KR102648082B1 - 인공지능을 이용한 스마트 엘이디 전광판의 고장 예측방법 및 그 방법을 적용한 엘이디 전광판 - Google Patents
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Abstract
인공지능을 이용한 스마트 엘이디 전광판의 고장 예측방법 및 그 방법을 적용한 엘이디 전광판이 개시된다. 본 발명의 엘이디 전광판은 엘이디 모듈로부터 동작 온도, 개별 엘이디의 사용 시간이나 횟수 등을 수집하여, 인공지능으로 개별 엘이디의 남은 수명을 예측하고 고장발생 여부를 예측할 수 있다.
Description
본 발명은 엘이디 전광판에 관한 것으로서 전광판의 픽셀을 구성하는 엘이디의 고장을 인공지능을 이용해 예측할 수 있는 스마트 엘이디 전광판의 고장 예측방법에 관한 것이다.
엘이디 전광판은 개별 발광소자인 엘이디들이 이미지를 구현하는 픽셀로 동작하도록 구현된 표시장치로서 주로 도로와 같은 실외에 설치되지만 병원이나 지하철과 같은 실내에도 안내용으로 설치된다.
엘이디 전광판은 복수 개의 엘이디 모듈을 조립하여 구성한다. 각 엘이디 모듈은 디스플레이 화소(Pixel)을 구성하는 엘이디를 일정한 피치(Pitch, 예컨대 10mm) 간격의 격자(예컨대, 16x16 픽셀)로 배치된 것으로서, 종래에 널리 사용되는 전광판은 복수 개의 모듈을 매트릭스처럼 배치하여 조립한 것이다. 엘이디 모듈의 각 화소는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)를 표현할 수 있는 복수 개의 엘이디로 구성되며, 동일한 사이즈의 모듈이라도 피치가 작을수록 해상도가 좋은 것이다. 높은 해상도를 가진 전광판은 시청자 가까운 거리에 배치하는 경우에 적합하고, 피치가 큰 전광판은 원거리 전광판에 적합하다.
전광판의 설치 조건 등을 고려할 때 개별 엘이디를 수리하는 것이 쉽지 않기 때문에, 전광판에 고장난 엘이디가 있으면 해당 엘이디가 속한 모듈 자체를 교체한다. 엘이디 전광판, 또는 엘이디 모듈 차원에서 다양한 고장원인이 있을 수 있지만, 본 발명이 주목하는 엘이디 자체의 고장은 대부분 장시간 사용에 따른 제품 열화로 발생한다.
엘이디 칩의 평균 수명은 대략 5만 시간이지만, 통상 엘이디의 열화에 의해 수명이 단축된다. 엘이디의 열화는 기본적으로 엘이디 사용시간에 영향을 받지만, 그 밖에도 옥내/옥외 사용환경, 사용 온도조건, 사용 전류 등과 같은 다양한 조건에 따라서도 다르게 진행될 수 있다. 따라서 엘이디의 수명에 영향을 주는 다양한 조건 때문에 엘이디의 수명을 예측하기가 어려웠다. 한편, 전광판에서는 전체 화소가 모두 점등된 상태로 동작하는 것이 아니기 때문에, 같은 모듈 내의 엘이디의 사용시간이 다를 수 있고, 사용시간의 차이는 개별 엘이디의 열화 상태가 다르다는 것을 의미한다. 따라서 모듈 단위로 교체시점을 기준으로 예정된 다음 교체시기를 예측하는 것은 불가능하다.대부분 그 전에 모듈 내의 특정 엘이디가 열화되어 고장난다.
엘이디 모듈을 구성하는 엘이디 중에 하나라도 고장나면 화면을 제대로 표현할 수 없기 때문에 엘이디 모듈을 교체해야 한다. 대부분 공공영역에서 사용되는 전광판은 일부 엘이디가 고장나서 필요한 정보를 제대로 제공하지 못하는 것도 문제고, 제때 교체하지 않은채 방치되는 것도 문제다. 종래의 엘이디 전광판의 문제를 해결하기 위해서는 엘이디의 고장을 미리 예측하여 사전에 교체할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 엘이디 전광판의 픽셀을 구성하는 엘이디 소자의 기능 고장을 인공지능을 이용해 예측할 수 있는 스마트 엘이디 전광판의 고장 예측방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전광판의 엘이디 모듈로부터 동작 온도, 개별 엘이디의 사용 시간이나 횟수 등을 수집하여, 인공지능으로 개별 엘이디의 남은 수명을 예측하고 고장발생 여부를 예측할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고장 예측방법이 적용된 엘이디 전광판을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고장이 발생할 즈음의 엘이디가 다른 엘이디에 비해 열화진행이 빠른 것이라는 점을 이용하여, 엘이디의 열화에 영향을 주는 동작 조건을 전광판의 엘이디 모듈로부터 수집하고, 인공지능 알고리즘이 수집된 정보를 추적하여 전광판의 엘이디 모듈의 고장발생 여부를 예측한다.
본 발명에 따른 엘이디 패널을 구비한 엘이디 전광판의 고장 예측방법은, 영상처리부가 상기 화면에 표시할 영상의 영상신호를 생성하는 단계와; 데이터측정부가 상기 복수 개 엘이디 모듈 각각의 후면에 배치된 복수 개 온도센서를 이용해 상기 복수 개 엘이디 모듈의 동작온도를 측정하고, 상기 영상신호를 기초로 상기 엘이디 모듈에 포함된 개별 엘이디의 누적사용시간을 측정하는 단계와; 고장예측부가 상기 데이터측정부가 수집한 엘이디의 누적사용시간과 엘이디 모듈의 동작온도를 입력데이터로 하고 상기 입력데이터에 따른 엘이디 광출력의 세기를 출력데이터로 학습한 인공지능 알고리즘을 이용하여 상기 엘이디 모듈에 포함된 엘이디의 광출력을 예측하는 단계와; 상기 고장예측부가 상기 엘이디의 광출력 또는 조도 예측값이 기준값의 기설정된 백분율 이하로 떨어진 엘이디를 교체대상-엘이디로 판단하는 단계와; 상기 고장예측부가 관리자 단말기로부터 점검 이미지를 제공받고 상기 점검 이미지에 촬영된 상기 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도를 계산하여 상기 교체대상-엘이디의 고장 여부를 확인하는 단계를 포함한다.
실시 예에 따라, 본 발명의 엘이디 전광판의 고장 예측방법은, 상기 데이터측정부는 상기 복수 개 엘이디 모듈을 구동하는 패널구동모듈의 설정정보를 기초로, 상기 영상신호로부터 추출한 각 화소별 픽셀값을 이용하여 상기 개별 엘이디의 누적사용전력을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 패널구동모듈의 설정정보는 상기 각 화소별 픽셀값에 따라 상기 엘이디 모듈의 개별 엘이디를 구동하는 전류 및 전압에 정보이다.
이에 따라, 상기 엘이디의 광출력을 예측하는 단계는 상기 데이터측정부가 수집한 엘이디의 누적사용시간 및 누적사용전력과 엘이디 모듈의 동작온도를 입력데이터로 하고, 상기 입력데이터에 따른 엘이디 광출력 또는 조도의 세기를 출력데이터로 학습한 인공지능 알고리즘을 이용하여 상기 엘이디의 광출력을 예측한다. ,
고장여부의 최종 확인
상기 고장예측부가 수행하는 상기 교체대상-엘이디의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 관리자 단말기의 클라이언트부가 접속한 경우에 점검모드로 진입하면서 상기 교체대상-엘이디와 함께 비교 엘이디 및 마크 엘이디를 점등하되 상기 비교 엘이디는 광효율 100%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 40% 및 30% 에 대응되는 크기로 순차적으로 점등하는 단계와; 상기 관리자 단말기로부터 상기 점검 이미지를 제공받는 단계와; 상기 점검 이미지에서 상기 마크 엘이디를 이용해 상기 교체대상-엘이디를 확인하고 상기 교체대상-엘이디, 비교 엘이디 및 마크 엘이디의 크기를 이용해 상기 카메라와 교체대상-엘이디 사이의 거리를 계산하는 단계와; 상기 고장예측부가 상기 점검 이미지와 상기 카메라와 교체대상-엘이디 사이의 거리를 이용해 상기 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도를 계산하거나 상기 교체대상-엘이디 부분의 픽셀값을 상기 비교 엘이디 영역의 픽셀값과 비교하여 상기 교체대상-엘이디가 고장인지 판단하는 단계와; 상기 고장예측부가 상기 판단 결과를 상기 인공지능 알고리즘의 학습자료로 이용하고 상기 관리자 단말기에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 비교 엘이디는 상기 교체대상-엘이디와 이격되어 배치된 엘이디이고, 상기 마크 엘이디는 상기 교체대상-엘이디와 마크 엘이디 중 하나를 지시하는 엘이디이며, 상기 점검 이미지는 점등된 상태의 상기 교체대상-엘이디, 비교 엘이디 및 마크 엘이디를 포함하는 영역을 상기 관리자 단말기의 카메라가 촬영하여 생성한 이미지이다.
본 발명의 엘이디 전광판은 엘이디 모듈로부터 동작 온도, 개별 엘이디의 사용 시간이나 횟수 등을 수집하여 인공지능이 모니터링함으로써 엘이디 소자의 기능 고장을 예측할 수 있다. 따라서 엘이디 모듈의 특정 엘이디가 고장나기 전에 해당 모듈을 사전에 교체하여 전체 전광판의 기능고장을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엘이디 전광판의 구성도,
도 2는 본 발명의 교체대상-엘이디 예측방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 3은 본 발명의 교체대상-엘이디의 점검방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 4는 본 발명의 점검모드 중에 점검 이미지 생성방법의 설명에 제공되는 개념도, 그리고
도 5는 본 발명에 사용되는 관리자 단말기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 교체대상-엘이디 예측방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 3은 본 발명의 교체대상-엘이디의 점검방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 4는 본 발명의 점검모드 중에 점검 이미지 생성방법의 설명에 제공되는 개념도, 그리고
도 5는 본 발명에 사용되는 관리자 단말기의 블록도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 엘이디 전광판(100)은 엘이디(LED) 패널(110), 패널구동모듈(130) 및 제어장치(150)를 구비하여, 외부로부터 입력되는 데이터를 엘이디 패널(110)에 영상으로 표시한다. 엘이디 패널(110)과 패널구동모듈(130)은 하나의 함체로 구현되고 제어장치(150)는 별도의 장치로 마련된다.
엘이디 패널(110)은 복수 개의 엘이디 모듈(111)이 격자 형태로 배열되어 화면을 형성한다. 배경기술에서 설명한 것처럼, 각 엘이디 모듈(111)은 복수 개의 화소가 격자로 배치된 것이다. 각 화소는 두 개 또는 세 개의 서로 다른 색상의 엘이디로 구현된다. 따라서 각 엘이디 모듈(111)은 기설정된 개수의 엘이디가 배열된 것이다.
엘이디 모듈(111)은 패널구동모듈(130)에 의해 제어된다. 엘이디 모듈(111)의 후면에는 적어도 하나의 온도센서(113)가 설치된다. 실시 예에 따라, 엘이디 모듈(111)을 복수 개의 존(Zone)으로 구분할 경우에 존별로 온도센서를 배치할 수도 있다. 한편, 온도센서(113)는 엘이디에서 발생하는 열을 측정하거나 예측하기 위한 것이므로, 엘이디 모듈(111)의 구성 중에서 엘이디를 배치하는 프레임(미도시)에 설치되어 최대한 다른 외부 요인(히트싱크 등)의 영향을 배제하고 엘이디의 발열 정도를 측정하는 것이 바람직하다. 온도센서(113)는 아래에서 설명하는 데이터측정부(155)에 의해 제어된다.
패널구동모듈(130)은 디지털 비주얼 인터페이스(Digital Visual Interface, DVI)을 통해 제어장치(150)로부터 영상신호를 수신하고, 복수 개의 엘이디 모듈(111)을 제어하여 영상신호에 대응하는 영상이 화면에 표시되도록 한다. 패널구동모듈(130)은 엘이디 패널(110)에 결합된 엘이디 모듈(111)의 개수만큼의 복수 개 모듈 드라이버(미도시)를 구비하며, 각 모듈 드라이버가 대응하는 엘이디 모듈(111)을 구동한다.
제어장치(150)는 통신인터페이스(151), 영상처리부(153), 데이터측정부(155), 데이터저장부(157) 및 고장예측부(159)를 포함하여, 엘이디 패널(110)에 표시될 영상 신호를 생성함과 동시에 엘이디 패널(110)에 '교체대상-엘이디'가 생기는지를 감시한다. 여기서, '교체대상-엘이디'란, 기설정된 시간(예컨대, 1개월) 이내에 고장날 가능성이 있는 것으로 예측되는 엘이디를 말한다. 교체대상-엘이디는 예를 들어 광출력(또는 조도)이 정상상태의 예컨대 대략 70% 수준인 엘이디로 정할 수 있다.
실시 예에 따라, 제어장치(150)는 사용자 인터페이스(입력장치 및/또는 표시장치) 등을 더 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(입력장치 및/또는 표시장치)는 사용자가 제어명령이나 엘이디 패널(110)에 표시할 데이터를 입력하기 위한 수단이다.
통신인터페이스(151)는 엘이디 패널(110)에 표시할 데이터를 제공하는 외부장치(미도시)와 통신하기 위한 수단으로서, 종래에 알려진 다양한 통신 인터페이스를 사용할 수 있다. 실시예에 따라, 통신인터페이스(151)는 아래에서 설명하는 관리자 단말기(410)와 연결할 수 있는 무선랜이나 블루투스, 유선랜, 또는 유에스비(USB) 등을 더 구비할 수도 있다.
영상처리부(153)는 외부장치나 사용자로부터 입력되는 데이터를 엘이디 패널(110)에 표시할 프레임(Frame) 단위 영상으로 변환하여 패널구동모듈(130)에게 제공한다. 영상처리부(153)의 영상변환은 (1) 텍스트의 이미지화, (2) 기본 양식 템플릿을 이용한 이미지화, (3) 영상 포맷으로 입력되는 데이터의 재처리(해상도 조정 등) 등이 해당할 수 있으며, 종래에 엘이디 전광판 제어방법으로 알려진 방법을 그대로 사용할 수 있다. 또한, 다른 방법으로, 영상처리부(153)는 출원인의 다른 출원 제10-2022-0170228호 (인공지능을 이용한 스마트 엘이디 전광판 및 그 구동방법)의 영상처리를 담당하는 영상변환부, 영상제어부, 유동객체인식부 및 영상재처리부의 기능을 수행할 수도 있다.
데이터측정부(155)는 주기적 또는 비주기적으로 엘이디 패널(110)의 각 엘이디별로 '동작상태정보'를 수집하여 데이터저장부(157)에 저장한다. 데이터측정부(155)는 수집한 동작상태정보를 엘이디별로 분류하여 데이터저장부(157)에 저장하고 관리한다. 동작상태정보는 엘이디 모듈의 동작온도, 엘이디별 누적사용시간을 포함한다.
엘이디 모듈(111)의 동작온도는 엘이디 모듈(111)에 설치된 적어도 하나의 온도센서(113)를 이용하여 엘이디 모듈(111) 단위로 발생하는 온도를 측정하며, 데이터측정부(155)가 복수 개 온도센서(113)를 이용해 복수 개 엘이디 모듈(111)의 동작온도를 측정한다. 엘이디 모듈(111)을 복수 개의 존(Zone)으로 구분하여 존별로 온도센서(113)를 설치할 수 있으며, 이 경우 데이터측정부(155)는 엘이디 모듈(111)의 존별로 온도를 측정할 수도 있다.
데이터측정부(155)는 영상처리부(153)가 생성하는 영상신호를 기초로 엘이디 모듈(111)에 포함된 개별 엘이디의 누적사용시간을 측정한다. 누적사용시간은 각 엘이디가 설치된 후에 누적하여 동작한 시간이다. 엘이디 패널(110)의 엘이디는 엘이디 모듈(111) 단위로 교체되므로, 엘이디의 사용시간 누적은 엘이디 모듈이 교체된 시점에서 동시에 개시된다. 데이터측정부(155)는 영상처리부(153)에서 패널구동모듈(130)에게 출력하는 영상신호를 기준으로 각 화소별 픽셀값을 추출하여 엘이디별 사용 여부를 판단하고, 이를 누적하여 엘이디별 누적사용시간을 구한다. 엘이디가 동작하고 꺼지는 것은 영상신호의 프레임 단위로 수행되기 때문에, 엘이디의 사용시간은 엘이디가 표시한 프레임의 개수로 치환될 수 있다.
실시 예에 따라, 동작상태정보는 엘이디 모듈의 동작온도, 엘이디별 누적사용시간에 더하여 각 엘이디별 영상 표출 횟수를 더 포함할 수 있다. 데이터측정부(155)는 영상처리부(153)에서 패널구동모듈(130)로 출력되는 데이터를 제공받아 각 화소별 픽셀값을 계산함으로써 각 엘이디별 영상 표출 횟수를 추가로 계산할 수 있다. 여기서, 영상의 1회 표출은 1프레임 영상일 수도 있고 수 개 프레임 동안 지속될 수도 있다. 따라서 두 개 엘이디의 누적사용시간이 동일하더라도 영상표출횟수는 다를 수 있다. 누적사용시간이 동일한 경우라도 영상의 표출횟수가 많을수록 엘이디의 열화가 더 많이 진행된다는 점을 고려하면, 누적영상표출 횟수도 엘이디의 열화상태를 예측할 수 있는 인자가 될 수 있다.
실시 예에 따라, 동작상태정보는 엘이디별 누적사용전력을 더 포함할 수 있다. 엘이디별 누적사용전력은 각 엘이디가 설치된 후(또는 엘이디 모듈이 설치된 후)에 누적하여 사용한 전력이다. 따라서 엘이디별 누적사용전력은 고정된 엘이디 동작전원에 대해 동작전류와 동작시간의 곱으로 정의되므로, 엘이디별 누적 사용전류로 대체될 수 있다. 데이터측정부(155)는 패널구동모듈(130)의 설정정보와 영상신호로부터 추출한 각 화소별 픽셀값을 이용하여 엘이디별 누적사용전력(또는 엘이디별 누적사용전류)을 계산한다. 여기서, 패널구동모듈(130)의 설정정보는 각 화소별 픽셀값에 따라 엘이디를 구동하는 전압 및 전류 제어에 관한 정보로서, 엘이디 모듈(111)에 따라 달라질 수 있다.
고장예측부(159)는 데이터저장부(157)에 저장해 둔 엘이디별 동작상태정보를 이용해 '교체대상-엘이디'가 발생하는지 감시하고 교체대상-엘이디가 발생하면 '고장 이벤트'를 생성한다. 또한, 고장예측부(159)는 고장이벤트에 따라 고장이벤트 정보를 통신인터페이스(151)를 이용해 외부장치(미도시)에게 전송한다.
실시 예에 따라, 고장예측부(159)는 '교체대상-엘이디'를 추출할 때 인공지능 알고리즘을 사용할 수 있다. 여기서, 인공지능 알고리즘은 엘이디의 누적사용시간, 엘이디의 누적사용전력, 엘이디의 영상표출횟수, 누적사용전력 및 동작온도 중에서 선택된 적어도 하나의 '변화'에 따른 엘이디의 광출력 또는 조도 변화를 학습한 것이다. '교체대상-엘이디'를 추출하기 위해, 우선 고장예측부(159)는 데이터측정부(155)가 수집하여 데이터저장부(157)에 저장해 둔 동작상태정보를 입력데이터로 하고, 입력데이터에 따른 엘이디 광출력의 세기를 출력데이터로 설정한 인공지능 알고리즘을 이용하여 엘이디 모듈(111)에 포함된 엘이디의 광출력을 예측한다.
예를 들어, 고장예측부(159)는 엘이디 모듈(111) 교체 후에 데이터측정부(155)가 수집한 엘이디의 누적사용시간과 엘이디 모듈의 동작온도를 인공지능 알고리즘의 입력데이터로 하여 엘이디 모듈(111)에 포함된 엘이디의 광출력 또는 조도를 예측할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 고장예측부(159)는 엘이디 사용에 따른 누적사용시간 및 누적사용전력과 엘이디 모듈의 동작온도의 추이에 따라 엘이디 광출력 세기의 변화를 학습한 인공지능 알고리즘을 이용하여, 데이터측정부(155)가 수집한 엘이디의 누적사용시간 및 누적사용전력과 엘이디 모듈의 동작온도를 입력데이터로 하여 엘이디 모듈(111)에 포함된 엘이디의 광출력 또는 조도를 예측할 수 있다.
도 2를 참조하여, 고장예측부(159)의 동작을 간단히 설명하면 다음과 같다. 우선 데이터측정부(155)가 엘이디별 동작상태정보를 수집하여 데이터저장부(157)에 주기적 또는 비주기적으로 저장하고(S201), 고장예측부(159)는 데이터저장부(157)에 저장된 엘이디별 동작상태정보의 변화를 추적, 즉 엘이디별 광출력 또는 조도의 세기를 예측한다(S203).
만약, 고장예측부(159)는 '엘이디 광출력 예측값'이 기준값의 기설정된 백분율 이하로 떨어진 엘이디가 있으면, 해당 엘이디를 '교체대상-엘이디'로 판단한다(S205, S207). 예를 들어, 기설정된 백분율을 70%로 정한 경우라면, 고장예측부(159)는 인공지능 알고리즘으로 예측한 엘이디의 광출력이 정상상태의 예컨대 70% 수준인 엘이디가 있으면, 해당 엘이디를 교체대상-엘이디로 판단한다.
고장예측부(159)는 교체대상-엘이디가 있으면 '고장이벤트'를 생성한다. 고장이벤트에 따라, 고장예측부(159)는 고장이벤트 정보를 통신인터페이스(151)를 통해 외부장치(미도시)에게 제공한다. 고장이벤트 정보에는 교체대상-엘이디의 발생 여부, 교체대상-엘이디에 대한 정보 및 해당 교체대상-엘이디가 속한 엘이디 모듈(111)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
한편, 인공지능 알고리즘을 통한 엘이디의 광출력 예측은 실제 광출력 값을 계산하여 제시할 필요없이, 교체대상-엘이디에 해당하는 동작상태정보 변화가 있는 엘이디를 추출할 수도 있다.
실시 예: 교체대상-엘이디에 대한 점검모드 (도 3 내지 도 5)
실시 예에 따라, 고장이벤트가 있으면, 고장예측부(159)는 '점검모드'를 수행하여 해당 교체대상-엘이디가 실제 교체대상-엘이디인지 점검할 수 있다. 이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 고장예측부(159)의 점검모드를 중심으로 교-엘이디를 점검하는 방법을 설명한다.
<점검모드 진입: S301 내지 S305>
교체대상-엘이디를 발견되어 고장 이벤트가 발생하면, 고장예측부(159)는 관리자 단말기(410)가 연결되기를 기다린다(S301). 관리자 단말기(410)의 연결은 관리자 단말기(410)의 클라이언트부(501)에 의해 수행된다. 클라이언트부(501)가 통신인터페이스(151)를 통해 제어장치(150)에 접속하면(S303), 고장예측부(159)는 관리자 단말기(410)가 전광판(100)에 접근하여 점검을 개시하는 것으로 판단하고 점검모드로 진입한다(S305).
점검모드는 관리자 단말기(410)가 제어장치(150)에 근접한 상태에서 교체대상-엘이디를 촬영할 수 있는 상태를 의미한다. 고장예측부(159)는 고장 이벤트에 따라 외부장치(미도시)에게 교체대상-엘이디의 발생여부, 교체대상-엘이디가 속한 엘이디 모듈(111)에 대한 정보를 제공하기 때문에, 관리자가 관리자 단말기(410)의 클라이언트부(501)를 동작시켜 교체대상-엘이디을 포함하는 엘이디 모듈(111)의 점검모을 시작할 수 있다. 관리자 단말기(410)가 제어장치(150)에 접속하면, 고장예측부(159)는 점검모드로 진입하게 된다.
한편, 관리자 단말기(410)는 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼 카메라(411), 클라이언트부(501) 및 네트워크 인터페이스부(503)를 구비하여 제어장치(150)에 접속할 수 있는 단말기이면 어떠한 것이어도 무방하다. 예를 들어 관리자 단말기(410)는 본 발명의 엘이디 전광판을 위한 전용의 단말기일 수도 있고, 휴대전화기나 태블릿과 같은 종래에 알려진 개인 디지털 단말기를 사용할 수도 있다. 네트워크 인터페이스부(503)는 무선랜이나 블루투스와 같은 근거리 무선망일 수도 있고, 유선랜이나 유에스비(USB)와 같은 같은 유선 인터페이스를 사용할 수도 있다.
<교체대상-엘이디의 점검: S307 내지 S311>
본 발명에서 점검모드에서의 교체대상-엘이디의 점검은 영상처리 방법을 이용한다. 교체대상-엘이디를 점등시킨 상태에서 관리자 단말기(410)의 카메라(411)가 교체대상-엘이디를 촬영하여 '점검 이미지'를 생성하고, 고장예측부(159)가 점검 이미지를 이용해 교체대상-엘이디의 광출력을 계산하는 방법을 사용한다.
<교체대상-엘이디의 점등: S307>
점검모드에 들어가면, 고장예측부(159)는 교체대상-엘이디를 포함하는 일부 영역의 엘이디를 소정의 방법으로 점등한다.
이때, 점등된 영역은 교체대상-엘이디만 점등할 수도 있지만, 광출력을 영상으로 비교하기 위해 교체대상-엘이디 주변의 엘이디를 함께 점등하는 것이 좋다. 예를 들어, 교체대상-엘이디가 속한 엘이디 모듈 전체를 점등할 수도 있고, 광출력을 비교하기 위해 교체대상-엘이디 옆에 배치된 적어도 하나의 엘이디를 '비교 엘이디'로 선정하여 교체대상-엘이디와 함께 점등할 수도 있다.
바람직하게는, 영상처리과정에서 아래에서 설명하는 점검 이미지에서 교체대상-엘이디를 구분하기 위해, 비교 엘이디와 마크 엘이디를 함께 점등할 수 있다. 비교 엘이디는 앞서 설명한 것처럼 교체대상-엘이디와 일정거리 이격한 상태로 교체대상-엘이디와 광출력(또는 조도)을 비교하기 위해 점등하는 엘이디이고, 마크 엘이디는 교체대상-엘이디를 구분하기 위한 지시자로서 교체대상-엘이디 또는 비교 엘이디를 지시하기 위해 점등하는 엘이디이다. 비교 엘이디와 마크 엘이디는 교체대상-엘이디가 속한 엘이디 모듈(111) 내에서 선택되는 것이 좋다.
비교 엘이디의 점등방법도 다양할 수 있다. 예를 들어, 비교 엘이디를 광효율 100%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 40% 및 30% 에 대응되는 크기로 순차적으로 점등/소등할 수도 있고 교체대상-엘이디와 비교 엘이디를 R, G, B 색상별로 다양한 세기로 점등할 수 있다. 이처럼 교체대상-엘이디 및/또는 비교 엘이디를 동작으로 점등시키는 경우에, 점검 이미지는 동영상의 형태로 촬영되는 것이 좋다. 비교 엘이디를 다양한 광출력으로 점등시키면서 고장예측된 교체대상-엘이디과 비교할 때, 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도 계산이 훨씬 용이해진다.
도 4는 교체대상-엘이디(401), 비교 엘이디(403) 및 마크 엘이디(405)를 함께 점등한 예로서, 비교 엘이디(403)는 교체대상-엘이디(401)로부터 1칸 이격하여 위치한 엘이디로 정하고, 마크 엘이디(405)는 비교 엘이디(403)의 아래쪽에 일렬로 배치된 2개의 엘이디를 설정한 예이다.
<교체대상-엘이디의 이미지 생성: S309, S311>
카메라(411)는 점검모드에 따라 점등된 교체대상-엘이디, 비교 이미지 및 마크 이미지를 포함하는 영역을 촬영하여 적어도 한 장의 스틸 이미지 또는 동영상 형태의 '점검 이미지'를 생성하여 고장예측부(159)에게 제공한다.
<교체대상-엘이디의 광출력 측정: S313>
관리자 단말기(410)가 교체대상-엘이디를 촬영한 점검 이미지를 제공하면, 고장예측부(159)는 점검 이미지에 대한 영상처리를 수행하여 교체대상-엘이디(401)의 픽셀값을 추출함으로써 교체대상-엘이디(401)의 광출력 또는 조도를 바로 계산한다. 이때, 비교 엘이디의 광출력 또는 조도도 계산하여 비교할 수 있다.
이때, 고장예측부(159)는 점검 이미지에서 마크 엘이디(405)를 이용해 교체대상-엘이디(401)와 비교 엘이디(403)를 확인하고 교체대상-엘이디(401), 비교 엘이디(403) 및 마크 엘이디(405)의 이미지상 크기를 이용해 카메라(411)와 교체대상-엘이디(401) 사이의 거리를 계산하여, 교체대상-엘이디(401)의 픽셀값으로부터 광출력 또는 조도를 환산할 때 카메라(411)와 교체대상-엘이디(401) 사이의 거리에 비례하여 환산할 수 있다.
<교체대상-엘이디의 고장 판단: S315, S317>
고장예측부(159)는 점검 이미지에서 계산한 교체대상-엘이디(401)의 광출력 또는 조도가 정상상태의 예컨대 대략 70% 수준이면, 해당 교체대상-엘이디(401)를 고장으로 판단한다(S315).
고장예측부(159)는 교체대상-엘이디(401)에 대한 고장판단 여부를 클라이언트부(501)에게 제공함으로써 관리자가 해당 교체대상-엘이디(401)가 포함된 엘이디 모듈을 교체할 수 있도록 안내한다. 또한 고장예측부(159)는 교체대상-엘이디(401)에 대한 고장판단 결과를 다시 인공지능 학습 데이터로 사용함으로써 인공지능을 개선한다(S317).
이상의 방법으로, 본 발명의 전광판(100)은 교체대상-엘이디의 고장 여부를 최종 판단한다.
실시 예 1: 관리자 단말기에 의한 영상처리
한편, S311 내지 S317 단계를 통해 관리자 단말기(410)가 점검 이미지를 제어장치(150)에게 제공하는 대신에, 관리자 단말기(410)가 점검 이미지에 대해 S313 내지 S315 단계를 수행할 수도 있다. 이를 위해, 도 5에서처럼 관리자 단말기(410)는 클라이언트(501)와 네트워크 인터페이스부(503)에 더하여 조도측정부(505)를 더 포함할 수 있다.
조도측정부(505)는 카메라(411)가 측정한 점검 이미지에서 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도를 측정하고, 기설정된 값과 비교하여 교체대상-엘이디가 고장인지를 판단한다. 조도측정부(505)는 관리자에게 판단결과를 표시할 뿐만 아니라, 제어장치(150)의 고장예측부(159)에게도 인공지능의 학습을 위해 판단결과를 제공한다.
실시 예 2: 고장 판단의 다른 방법
한편, S307 단계에서 도 4처럼, 교체대상-엘이디(401)와 교체대상-엘이디(401) 인근에 위치한 비교 엘이디(403)와 마크 엘이디(405)를 함께 점등한 경우에, S313 단계의 고장예측부(159)는 교체대상-엘이디(401)의 픽셀값과 비교 엘이디(403)의 픽셀값을 함께 추출한 다음, S315 단계에서 고장예측부(159)는 광출력의 계산없이 교체대상-엘이디(401)의 픽셀값과 비교 엘이디(403)의 픽셀값을 비교할 수 있다. 만약, 비교 엘이디(403)의 픽셀값 대비해 교체대상-엘이디(401)의 픽셀값이 설정된 값 이상으로 차이가 있으면, 고장예측부(159)는 교체대상-엘이디(401)의 고장 여부를 판단할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
Claims (6)
- 복수 개의 엘이디 모듈이 격자 형태로 배열된 엘이디 패널을 구비한 엘이디 전광판의 고장 예측방법에 있어서,
영상처리부가 상기 엘이디 패널의 화면에 표시할 영상의 영상신호를 생성하는 단계;
데이터측정부가 상기 복수 개 엘이디 모듈 각각의 후면에 배치된 복수 개 온도센서를 이용해 상기 복수 개 엘이디 모듈의 동작온도를 측정하고, 상기 영상신호를 기초로 상기 엘이디 모듈에 포함된 개별 엘이디의 누적사용시간을 측정하는 단계;
고장예측부가 상기 데이터측정부가 수집한 엘이디의 누적사용시간과 엘이디 모듈의 동작온도를 입력데이터로 하고 상기 입력데이터에 따른 엘이디 광출력의 세기를 출력데이터로 학습한 인공지능 알고리즘을 이용하여 상기 엘이디 모듈에 포함된 엘이디의 광출력을 예측하는 단계;
상기 고장예측부가 상기 엘이디의 광출력 예측값이 기준값의 기설정된 백분율 이하로 떨어진 엘이디를 교체대상-엘이디로 판단하는 단계;
상기 고장예측부가 상기 교체대상-엘이디가 발견되면 고장 이벤트를 생성하고, 상기 교체대상-엘이디가 포함된 엘이디 모듈에 대한 정보를 포함하는 고장 이벤트 정보를 외부장치에게 전송하는 단계; 및
상기 고장예측부가 관리자 단말기로부터 점검 이미지를 제공받고 상기 점검 이미지에 촬영된 상기 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도를 계산하여 상기 교체대상-엘이디의 고장 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 전광판의 고장 예측방법.
- 제1항에 있어서,
상기 데이터측정부는 상기 복수 개 엘이디 모듈을 구동하는 패널구동모듈의 설정정보를 기초로, 상기 영상신호로부터 추출한 각 화소별 픽셀값을 이용하여 상기 개별 엘이디의 누적사용전력을 측정하는 단계를 더 포함하고,
상기 엘이디의 광출력을 예측하는 단계는 상기 데이터측정부가 수집한 엘이디의 누적사용시간 및 누적사용전력과 엘이디 모듈의 동작온도를 입력데이터로 하고, 상기 입력데이터에 따른 엘이디 광출력 또는 조도의 세기를 출력데이터로 학습한 인공지능 알고리즘을 이용하여 상기 엘이디의 광출력을 예측하며,
상기 패널구동모듈의 설정정보는 상기 각 화소별 픽셀값에 따라 상기 엘이디 모듈의 개별 엘이디를 구동하는 전류 및 전압에 정보인 것을 특징으로 하는 엘이디 전광판의 고장 예측방법.
- 제1항에 있어서,
상기 교체대상-엘이디의 고장 여부를 판단하는 단계는,
상기 관리자 단말기의 클라이언트부가 접속한 경우에 상기 고장예측부가 점검모드로 진입하면서 상기 교체대상-엘이디와 함께 비교 엘이디 및 마크 엘이디를 점등하되, 상기 비교 엘이디는 상기 교체대상-엘이디와 이격되어 배치된 엘이디로서 상기 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도 상태와 비교하기 위해 광효율 100%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 40% 및 30% 에 대응되는 크기로 순차적으로 점등하고 상기 마크 엘이디는 상기 교체대상-엘이디와 비교 엘이디 중 하나를 지시하는 엘이디인 단계;
상기 고장예측부가 상기 관리자 단말기로부터 상기 점검 이미지를 제공받되, 상기 점검 이미지는 점등된 상태의 상기 교체대상-엘이디, 비교 엘이디 및 마크 엘이디를 포함하는 영역을 상기 관리자 단말기의 카메라가 촬영하여 생성한 이미지인 단계;
상기 고장예측부가 상기 점검 이미지에서 상기 마크 엘이디를 이용해 상기 교체대상-엘이디를 확인하고 상기 교체대상-엘이디, 비교 엘이디 및 마크 엘이디의 크기를 이용해 상기 카메라와 교체대상-엘이디 사이의 거리를 계산하는 단계;
상기 고장예측부가 상기 점검 이미지와 상기 카메라와 교체대상-엘이디 사이의 거리를 이용해 상기 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도를 계산하거나 상기 교체대상-엘이디 부분의 픽셀값을 상기 비교 엘이디 영역의 픽셀값과 비교하여 상기 교체대상-엘이디가 고장인지 판단하는 단계; 및
상기 고장예측부가 상기 판단 결과를 상기 인공지능 알고리즘의 학습자료로 이용하고 상기 관리자 단말기에게 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 전광판의 고장 예측방법.
- 복수 개의 엘이디 모듈로 구현된 엘이디 패널에 화면을 표시하는 엘이디 전광판에 있어서,
외부장치와 네트워크를 통해 연결된 통신인터페이스;
영상처리부가 제공하는 영상신호에 따른 영상을 상기 화면에 표시되도록 상기 복수 개 엘이디 모듈을 구동하는 패널구동모듈;
상기 화면에 표시할 영상의 영상신호를 생성하여 상기 패널구동모듈에게 제공하는 상기 영상처리부;
상기 복수 개 엘이디 모듈 각각의 후면에 배치된 복수 개의 온도센서;
상기 복수 개 엘이디 모듈 각각의 후면에 배치된 복수 개 온도센서를 이용해 상기 복수 개 엘이디 모듈의 동작온도를 측정하고, 상기 영상신호를 기초로 상기 엘이디 모듈에 포함된 개별 엘이디의 누적사용시간을 측정하는 데이터측정부; 및
상기 데이터측정부가 수집한 엘이디의 누적사용시간과 엘이디 모듈의 동작온도를 입력데이터로 하고 상기 입력데이터에 따른 엘이디 광출력의 세기를 학습한 인공지능 알고리즘을 이용하여 상기 엘이디 모듈에 포함된 엘이디의 광출력을 예측하고, 상기 엘이디의 광출력 또는 조도 예측값이 기준값의 기설정된 백분율 이하로 떨어진 엘이디를 교체대상-엘이디로 판단하는 고장예측부를 포함하고,
상기 고장예측부는 상기 교체대상-엘이디가 발견되면 고장 이벤트를 생성하고, 상기 교체대상-엘이디가 포함된 엘이디 모듈에 대한 정보를 포함하는 고장 이벤트 정보를 외부장치에게 전송하며,
상기 고장예측부는 관리자 단말기로부터 점검 이미지를 제공받고 상기 점검 이미지에 촬영된 상기 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도를 계산하여 상기 교체대상-엘이디의 고장 여부를 최종 확인하는 것을 특징으로 하는 엘이디 전광판.
- 제4항에 있어서,
상기 데이터측정부는 상기 복수 개 엘이디 모듈을 구동하는 패널구동모듈의 설정정보를 기초로, 상기 영상신호로부터 추출한 각 화소별 픽셀값을 이용하여 상기 개별 엘이디의 누적사용전력을 측정하고,
상기 패널구동모듈의 설정정보는 상기 각 화소별 픽셀값에 따라 상기 엘이디 모듈의 개별 엘이디를 구동하는 전류 및 전압에 대한 정보이며,
상기 고장예측부는 상기 데이터측정부가 수집한 엘이디의 누적사용시간 및 누적사용전력과 엘이디 모듈의 동작온도를 입력데이터로 하고, 상기 입력데이터에 따른 엘이디 광출력 또는 조도의 세기를 학습한 인공지능 알고리즘을 이용하여 상기 엘이디 모듈에 포함된 엘이디의 광출력 또는 조도를 예측하는 것을 특징으로 하는 엘이디 전광판.
- 제4항에 있어서,
상기 고장예측부는,
(1) 상기 관리자 단말기의 클라이언트부가 접속한 경우에 점검모드로 진입하면서 상기 교체대상-엘이디와 함께 비교 엘이디 및 마크 엘이디를 점등한 상태에서, (2) 점등된 상태의 상기 교체대상-엘이디, 비교 엘이디 및 마크 엘이디를 포함하는 영역을 상기 관리자 단말기의 카메라가 촬영하여 생성한 상기 점검 이미지를 상기 관리자 단말기로부터 제공받고, (3) 상기 점검 이미지에서 상기 마크 엘이디를 이용해 상기 교체대상-엘이디를 확인하고 상기 교체대상-엘이디, 비교 엘이디 및 마크 엘이디의 크기를 이용해 상기 카메라와 교체대상-엘이디 사이의 거리를 계산한 다음, 상기 거리와 점검 이미지를 이용해 상기 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도를 계산하거나 상기 교체대상-엘이디 부분의 픽셀값을 상기 비교 엘이디 영역의 픽셀값과 비교함으로써 상기 교체대상-엘이디의 고장 여부를 최종 확인하며, (4) 상기 교체대상-엘이디의 고장 여부를 최종 확인한 결과를 상기 인공지능 알고리즘의 학습자료로 이용하고 상기 관리자 단말기에게 제공하며,
상기 비교 엘이디는 상기 교체대상-엘이디와 이격되어 배치된 엘이디로서 상기 교체대상-엘이디의 광출력 또는 조도 상태와 비교하기 위해 광효율 100%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 40% 및 30% 에 대응되는 크기로 순차적으로 점등하며 , 상기 마크 엘이디는 상기 교체대상-엘이디와 마크 엘이디 중 하나를 지시하는 엘이디인 것을 특징으로 하는 엘이디 전광판.
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|---|---|---|---|
| KR1020230028449A KR102648082B1 (ko) | 2023-03-03 | 2023-03-03 | 인공지능을 이용한 스마트 엘이디 전광판의 고장 예측방법 및 그 방법을 적용한 엘이디 전광판 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=90473967
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| KR101079289B1 (ko) | 2011-10-04 | 2011-11-04 | (주)동방데이타테크놀러지 | 픽셀 라인 단위의 절전이 가능한 ｌｅｄ 전광판 |
| KR101647492B1 (ko) * | 2016-01-29 | 2016-08-10 | 주식회사 싸인텔레콤 | Led 전광판용 전자부품 교체시기 스마트 검출장치 |
| KR20180053465A (ko) * | 2016-11-11 | 2018-05-23 | 주식회사 로스텍 | Led 전광판 제어 방법, 이러한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 led 전광판 콘트롤러 |
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2023
- 2023-03-03 KR KR1020230028449A patent/KR102648082B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2023101002156; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20231010 Effective date: 20240229 |
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