 이상의 전압매칭보드(6) 각각이 접속될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자는 외부로 돌출되도록 형성된 전압매칭보드(6)의 출력단자(62), 전원공급단자(65), 및 전원접지단자(66)를 DAQ인터페이스(20)의 전압매칭보드접속부(21)에 형성된 홈에 삽입하는 방식으로, DAQ인터페이스(20)와 복수의 전압매칭보드(6)를 용이하게 접속시킬 수 있다.
이와 같이, 1 이상의 전압매칭보드(6), 바람직하게는 7개의 전압매칭보드(6)가 별도의 전선 혹은 케이블없이 DAQ인터페이스(20)에 접속될 수 있고, DAQ(2)에서 출력되는 출력전원이 1 이상의 전압매칭보드(6) 각각에 공급될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
상술한 도 1에 도시된 엣지단말(1)은 상기 도 14에 도시된 컴퓨팅장치(11000)의 구성요소들을 포함할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅장치(11000)는 적어도 하나의 프로세서(processor)(11100), 메모리(memory)(11200), 주변장치 인터페이스(peripheral interface)(11300), 입/출력 서브시스템(I/O subsystem)(11400), 전력 회로(11500) 및 통신 회로(11600)를 적어도 포함할 수 있다. 이때, 컴퓨팅장치(11000)는 도 1에 도시된 엣지단말(1)에 해당될 수 있다.
메모리(11200)는 일례로 고속 랜덤 액세스 메모리(high-speed random access memory), 자기 디스크, 에스램(SRAM), 디램(DRAM), 롬(ROM), 플래시 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(11200)는 컴퓨팅장치(11000)의 동작에 필요한 소프트웨어 모듈, 명령어 집합 또는 그 밖에 다양한 데이터를 포함할 수 있다.
이때, 프로세서(11100)나 주변장치 인터페이스(11300) 등의 다른 컴포넌트에서 메모리(11200)에 액세스하는 것은 프로세서(11100)에 의해 제어될 수 있다.
주변장치 인터페이스(11300)는 컴퓨팅장치(11000)의 입력 및/또는 출력 주변장치를 프로세서(11100) 및 메모리 (11200)에 결합시킬 수 있다. 프로세서(11100)는 메모리(11200)에 저장된 소프트웨어 모듈 또는 명령어 집합을 실행하여 컴퓨팅장치(11000)을 위한 다양한 기능을 수행하고 데이터를 처리할 수 있다.
입/출력 서브시스템은 다양한 입/출력 주변장치들을 주변장치 인터페이스(11300)에 결합시킬 수 있다. 예를 들어, 입/출력 서브시스템은 모니터나 키보드, 마우스, 프린터 또는 필요에 따라 터치스크린이나 센서 등의 주변장치를 주변장치 인터페이스(11300)에 결합시키기 위한 컨트롤러를 포함할 수 있다. 다른 측면에 따르면, 입/출력 주변장치들은 입/출력 서브시스템을 거치지 않고 주변장치 인터페이스(11300)에 결합될 수도 있다.
전력 회로(11500)는 단말기의 컴포넌트의 전부 또는 일부로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어 전력 회로(11500)는 전력 관리 시스템, 배터리나 교류(AC) 등과 같은 하나 이상의 전원, 충전 시스템, 전력 실패 감지 회로(power failure detection circuit), 전력 변환기나 인버터, 전력 상태 표시자 또는 전력 생성, 관리, 분배를 위한 임의의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
통신 회로(11600)는 적어도 하나의 외부 포트를 이용하여 다른 컴퓨팅장치와 통신을 가능하게 할 수 있다.
또는 상술한 바와 같이 필요에 따라 통신 회로(11600)는 RF 회로를 포함하여 전자기 신호(electromagnetic signal)라고도 알려진 RF 신호를 송수신함으로써, 다른 컴퓨팅장치와 통신을 가능하게 할 수도 있다.
이러한 도 14의 실시예는, 컴퓨팅장치(11000)의 일례일 뿐이고, 컴퓨팅장치(11000)는 도 14에 도시된 일부 컴포넌트가 생략되거나, 도 14에 도시되지 않은 추가의 컴포넌트를 더 구비하거나, 2개 이상의 컴포넌트를 결합시키는 구성 또는 배치를 가질 수 있다. 예를 들어, 모바일 환경의 통신 단말을 위한 컴퓨팅장치는 도 14에 도시된 컴포넌트들 외에도, 터치스크린이나 센서 등을 더 포함할 수도 있으며, 통신 회로(11600)에 다양한 통신방식(WiFi, 3G, LTE, Bluetooth, NFC, Zigbee 등)의 RF 통신을 위한 회로가 포함될 수도 있다. 컴퓨팅장치(11000)에 포함 가능한 컴포넌트들은 하나 이상의 신호 처리 또는 어플리케이션에 특화된 집적 회로를 포함하는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어 양자의 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨팅장치를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령(instruction) 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 프로그램은 PC 기반의 프로그램 또는 모바일 단말 전용의 어플리케이션으로 구성될 수 있다. 본 발명이 적용되는 어플리케이션은 파일 배포 시스템이 제공하는 파일을 통해 컴퓨팅장치(11000)에 설치될 수 있다. 일 예로, 파일 배포 시스템은 컴퓨팅장치(11000)의 요청에 따라 상기 파일을 전송하는 파일 전송부(미도시)를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨팅장치 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치 내부의 메인보드에서 출력되는 고해상도의 출력신호에 대한 폴트검출을 수행함으로써, 폴트검출 과정에서의 정확성을 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치를 제어하는 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 입력신호를 세그멘테이션하여, 입력신호의 특정 구간에 대해서 폴트검출을 수행함으로써, 폴트검출 과정에서의 데이터 연산량을 경감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치를 제어하는 제어정보의 컨텍스트정보와 입력신호를 시간축에서 동기화시킴으로써, 세그멘테이션 과정에서의 정확성을 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 룰베이스 기반의 규칙에 따라 입력신호를 세그멘테이션하여, 입력신호의 특정 구간에 대해서 폴트검출을 수행함으로써, 폴트검출 과정에서의 데이터 연산량을 경감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력신호가 세그멘테이션되어 생성된 1 이상의 스텝신호별로, 검출대상신호를 결정하는 규칙에 부합하는 스텝신호에 대해서 폴트검출을 수행함으로써, 폴트검출 과정에서의 데이터 연산량을 경감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 엣지단말에서 도출된 폴트검출결과를 중앙처리서버로 취합 및 분석함으로써, 장치의 성능을 결정하는 주요인자를 파악 및 분석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치에서 출력되는 복수의 고해상도 데이터는 복수의 전압매칭보드를 통해 DAQ의 정격입력전압으로 승강압되어 DAQ로 수집될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장치와 DAQ를 중개하는 전압매칭보드는 내부에서 독립된 채널을 가짐으로써, 신호 상호간의 간섭을 억제하여 고해상도 데이터를 수집할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압매칭보드는 외부로 돌출된 단자를 가져, DAQ인터페이스에 삽입하는 방식으로 용이하게 접속될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압매칭보드는 별도의 전원없이 DAQ의 출력전원에 의해 구동될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (13)
1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 포함하는 컴퓨팅시스템에서 수행되는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법으로서,
장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계;
상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계;
시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계;
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계;
상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및
결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함하고,
상기 스텝신호는,
룰베이스 기반의 상기 제1규칙에 따라, 상기 입력신호의 특정 구간이 세그멘테이션되어 생성되고,
세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대한 인덱스정보가 부여되어 저장되는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계;
상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계;
시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계;
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계;
상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및
결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함하고,
상기 스텝신호는,
룰베이스 기반의 상기 제1규칙에 따라, 상기 입력신호의 특정 구간이 세그멘테이션되어 생성되고,
세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대한 인덱스정보가 부여되어 저장되는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 입력신호수신단계는,
상기 입력신호에, 신호평활화(Signal Smoothing), 신호농축(Signal Enrichment), 신호필터링(Signal Filtering) 중 1 이상을 포함하는 전처리과정을 수행하는 신호전처리단계;를 포함하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
상기 입력신호수신단계는,
상기 입력신호에, 신호평활화(Signal Smoothing), 신호농축(Signal Enrichment), 신호필터링(Signal Filtering) 중 1 이상을 포함하는 전처리과정을 수행하는 신호전처리단계;를 포함하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제어정보는,
장치의 동작여부, 동작모드, 동작시점에 대한 컨텍스트정보를 포함하되,
상기 장치를 제어하는 제어모듈에 의해 생성되는 명령정보; 및 상기 제어모듈이 센서를 포함하는 외부단말로부터 수신하는 상태정보;를 포함하고,
상기 입력신호는,
상기 제어정보에 의해, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 소비전력, 소비전압, 소비전류, 센서값 중 1 이상을 포함하는 고해상도의 디지털 혹은 아날로그 시계열 데이터인, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
상기 제어정보는,
장치의 동작여부, 동작모드, 동작시점에 대한 컨텍스트정보를 포함하되,
상기 장치를 제어하는 제어모듈에 의해 생성되는 명령정보; 및 상기 제어모듈이 센서를 포함하는 외부단말로부터 수신하는 상태정보;를 포함하고,
상기 입력신호는,
상기 제어정보에 의해, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 소비전력, 소비전압, 소비전류, 센서값 중 1 이상을 포함하는 고해상도의 디지털 혹은 아날로그 시계열 데이터인, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1세그멘테이션단계는,
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록, 상기 제어정보를 타임시프트(Time Shift)하여, 상기 장치의 동작에 따른 상기 입력신호의 출력이 대응되도록 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호를 동기화하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
상기 제1세그멘테이션단계는,
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록, 상기 제어정보를 타임시프트(Time Shift)하여, 상기 장치의 동작에 따른 상기 입력신호의 출력이 대응되도록 시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호를 동기화하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1규칙은,
상기 입력신호의 변곡점을 판단하여 상기 입력신호를 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하는 알고리즘을 포함하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
상기 제1규칙은,
상기 입력신호의 변곡점을 판단하여 상기 입력신호를 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하는 알고리즘을 포함하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 포함하는 컴퓨팅시스템에서 수행되는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법으로서,
장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계;
상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계;
시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계;
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계;
상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및
결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함하고,
상기 제2규칙은,
상기 스텝신호의 채널 및 인덱스정보별로 상이한 방식의 규칙으로 기저장되고,
상기 검출대상신호결정단계는,
상기 스텝신호의 채널 및 인덱스정보에 해당하는 제2규칙을 적용하여, 검출대상신호를 결정하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계;
상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계;
시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계;
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계;
상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및
결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함하고,
상기 제2규칙은,
상기 스텝신호의 채널 및 인덱스정보별로 상이한 방식의 규칙으로 기저장되고,
상기 검출대상신호결정단계는,
상기 스텝신호의 채널 및 인덱스정보에 해당하는 제2규칙을 적용하여, 검출대상신호를 결정하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제2규칙은,
최대값, 최소값, 평균, 분산 중 1 이상을 포함하는 통계적 수단에 따라 상기 스텝신호의 특징정보를 도출하고, 상기 특징정보가 기준치에 부합하는 지 여부에 따라 검출대상신호를 결정하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
상기 제2규칙은,
최대값, 최소값, 평균, 분산 중 1 이상을 포함하는 통계적 수단에 따라 상기 스텝신호의 특징정보를 도출하고, 상기 특징정보가 기준치에 부합하는 지 여부에 따라 검출대상신호를 결정하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제2규칙은,
최대값, 최소값, 평균, 분산 중 1 이상을 포함하는 통계적 수단에 따라 스텝신호에 대한 특징정보를 도출하고,
상기 특징정보와 상기 제2규칙에 대해 저장된 기준특징정보와의 차이에 기초하여 검출대상신호를 결정하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
상기 제2규칙은,
최대값, 최소값, 평균, 분산 중 1 이상을 포함하는 통계적 수단에 따라 스텝신호에 대한 특징정보를 도출하고,
상기 특징정보와 상기 제2규칙에 대해 저장된 기준특징정보와의 차이에 기초하여 검출대상신호를 결정하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제2규칙을 적용할 스텝신호와 동일한 채널 및 인덱스정보에 해당하는 학습데이터로 학습된 딥러닝 기반 추론모델에 의하여, 검출대상신호를 결정하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
상기 제2규칙을 적용할 스텝신호와 동일한 채널 및 인덱스정보에 해당하는 학습데이터로 학습된 딥러닝 기반 추론모델에 의하여, 검출대상신호를 결정하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 입력신호에 대한 폴트 검출결과를 기설정된 주기 혹은 요청에 따라 중앙처리서버로 송신하는, 검출결과송신단계;를 더 포함하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
상기 입력신호에 대한 폴트 검출결과를 기설정된 주기 혹은 요청에 따라 중앙처리서버로 송신하는, 검출결과송신단계;를 더 포함하는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법.
1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 포함하는 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 시스템으로서,
상기 프로세서는,
장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계;
상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계;
시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계;
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계;
상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및
결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 수행하고,
상기 스텝신호는,
룰베이스 기반의 상기 제1규칙에 따라, 상기 입력신호의 특정 구간이 세그멘테이션되어 생성되고,
세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대한 인덱스정보가 부여되어 저장되는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 시스템.
상기 프로세서는,
장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계;
상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계;
시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계;
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계;
상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및
결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 수행하고,
상기 스텝신호는,
룰베이스 기반의 상기 제1규칙에 따라, 상기 입력신호의 특정 구간이 세그멘테이션되어 생성되고,
세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대한 인덱스정보가 부여되어 저장되는, 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 시스템.
1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 갖는 컴퓨팅장치에서 수행되는 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법을 구현하기 위한 컴퓨팅-판독가능 기록매체로서, 상기 컴퓨팅-판독가능 기록매체는, 컴퓨팅장치로 하여금 이하의 단계들을 수행하도록 하는 명령들을 저장하며, 상기 이하의 단계들은;
장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계;
상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계;
시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계;
상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대하여, 룰베이스 기반의 제1규칙에 따라 1 이상의 스텝신호로 세그멘테이션하고, 상기 1 이상의 스텝신호 각각에 대한 인덱스정보를 부여하는, 제2세그멘테이션단계;
상기 1 이상의 스텝신호별로 검출대상신호를 결정하는 제2규칙에 기반하여, 상기 제2규칙에 부합하는 1 이상의 스텝신호를 검출대상신호로 결정하는 검출대상신호결정단계; 및
결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함하고,
상기 스텝신호는,
룰베이스 기반의 상기 제1규칙에 따라, 상기 입력신호의 특정 구간이 세그멘테이션되어 생성되고,
세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대한 인덱스정보가 부여되어 저장되는, 컴퓨터-판독가능 기록매체.
장치의 출력신호를 수집하는 DAQ(Data Acquisition)로부터, 상기 장치의 복수의 채널 각각에서 출력되는 고해상도의 시계열데이터인 입력신호를 수신하는 입력신호수신단계;
상기 장치를 제어하여 상기 장치의 동작을 결정하는 제어모듈로부터, 상기 장치의 출력에 대한 제어정보를 수신하는 제어정보수신단계;
시간축에서 상기 제어정보와 상기 입력신호의 변동시점이 일치하도록 동기화하고, 상기 제어정보의 컨텍스트정보에 따라 상기 입력신호를 세그멘테이션하는, 제1세그멘테이션단계;
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결정된 상기 검출대상신호로부터 폴트를 검출하는, 폴트검출단계;를 포함하고,
상기 스텝신호는,
룰베이스 기반의 상기 제1규칙에 따라, 상기 입력신호의 특정 구간이 세그멘테이션되어 생성되고,
세그멘테이션된 상기 입력신호의 특정 구간에 대한 인덱스정보가 부여되어 저장되는, 컴퓨터-판독가능 기록매체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220113364A KR102604219B1 (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220113364A KR102604219B1 (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR102604219B1 true KR102604219B1 (ko) | 2023-11-20 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220113364A KR102604219B1 (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 고해상도 데이터에 대한 폴트를 검출하는 방법 및 그 시스템 |
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|---|---|
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |