KR102616451B1 - 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치 및 그 장치의 자가진단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치를 개시한다. 개시된 뱃치형 화학분석장치는 본체부와 자가진단부로 구성되고, 자가진단부는 상기 본체부로부터 상태 데이터를 수집하기 위한 상태 데이터 수집부와, 상기 본체부로부터 측정 데이터를 수집하기 위한 측정 데이터 수집부와, 상기 수집된 데이터를 분석하여 감시요소를 감시하고, 감시 결과를 상태감시 데이터베이스에 저장하는 가동상태 감시부와, 상기 가동상태 감시부에 의해 감시요소에 장애가 검출되면, 상기 상태 감시 데이터베이스를 분석하여 해당 장애의 원인을 진단하고, 진단 결과를 자가진단 데이터베이스에 저장하는 장애 원인 진단부와, 상기 진단결과에 따라 결함완화 및 자가치유가 가능한 장애에 대해서 자가조치하는 자가 조치부를 포함한다.

Description

오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치 및 그 장치의 자가진단 방법{Batch type chemical analysis device having error detection and self-diagnosis function and self-diagnosis method of the device}

본 발명은 뱃치형 화학분석장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상태를 감시하여 오류가 감지되면 자가진단을 통해 원인을 파악하여 신속하게 조치할 수 있는 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치에 관한 것이다.

우리나라에서는 2008년부터 하·폐수 처리장과 폐수 배출 사업장의 방류 수질을 24시간 내내 무인 자동으로 실시간 측정하여 불법 배출을 상시 감시하고, 이를 이용하여 배출부과금을 산정하는 수질원격감시체계(이하, 수질 TMS)를 운영하고 있다. 2023년 현재 전국 1,067개소에 온라인 수질분석장비가 설치되어 운영되고 있으며, 실시간 측정자료는 인터넷 통신망을 통해 한국환경공단에서 관리하는 관제센터(SOOSIRO)로 전송되고 있다.

환경부가 정한 수질 TMS 통신규격에서는 수질자동분석장치의 측정값과 함께 교정액 농도와 보정 기울기, 보정 절편, 측정범위, 희석비율 등 분석조건 값을 송신하도록 되어 있으며, 측정조 온도와 검출 신호만을 모니터링하고 있다. 한국환경공단에서 수질 TMS의 실시간 측정자료를 검증하고, 온라인 수질분석장비의 동작불량과 통신불량 여부를 원격에서 확인하여 긴급 점검을 요청한다.

그런데 TMS 자료를 통해서는 교정이 정상적으로 이루어졌는지, 측정조의 온도와 검출신호가 정상 범위에 있는지만 확인 가능하고, 수질 자동분석장치에서 나타내는 동작불량 여부만 알 수 있을 뿐, 어디에서 동작불량이 발생했는지, 어떤 원인에서 동작불량이 발생했는지는 파악할 수 없다. 예컨대, 종래의 수질 자동분석장치들은 시약, 증류수, 표준액 등이 부족하여 유입되지 않았을 때 동작불량 신호가 발생되도록 되어 있다. 따라서 수질 자동분석장치의 부품에 이상이 발생하여 정상적으로 작동하지 않거나 부품의 고장으로 가동이 중단되었을 때, 측정 자료의 이상 여부나 동작불량 신호만으로는 원격에서 오류의 원인을 규명하기 어려우며, 반드시 현장을 방문하여 사람이 장비를 점검해야만 문제점을 파악할 수 있다. 또한 수질 자동분석장치의 부품에 고장이 발생하였을 경우, 수리할 부품을 미리 준비하지 않은 상태에서 현장을 방문했을 경우에는 부품을 준비하여 재방문해야하며, 고장 수리가 지연되는 기간중에는 결측이 발생하는 문제점이 있다.

한편, 수질 자동분석장치가 현장에서 정상적으로 가동되고 있는지의 여부를 파악하기 위해 종래에 사용된 방법으로는 현장에서 측정된 후 전송된 시계열(time series) 자료를 원격에서 검토하는 방법이 있다. 그러나 실시간 측정자료를 분석하여 자동분석장치의 상태를 유추하려면 고도의 전문 지식이 필요할 뿐만 아니라 측정자료를 계속 모니터링하고 있어야만 한다. 시계열 측정자료가 급등 또는 급락하거나 측정될 수 없는 범위의 값을 나타낼 경우, 측정자료의 시간적 변화가 정상보다 크게 증가할 경우에는 측정장비에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 하지만 강우에 의한 희석이나 비점오염물질의 유출, 독성물질의 유입 등에 의해 농도가 급등락할 수 있으므로 기상자료나 다른 센서 자료를 함께 검토하여야만 정확한 판단을 내릴 수 있다.

또한 온라인을 통해 수질 자동분석장치에 이상이 있다고 판단될 경우에는 관리자가 직접 현장을 방문하여 장비의 상태를 점검하고, 문제를 파악하여 원인을 규명한 후, 부품을 교체하거나 고장을 수리하게 된다. 수질 자동분석장치에 이상이 발생할 경우, 자료의 신뢰성을 상실하여 측정 자료를 사용할 수 없으며, 고장 수리가 완료될 때까지 실시간 측정이 중단되어 자료의 결측이 발생하는 문제가 발생하게 된다.

나아가 수질 자동분석장치가 고장으로 완전히 정지하지 않더라도, 최적의 상태에서 벗어난 상태에서 운영될 경우 문제가 발생하였다고 볼 수 있다. 즉, 결함 감지(fault detection)는 문제의 근본적인 원인을 아직 모르는 상태에서 문제가 발생했다는 것을 인식하는 것이다. 종래에 결함 감지에 사용된 방법은 모니터링하고 있는 변수나 변화율에 대한 상한, 하한 또는 편차 한계를 기반으로 경보를 하는 것이다. 문제 발생을 경보한 후에는 진단을 통해 문제를 유발한 한 가지 이상의 근본 원인을 찾아내고 수리를 기다리는 동안 수행할 작업인 결함 완화 조치를 취하게 된다. 그러나 오류 감지에 있어서 임계값 설정은 매우 어려운 문제이다. 실제로 감지 임계값을 낮게 설정하면 잘못된 경보가 많이 생성될 수 있고, 반면에 감지 임계값을 높게 설정하면 천천히 발생하는 문제를 파악하지 못하거나 심각한 상황이 올 때까지 문제를 감지하지 못할 위험이 있다.

또한 종래의 자동화된 결함 감지 및 진단 방식에서는 수질 자동분석장치에 유량, 수위, 압력, 온도, 전력 등을 측정하는 부가적인 센서를 부착하여 상태를 모니터링하는 방법이 널리 사용되어 왔다. 센서로부터 얻어진 데이터로부터 정상상태에서 벗어난 오류나 이상을 감지하는 것이다. 그러나 이러한 센서 역시 시간이 지날수록 고장이나 오류를 일으키므로 잘못된 정보를 제공함으로써 잘못된 경보나 진단을 유발할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 센서로부터 얻어지는 자료와 함께 장비가 운영되는 과정에서 얻어지는 부가 정보를 통해 결함 감지 센서의 오류까지 분석해 낼 수 있는 심층적이고 다각적인 자가진단 능력이 필요하다.

KR 10-0877810 B1

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수질 자동 분석장치의 운영상 문제점을 해결하기 위하여 뱃치형 화학분석장치가 스스로 오류를 감지하고 자가진단을 통해 원인을 분석하여 자가 조치할 수 있는 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치 및 그 장치의 자가진단 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예는 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치를 개시한다.

개시된 뱃치형 화학분석장치는 본체부와 자가진단부로 구성된다. 본체부는 시료와 시약이 혼합되는 반응조와, 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기와, 시료와 시약을 이송받아 상기 반응조 및 검출기로 순환시키고, 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)과 상기 다수의 홀 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구를 가지는 로터를 포함하고, 상기 로터의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 스위칭 밸브와, 다수의 출입구가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브와, 상기 멀티포트밸브로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브로 이송하는 펌프와, 상기 시료와 시약을 반응조 및 검출기로 순환시키고, 외부로 배출하기 위하여, 상기 스위칭 밸브의 다수의 홀 중 하나로 공기를 공급하는 공기흡입·배출구와 전체동작을 제어하고 센서들로부터 감지데이터를 수집하며 상기 검출기의 출력을 분석하여 측정데이터를 생성하고, 감지 데이터와 측정 데이터를 데이터로거로 전송하는 컨트롤 패널을 포함한다.

자가진단부는 상기 본체부로부터 상태 데이터를 수집하기 위한 상태 데이터 수집부와, 상기 본체부로부터 측정 데이터를 수집하기 위한 측정 데이터 수집부와, 상기 수집된 데이터를 분석하여 감시요소를 감시하고, 감시 결과를 상태감시 데이터베이스에 저장하는 가동상태 감시부와, 상기 가동상태 감시부에 의해 감시요소에 장애가 검출되면, 상기 상태 감시 데이터베이스를 분석하여 해당 장애의 원인을 진단하고, 진단 결과를 자가진단 데이터베이스에 저장하는 장애 원인 진단부와, 상기 진단결과에 따라 결함완화 및 자가치유가 가능한 장애에 대해서 자가조치하는 자가 조치부를 포함한다.

상기 자가 진단부는 상태 데이터 수집부의 부품 상태 데이터를 이용하여 부품 잔여 수명을 예측하고, 소정의 위험레벨에 도달하면 해당 부품의 교체를 요청하는 부품잔여수명 예측부를 더 포함할 수 있다.

상기 가동상태 감시부는 환경 감시요소를 감시하기 위한 환경 감시부와, 시료 감시를 위한 시료 감시부와, 시약 감시부와, 증류수 감시부와, 부품 감시부와, 작동 감시부와, 측정자료 정확도 감시부와, 오류코드 및 상태감시 DB 관리부를 포함할 수 있다.

상기 장애원인 진단부는 장애원인을 판단 절차로 진단하는 판단 진단부와, 비교 절차로 진단하는 비교 진단부와, 범위로 진단하는 범위 진단부와, 시계열 분석으로 진단하는 시계열 분석 진단부와, 특성분석을 통해 진단하는 분석 진단부와, 진단코드를 부여하고 진단 데이터베이스를 관리하기 위한 진단코드/진단DB 관리부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 뱃치형 화학분석장치의 자가진단 방법을 개시한다.

개시된 자가진단 방법은 뱃치형 화학분석장치 본체부로부터 상태 데이터와 측정 데이터를 수집하는 데이터 수집단계와, 수집된 데이터를 감시요소를 감시하고, 감시 결과를 상태감시 데이터베이스에 저장하는 가동상태 감시단계와, 상기 가동상태 감시단계에서 감시요소에 장애가 검출되면, 상기 상태 감시 데이터베이스를 분석하여 해당 장애의 원인을 진단하고, 진단 결과를 자가진단 데이터베이스에 저장하는 장애원인 진단단계와, 장애원인 진단단계의 진단결과 자가 조치가능하면 자가 조치하고 재진단하는 자가 조치단계와, 자가조치가 불가능하거나 재진단 결과 장애가 지속되면 관리자에게 장애 내역을 통지하는 단계를 포함한다.

상기 자가진단 방법은 부품 잔여수명 예측하여 소정의 위험 레벨이면 부품교체를 요청하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 가동상태 감시단계는 분석과정에 따라 초기화 단계, 시료채취 단계, 탁도측정 단계, 제1 시약주입단계, 제1 혼합 단계, 제2 시약주입 단계, 제2 혼합 단계, 시료소화 단계, 냉각 단계, 제3 시약주입 단계, 제3 혼합 단계, 제4 시약주입 단계, 제4 혼합 단계, 제 5 시약주입 단계, 제5 혼합 단계, 흡광도 측정 단계, 세척 단계, 분석대기 단계 순으로 순차 감시요소를 감시할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 자동분석장치의 성능과 운영 효율을 개선하고 가동 중단을 초래하는 고장을 예방할 수 있고, 비정상적인 상태를 감지하여 중요 부품의 고장 및 망실을 예방하며, 신속한 고장 대응을 통해 자료의 결측을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 잔여유효수명 예측을 통한 사전 예방적 관리를 가능하게 하고, 이에 따라 현장 긴급 점검을 위한 방문을 최소화할 수 있으며, 유지관리 및 보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 가동 상태 감시부를 도시한 상세도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 장애 원인 진단부를 도시한 상세도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 자가진단 절차를 도시한 순서도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 분석 과정중 감시 절차를 도시한 순서도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 본체부를 개략적으로 나타내는 정면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 밸브의 일례를 나타내는 사시도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 밸브의 기능을 설명하기 위한 모식도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 멀티포트밸브의 일례를 나타내는 사시도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 멀티포트밸브의 기능을 설명하기 위한 모식도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료가 주입되는 상태를 설명하기 위한 모식도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 반응조가 가압 및 가열되는 상태를 설명하기 위한 모식도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시약이 주입되는 상태를 설명하기 위한 모식도,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료와 시약이 검출기로 이송되는 상태를 설명하기 위한 모식도,
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료와 시약이 외부로 배출되는 상태를 설명하기 위한 모식도이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 가동 상태 감시부를 도시한 상세도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 장애 원인 진단부를 도시한 상세도이다.

본 발명의 실시예에 따른 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 뱃치형 화학분석장치의 본체부(100)와, 자가 진단부(200)로 구성된다.

뱃치형 화학분석장치의 본체부(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 반응조(1100), 검출기(1200), 스위칭밸브(300), 멀티포트밸브(400), 펌프(500), 공기흡입/배출구(600), 컨트롤 패널(700)로 구성되어 시료를 분석하여 측정 데이터와 감지 데이터를 데이터 로거(30)로 전송하는 것이다.

도 6을 참조하면, 반응조(1100)는 시료와 시약이 혼합되는 곳이고, 검출기(1200)는 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 것이며, 스위칭 밸브(300)는 시료와 시약을 이송받아 반응조(1100) 및 검출기(1200)로 순환시키고 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)과 다수의 홀 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구를 가지는 로터를 포함하고 로터의 회전에 의해 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되게 한다. 멀티포트밸브(400)는 다수의 출입구가 방사형으로 구비되고, 각 출입구 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하고, 펌프(500)는 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 스위칭 밸브(300)로 이송한다. 공기흡입·배출구(600)는 시료와 시약을 반응조(1100) 및 검출기(1200)로 순환시키고 외부로 배출하기 위하여 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀 중 하나로 공기를 공급하고, 컨트롤 패널(700)은 본체부(100)의 전체 동작을 제어하면서 도시 생략된 센서들로부터 감지 데이터를 수집하며 검출기(1200)의 출력을 분석하여 측정 데이터를 생성하고, 감지 데이터와 측정 데이터를 데이터로거(30)로 전송한다.

뱃치형 화학분석장치의 자가진단부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체부(100)로부터 상태 데이터를 수집하기 위한 상태 데이터 수집부(210)와, 본체부(100)로부터 측정 데이터를 수집하기 위한 측정 데이터 수집부(220)와, 수집된 데이터를 분석하여 감시요소를 감시하는 가동상태 감시부(230)와, 가동상태 감시부(230)에 의해 감시요소에 장애가 검출되면 해당 장애의 원인을 진단하는 장애원인 진단부(240)와, 가동상태 감시부(230)로부터 부품들에 대한 상태 데이터를 전달받아 각 부품들의 잔여 수명을 예측하고, 소정의 위험레벨에 도달하면 해당 부품의 교체를 요청하는 부품 잔여수명 예측부(250)와, 진단결과에 따라 결함완화 및 자가치유가 가능한 장애에 대해서 자가조치하는 자가조치부(260)와, 테이터로거(30)나 운영 PC 등과 통신하기 위한 통신부(270)로 구성된다. 이러한 자가진단부(200)는 본체부(100)의 CPU에서 실행되는 소프트웨어로 구현될 수 있다.

도 1을 참조하면, 가동상태 감시부(230)는 감시 알고리즘이 구현된 제어 프로그램 상에서 가열온도 범위 초과, 냉방온도 범위 초과, 초기 광도 기준값 미만, 제어부와 통신두절이 1시간 이상 지속, 시료 및 시약 주입이 안되었을 경우, PCB 기판에서 오류코드 발생 등과 같은 동작불량 조건을 판단할 수 있다. 이때 PCB 기판에서 판단하는 동작 불량조건 및 오류 코드의 예는 다음과 같다.

원점 찾기가 선행되지 않은 상태에서 이동 요청을 받았을 경우 발생하는 오류코드는 '2003'이고, 모터 구동 시 정해진 기준값을 초과한 전류(즉, 과전류 검출)가 발생한 경우의 오류코드는 '2004'이고, 밸브 이동 시 홀이 너무 많이 검출 되어 채터링 상황으로 의심되는 경우의 오류코드는 '2005'이고, 원점 홀의 폭이 너무 좁은 경우 등으로 원점 홀 검출에 실패한 경우의 오류코드는 '2006'이다.

일반홀이 없거나 일반 홀을 원점 홀로 오인식하여 원점 홀만 검출되는 경우의 오류코드는 '2007'이고, 탈조 발생 또는 모터 회전수를 잘못 설정한 경우 등에 의해 발생하는 PULSE COUNT PER ROUND 설정이 맞지 않는 오류코드는 '2008'이고, 아무 홀도 검출 안되거나 모터 회전불량 또는 홀센서 불량 등에 의해 정량 펌프가 1초 이상 HALL이 검출되지 않을 경우의 오류코드는 '2009'이다.

탈조 발생 또는 모터 회전수를 잘못 설정하여 펄스를 모두 소진하고도 일을 수행하지 못한 경우의 오류코드는 '2010'이고, 밸브 타입이 잘못 지정된 경우의 오류코드는 '2011'이며, 홀 번호가 잘못 지정된 경우의 오류코드는 '2012'이고, 잘못된 방향 지정으로 인한 오류코드는 '2013'이다.

잘못된 물감지센서 지정으로 인한 오류코드는 '2017'이고, 입력값 범위 에러로 인한 오류코드는 '2018'이며, 물감지 센서가 꺼져 있는 경우의 오류코드는 '2019'이고, 물이 정상적으로 유입/배출되지 않는 경우의 오류코드는 '2020'이다.

가공된 홀의 폭이 너무 좁은 경우의 오류코드는 '2022'이고, 경고레벨 이상 전류 검출한 경우의 오류코드는 '2024'이며, 정상 동작 후 멈춤 위치가 홀이 아닌 경우의 오류코드는 '2025'이다.

이와 같이 감시요소를 오류코드로 관리할 경우에는 정보전달이 용이하고, 코드를 통해 쉽게 오류내역을 검색할 수 있다. 이러한 오류코드는 하나의 예에 불과한 것이고, 필요에 따라 다양한 방식으로 부여할 수 있다.

또한 가동상태 감시부(230)는 도 2에 도시된 바와 같이, 환경 감시요소를 감시하기 위한 환경 감시부(231), 시료 감시를 위한 시료 감시부(232), 시약 감시부(233), 증류수 감시부(234), 부품 감시부(235), 작동 감시부(236), 측정자료 정확도 감시부(237), 오류코드 및 상태감시 DB 관리부(238)로 구성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 환경 감시부(231)는 측정장치의 내부 기온을 감시하기 위하여, 분석 후 휴지기간 중에 소화조 온도센서로 온도를 측정하거나 세척시 증류수의 온도를 측정하여 에어콘 고장 여부와 난방기 고장 여부, 측정장치 케이스의 환기팬 고장 등을 진단할 수 있다. 또한 환경 감시부(231)는 전원 공급 여부를 감시하기 위해 전원을 감시하여 정전 여부 및 순간 정전 여부를 진단할 수 있다.

시료 감시부(232)는 시료정상 공급여부를 감시하기 위하여 저류조나 기포제거조에 수위센서를 장착하고, 시료 유입관에 액체감지센서를 장착한 후 멀티포트 감지센서에서 시료 유입시 측정하여 채수 펌프 고장, 시료 유입관 막힘, 밸브 포트 위치 비정상, 정량펌프 작동 비정상 등을 진단할 수 있다. 또한 시료 감시부(232)는 여과된 시료의 정상 공급 여부를 감시하기 위하여 여과수 리저버에 수위센서를 장착하고, 시료 유입관에 액체감지센서를 장착한 후 멀티포트에 장착된 액체 감지센서에서 시료유입시 측정하여 채수 펌프 고장, 연속 여과장치 고장, 밸브 포트 위치 비정상, 정량펌프 작동 비정상 등을 진단할 수 있다. 또한 시료 감시부(232)는 고탁도 시료의 유입을 감시하기 위해 시료의 초기 광도값을 측정한 후 탁도가 높은 시료 여부를 진단하고, 색도가 있는 시료의 유입을 감시하기 위해 시료의 초기광도값을 측정한 후 색도 여부를 진단할 수 있다.

시약 감시부(233)는 시약의 상태를 감시하기 위해 멀티포트(400)에 장착된 액체감지센서에서 각 시약 유입시 측정하고, 기기 받침의 누수 감지센서에서 측정하며, 검량선을 확인하여 시약 부족여부, 시약병과 시약공급 라인이 올바르게 연결되었는지 여부, 시약의 오염 여부, 시약병/밸브 포트 누수 여부, 시약의 변질 여부 등을 진단할 수 있다.

증류수 감시부(234)는 증류수 상태 감시를 위해 멀티포트(400)에 장착된 액체 감지센서에서 각 시약 유입시 측정하고, 세척시 마지막 헹굴 때 초기 광도값을 측정하고, 기기받침의 누수 감지센서에서 측정한 후 검량선과 비교하여 증류수 부족 여부, 증류수통과 증류수 공급 라인이 올바르게 연결되었는지 여부, 증류수의 오염 여부, 증류수통/밸브 포트 누수 여부, 증류수의 품질 이상 여부, 세척이 잘 되었는지 여부 등을 진단할 수 있다.

부품 감시부(235)는 밸브 작동 감시를 위해 밸브 포트 위치를 측정하여 밸브 작동 이상, 밸브 로터 마모 정도, 밸브 모터 고장, 펌프 포터인터럽터 고장 등을 진단하고, 펌프 작동 감시를 위해 펌프 회전수를 측정하여 펌프 작동 이상, 펌프 세라믹 피스톤 마모 정도, 펌프 모터 고장, 펌프 포터인터럽터 고장 등을 진단할 수 있다. 또한 부품 감시부(235)는 펌프 이송 용량 정확도를 감시하기 위해 증류수 유입 라인을 비우고, 멀티포트(400)에 장착된 액체 감지센서에서 증류수 유입시 걸리는 시간을 측정하여 펌프 세라믹 피스톤 마모 정도, 펌프 정확도 점검 등을 진단할 수 있다. 또한 부품 감시부(235)는 가열소화조 러버히터 감시를 위해 가열소화조 온도센서로 가열시 시간에 따라 온도를 측정하고, 기판에서 히터 작동 여부를 측정하여 러버 히터의 노후화 정도, 러버 히터의 고장 정도, 가열 소화조의 온도 제어가 정확한지 여부, 가열 소화조 온도 과열 여부, 고온 고압 가열시 온도, 압력 조건 충족 여부 등을 진단하고, 가열소화조 냉각팬 감시를 위해 가열소화조 온도센서로 냉각시 시간에 따라 온도를 측정하고, 기판에서 히터 작동 여부를 측정하여 냉각팬의 고장 여부, 열전모듈 노후화/고장 여부 등을 진단할 수 있다. 또한 부품 감시부(235)는 스터러 감시를 위해 기판에서 스터러 작동 여부 측정하여 스터러 모터 고장 여부를 진단하고, 검출기(1200) 작동 감시를 위해 광원을 켜지 않은 상태에서 시료 없이 검출기(1200)로 흡광도를 반복 측정하여 검출기의 정상상태 여부, 검출기의 노이즈 여부, 검출기에 외부 광이 유입되는지 여부 등을 진단할 수 있다. 부품 감시부(235)는 광원 작동 감시를 위해 시료 없이 광원을 켠 상태에서 검출기 광도값을 반복 측정하여 광원의 노후화 여부, 광원의 고장 여부, 광원의 노이즈 여부, 검출기의 감도 변화 여부, 검출기 직선성 여부, 검출기의 노이즈 여부 등을 진단하고, 배출 펌프 작동 감시를 위해 기판에서 펌프 작동 여부를 측정하고 배출관에 액체감지센서를 장착하여 배출펌프 고장 여부를 진단할 수 있다.

작동 감시부(236)는 기기 상태 감시를 위해 현재 상태를 파악하여 검량, 보수, 전원단절, 대기, 고장 상태 등을 진단하고, 작동 중단시 상태를 감시하기 위해 DB(230a)에 감시요소가 저장된 갯수를 보고 어느 시점에서 작동 중단이 되었는지 진단할 수 있다.

측정자료 정확도 감시부(237)는 검량선을 감시하기 위해, 검량선의 기울기 변화와 검량선의 절편 변화, 검량선의 상관계수 변화를 감시하여 시약의 변질, 기기의 종합적 상태 등을 진단하고, 바탕실험 감시를 위해 증류수 분석 결과에 의해 시약 오염 여부, 증류수 오염 여부 등을 진단할 수 있다.

또한 측정자료 정확도 감시부(237)는 재현성 감시를 위해 3회 이상 동일한 표준액을 연속 측정하여 기기의 종합적 상태를 진단하고, 시간에 따른 재현성 변화를 감시하기 위해 동일 표준액에 대한 주기적 반복 결과 분석(control chart)을 통해 표준액, 시약의 변질과정을 파악하고, 기기의 종합적 상태를 진단할 수 있다.

또한 측정자료 정확도 감시부(237)는 희석배율 변경시 정확도를 감시하기 위해 희석배율을 조절하면서 측정하여 검량선의 휨 정도를 파악하고, 흡광도를 감시하기 위해 흡광도 값의 범위를 측정하여 검량선 범위 밖의 농도 측정 여부를 진단할 수 있다.

오류코드 및 상태감시DB 관리부(238)는 앞서 설명한 바와 같이 감시요소별 오류 내용에 대해 각각 오류코드를 할당하고, 다음과 표 1과 같이 상태 감시 DB를 관리한다.

	수질분석1	수질분석2	수질분석3		수질분석 N
측정소명
분석항목
분석장비 ID#
분석개시시간
Julian day
분석의 종류	시료분석	검정1
희석배율
희석배율 고정여부
감시요소 1
감시요소 2
감시요소 3
..
감시요소 K
분석종료시간

상기 표 1을 참조하면, 수질분석1 내지 수질분석 N에 대해서 측정소명, 분석항목, 분석장비 ID#, 분석개시시간, Julian day, 분석의 종류, 희석배율, 희석배율 고정여부, 감시요소 1 내지 감시요소 K, 분석종료시간 등을 기록한다.

본 발명의 실시예에서는 상태 감시부(230)에서 분석중 환경요소, 시료/시약 주입여부, 부품상태 실시간 측정 등으로 상태감시 DB(230a)를 작성하여 감시요소별 측정결과를 기록한다. 예컨대, 환경 감시부(231)에서 측정장치(측정소)의 내부 기온 감시를 위해 가열 전 현재온도를 측정하여 MDB 파일에 기록한 후 상태감시 DB(230a)에 기록하고, 전원 공급 여부를 감시하기 위해 데이터로거(30)에서 통신상태를 감시하고 전원이 공급되지 않으면 통신불량으로 상태정보를 생성한 후 상태감시 DB(230a)에 기록한다.

시료/시약 감시부(232,233)에서는 시료 유입을 감시하기 위해 감지센서로 유입여부 판단하여 ERRORLOG에 기록함과 아울러 상태감시 DB(230a)에 기록하고, 시약 유입을 감시하기 위해 감지센서로 유입여부를 판단하여 ERRORLOG에 기록함과 아울러 상태감시 DB(230a)에 기록한다.

작동 감시부(236)에서는 작동이력 감시를 위해 분석횟수를 MDB 파일에 기록함과 아울러 자동분석 시작시 설정횟수(교정횟수, 분석횟수, 자동분석횟수)를 상태감시 DB(230a)에 기록하고, 실제분석회수를 상태감시DB(230a)에 기록한다. 통신 장애 감시를 위해 노이즈 발생 시 CMDLOG에 기록함과 아울러 명령어 노이즈 발생 횟수 측정하여 상태감시 DB(230a)에 기록하고, 분석 시간 감시를 위해 1회 분석 소요 시간을 로그 파일에 기록함과 아울러 1회 분석 소요시간을 상태 감시DB(230a)에 기록한다.

측정자료 정확도 감시부(237)에서는 교정 감시를 위해 교정정보를 MDB 파일에 기록하고, 희석배수 감시를 위해 희석배수를 MDB 파일에 기록하며, Factor 감시를 위해 factor를 MDB 파일에 기록한다.

부품 감시부(235)는 다채널밸브 인터럽트 감시를 위해 인터럽트 이상으로 판단하여 “<” 발생시 ERRORLOG에 기록함과 아울러 상태감시DB(230a)에 기록하고, 다채널밸브 모터 감시를 위해 포트위치 이동시간을 측정하여 상태감시DB(230a)에 기록하고, 스위칭밸브 인터럽트 감시를 위해 인터럽트 이상 판단이나 “<” 발생시 ERRORLOG에 기록하고, 상태감시DB(230a)에 기록한다. 스위칭밸브 모터 감시를 위해 포트위치 이동시간을 측정하여 상태감시DB(230a)에 기록하고, 정량펌프 인터럽트 감시를 위해 인터럽트 이상을 판단하여 “<” 발생시 ERRORLOG에 기록함과 아울러 상태감시DB(230a)에 기록하고, 정량펌프 모터 감시를 위해 정량펌프 회전시간을 측정하여 상태감시DB(230a)에 기록한다. 히터 감시를 위해 가열기 작동 5분 후 온도를 측정하고, 가열 20분 완료 후 가열기 작동중지 전 온도를 측정하여 MDB 파일에 기록함과 아울러 100도 이하일 경우 ERRORLOG에 기록하고, 가열 20분 동안 1분간격으로 온도를 측정하여 설정온도에 도달하는 시간을 측정한 후 상태감시DB(230a)에 기록한다.

또한 부품 감시부(235)는 냉방팬 감시를 위해 냉각팬 10분 작동 후 온도 측정하여 MDB 파일에 기록하고, 50도 이상일 경우 ERRORLOG에 기록함과 아울러 상태감시DB(230a)에 기록한다. 스터러 감시를 위해 모터전류를 측정하여 상태감시DB(230a)에 기록하고, 검출기 감시를 위해 dark 측정, 초기광도값 측정하여 MDB 파일에 기록하고, dark값이 100 이상일 경우와 초기 광도값이 10000 이하일 경우 ERRORLOG에 기록함과 아울러 일정시간동안 측정하여 평균값, 표준편차 값으로 상태를 판단하여 상태감시DB(230a)에 기록한다. 광원 감시를 위해 초기 광도값을 측정하여 MDB 파일에 기록하고 초기 광도값이 0일 경우 ERRORLOG에 기록함과 아울러 일정시간동안 측정하여 평균값, 표준편차를 산정하여 상태감시DB(230a)에 기록한다. 플로우셀의 오염 감시를 위해 초기 광도값을 측정하여 MDB 파일에 기록함과 아울러 상태감시DB(230a)에 기록하고, 플로우셀의 누수 감시를 위해 일정시간동안 측정하여 평균값, 표준편차를 산정한 후 상태감시DB(230a)에 기록하고, 배출 펌프 감시를 위해 배출라인에 감지센서를 부착하여 배출여부를 판단하여 상태감시DB(230a)에 기록한다. 누수 감시를 위해 누수 방지대에 누수감지센서를 부착하여 누수여부 판단하여 상태감시DB(230a)에 기록한다.

이와 같이 가동상태 감시부(230)는 감시요소별로 상태를 측정한 상태 측정 데이터를 DB(230a)에 저장한 후 장애가 검출되면 장애원인 진단부(240)로 장애를 알리고, 이에 따라 장애원인 진단부(240)는 상태감시 DB(230a)를 분석하여 문제점이 발생한 원인이 무엇인지를 규명한 후 자가진단 DB(240a)에 저장한다. 이때 본 발명의 실시예에서는 저장소를 절약하기 위해 분석이 끝날 때마다 자가 진단 프로그램이 DB(230a,240a)를 분석하여 결과를 파일에 저장할 때, 일정 양만 저장하고 과거 데이터는 새로운 자료가 입력되면 하나씩 삭제할 수 있다. 그리고 측정장치에 장착된 PC에 측정결과와 자가진단 결과를 통신부(270)를 통해 송부할 수 있다.

장애원인 진단부(240)는 도 3에 도시된 바와 같이, 장애원인을 판단 절차로 진단하는 판단 진단부(241), 비교 절차로 진단하는 비교 진단부(242), 범위로 진단하는 범위 진단부(243), 시계열 분석으로 진단하는 시계열 분석 진단부(244), 특성분석을 통해 진단하는 분석 진단부(245), 진단코드를 부여하고 진단 데이터베이스를 관리하기 위한 진단코드/진단DB 관리부(246)로 구성된다.

도 3을 참조하면, 판단 진단부(241)는 상태감시 DB(230a)에서 감시요소의 상태가 0이면 정상, 1이면 비정상으로 판단하는 것이다. 판단 진단부(241)에서 진단하는 감시요소로는 멀티포트 시약감지센서, 스터러, 배출펌프, 전원, 펌프 정확도, 누수 감지 센서 등이 있고, 상태감시 데이터베이스(230a)에서 멀티포트 시약감지센서의 상태, 스터러의 상태, 배출펌프의 상태, 전원의 상태, 펌프 정확도의 상태, 및 누수감지센서의 상태를 판단하여 모두 0이면 정상으로 진단하고, 어느 하나라도 1이면 비정상으로 진단한다.

비교 진단부(242)는 상태감시 DB(230a)에서 감시요소의 상태를 기준값과 비교하여 판단하는 것으로, 비교로 진단하는 감시요소에서 밸브감시는 밸브 이동시 밸브포트번호로 판단하는 것이고, 펌프감시는 펌프작동시 펌프회전수와 펌프회전 방향으로 판단하는 것이다.

범위 진단부(243)는 상태감시 DB(230a)에서 감시요소의 상태를 기준 범위에 속하는지로 판단하는 것으로, 범위로 진단하는 감시요소로는 기온, 수온, 가열시 온도 증가속도, 소화중 온도 감시, 냉각시 온도 감소속도, 냉각 후 최종온도, 외부 광 유입여부, 시료 탁도 측정, 흡광도 측정, 증류수 흡광도 등이 있다. 여기서, 기온은 대기시 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 비정상이며, 수온은 시료 유입시 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 경고이다. 가열시 온도 증가 속도(기울기)는 소화시 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 비정상이다. 소화중 온도 감시는 소화시 측정하여 평균, 표준편차가 범위 포함시 정상이고, 평균, 표준편차가 범위 초과시 비정상이다. 냉각시 온도 감소 속도(기울기)는 냉각시 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 비정상이다. 냉각 후 최종 온도는 냉각 후 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 비정상이다. 외부 광 유입 여부는 탁도측정시 진단하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 비정상이다. 시료 탁도 측정은 탁도측정시 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 경고이다. 흡광도 측정은 검출시 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 경고 및 자동희석이다. 흡광도 측정시 발색이 되지 않는 경우는 검출시 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 값이 매우 낮을 경우 경고이다. 증류수 흡광도는 최종 세척시 측정하여 범위내 포함시 정상이고, 범위 초과시 비정상이다. 검출기의 재현성(광원 off)은 탁도측정시 측정하여 평균, 표준편차가 범위 포함시 정상이고, 평균, 표준편차가 범위 초과시 비정상이다. 검출기의 재현성(광원 on)은 탁도측정시 및 세척시(증류수 유무) 측정하여 평균, 표준편차가 범위 포함시 정상이고, 평균, 표준편차가 범위 초과시 비정상이다.

시계열 분석 진단부(244)는 상태감시 DB(230a)에서 감시요소의 상태를 시계열 분석하여 판단하는 것으로, 시계열 분석으로 진단하는 감시요소로는 증류수 흡광도의 추세 변화, 검출기의 재현성(광원 off), 검출기의 재현성(광원 on), 가열시 온도 증가 속도 (기울기) 변화, 냉각시 온도 감소 속도(기울기) 변화, 검량선 기울기, 검량선 절편, 검량선 상관계수, 증류수 블랭크, 흡광도 변화, 초기광도값의 계속 증가 또는 계속 감소 등이 있다. 시계열 분석으로 진단하는 감시요소에서 증류수 흡광도의 추세 변화는 최종 세척시 측정하여 평균값과 유사하면 정상이고, 급격한 변화시 경고이다. 검출기의 재현성(광원 off)은 탁도측정시 측정하여 과거 평균값과 유사하면 정상이고, 과거 평균값 범위 초과하면 비정상이다. 검출기의 재현성(광원 on)은 탁도측정시, 세척시(증류수 유무) 측정하여 과거 평균값과 유사하면 정상이고, 과거 평균값 범위를 초과하면 비정상이다. 가열시 온도 증가 속도(기울기) 변화는 소화시 측정하여 기울기 감소가 없을 때 정상이고, 기울기 감소 발생시 주의이다. 냉각시 온도 감소 속도(기울기) 변화는 냉각시 측정하여 기울기 감소가 없을 때 정상이고, 기울기 감소 발생시 주의이다. 검량선 기울기는 검량시 측정하여 검량선 기울기 변화가 없을 때 정상이고, 검량선 기울기 변화시 주의 또는 비정상이다.

검량선 절편은 검량시 측정하여 Y축 절편의 변화가 없을 때 정상이고, Y축 절편의 변화시 주의 또는 비정상이다. 검량선 상관계수는 검량시 측정하여 상관계수가 일정값 이상이면 정상이고, 상관계수 감소시 주의/비정상이다. 증류수 블랭크 흡광도 변화는 검출시 측정하여 일정할 때 정상이고, 증가시 증류수 오염 주의/비정상이다. 초기 광도값의 계속 증가 또는 계속 감소는 검출시 측정하여 일정 범위내이면 정상이고, 갑자기 높은 값이면 탁도 주의이며, 계속 감소 또는 계속 증가이면 비정상이다.

분석 진단부(245)는 상태감시 DB(230a)에서 감시요소의 상태를 특징 분석하여 판단하는 것으로, 분석으로 진단하는 감시요소로는 표준액 반복분석, 희석배율 변경 후 표준액 반복 분석 등이 있다. 분석으로 진단하는 감시요소에서 표준액 반복분석은 시험시 측정하여 평균, 표준편차가 범위 포함시 정상이고, 평균, 표준편차가 범위 초과시 비정상이다. 희석배율 변경 후 표준액 반복 분석은 고농도 표준액을 분석했을 때 검량선이 직선이면 정상이고, 직선에서 벗어나면 비정상이다.

진단코드/진단DB 관리부(246)는 진단코드를 부여하고 진단 데이터베이스(240a)를 관리하기 위한 것이다. 각 진단과정의 판단 분기에서 정상이면 다음 단계로 넘어가고, 주의 또는 비정상이면 진단 코드번호를 부여할 수 있다. 이때 진단코드는 두자리 알파벳과 번호를 혼용할 수도 있고, 분석자료와 함께 진단코드를 송신할 수 있다. 진단코드의 종류에 따라 긴급호출, 경고 또는 주의 등을 발동할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자가진단 결과 파일 DB 구조는 다음 표 2와 같다.

	수질분석1	수질분석2	수질분석3	..	수질분석N
측정소명
분석항목
분석장비 ID#
분석개시시간
Julian day
분석의 종류	시료분석	검정1
분석결과
진단 코드

상기 표 2를 참조하면, 수질분석1 내지 수질분석N에 대해서, 측정소명, 분석항목, 분석장비 ID#, 분석개시시간, Julian day, 분석의 종류, 분석결과, 진단 코드 등을 기록한다.

다시 도 1을 참조하면, 잔여수명 예측부(250)는 가동상태 감시부(230)로부터 부품들에 대한 상태 데이터를 전달받아 각 부품들의 고장시기를 예측하여 잔여사용기한(remaining useful life)을 예측하고, 소정의 위험레벨에 도달하면 해당 부품의 교체를 요청한다.

자가 조치부(260)는 진단결과에 따라 결함완화 및 자가치유가 가능한 장애에 대해서 자가조치를 하기 위한 것이다. 이를 위해 자가 조치부(260)는 진단 코드별 문제점 해결방안을 제시하고, 진단 코드에 따라 미리 마련된 Trouble shooting guide에 따라 조치방법을 제시할 수 있다. 또한 자가 조치부(260)는 본체부(100)를 제어하여 정지 후 세척, 초기화, 밸브 자동 세척, 자동 검정 재수행, 재현성 재시험, 부품별 시험 기기 작동 중지 등과 같은 자가 조치 사항을 자동으로 수행할 수도 있다.

통신부(270)는 RS232C, RS422, USB 등과 같은 유선 통신포트로서, 데이터로거(30)나 운영 PC 등과 연결하여 통신할 수 있게 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 자가진단 절차를 도시한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 분석 과정중 감시 절차를 도시한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 데이터 수집 단계(S101)에서는 상태 데이터 수집부(210)가 본체부(100)에서 상태 데이터를 수집하고, 측정 데이터 수집부(220)가 본체부(100)에서 측정 데이터를 수집한다.

가동상태 감시 단계(S102)에서는 가동상태 감시부(230)가 앞서 설명한 바와 같이 감시요소별로 수집된 데이터에서 가동상태를 감시하여 상태감시 데이터베이스(230a)에 저장한다.

또한, 가동상태 감시 단계(S102)에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 분석장치의 분석과정에 따라 감시요소를 순차적으로 감시할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 분석과정은 초기화 단계(S201), 시료채취 단계(S202), 탁도측정 단계(S203), 제1 시약주입 단계(S204), 제1 혼합 단계(S205), 제2 시약주입 단계(S206), 제2 혼합 단계(S207), 시료소화 단계(S208), 냉각 단계(S209), 제3 시약주입 단계(S210), 제3 혼합 단계(S211), 제4 시약주입 단계(S212), 제4 혼합 단계(S213), 제5 시약주입 단계(S214), 제5 혼합 단계(S215), 흡광도 측정 단계(S216), 세척 단계(S217), 분석대기 단계(S218) 순으로 이루어질 수 있다.

초기화 단계(S201)에서는 밸브 포트위치 센서로 밸브 포트 위치를 감시한다.

시료채취 단계(S202)에서는 멀티포트 시약감지센서로 시료 유입 여부를 감시하고, 밸브 포트위치 센서로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수 센서로 펌프 작동 여부를 감시하고, 소화조 온도센서로 시료 수온을 측정한다.

탁도측정 단계(S203)에서는 광원 off 상태에서 검출기(1200)로 외부 광 유입여부를 감시하고, 광원 on 상태에서 검출기(1200)로 시료 탁도를 측정하며, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하고, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시한다.

제1 시약주입 단계(S204)에서는 멀티포트 시약감지센서로 시약 유입 여부를 감시하고, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시한다.

제1 혼합 단계(S205)에서는 스터러 모터작동 감시센서로 스터러 정상 여부를 감시한다.

제2 시약주입 단계(S206)에서는 멀티포트 시약감지센서로 시약 유입 여부를 감시하고, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시한다.

제2 혼합 단계(S207)에서는 스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시한다.

시료소화 단계(S208)에서는 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하고, 일정시간 간격으로 소화조 온도센서를 감지하여 히터 작동/노후화 여부를 감시한다.

냉각 단계(S209)에서는 일정시간 간격으로 소화조 온도센서를 감지하여 냉각팬 작동 여부를 감시한다.

제3 시약 주입 단계(S210)에서는 멀티포트 시약감지센서로 밸브 정상 여부를 감시하고, 밸브 포트위치로 시약 유입 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시한다.

제3 혼합 단계(S211)에서는 스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시한다.

제4 시약주입 단계(S212)에서는 멀티포트 시약감지센서로 시약 유입 여부를 감시하고, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시한다.

제4 혼합 단계(S213)에서는 스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시한다.

제5 시약주입 단계(S214)에서는 멀티포트 시약감지센서로 시약 유입 여부를 감시하고, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시한다.

제5 혼합 단계(S215)에서는 스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시한다.

흡광도측정 단계(S216)에서는 검출기(1200)로 흡광도를 측정하고, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시한다.

세척 단계(S217)에서는 배출펌프 감시로 배출펌프 정상 여부를 감시하고, 스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시하며, 증류수 있을 때 검출기(1200)로 정상 세척 여부를 감시하고, 증류수 없을 때 검출기(1200)로 정상 세척 여부를 감시하며, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하고, 시약감지센서로 펌프 이송용량을 측정하여 펌프 정확도를 검사한다.

분석대기 단계(S218)에서는 소화조 온도센서로 기온을 측정하고, 전원감시센서로 전원을 감시하며, 검출기에서 광원 off와 반복 측정하여 검출기 정상 여부를 감시하고, 검출기에서 광원 on과 반복 측정하여 광원/검출기의 정상 여부를 감시한다.

다시 도 4를 참조하면, 가동상태 감시 단계(S102)에서 장애가 검출되면, 장애원인 진단부(240)가 상태감시 데이터 베이스(230a)를 분석하여 장애원인을 진단하고, 진단결과를 자가진단 DB(240a)에 저장한다(S103,S104).

이어 조치가능한 장애인지를 판단하여 조치 가능하면 자가 조치부(260)가 자가조치 후 재진단하고, 재진단 결과 장애가 해소되어 정상이면 종료한다(S105~S108).

자가조치가 불가능하거나 재진단 결과 장애가 해소되지 않으면, 관리자에게 통지하여 조치를 요구한다(S109).

한편, 가동상태 감시단계(S102)에서 부품 상태 정보가 수집되면, 소정의 절차에 따라 각 부품의 잔여수명을 예측하고, 예측된 잔여수명이 위험레벨이면 관리자에게 통지하여 해당 부품의 교체를 요청하여 예지정비를 가능하게 한다(S110~S113). 예컨대, 가열 소화조의 히터 고장 또는 노후화 경향을 파악하여 히터를 가열하기 시작한 후 시료가 130도 온도에 도달할 때까지 온도센서로 가열 온도를 주기적으로 측정하여 데이터를 축적하게 한다면 온도가 증가하는 기울기로서 히터가 정상 상태인지를 파악할 수 있다. 이때 온도가 증가하는 기울기가 점점 낮아진다면 히터가 노후화 된다는 것을 알 수 있고, 고장시까지의 데이터가 축적되어 있다면 잔여수명(Remaining useful life)을 합성곱신경망(Convolutional Neural Network) 등과 같은 기계학습 기법을 이용하여 추정할 수도 있다.

이상의 실시예에서는 제어 프로그램을 통해 자가진단하는 것을 위주로 설명하였으나 본 발명의 다른 실시예에서는 딥러닝 기반으로 예지정비 기능을 구현할 수도 있다. 즉, 많은 감시요소의 데이터로부터 논리적으로 원인을 찾는 방법을 사용하여 알고리즘을 작성할 수도 있지만 시료가 들어가지 않게 조작하거나 시약이 들어가지 않도록 조작했을 때의 데이터를 쌓은 후 원인에 따라 데이터를 분류해 주석을 달아 학습 데이터를 생성한 후, 지도학습(Supervised learning)을 통해 인공지능모델을 구축하고, 이후 새로운 데이터가 들어올 경우에는 AI모델을 통해 예측하여 시료가 유입되지 않았다는 것을 유추할 수 있다. 이와 같이 예지정비는 현재상태를 확인하는 수준이 아니라 시계열로 상태를 실시간으로 분석하거나 기계학습을 통해 예지적으로 장비의 상태를 체크하므로 시스템 이상 상황을 감지 및 분석하여 고장 시점을 사전예측할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 본체부 구성을 개략적으로 나타낸 정면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 본체부(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 시료와 시약이 혼합되는 반응조(1100), 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기(1200), 시료와 시약을 이송받아 반응조(1100)와 검출기(1200)로 순환시키고, 외부로 배출하는 스위칭 밸브(300), 외부로부터 시료와 시약을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브(400), 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약을 스위칭 밸브(300)로 이송하는 펌프(500), 시료와 시약의 순환 및 배출을 위하여 상기 스위칭 밸브(300)로 공기가 연통되는 공기흡입·배출구(600), 및 컨트롤 패널(700)을 포함한다.

이러한 본 발명의 실시예는 반응조(1100), 검출기(1200), 멀티포트밸브(400) 및 펌프(500)가 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀에 각각 연결되고, 특히 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀 중 하나로 공기가 연통되는 공기흡입·배출구(600)가 연결되며, 스위칭 밸브(300)의 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되도록 한 것이다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 화학분석장치의 구성요소들을, 특히 외부로부터 시료와 시약을 유입하는 멀티포트밸브(400)를 종래와 같이 하나의 루프관에 연결시켜 고정하는 것이 아니라, 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀에 각각 연결시킴으로써, 종래와 같이 입자성 물질이 많이 포함된 시료를 분리할 때, 시약의 반복된 순환에 의해 상기 멀티포트밸브(400)의 출입구 내부에 이물질이 끼는 문제점을 줄이고자 하는 것이다.

반응조(1100)는 그 안에서 시료와 시약을 혼합하기 위한 챔버이다. 시료와 시약은 외부로부터 공급되는데, 상기 멀티포트밸브(400)를 통하여 펌프(500)에 의해 스위칭 밸브(300)로 이송된 다음 반응조(1100) 상단에 구비된 관을 통하여 반응조(1100) 안으로 유입되는 것이다. 시료와 시약은 멀티포트밸브(400)의 다수의 출입구에 의해 종류별로 하나 이상씩 선택적으로 반응조(1100) 내부에 포함될 수 있다. 이러한 반응조(1100)는 우수한 내열충격성과 화학적 내구성을 갖도록 파이렉스(pyrex) 유리로 만들어질 수 있고, 여기에는 온도센서와 실리콘 고무히터를 상기 반응조(1100) 둘레에 부착시켜서 기 설정된 온도로 반응조(1100)를 가열할 수 있는 가열기(도시 생략)와 반응조(1100) 내부를 혼합할 수 있는 교반기(도시 생략)가 더 포함될 수 있다.

그리고, 검출기(1200)는 시료와 시약의 반응상태를 검출 및 분석하는 것으로, 검출기(1200)가 검출 및 분석할 수 있는 대상이나 방법 및 구성은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 검출기(1200)는 용액이 통과하는 플로우셀과 광원, 검출센서를 포함할 수 있고, 용액(시료와 시약)이 통과하면 빛의 파장에 따라 흡광 또는 형광을 측정하는 것이 가능하며, 전기화학적 센서가 장착되어 있어 특정 성분을 검출할 수도 있다.

또한, 스위칭 밸브(300)는 펌프(500)를 통해 멀티포트밸브(400)로부터 시료와 시약을 이송받아, 반응조(1100) 및 검출기(1200)로 유입 및 유출되도록 순환시키고, 검출기(1200)에서 분석이 끝난 다음에는 시료와 시약을 외부로 배출하는 것이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 밸브(300)의 구조 일례를 나타내는 사시도이다.

스위칭 밸브(300)는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유(출)입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함한다. 그래서 도 8에 나타난 바와 같이, 로터(320)의 회전에 의해 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통될 수 있는 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 스위칭 밸브(300)의 작동 및 기능을 설명하기 위한 모식도이다.

도 8을 참조하면, 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)의 회전에 의해 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통될 수 있고, 첫번째 경우는 도 8의 (a)에서 처럼 인접한 2개의 홀(301, 310)이 쌍을 이루어 연통되는 것이고, 두번째 경우는 도 8의 (b)에서 처럼 인접한 2개의 홀(301, 302)이 쌍을 이루어 연통되는 것이다. 도 8의 (c)의 세번째 경우는 스위칭 밸브(300)의 어떠한 홀(hole)(301~310)도 서로 연통되지 않는 경우인데, 이에 대해서는 후술하여 설명하기로 한다.

또한, 멀티포트밸브(400)는 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 것이다. 도 9는 본 발명에 따른 멀티포트밸브(400)의 구조 일례를 나타내는 사시도이다.

도 9를 참조하면, 멀티포트밸브(400)는 다수의 출입구(410)가 방사형으로 구비되고, 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시킨다.

도 10은 본 발명에 따른 멀티포트밸브의 작동 및 기능을 설명하기 위한 모식도이다.

도 10을 참조하면, 로터에 있는 유입구가 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상과 연통됨에 따라 시료와 시약을 선택적으로 공급할 수 있는 것이다.

또한, 펌프(500)는 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브(300)로 이송하는 것이다. 이것은 세라믹 피스톤의 회전운동과 상하운동에 의해 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약을 정량적으로 스위칭 밸브(300)에 이송한다.

또한, 본 발명에서는 특별히 공기흡입·배출구(600)가 스위칭 밸브(300)와 연결된다. 이것은 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 하나에 외부로부터 공기를 흡입하거나 배출하는 것인데, 이를 통하여 상기 스위칭 밸브(300)로 이송된 시료와 시약을 반응조(1100) 및 검출기(1200)로 순환시키고, 외부로 배출할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치로 시료를 분석하기 위해서는, 최소한 시료를 채취하는 단계(S100)와, 시약을 주입하는 단계(S200), 및 시료와 시약을 검출기로 순환시켜 흡광도를 측정하는 단계(S300)를 거쳐야 한다. 그리고, 선택적으로는 시료를 채취(S100)한 다음에, 시료의 탁도 보정을 위하여 초기광도를 측정하거나(S110), 용이한 산화를 위해 시료를 가압 및 가열한 후(S120), 냉각시키는 과정(S130)을 더 수행할 수도 있다. 또한, 흡광도를 측정(S300)한 다음에는 측정된 시료와 시약 즉, 폐액을 배출하는 과정(S310)을 더 수행하는 것도 가능하다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료가 주입되는 과정(S100)을 설명하기 위한 모식도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 멀티포트밸브(400)의 각 출입구(410)는 하나 이상의 시료가 포함된 시료액과 연결되는 것이 필요하다. 물론, 화학분석을 위해 필요한 다양한 시약액과 연결되는 것도 가능하다.

시료 주입을 위하여, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치의 스위칭 밸브(300)는, 펌프(500) 및 반응조(1100)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(308, 307)이 서로 연통되는 제1의 경우(도 8의 (b)참조)로 설정될 수 있다. 즉, 펌프(500)와 연결된 스위칭 밸브(300)의 일 홀(308)과 반응조(1100)와 연결된 다른 일 홀(307)이 스위칭 밸브(300)의 로터(320) 회전에 의해 서로 연통되는 것이다. 그러면, 펌프(500)는 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료를 연통된 2개의 홀(308, 307)을 통하여 반응조(1100)로 이송할 수가 있다. 이때, 반응조(1100) 내부에 존재하는 공기가 시료 유입에 따라 공기흡입·배출구(600)를 통해 반응조 외부로 배출된다.

상술한 바와 같이, 스위칭 밸브(300)는 기본적으로 펌프(500)로부터 반응조(1100)로 시료를 이송할 수 있는 것이고, 이를 위하여 소정의 연결관을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 다른 실시형태는 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀(307, 308)과 반응조(1100) 및 펌프(500)를 각각 연결시키는 연결관(7, 8)을 포함하는 것일 수 있고, 이 경우 역시 본 발명에 따른 화학분석장치는 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료를 연통된 2개의 홀(308, 307)을 통하여 반응조(1100)로 이송할 수가 있다.

그리고 본 발명은 선택적으로 시료를 채취(S100)한 다음에, 시료의 탁도 보정을 위하여 초기광도를 측정하거나(S110), 용이한 산화를 위해 시료를 가압 및 가열한 후(S120), 냉각시키는 과정(S130)을 더 수행할 수도 있다. 시료의 초기광도를 측정하는 것(S110)은 반응조(1100)에 유입된 시료를 시약과 혼합시키기 전에, 검출기(1200)로 보내어 초기 광도를 측정함으로써, 나중에 측정되는 결과로부터 시료의 탁도/색도를 보정하기 위한 것이다. 또한, 시료를 가압 및 가열하는 것(S120)은 반응조(1100)에 시료를 포함시키고, 전처리 시약으로써 산화제를 유입시킨 다음(전처리 시약의 유입은 시료 또는 시약의 주입 방법과 동일), 반응조(1100)를 외부와 차단시킨 후, 20여분간 가압 및 가열시키는 것인데, 이는 전처리 시약의 빠른 산화를 촉진시키기 위함이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 반응조가 가압 및 가열되는 상태를 설명하기 위한 모식도이다.

도 12를 참조하면, 반응조(1100)의 가압 및 가열을 위해서는 반응조(1100)의 통기구를 막아야 하고, 이를 위하여 본 발명에 따른 스위칭 밸브(300)의 로터(320)는, 다수의 유입구(321~325) 중 하나의 유입구가 다수의 홀(301~310) 중 하나의 홀에만 접하도록 회전하는 것이다(도 8의 (c) 참조). 즉, 로터(320)의 회전에 의해 스위칭 밸브(300)의 어떠한 홀(hole)(301~310)도 서로 연통되지 않도록 하는 것이다. 이와 같이, 본 발명은 스위칭 밸브(300)의 로터(320)가 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되도록 회전하는 것과, 다수의 유입구(321~325) 중 하나의 유입구가 상기 다수의 홀(301~310) 중 하나의 홀에만 접하도록 회전하는 것이 가능하기 때문에, 반응조(1100)를 외부와 차단시킬 수 있고, 이를 통하여 전처리 시약이 포함된 시료를 용이하게 가압 및 가열할 수 있는 것이다. 이후에는, 가열된 반응조(1100)를 냉각시키고 반응조의 통기구를 여는 과정(S130)이 수행될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시약이 주입되는 상태를 설명하기 위한 모식도이다.

도 13을 참조하면, 시약의 주입(S200)은 본 발명에 따른 멀티포브밸브(400)의 다수의 출입구(410)를 선택적으로 연통시킴으로써, 상기한 시료의 주입과 같이 간단하고 용이하게 수행될 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료와 시약이 검출기로 이송되는 과정(S300)을 설명하기 위한 모식도이다.

도 14를 참조하면, 시료와 시약의 검출기(1200)로의 이송을 위하여, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치의 스위칭 밸브(300)는, 공기흡입·배출구(600) 및 반응조(1100)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(306, 307)과, 반응조(1100) 및 검출기(1200)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(301, 310)이 동시에 서로 연통되는 제2의 경우(도 8의 (a)참조)로 설정될 수 있다. 즉, 공기흡입·배출구(600)와 연결된 스위칭 밸브(300)의 일 홀(306)과 반응조(1100)와 연결된 다른 일 홀(307)이 스위칭 밸브(300)의 로터(320) 회전에 의해 서로 연통되고, 동시에 반응조(1100)와 연결된 스위칭 밸브(300)의 다른 홀(301)과 상기 검출기(1200)와 연결된 다른 또 다른 홀(310)이 서로 연통되는 것이다. 그러면, 스위칭 밸브(300)는 반응조(1100)에 있는 시료와 시약을 상기 연통된 2쌍의 홀(306, 307)(301, 310)을 통하여 검출기(1200)로 이송할 수가 있다.

상술한 바와 같이, 스위칭 밸브(300)는 기본적으로 반응조(1100)로부터 검출기(1200)로 시료와 시약을 이송할 수 있는 것이고, 이를 위하여 소정의 연결관을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 다른 실시형태는 반응조(1100)와 연결된 홀(307)에 인접한 다른 홀(306)과 공기흡입·배출구(600)를 연결시키는 연결관(6), 반응조(1100) 및 펌프(500)와 공기흡입·배출구(600)에 연결된 홀(307, 308, 306) 이외에 별도로 인접한 2개의 홀(301, 310)과 상기 반응조(1100) 및 검출기(1200)를 각각 연결시키는 연결관(1, 10)을 더 포함하는 것일 수 있다.

이 경우 역시 본 발명에 따른 화학분석장치(특히, 스위칭 밸브(300))는 반응조(1100)에 있는 시료와 시약을 상기 연통된 2쌍의 홀(306, 307)(301, 310)을 통하여 검출기(1200)로 이송할 수가 있다.

이러한 본 발명에 있어서, 반응조(1100)로부터 검출기(1200)로의 시료와 시약의 이송은, 공기흡입·배출구(600)에 의해 공급되는 공기가 스위칭 밸브(300)의 일 홀(306, 307), 반응조(1100), 다시 스위칭 밸브(300)의 다른 홀(301, 310) 및 검출기(1200)를 거쳐 이동함으로써 이루어질 수 있다. 검출기(1200)에 도달한 시료와 시약 및 공기는 검출기(1200)에서 외부로 배출될 수도 있다. 또한, 본 발명은 펌프(500)와 연결된 홀(308)에 인접한 다른 홀(309)과, 검출기(1200)을 연결시키는 연결관(9)을 더 포함하는 것도 가능한데, 이는 검출기(1200)까지 이동한 시료와 시약 및 공기를 펌프(500)와 멀티포브밸브(400)로 계속해서 이동시키는 것이다.

더욱 바람직하게는, 검출기(1200)까지 이동한 공기만을 펌프(500)와 멀티포브밸브(400)로 이송시키는 것이 가능하고, 이러한 본 발명은 이송되는 공기를 통하여, 시료와 시약의 원활한 순환과 함께 펌프(500)와 멀티포브밸브(400) 내부 이물질을 제거하는 효과를 가질 수도 있다. 즉, 본 발명에 따라 스위칭 밸브(300)의 인접한 2개의 홀이 2가지 경우로 연통되는 제7의 경우는, 검출기(1200) 및 펌프(500)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(308, 309)을 포함하여 동시에 서로 연통되고, 펌프(500) 및 멀티포트밸브(400)는 검출기(1200)로부터 이송되는 공기를 상기 멀티포트밸브(400)를 통해 외부로 배출하는 것이 바람직하다.

이렇게 검출기(1200)로 시료와 시약이 이송되면, 본 발명에 따른 화학분석장치의 검출기(1200)는 시료와 시약을 검출 및 분석한다. 만약, 반응조(1100)로부터 시료와 시약이 전부 이송되었으면, 반응조(1100)에 남아 있는 시료와 시약을 따로 배출할 필요가 없겠지만, 검출이 끝난 후 검출기(1200)의 시료와 시약을 반응조(1100)로 이송하여, 시료와 시약의 일부가 반응조(1100)에 남아 있는 경우라면, 본 발명은 다른 시료 분석을 위해 남아 있는 시료를 외부로 배출하는 폐액 배출 과정(S310)을 더 수행하는 것도 가능하다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료와 시약이 외부로 배출되는 과정(S310)을 설명하기 위한 모식도이다.

도 15를 참조하면, 반응조(1100)에 남아 있는 시료와 시약의 배출은 공기흡입·배출구(600)를 통하여 반응조(1100)로 공급된 공기에 의해, 반응조(1100) 하단에서부터 스위칭 밸브(300)의 연통된 홀(302, 303)을 거쳐 외부로 배출될 수 있다. 배출구에는 폐액의 배출을 촉진하기 위하여 별도의 펌프(미도시)를 연결할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치는 시료와 시약이 혼합되는 반응조(1100), 검출기(1200), 스위칭 밸브(300), 멀티포트밸브(400), 펌프(500), 및 공기흡입·배출구(600)를 포함하며, 특히 스위칭 밸브(300)는 시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(1100) 및 검출기(1200)로 순환시키고 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하며, 로터(320)의 회전에 의해 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 것을 특징으로 하여, 외부로부터 시료와 시약을 유입하는 멀티포트밸브(400)를 하나의 루프관에 연결시켜 고정하는 것이 아니라, 다른 구성요소와는 별도로 연결시킴으로써 종래에 시료와 시약의 반복된 순환에 의해 멀티포트밸브(400)의 홀 내부에 이물질이 끼는 단점을 해결할 수 있다.

구체적으로 이러한 본 발명은 도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 스위칭 밸브(300)의, 제1홀(301)은 반응조(1100)에 연결되고 검출기(1200)에 연결된 제10홀(310)과 연통하며, 제2홀(302)은 반응조(1100)에 연결된 제3홀(303)과 연통하며, 제3홀(303)은 막혀있는 제4홀(304)과 연통할 수 있으며, 제4홀(304)은 반응조(1100)에 연결된 제5홀(305)과 연통하되 막혀있고, 제6홀(306)은 공기흡입·배출구(600)에 연결되고, 반응조(1100)에 연결된 제5홀(305) 또는 제7홀(307)과 연통하며, 제7홀(307)은 제6홀(306)과 연통하거나, 펌프(500)에 연결된 제8홀(308)과 연통하며, 제8홀(308)은 제7홀(307)과 연통하거나, 검출기(1200)에 연결된 제9홀(309)과 연통하는 것이다.

이와 함께, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치는, 서로 다른 성분을 검출하는 2개 이상의 검출기(1200)를 포함하여, 여러가지 성분을 동시에 또는 순차적으로 검출하는 것도 가능하다. 즉, 검출기(1200)는 하나로 연결된 유로 상에 2개 이상의 검출기가 직렬이나 병렬로 배치되어, 여러 성분을 동시에 또는 순차적으로 측정하게 할 수도 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 뱃치형 화학분석장치 본체부 30: 데이터로거
200: 뱃치형 화학분석장치 자가 진단부 210: 상태 데이터 수집부
220: 측정 데이터 수집부 230: 가동 상태 감시부
230a: 상태감시 DB 240: 장애 원인 진단부
240a: 자가진단 DB 250: 잔여수명 예측부
260: 자가 조치부 270: 통신부
1100: 반응조 1200: 검출기
300: 스위칭밸브 400: 멀티포트밸브
500: 펌프 600: 공기흡입/배출구
700: 컨트롤 패널

Claims (7)

1. 시료와 시약이 혼합되는 반응조와, 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기와, 시료와 시약을 이송받아 상기 반응조 및 검출기로 순환시키고, 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)과 상기 다수의 홀 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구를 가지는 로터를 포함하고, 상기 로터의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 스위칭 밸브와, 다수의 출입구가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브와, 상기 멀티포트밸브로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브로 이송하는 펌프와, 상기 시료와 시약을 반응조 및 검출기로 순환시키고, 외부로 배출하기 위하여, 상기 스위칭 밸브의 다수의 홀 중 하나로 공기를 공급하는 공기흡입·배출구와 전체동작을 제어하고 센서들로부터 감지데이터를 수집하며 상기 검출기의 출력을 분석하여 측정 데이터를 생성하고, 감지 데이터와 측정 데이터를 데이터로거로 전송하는 컨트롤 패널을 포함하는 본체부; 및
   상기 본체부로부터 상태 데이터를 수집하기 위한 상태 데이터 수집부와,
   상기 본체부로부터 측정 데이터를 수집하기 위한 측정 데이터 수집부와,
   상기 수집된 데이터를 분석하여 감시요소를 감시하고, 감시 결과를 상태감시 데이터베이스에 저장하는 가동상태 감시부와,
   상기 가동상태 감시부에 의해 감시요소에 장애가 검출되면, 상기 상태 감시 데이터베이스를 분석하여 해당 장애의 원인을 진단하고, 진단 결과를 자가진단 데이터베이스에 저장하는 장애 원인 진단부와,
   상기 진단결과에 따라 결함완화 및 자가치유가 가능한 장애에 대해서 자가조치하는 자가 조치부를 포함하는 자가 진단부;를 구비하고,
   상기 장애원인 진단부는
   장애원인을 판단 절차로 진단하는 판단 진단부와, 비교 절차로 진단하는 비교 진단부와, 범위로 진단하는 범위 진단부와, 시계열 분석으로 진단하는 시계열 분석 진단부와, 특성분석을 통해 진단하는 분석 진단부와, 진단코드를 부여하고 진단 데이터베이스를 관리하기 위한 진단코드 및 진단DB 관리부를 포함하고,
   상기 판단 진단부는,
   상기 상태감시 데이터베이스에서 멀티포트 시약감지센서 감시요소의 상태, 스터러 감시요소의 상태, 배출펌프 감시요소의 상태, 전원 감시요소의 상태, 펌프 정확도 감시요소의 상태, 및 누수감지센서 감지요소의 상태를 판단하여 모두 0이면 정상, 어느 하나라도 1이면 비정상으로 진단하고,
   상기 비교 진단부는,
   상기 상태감시 데이터베이스에서 감시요소의 상태를 기준값과 비교하여 판단하는 것으로, 밸브감시는 밸브 이동시 밸브포트번호로 진단하는 것이고, 펌프감시는 펌프작동시 펌프회전수와 펌프회전 방향으로 진단하고,
   상기 범위 진단부는,
   상기 상태감시 데이터베이스에서 감시요소의 상태가 기준 범위에 속하는지로 판단하는 것으로, 기온은 대기시 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 비정상이며, 수온은 시료 유입시 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 경고이고, 가열시 온도 증가 속도는 소화시 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 비정상이며, 소화중 온도 감시는 소화시 측정하여 평균 및 표준편차가 범위 포함시 정상이고 평균 및 표준편차가 범위 초과시 비정상이며, 냉각시 온도 감소 속도는 냉각시 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 비정상이며, 냉각 후 최종 온도는 냉각 후 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 비정상이며, 외부 광 유입 여부는 탁도측정시 진단하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 비정상이고, 시료 탁도 측정은 탁도측정시 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 경고이며, 흡광도 측정은 검출시 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 경고이고, 흡광도 측정시 발색이 되지 않는 경우는 검출시 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위보다 낮을 경우 경고이고, 증류수 흡광도는 최종 세척시 측정하여 범위내 포함시 정상이고 범위 초과시 비정상이며, 광원 오프시 검출기의 재현성은 탁도측정시 측정하여 평균 및 표준편차가 범위 포함시 정상이고 평균 및 표준편차가 범위 초과시 비정상이고, 광원 온시 검출기의 재현성은 탁도측정시 및 세척시 측정하여 평균 및 표준편차가 범위 포함시 정상이고 평균 및 표준편차가 범위 초과시 비정상으로 진단하고,
   상기 시계열 분석 진단부는,
   상기 상태감시 데이터베이스에서 감시요소의 상태를 시계열 분석하여 판단하는 것으로, 증류수 흡광도의 추세 변화는 최종 세척시 측정하여 평균값을 추종하면 정상이고 평균값을 벗어나면 경고이며, 광원 오프시 검출기의 재현성은 탁도측정시 측정하여 과거 평균값을 추종하면 정상이고 과거 평균값 범위를 벗어나면 비정상이고, 광원 온시 검출기의 재현성은 탁도측정시 및 세척시 측정하여 과거 평균값을 추종하면 정상이고 과거 평균값 범위를 벗어나면 비정상이고, 가열시 온도 증가 속도 변화는 소화시 측정하여 기울기 감소가 없을 때 정상이고 기울기 감소 발생시 주의이며, 냉각시 온도 감소 속도 변화는 냉각시 측정하여 기울기 감소가 없을 때 정상이고 기울기 감소 발생시 주의이며, 검량선 기울기는 검량시 측정하여 검량선 기울기 변화가 없을 때 정상이고 검량선 기울기 변화시 주의 또는 비정상이고, 검량선 절편은 검량시 측정하여 Y축 절편의 변화가 없을 때 정상이고 Y축 절편의 변화시 주의 또는 비정상이며, 검량선 상관계수는 검량시 측정하여 상관계수가 일정값 이상이면 정상이고 상관계수 감소시 주의 또는 비정상이며, 증류수 블랭크 흡광도 변화는 검출시 측정하여 일정할 때 정상이고 증가시 증류수 오염 주의 또는 비정상이고, 초기 광도값의 계속 증가 또는 계속 감소는 검출시 측정하여 일정 범위내이면 정상이고 계속 감소 또는 계속 증가이면 비정상으로 진단하고,
   상기 분석 진단부는,
   상기 상태감시 데이터베이스에서 감시요소의 상태를 특징 분석하여 판단하는 것으로, 표준액 반복분석은 시험시 측정하여 평균 및 표준편차가 범위 포함시 정상이고 평균 및 표준편차가 범위 초과시 비정상이며, 희석배율 변경 후 표준액 반복 분석은 고농도 표준액을 분석했을 때 검량선이 직선이면 정상이고 직선에서 벗어나면 비정상으로 진단하고,
   상기 진단코드 및 진단DB 관리부는,
   각 진단부의 진단결과에 진단코드를 부여하고 진단 데이터베이스를 관리하기 위한 것으로, 각 진단과정의 판단 분기에서 정상이면 다음 단계로 넘어가고, 주의 또는 비정상이면 진단 코드번호를 부여하며, 진단코드의 종류에 따라 긴급호출, 경고 또는 주의를 발동하고,
   상기 자가 조치부는,
   진단결과에 따라 결함완화 및 자가치유가 가능한 장애에 대해서 자가조치를 하기 위한 것으로, 진단 코드에 따라 본체부를 제어하여 정지 후 세척, 초기화, 밸브 자동 세척, 자동 검정 재수행, 재현성 재시험, 부품별 시험 기기 작동 중지 중 어느 하나의 자가 조치 사항을 자동으로 수행하여
   장애원인의 식별에 따라 신속한 고장 대응을 가능하게 하고, 장애원인 진단부의 진단결과에 따라 자가조치가 가능한 경우에 자가 조치토록함으로써 유지보수를 위한 현장 방문을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 하는 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자가 진단부는
   상태 데이터 수집부의 부품 상태 데이터를 이용하여 부품 잔여 수명을 예측하고, 소정의 위험레벨에 도달하면 해당 부품의 교체를 요청하는 부품잔여수명 예측부를 더 포함하는 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가동상태 감시부는
   환경 감시요소를 감시하기 위한 환경 감시부와, 시료 감시를 위한 시료 감시부와, 시약 감시부와, 증류수 감시부와, 부품 감시부와, 작동 감시부와, 측정자료 정확도 감시부와, 오류코드 및 상태감시 DB 관리부를 포함하는 오류 감지 및 자가진단 기능을 갖는 뱃치형 화학분석장치.
4. 삭제
5. 뱃치형 화학분석장치 본체부로부터 상태 데이터와 측정 데이터를 수집하는 데이터 수집단계;
   수집된 데이터를 감시요소를 감시하고, 감시 결과를 상태감시 데이터베이스에 저장하는 가동상태 감시단계;
   상기 가동상태 감시단계에서 감시요소에 장애가 검출되면, 상기 상태 감시 데이터베이스를 분석하여 해당 장애의 원인을 진단하고, 진단 결과를 자가진단 데이터베이스에 저장하는 장애원인 진단단계;
   장애원인 진단단계의 진단결과, 자가 조치가능하면 자가 조치하고 재진단하는 자가 조치단계; 및
   자가조치가 불가능하거나 재진단 결과 장애가 지속되면 관리자에게 장애 내역을 통지하는 단계를 포함하고,
   상기 가동상태 감시단계는,
   밸브 포트위치 센서로 밸브 포트 위치를 감시하는 초기화 단계와,
   멀티포트 시약감지센서로 시료 유입 여부를 감시하고, 밸브 포트위치 센서로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수 센서로 펌프 작동 여부를 감시하고, 소화조 온도센서로 시료 수온을 측정하는 시료채취 단계와,
   광원 오프 상태에서 검출기로 외부 광 유입여부를 감시하고, 광원 온 상태에서 검출기로 시료 탁도를 측정하며, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하고 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시하는 탁도측정 단계와,
   멀티포트 시약감지센서로 시약 유입 여부를 감시하고 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시하는 제1 시약주입 단계와,
   스터러 모터작동 감시센서로 스터러 정상 여부를 감시하는 제1 혼합 단계와,
   멀티포트 시약감지센서로 시약 유입 여부를 감시하고, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시하는 제2 시약주입 단계와,
   스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시하는 제2 혼합 단계와,
   밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하고, 일정시간 간격으로 소화조 온도센서를 감지하여 히터 작동 및 노후화 여부를 감시하는 시료소화 단계와,
   일정시간 간격으로 소화조 온도센서를 감지하여 냉각팬 작동 여부를 감시하는 냉각 단계와,
   멀티포트 시약감지센서로 밸브 정상 여부를 감시하고, 밸브 포트위치로 시약 유입 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시하는 제3 시약 주입 단계와,
   스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시하는 제3 혼합 단계와,
   멀티포트 시약감지센서로 시약 유입 여부를 감시하고, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하며, 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시하는 제4 시약주입 단계와,
   스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시하는 제4 혼합 단계와,
   멀티포트 시약감지센서로 시약 유입 여부를 감시하고 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하며 펌프 회전수로 펌프 작동 여부를 감시하는 제5 시약주입 단계와,
   스터러 모터 작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시하는 제5 혼합 단계와,
   검출기로 흡광도를 측정하고, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하는 흡광도 측정 단계와,
   배출펌프 감시로 배출펌프 정상 여부를 감시하고, 스터러 모터작동 감시로 스터러 정상 여부를 감시하며, 증류수가 있을 때 검출기로 정상 세척 여부를 감시하고, 증류수가 없을 때 검출기로 정상 세척 여부를 감시하며, 밸브 포트위치로 밸브 정상 여부를 감시하고, 시약감지센서로 펌프 이송용량을 측정하여 펌프 정확도를 검사하는 세척 단계와,
   소화조 온도센서로 기온을 측정하고 전원감시센서로 전원을 감시하며 검출기에서 광원 오프 및 측정과 광원 온 및 측정을 반복하여 광원 및 검출기의 정상 여부를 감시하는 분석대기 단계를 포함하는 뱃치형 화학분석장치의 자가진단 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 자가진단 방법은
   부품 잔여수명을 예측하여 소정의 위험 레벨이면 부품교체를 요청하는 단계를 더 포함하는 뱃치형 화학분석장치의 자가진단 방법.
7. 삭제

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