KR102702121B1 - Elevator Failure Diagnosis System Using Recurrent Neural Network Model - Google Patents
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Abstract
엘리베이터의 동작을 제어하며 고장과 관련된 고장데이터를 실시간으로 기록하는 엘리베이터 제어반; 엘리베이터 제어반에 기록된 고장데이터를 전송받아 축적하는 클라우드; 클라우드에 저장되어 있는 고장데이터로부터 엘리베이터의 고장 발생 원인 해석에 이용될 주요데이터를 추출하고 시간대별로 나열하는 전처리를 수행하는 전처리부; 전처리부에 의해 전처리된 데이터를 엘리베이터의 실제 고장 원인을 나타내는 고장원인 레이블과 결합하여 학습데이터 셋을 구성하는 라벨링부; 학습데이터 셋으로 순환신경망 학습을 수행하여 엘리베이터의 실제 고장 원인을 추론하는 고장 진단 모델을 생성하는 학습모델링부; 및 전처리부에 의해 전처리된 데이터와 라벨링부에 의해 라벨링된 학습데이터 셋 및 학습모델링부에 의해 생성된 고장 진단 모델을 저장하고 구분하여 관리하는 저장관리부를 포함하는 순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템이 개시된다.An elevator fault diagnosis system utilizing a recurrent neural network model is disclosed, which includes: an elevator control panel that controls the operation of an elevator and records fault data related to a fault in real time; a cloud that receives and accumulates fault data recorded in the elevator control panel; a preprocessing unit that extracts key data to be used for analyzing the cause of a fault occurrence of an elevator from the fault data stored in the cloud and performs preprocessing to list them by time zone; a labeling unit that combines the data preprocessed by the preprocessing unit with a fault cause label indicating the actual cause of a fault occurrence of the elevator to form a learning data set; a learning modeling unit that performs recurrent neural network learning with the learning data set to generate a fault diagnosis model that infers the actual cause of a fault occurrence of the elevator; and a storage management unit that stores and distinguishes and manages the data preprocessed by the preprocessing unit, the learning data set labeled by the labeling unit, and the fault diagnosis model generated by the learning modeling unit.
Description
본 발명은 순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 순환신경망 모델을 이용한 기계학습을 수행하여 연속적으로 발생하는 다수의 고장데이터들로부터 실제 고장 원인을 파악하고 이를 유지보수 작업자에게 제공함으로써 유지보수 작업을 지원하는 엘리베이터 고장 진단 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an elevator failure diagnosis system utilizing a recurrent neural network model, and more specifically, to an elevator failure diagnosis system that performs machine learning using a recurrent neural network model to identify an actual cause of a failure from a large number of failure data that occur continuously and provides the data to a maintenance worker, thereby supporting maintenance work.
주거용이나 업무용, 상업용 등으로 건축되는 다양한 종류의 고층 건물에는 해당 건물을 출입하는 승객들의 원활한 층간 이동을 위해 엘리베이터 시스템이 구비된다.Various types of high-rise buildings constructed for residential, commercial, and other purposes are equipped with elevator systems to ensure smooth movement between floors for passengers entering and exiting the building.
통상적으로 엘리베이터 시스템은, 승객이 탑승한 상태에서 건물 내부에 수직방향으로 형성되는 승강로를 따라 이동하는 엘리베이터 카, 엘리베이터 카를 승강시키기 위한 동력을 발생시키는 모터부와 권상기 등으로 구성되는 기계부, 그리고 엘리베이터 카의 운행과 관련된 제어를 행하는 제어부 등을 포함하여 구성된다.Typically, an elevator system is composed of an elevator car that moves along a vertical shaft formed inside a building while carrying passengers, a mechanical part including a motor unit and a traction machine that generate power to raise and lower the elevator car, and a control unit that performs control related to the operation of the elevator car.
한편, 엘리베이터의 유지보수는, 건물에 설치된 엘리베이터에 대한 점검요청 또는 고장신고 접수시 유지보수 요원이 엘리베이터가 설치된 현장으로 출동하여 엘리베이터의 상태를 진단한 다음 필요한 조치를 취함으로써 이루어진다.Meanwhile, elevator maintenance is carried out when a maintenance worker goes to the site where the elevator is installed when an inspection request or a report of a malfunction is received for the elevator installed in the building, diagnoses the condition of the elevator, and then takes necessary measures.
일반적으로 엘리베이터 시스템은 엘리베이터의 운행상태를 감시하고 고장 발생시 고장유형을 나타내는 고장코드를 보수센터로 전송하는 감시장치를 구비하고 있다. 엘리베이터의 고장 발생시 상기 감시장치가 고장코드를 포함하는 고장신호를 보수센터로 전송하고, 고장정보를 전송받은 보수센터는 고장이 발생한 엘리베이터 현장으로 유지보수 요원을 파견하여 고장을 처리하도록 한다. 여기서 고장코드란 엘리베이터의 고장이 발생되었을 때 엘리베이터 제어반으로부터 출력되는 숫자 혹은 숫자와 영문자를 조합한 코드를 의미한다.In general, the elevator system is equipped with a monitoring device that monitors the operating status of the elevator and transmits a fault code indicating the type of fault to the maintenance center when a fault occurs. When a fault occurs in the elevator, the monitoring device transmits a fault signal containing a fault code to the maintenance center, and the maintenance center that receives the fault information dispatches a maintenance worker to the site of the elevator where the fault occurred to handle the fault. Here, the fault code refers to a number or a code combining numbers and English letters output from the elevator control panel when a fault occurs in the elevator.
엘리베이터의 고장을 처리하는 과정을 보다 구체적으로 살펴보면, 엘리베이터에 대한 고장신고 접수시, 고장이 발생한 엘리베이터 현장으로 출동한 유지보수 요원이 유지보수 단말기를 엘리베이터 제어반에 접속하여 발생한 고장코드를 확인하고, 고장코드에 따른 매뉴얼을 참고하여 대응되는 복구지령에 따라 조치를 취하게 된다.If we look at the process of handling an elevator failure in more detail, when a report of an elevator failure is received, a maintenance worker dispatched to the site of the elevator failure connects the maintenance terminal to the elevator control panel to check the fault code that has occurred, and takes action according to the corresponding repair instructions by referring to the manual according to the fault code.
그런데, 다양한 기기들이 유기적으로 연결되어 있는 엘리베이터 시스템의 특성상 발생하는 고장마다 고장 해석의 난이도가 다르므로, 유지보수 요원의 숙련도에 따라 고장 해석 및 문제를 해결하는데 소요되는 시간이 상이할 수 있다.However, since the difficulty of fault analysis varies for each fault that occurs due to the nature of the elevator system in which various devices are organically connected, the time required to analyze the fault and resolve the problem may vary depending on the skill level of the maintenance personnel.
또한, 통상적으로 엘리베이터의 고장 발생시 단일의 고장코드가 발생하기보다는 다수개의 고장코드가 동시다발적으로 발생하는 경우가 대부분이기 때문에 숙련되지 않은 유지보수 요원이 실제 고장 원인을 정확하게 파악하는데 어려움이 있으며, 이는 신속한 고장 처리의 방해요소가 되어 엘리베이터의 다운타임을 증가시키는 요인이 된다.In addition, since in most cases when an elevator malfunctions, multiple fault codes occur simultaneously rather than a single fault code, it is difficult for unskilled maintenance personnel to accurately identify the actual cause of the malfunction, which hinders rapid fault resolution and increases elevator downtime.
즉, 종래의 엘리베이터 유지보수는 작업자의 숙련도에 따라 고장원인 분석 및 처리 시간에 차이가 크게 발생하고, 유지보수 요원의 숙련도 부족으로 인해 고장 오분석이 발생하는 경우에는 그에 따른 또 다른 문제들이 추가적으로 발생하는 리스크가 있으며, 출동한 요원이 해결을 못할 경우에는 연구소의 다른 인력이 동원되어야 하여 추가적인 인력비용 및 시간비용이 소모될 가능성이 매우 크다.In other words, conventional elevator maintenance has a large difference in the time for analyzing and processing the cause of a failure depending on the skill level of the worker, and if a failure is misanalyzed due to the lack of skill of the maintenance worker, there is a risk that other problems will arise as a result, and if the dispatched worker is unable to resolve the issue, other personnel from the research institute must be mobilized, which is very likely to result in additional personnel and time costs.
엘리베이터 시스템을 구성하는 다양한 구성요소(권상기 모터, 브레이크, 도어, 인버터, 제어반 등)에서 발생하는 운행데이터는 연속적으로 발생하는 특성을 가진다. 이와 같이 운행데이터가 연속적으로 발생하는 엘리베이터 시스템의 특성상 엘리베이터에서 발생하는 고장의 정확한 분석을 위해서는 고장데이터가 발생한 시점의 전/후에 발생한 데이터 내역을 확인하고 범위를 분류하여 종합적으로 분석하여야 하지만, 현재는 그 범위를 분류하는 명확한 기준도 없는 실정이다.The operation data generated from various components (traction machine motor, brake, door, inverter, control panel, etc.) that make up the elevator system have the characteristic of being generated continuously. In order to accurately analyze a failure occurring in an elevator due to the characteristics of the elevator system in which operation data is generated continuously, it is necessary to check the data history generated before and after the time of occurrence of the failure data, classify the scope, and comprehensively analyze it. However, there is currently no clear standard for classifying the scope.
이에 본 발명은 시계열 데이터에 대한 학습이 가능한 순환신경망 모델을 이용하여 연속적으로 발생하는 다수의 고장데이터들로부터 실제 고장 원인을 정확하고 신속하게 파악하여 유지보수 작업을 지원할 수 있는 고장 진단 시스템을 제공함으로써, 유지보수 요원의 숙련도와 상관없이 고장 해석의 오류를 줄이고 문제 해결에 소요되는 시간의 단축이 가능하게 함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a fault diagnosis system capable of accurately and quickly identifying the actual cause of a fault from a large number of fault data occurring continuously using a recurrent neural network model capable of learning time series data, thereby supporting maintenance work, thereby reducing fault interpretation errors and shortening the time required for problem solving regardless of the skill level of maintenance personnel.
또한, 본 발명은 엘리베이터의 고장시 관측되는 고장코드들의 연속된 시퀀스에 대한 학습을 바탕으로 실제 고장 원인을 나타내는 새로운 원인클래스를 규정하여 유지보수 요원에게 제공함으로써, 유지보수 요원의 숙련도 격차를 줄이고 고장 해석의 오류 발생 가능성을 감소시키고 유지보수의 안정성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to reduce the skill gap of maintenance personnel, reduce the possibility of errors in fault interpretation, and improve the stability of maintenance by providing maintenance personnel with a new cause class indicating the actual cause of a fault based on learning about the continuous sequence of fault codes observed when an elevator breaks down.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 엘리베이터의 동작을 제어하며 고장과 관련된 고장데이터를 실시간으로 기록하는 엘리베이터 제어반; 상기 엘리베이터 제어반에 기록된 상기 고장데이터를 전송받아 축적하는 클라우드; 상기 클라우드에 저장되어 있는 상기 고장데이터로부터 상기 엘리베이터의 고장 발생 원인 해석에 이용될 주요데이터를 추출하고 시간대별로 나열하는 전처리를 수행하는 전처리부; 상기 전처리부에 의해 전처리된 데이터를 상기 엘리베이터의 실제 고장 원인을 나타내는 고장원인 레이블과 결합하여 학습데이터 셋을 구성하는 라벨링부; 상기 학습데이터 셋으로 순환신경망 학습을 수행하여 상기 엘리베이터의 실제 고장 원인을 추론하는 고장 진단 모델을 생성하는 학습모델링부; 및 상기 전처리부에 의해 전처리된 데이터와 상기 라벨링부에 의해 라벨링된 학습데이터 셋 및 상기 학습모델링부에 의해 생성된 고장 진단 모델을 저장하고 구분하여 관리하는 저장관리부를 포함하는, 순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, an elevator fault diagnosis system utilizing a recurrent neural network model may be provided, which includes: an elevator control panel that controls the operation of an elevator and records fault data related to a fault in real time; a cloud that receives and accumulates the fault data recorded in the elevator control panel; a preprocessing unit that extracts key data to be used for fault cause analysis of the elevator from the fault data stored in the cloud and performs preprocessing to list them by time zone; a labeling unit that combines data preprocessed by the preprocessing unit with a fault cause label indicating an actual fault cause of the elevator to form a learning data set; a learning modeling unit that performs recurrent neural network learning with the learning data set to generate a fault diagnosis model that infers the actual fault cause of the elevator; and a storage management unit that stores and distinguishes data preprocessed by the preprocessing unit, the learning data set labeled by the labeling unit, and the fault diagnosis model generated by the learning modeling unit.
상기 주요 데이터는 상기 고장데이터에 포함되어 있는 고장코드이고, 상기 전처리부는 상기 고장코드를 시간대별로 나열하고 설정된 유사 시간 범위 내에 있는 것들끼리 하나의 그룹으로 묶는 그룹핑을 수행하여 상기 고장코드들을 연속된 시퀀스로 분리할 수 있다.The above main data is a fault code included in the above fault data, and the above preprocessing unit can perform grouping to list the fault codes by time zone and group those within a set similar time range into one group, thereby separating the fault codes into a continuous sequence.
상기 고장원인 레이블은 상기 고장코드들의 연속된 시퀀스가 특정 패턴으로 관측될 때 실제로 발생한 상기 엘리베이터의 고장 원인을 나타내는 원인클래스로 규정되고, 상기 라벨링부는 과거의 고장이력데이터를 참조하여 상기 고장코드들의 연속된 시퀀스와 그에 대응되는 상기 원인클래스를 결합시키는 라벨링 작업을 수행할 수 있다.The above fault cause label is defined as a cause class that indicates a fault cause of the elevator that actually occurred when a continuous sequence of the fault codes is observed in a specific pattern, and the labeling unit can perform a labeling task of combining the continuous sequence of the fault codes and the corresponding cause class by referring to past fault history data.
상기 고장 진단 모델은 특정된 상기 엘리베이터의 고장데이터의 전처리 데이터를 입력데이터로 입력받고 그에 대응되는 상기 원인클래스를 고장 진단 결과로서 출력할 수 있다.The above fault diagnosis model can receive preprocessed fault data of a specific elevator as input data and output the corresponding cause class as a fault diagnosis result.
상기 고장 진단 모델은 상기 특정 엘리베이터의 고장 진단시 입력되는 데이터 및 그에 따른 출력 결과를 피드데이터로 하여 반복적인 학습을 수행함으로써 갱신될 수 있다.The above fault diagnosis model can be updated by repeatedly performing learning using the data input during fault diagnosis of the specific elevator and the output results thereof as feed data.
본 발명의 일 측면에 따른 고장 진단 시스템은, 사용자 단말기를 통해 접속 가능하며 사용자에 의해 선택된 상기 특정 엘리베이터의 고장 진단 결과를 상기 사용자에게 제공하는 웹서버를 더 포함할 수 있다.A fault diagnosis system according to one aspect of the present invention may further include a web server that is accessible via a user terminal and provides the user with a fault diagnosis result of the specific elevator selected by the user.
상기 웹서버는 상기 사용자에게 상기 특정 엘리베이터를 선택하게 하고 상기 고장 진단 결과를 시각적으로 표시할 수 있도록 서비스 화면을 포함하는 웹 어플리케이션을 제공할 수 있다.The above web server can provide a web application including a service screen that allows the user to select the specific elevator and visually display the fault diagnosis results.
상기 순환신경망 모델로서 양방향 LSTM(bidirectional Long Short-Term Memory)을 사용할 수 있다.Bidirectional LSTM (bidirectional Long Short-Term Memory) can be used as the above recurrent neural network model.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 운행데이터가 연속적으로 발생하는 엘리베이터의 특성에 적합한 순환신경망 모델을 적용함으로써, 딥러닝(deep learning)의 장점을 이용하여 엘리베이터에서 발생하는 고장에 대한 정확한 진단 결과를 도출 및 유지보수 요원에게 제공할 수 있고, 이에 따라 유지보수 요원의 숙련도와는 상관없이 고장 해석 및 문제 해결에 소요되는 시간의 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by applying a recurrent neural network model suitable for the characteristics of an elevator in which operation data is continuously generated, the advantages of deep learning can be utilized to derive accurate diagnosis results for faults occurring in an elevator and provide them to maintenance personnel, thereby reducing the deviation in time required for fault analysis and problem solving regardless of the skill level of the maintenance personnel.
또한, 본 발명은 하나의 고장데이터만으로 고장을 진단하는 것이 아니라 시계열적으로 발생하는 다수의 고장데이터에 대한 복합적인 분석을 통하여 엘리베이터의 고장을 유발시킨 실제 원인을 찾아낼 수 있으며, 따라서 종래의 방식과 대비하여 엘리베이터 고장 분석의 정확도가 현저히 향상되는 효과가 있다.In addition, the present invention can find the actual cause of an elevator failure by comprehensively analyzing a plurality of failure data that occur in time series rather than diagnosing a failure using only one failure data, and thus has the effect of significantly improving the accuracy of elevator failure analysis compared to conventional methods.
특히, 이상과 같은 본 발명에 의하면, 엘리베이터에서 발생하는 고장에 대한 오분석을 줄이는 것이 가능함은 물론이고, 기존의 고장코드에 의해 설명될 수 없는 원인 불명의 고장이나 엘리베이터의 부품 간 연관된 고장을 새로운 원인클래스로 규정하여 제공함으로써 고장 분석의 범위가 확대되는 효과를 가진다.In particular, according to the present invention as described above, not only is it possible to reduce misanalysis of failures occurring in an elevator possible, but it also has the effect of expanding the scope of failure analysis by providing failures of unknown causes that cannot be explained by existing failure codes or failures related to elevator parts as new cause classes.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템에 의해 수행되는 고장코드 시퀀스와 원인클래스 간의 라벨링 작업의 예시를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of an elevator failure diagnosis system according to the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing an example of labeling work between a fault code sequence and a cause class performed by an elevator fault diagnosis system according to the present invention.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 및 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.The purpose and technical configuration of the present invention and the detailed operation and effect thereof will be more clearly understood by the detailed description based on the drawings attached to the specification of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예컨대, 본 명세서에서 사용되는 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성요소들 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성요소들 또는 일부 단계들을 포함하지 않거나 또는 추가적인 구성요소들 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. For example, terms such as "consisting of" or "comprising" used herein should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the invention, but should be construed as not including some of the components or some of the steps, or may further include additional components or steps. In addition, the singular expression used herein includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로서, 이에 의하여 본 발명이 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 실시예들은 이 분야의 통상의 기술자에게 다양한 응용을 가질 수 있음은 당연하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings. The embodiments described below are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical idea of the present invention, and should not be construed as limiting the present invention thereby, and it is obvious that the embodiments of the present invention can have various applications to those skilled in the art.
도 1은 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다. 도 2는 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템에 의해 수행되는 고장코드 시퀀스와 원인클래스 간의 라벨링 작업의 예시를 나타낸 도면이다.Fig. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an elevator fault diagnosis system according to the present invention. Fig. 2 is a drawing showing an example of a labeling task between a fault code sequence and a cause class performed by an elevator fault diagnosis system according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템은, 엘리베이터의 운행과 관련된 동작을 제어하며 고장과 관련된 고장데이터를 포함하여 엘리베이터의 각종 운행데이터를 실시간으로 기록하는 엘리베이터 제어반(10); 엘리베이터 제어반(10)에 기록된 고장데이터를 전송받아 축적하는 클라우드(20); 클라우드(20)로부터 데이터를 읽어와 학습모델의 입력데이터 형태로 전처리하는 전처리부(30); 전처리부(30)에 의해 전처리된 데이터를 저장하는 저장관리부(40); 저장관리부(40)에 저장된 전처리된 데이터와 고장원인 레이블을 결합하여 학습데이터 셋을 구성하고 다시 저장관리부(40)에 저장하는 라벨링부(50); 저장관리부(40)로부터 라벨링된 학습데이터 셋을 가져와 순환신경망 학습을 수행하여 학습모델을 생성하고 학습이 완료된 모델을 다시 저장관리부(40)에 저장하는 학습모델링부(60); 및 사용자 단말기(80)를 통해 접속 가능하며 사용자에 의해 선택된 특정 엘리베이터에서 발생한 고장데이터를 입력으로 한 학습모델의 분석 결과를 고장 진단 결과로서 제공하는 웹서버(70)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the elevator failure diagnosis system according to the present invention comprises: an elevator control panel (10) that controls operations related to the operation of an elevator and records various operation data of the elevator in real time, including failure data related to a failure; a cloud (20) that receives and accumulates failure data recorded in the elevator control panel (10); a preprocessing unit (30) that reads data from the cloud (20) and preprocesses it into the form of input data of a learning model; a storage management unit (40) that stores data preprocessed by the preprocessing unit (30); a labeling unit (50) that combines the preprocessed data stored in the storage management unit (40) with a failure cause label to form a learning data set and stores it again in the storage management unit (40); a learning modeling unit (60) that fetches a labeled learning data set from the storage management unit (40) and performs recurrent neural network learning to generate a learning model and stores the model on which learning is completed again in the storage management unit (40). And it can be configured to include a web server (70) that can be accessed through a user terminal (80) and provides the analysis results of a learning model that inputs failure data that occurred in a specific elevator selected by the user as a failure diagnosis result.
엘리베이터 제어반(10)은 엘리베이터의 운행과 관련된 구동 제어를 실시하며, 해당 엘리베이터를 구성하는 각종 기기 및 제어반 자신의 동작과 관련된 파라미터를 운행데이터로서 실시간 기록할 수 있다.The elevator control panel (10) performs driving control related to the operation of the elevator, and can record parameters related to the operation of various devices constituting the elevator and the control panel itself in real time as operation data.
이를 위해 엘리베이터 제어반(10)은 엘리베이터의 운행상태를 주기적으로 감시하고 엘리베이터 운행과 관련된 신호가 각각의 계통마다 운전 이력으로서 수집하는 감지장치를 포함할 수 있고, 상기 감시장치는 엘리베리터를 구성하는 각종 기기의 동작과 관련된 파라미터를 수집하는 다수의 센서로부터 측정되는 데이터들을 수신할 수 있다.To this end, the elevator control panel (10) may include a detection device that periodically monitors the operating status of the elevator and collects signals related to the elevator operation as an operation history for each system, and the monitoring device may receive data measured from a number of sensors that collect parameters related to the operation of various devices constituting the elevator.
엘리베이터 제어반(10)은 엘리베이터에 포함되는 기기의 고장이 감지되었을 때 고장 기기를 식별하는 고장코드를 포함하는 고장데이터를 발생시킬 수 있으며, 고장데이터를 포함하는 엘리베이터의 각종 운행데이터가 엘리베이터 제어반(10)으로부터 클라우드(20)로 전송되어 축적하여 저장된다.The elevator control panel (10) can generate failure data including a failure code that identifies a failed device when a failure of a device included in the elevator is detected, and various operation data of the elevator including the failure data are transmitted from the elevator control panel (10) to the cloud (20) and accumulated and stored.
클라우드(20)에는 엘리베이터 제어반(10)에 기록된 각종 운행데이터들이 상시로 수집될 수 있으며, 특히 엘리베이터의 고장과 관련된 고장데이터들이 발생된 시간 정보를 포함하여 수집 및 축적될 수 있다.In the cloud (20), various operation data recorded in the elevator control panel (10) can be collected on a continuous basis, and in particular, failure data related to elevator failures can be collected and accumulated, including information on the time of occurrence.
전처리부(30)는 클라우드(20)에 수집된 원본데이터로부터 고장 발생 원인 해석에 영향을 미치는 주요데이터들을 정의하여 추출하고, 이를 학습모델에 맞는 입력데이터 형태로 전처리해주어 순환신경망 학습에 적용할 수 있도록 한다. 여기에서 "학습모델에 맞는 입력데이터 형태로 전처리해준다는 것"은 후술하는 학습모델링부(60)에 의해 생성된 학습모델에 입력되기에 적합한 형태의 데이터로 변환하는 기능을 수행하는 것을 의미할 수 있다.The preprocessing unit (30) defines and extracts key data that affect the interpretation of the cause of failure from the original data collected in the cloud (20), and preprocesses them into an input data format that fits the learning model so that they can be applied to recurrent neural network learning. Here, "preprocessing into an input data format that fits the learning model" may mean performing a function of converting data into a format suitable for input into the learning model generated by the learning modeling unit (60) described below.
또한, 상기에서 '원본데이터'는 고장코드를 포함하는 고장데이터만을 의미할 수도 있고, 고장데이터들을 포함하는 엘리베이터의 운행데이터 전체를 의미할 수도 있다. 고장데이터는 엘리베이터 고장시 발생되는 입출력 데이터로서, 메인보드와 인버터, 도어 인버터, 버튼 조작에 사용되는 COP(Car Operating Panel) 보드 간에 주고 받은 데이터 등을 포함할 수 있다.In addition, the 'original data' above may mean only the failure data including the failure code, or may mean all of the elevator's operation data including the failure data. The failure data is input/output data generated when the elevator fails, and may include data exchanged between the main board, inverter, door inverter, and COP (Car Operating Panel) board used for button operation.
전처리부(30)에 의해 수행되는 전처리는, 원본데이터로부터 엘리베이터의 고장 발생 원인 해석에 영향을 미치는 주요데이터들을 추출하는 것과, 추출된 주요데이터들을 고장 발생 시간을 기준으로 정렬하는 것과, 정렬된 주요데이터들을 학습모델 입력에 적합한 시퀀스로 분리하는 것을 포함할 수 있다. 이때 사용되는 전처리 방식으로는 오류 필터링, 데이터 인터폴레이션, 오버/언더 샘플링, 차원 축소 등과 같은 일반적인 방식이 사용될 수 있다.The preprocessing performed by the preprocessing unit (30) may include extracting key data that affect the interpretation of the cause of an elevator failure from the original data, sorting the extracted key data based on the time of failure, and separating the sorted key data into a sequence suitable for input to the learning model. The preprocessing method used at this time may be a general method such as error filtering, data interpolation, over/under sampling, or dimension reduction.
후술하겠지만, 본 발명은 동시다발적으로 발생하는 다수개의 고장코드의 연속된 시퀀스로부터 실제 고장 원인을 추론하여 새로운 원인클래스를 규정하는 것을 특징으로 하고 있는바, 상기에서 "고장 발생 원인 해석에 영향을 미치는 주요데이터"는 고장코드를 의미할 수 있다. 즉, 전처리부(30)는 클라우드(20)에 수집된 고장데이터들로부터 고장코드를 주요데이터로서 추출할 수 있다.As will be described later, the present invention is characterized by inferring an actual cause of a failure from a continuous sequence of a plurality of failure codes that occur simultaneously and defining a new cause class. In the above, the "key data that influences the interpretation of the cause of a failure" may mean a failure code. That is, the preprocessing unit (30) may extract a failure code as key data from the failure data collected in the cloud (20).
또한, 전처리부(30)는 추출된 고장코드를 발생 시간에 따라 정렬하고 학습모델 입력에 적합한 시퀀스로 분리할 수 있다. 이때 전처리부(30)는 동시간대에 발생한 고장코드들을 하나의 그룹으로 묶는 그룹핑(grouping)을 실시함으로써 시퀀스를 분리할 수 있다.In addition, the preprocessing unit (30) can sort the extracted fault codes according to the occurrence time and separate them into sequences suitable for inputting the learning model. At this time, the preprocessing unit (30) can separate the sequences by performing grouping, which groups fault codes that occurred at the same time into one group.
상기에서 '동시간대'란 시/분/초까지 정확히 일치하는 것을 의미하는 것은 아니며, 비교적 근접한 시간대에 발생한 데이터끼리 하나의 그룹으로 묶는다는 의미로 해석될 수 있다. 예컨대, 수 초 혹은 수 분의 시간 범위 내에 발생한 데이터들을 하나의 그룹으로 묶을 수 있으며, 그룹핑의 기준이 되는 시간 범위의 설정은 본 시스템의 설계사항으로 변경될 수 있는 사항이다.In the above, 'simultaneous time zone' does not mean exactly matching up to the hour/minute/second, but can be interpreted to mean that data that occurred in a relatively close time zone are grouped together. For example, data that occurred within a time range of several seconds or minutes can be grouped together, and the time range that serves as the basis for grouping is a design feature of this system that can be changed.
저장관리부(40)에는 전처리부(30)에 의해 전처리된 데이터들이 저장될 수 있다. 여기서 '전처리된 데이터'란 위에서 설명한 바와 같이 시간대별로 정렬되고 그룹핑된 고장코드들의 집합일 수 있다.In the storage management unit (40), data preprocessed by the preprocessing unit (30) can be stored. Here, the 'preprocessed data' can be a set of fault codes sorted and grouped by time zone as described above.
또한, 저장관리부(40)는 후술하는 라벨링부(50)에 의해 라벨링된 학습데이터 셋과 학습모델링부(60)에 의해 생성된 학습모델 및 특정 엘리베이터에서 발생되는 고장데이터의 전처리된 데이터를 학습모델에 입력하였을 때 출력되는 모델 결과(진단 결과)를 저장하고 관리할 수 있다.In addition, the storage management unit (40) can store and manage the model results (diagnosis results) output when the learning data set labeled by the labeling unit (50) described below, the learning model generated by the learning modeling unit (60), and the preprocessed data of the failure data occurring in a specific elevator are input into the learning model.
후술하겠지만, 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템은 '모델학습 프로세스'와 '고장진단 프로세스'로 구분되어 프로세스가 진행될 수 있는데, 저장관리부(40)는 모델학습 프로세스에 의한 학습데이터와 고장진단 프로세스에 의한 입력데이터를 구분하여 관리하고, 고장 진단시 입력되는 데이터 및 그에 따른 학습모델의 결과를 주기적으로 업데이트하여 학습모델을 갱신 및 관리할 수 있다.As will be described later, the elevator fault diagnosis system according to the present invention can proceed with processes divided into a 'model learning process' and a 'fault diagnosis process', and the storage management unit (40) can manage learning data by the model learning process and input data by the fault diagnosis process separately, and can update and manage the learning model by periodically updating the data input during fault diagnosis and the results of the learning model accordingly.
라벨링부(50)는 전처리부(30)에 의해 전처리된 데이터를 저장관리부(40)로부터 읽어와서 고장원인 레이블과 결합함으로써 모델 학습의 데이터 셋을 구성할 수 있다.The labeling unit (50) can read data preprocessed by the preprocessing unit (30) from the storage management unit (40) and combine it with a fault cause label to form a data set for model learning.
상기에서 '고장원인 레이블'이란 전처리된 데이터의 어떤 특정 패턴, 즉 시간대별로 그룹핑되어 있는 고장코드 시퀀스의 특정 패턴이 관측되었을 때 예측되는 실제 엘리베이터 고장 원인을 나타내는 카테고리를 의미할 수 있으며, 본 발명은 이를 새로운 '원인클래스'라고 규정한다.The term 'failure cause label' as mentioned above may mean a category indicating an actual cause of an elevator failure predicted when a specific pattern of preprocessed data, i.e. a specific pattern of a sequence of failure codes grouped by time zone, is observed, and the present invention defines this as a new 'cause class'.
본 발명에서 기술되는 '원인클래스'는 기존에 정의되어 있는 '고장코드'와는 다른 개념이다. 기존의 고장코드가 엘리베이터를 구성하는 개별적인 기기의 고장 가능성을 나타내는 것이라면, 원인클래스는 복수의 고장코드의 연속적인 시퀀스가 관측되었을 때 실제로 엘리베이터의 어느 부분에서 고장이 발생하였는지를 나타내 주는 기존에는 정의되어 있지 않은 새로운 고장 원인의 규정이다.The 'cause class' described in the present invention is a different concept from the 'fault code' defined previously. While the existing fault code indicates the possibility of a failure of an individual device constituting an elevator, the cause class is a new fault cause regulation that has not been defined previously and indicates in which part of the elevator a failure actually occurred when a continuous sequence of multiple fault codes is observed.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템에 의한 고장코드 시퀀스와 원인클래스 간의 라벨링 작업 수행 동작에 관하여 보다 구체적으로 살펴본다.Referring to FIG. 2, the labeling operation between the fault code sequence and the cause class by the elevator fault diagnosis system according to the present invention will be examined in more detail.
도 2를 참조하면, 먼저 11:02:09 ~ 11:02:10 시간대에 발생한 Fault A, Fault B, Fault F 고장코드가 하나의 그룹으로 그룹핑될 수 있고, 11:10:41 ~ 11:10:42 시간대에 발생한 Fault D, Fault E, Fault B 고장코드가 또 다른 하나의 그룹으로 그룹핑될 수 있다. 이러한 그룹핑 작업은 전처리부(30)에 의해 수행되어져 있는 상태이다.Referring to Fig. 2, first, fault codes Fault A, Fault B, and Fault F that occurred in the time period of 11:02:09 to 11:02:10 can be grouped into one group, and fault codes Fault D, Fault E, and Fault B that occurred in the time period of 11:10:41 to 11:10:42 can be grouped into another group. This grouping task is performed by the preprocessing unit (30).
이 상태에서 하나의 그룹으로 그룹핑되어 있는 고장코드의 시퀀스를 새로운 원인클래스와 대응 결합시키는 라벨링 작업이 라벨링부(50)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 라벨링부(50)는 Fault A → Fault B → Fault F 순으로 발생한 고장코드의 연속된 시퀀스를 Cause A 원인클래스와 대응하여 결합시키고, Fault D → Fault E → Fault B 순으로 발생한 고장코드의 연속된 시퀀스를 Cause B 원인클래스와 대응하여 결합시킬 수 있다. 여기서 Cause A와 Cause B는 각각 엘리베이터의 실제 고장 원인을 규정하고 있다.In this state, a labeling task of correspondingly associating a sequence of fault codes grouped into one group with a new cause class can be performed by the labeling unit (50). For example, the labeling unit (50) can correspond and associate a continuous sequence of fault codes occurring in the order of Fault A → Fault B → Fault F with the Cause A cause class, and can correspond and associate a continuous sequence of fault codes occurring in the order of Fault D → Fault E → Fault B with the Cause B cause class. Here, Cause A and Cause B each define an actual cause of a fault in the elevator.
이때, 라벨링부(50)는 클라우드(20) 혹은 별도로 구비된 고장서버에 저장되어 있는 과거의 고장이력데이터를 참조하여 전처리된 데이터와 고장원인 레이블(원인클래스) 간의 결합(라벨링)을 수행할 수 있으며, 후술하는 학습모델링부(60)의 반복적인 학습이 수행됨에 따라 누적되는 데이터들이 다시 피드데이터(feed data)로 활용될 수 있다.At this time, the labeling unit (50) can perform combination (labeling) between preprocessed data and failure cause labels (cause classes) by referring to past failure history data stored in the cloud (20) or a separately provided failure server, and as the learning modeling unit (60) described below performs repetitive learning, the accumulated data can be used again as feed data.
상기와 같이 라벨링부(50)는 엘리베이터의 고장 상태에서 관측되는 고장데이터의 전처리된 데이터를 실제 고장 원인과 맵핑(mapping)하는 기능을 하는 것으로 이해될 수 있으며, 데이터 라벨링을 통해 구성된 학습데이터 셋으로 순환신경망 학습이 수행될 수 있다.As described above, the labeling unit (50) can be understood as having a function of mapping preprocessed data of failure data observed in a failure state of an elevator with the actual cause of the failure, and recurrent neural network learning can be performed with a learning data set configured through data labeling.
학습모델링부(60)는 라벨링부(50)에 의해 구성된 학습데이터 셋을 가지고 특정 알고리즘의 기계학습을 수행함으로써 '고장 진단 모델'을 생성할 수 있다.The learning modeling unit (60) can create a ‘fault diagnosis model’ by performing machine learning of a specific algorithm using the learning data set configured by the labeling unit (50).
학습모델링부(60)는 입력데이터의 주요 특징인 시간 정보를 학습하는 '순환신경망 알고리즘'을 이용할 수 있으며, 고장데이터가 축적됨에 따라 주기적으로 추가 학습을 반복 진행하고 기존 모델과 비교하여 모델을 갱신하는 작업을 수행할 수 있다.The learning modeling unit (60) can use a 'recurrent neural network algorithm' that learns time information, which is a major feature of input data, and as fault data accumulates, it can periodically repeat additional learning and perform a task of updating the model by comparing it with an existing model.
전술한 바와 같이, 고장데이터를 포함하는 엘리베이터의 운행데이터는 연속적으로 발생하는 시계열 데이터로서의 속성을 갖기 때문에 단일 데이터만으로는 정확한 원인 파악이 어렵고, 고장 발생 시점의 전/후에 발생한 다른 데이터들을 종합적으로 판단하여 해석해야 고장 발생의 원인을 정확하게 분석할 수 있다.As mentioned above, elevator operation data including failure data has the property of time series data that occurs continuously, so it is difficult to accurately identify the cause with a single data alone, and the cause of the failure can be accurately analyzed by comprehensively judging and interpreting other data that occurred before and after the failure.
이에 본 발명은 시계열적으로 발생하는 고장데이터를 분석하여 실제 고장 원인을 추론하기 위한 가장 적합한 학습모델로서 순환신경망 모델(RNN: Recurrent Neural Network)을 선정한 것이다. 순환신경망 알고리즘은 시계열과 같은 시퀀스 데이터를 모델링하는 신경망 클래스로서, 앞/뒤 데이터 간의 연관성이 있는 데이터 셋에 주로 적용되는 모델이다.Accordingly, the present invention selects a recurrent neural network (RNN) model as the most suitable learning model for analyzing time-series occurrence failure data and inferring the actual cause of failure. The recurrent neural network algorithm is a class of neural networks that models sequence data such as time series, and is a model mainly applied to data sets where there is a correlation between the preceding/following data.
또한, 본 발명은 학습모델 생성 알고리즘을 수행하는 과정에서 순환신경망 모델의 한 종류인 양방향 LSTM(bidirectional Long Short-Term Memory)을 사용할 수 있다. 양방향 LSTM은 분리된 분리된 시퀀스 길이의 가변성으로 인하여 길이가 길수록 정확도가 떨어지는 기존 LSTM을 보완한 것으로서, 기존의 LSTM이 오로지 정방향 데이터 처리만 가능하다면, 양방형 LSTM의 경우에는 정방향 및 역방향의 양방향 데이터 처리가 가능한 순환신경망 알고리즘이라 할 수 있다.In addition, the present invention can use a bidirectional LSTM (bidirectional Long Short-Term Memory), which is a type of recurrent neural network model, in the process of performing a learning model generation algorithm. Bidirectional LSTM is a complement to the existing LSTM, which has lower accuracy as the length increases due to the variability of the length of the separated sequences. While the existing LSTM can only process forward data, the bidirectional LSTM can be said to be a recurrent neural network algorithm that can process forward and reverse bidirectional data.
보다 구체적으로, 학습모델링부(60)는 동시간대에 발생한 고장코드들의 시퀀스와 그에 대응되는 원인클래스의 결합으로 구성되는 학습데이터 셋에 대한 반복적인 학습을 통하여 새롭게 발생하는 고장데이터의 전처리된 데이터를 입력하였을 때 그에 따른 실제 고장 원인을 나타내는 원인클래스를 자동으로 도출하는 학습모델을 생성할 수 있다.More specifically, the learning modeling unit (60) can generate a learning model that automatically derives a cause class indicating an actual cause of a failure when preprocessed data of newly occurring failure data is input through repeated learning of a learning data set consisting of a combination of a sequence of failure codes occurring at the same time and a corresponding cause class.
따라서, 학습모델링부(60)는 후술하는 바와 같이 사용자 단말기(80)를 통해 웹서버(70)에 접속한 사용자가 특정 엘리베이터 호기를 선택하면, 선택된 엘리베이터에서 발생한 고장데이터의 전처리된 데이터를 학습모델의 입력데이터로 받아 결과를 도출할 수 있으며, 학습모델링부(60)에 의해 도출되는 결과는 고장 진단 결과로서 저장관리부(40)에 저장될 수 있다.Accordingly, as described below, when a user who accesses the web server (70) through a user terminal (80) selects a specific elevator, the learning modeling unit (60) can receive preprocessed data of a failure data that occurred in the selected elevator as input data for the learning model and derive a result. The result derived by the learning modeling unit (60) can be stored in the storage management unit (40) as a failure diagnosis result.
웹서버(70)는 사용자가 원하는 특정 엘리베이터 호기를 입력받고, 해당 엘리베이터의 고장 진단 결과인 학습모델 결과를 사용자에게 제공할 수 있다. 웹서버(70)는 휴대가 가능한 사용자 단말기(80)를 통해 접속 가능하며, 사용자에게 특정 엘리베이터를 선택하게 하고 선택된 엘리베이터의 고장 진단 결과를 시각적으로 표시할 수 있도록 서비스 화면을 포함하는 웹 어플리케이션을 제공할 수 있다. 여기서 '사용자'는 고장 진단 서비스를 제공받고자 하는 유지보수 요원이 될 수 있다.The web server (70) can receive a specific elevator number desired by the user and provide the learning model result, which is a fault diagnosis result of the corresponding elevator, to the user. The web server (70) can be accessed through a portable user terminal (80), and can provide a web application including a service screen that allows the user to select a specific elevator and visually display the fault diagnosis result of the selected elevator. Here, the 'user' can be a maintenance worker who wants to receive a fault diagnosis service.
참고로, 엘리베이터에서 발생하는 고장코드는 고장 가능성을 나타내는 것일 뿐이고, 고장코드가 발생 자체가 엘리베이터의 실제 고장 발생을 의미하는 것은 아니다. 따라서 종래의 고장코드만으로는 엘리베이터의 정확한 고장 원인을 찾아내기가 어려웠으나, 본 발명은 순환신경망 학습을 통해 연속적으로 발생하는 고장코드의 시퀀스에 따른 실제 고장 원인을 추론하는 고장 진단 모델을 생성함으로써, 엘리베이터의 실제 고장 원인을 정확도 높게 진단할 수 있다는 장점을 가진다.For reference, a fault code occurring in an elevator only indicates a possibility of a failure, and the occurrence of a fault code itself does not mean that the elevator has actually failed. Therefore, it was difficult to find the exact cause of a failure in an elevator using only a conventional fault code, but the present invention has the advantage of being able to diagnose the actual cause of a failure in an elevator with high accuracy by generating a fault diagnosis model that infers the actual cause of a failure based on a sequence of fault codes that occur continuously through recurrent neural network learning.
한편, 본 발명에 따른 순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템은 크게 '모델학습 프로세스'와 '고장진단 프로세스'를 포함하여 동작이 수행될 수 있다. 여기서 모델학습 프로세스는 고장 진단 모델을 생성하는 동작에 관한 프로세스이고, 고장진단 프로세스는 생성된 학습모델을 활용하여 실제로 엘리베이터에서 발생한 고장의 원인을 진단하는 동작에 관한 프로세스로 이해될 수 있다.Meanwhile, the elevator fault diagnosis system utilizing the recurrent neural network model according to the present invention can be largely performed by including a 'model learning process' and a 'fault diagnosis process'. Here, the model learning process is a process related to the operation of generating a fault diagnosis model, and the fault diagnosis process can be understood as a process related to the operation of diagnosing the cause of a fault that actually occurred in an elevator by utilizing the generated learning model.
이하, 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템의 프로세스 동작에 대하여 각각 살펴본다.Below, the process operations of the elevator failure diagnosis system according to the present invention will be examined.
모델학습 프로세스Model learning process
먼저, 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템의 '모델학습 프로세스' 동작은 다음과 같은 과정으로 수행될 수 있다.First, the 'model learning process' operation of the elevator failure diagnosis system according to the present invention can be performed through the following process.
1. 엘리베이터 제어반(10)에 기록된 고장데이터를 포함하는 레코드를 클라우드(20)에 축적한다.1. A record including failure data recorded on the elevator control panel (10) is accumulated in the cloud (20).
2. 전처리부(30)는 클라우드(20)에서 데이터를 읽어와 학습모델의 입력데이터 형태로 전처리하고 저장관리부(40)에 저장한다.2. The preprocessing unit (30) reads data from the cloud (20), preprocesses it into input data for the learning model, and stores it in the storage management unit (40).
3. 라벨링부(50)는 모델 입력에 맞게 전처리된 데이터와 고장원인 레이블(원인클래스)을 결합하여 학습데이터셋을 구성하고 이를 다시 저장관리부(40)에 저장한다.3. The labeling unit (50) combines preprocessed data and fault cause labels (cause classes) to match the model input to create a learning data set and stores it again in the storage management unit (40).
4. 학습모델링부(60)는 라벨링된 학습데이터 셋을 가져와 순환신경망 모델을 학습함으로써 고장 진단 모델을 생성하고 학습이 완료된 모델을 다시 저장관리부(40)에 저장한다.4. The learning modeling unit (60) creates a fault diagnosis model by bringing in a labeled learning data set and learning a recurrent neural network model, and stores the model for which learning is complete in the storage management unit (40).
고장진단 프로세스Fault Diagnosis Process
다음으로, 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템의 '고장진단 프로세스' 동작은 다음과 같은 과정으로 수행된다.Next, the ‘fault diagnosis process’ operation of the elevator fault diagnosis system according to the present invention is performed through the following process.
1. 사용자(유지보수 요원)가 사용자 단말기(80)를 통해 웹서버(70)에 접속하여 고장 분석을 원하는 엘리베이터를 선택한다.1. A user (maintenance worker) accesses a web server (70) through a user terminal (80) and selects an elevator for which a fault analysis is desired.
2. 전처리부(30)는 선택된 엘리베이터의 고장데이터를 클라우드(20)에서 읽어와 학습모델의 입력데이터 형태로 전처리하고 저장관리부(40)에 저장한다.2. The preprocessing unit (30) reads the failure data of the selected elevator from the cloud (20), preprocesses it into input data for the learning model, and stores it in the storage management unit (40).
3. 학습모델링부(60)는 저장관리부(40)에 저장된 전처리된 데이터를 학습모델의 입력데이터로서 입력하여 학습모델로부터 도출되는 결과, 즉 고장 진단 결과를 저장관리부(40)에 저장한다.3. The learning modeling unit (60) inputs the preprocessed data stored in the storage management unit (40) as input data for the learning model and stores the results derived from the learning model, i.e., the fault diagnosis results, in the storage management unit (40).
4. 웹서버(70)는 저장관리부(40)로부터 고장 진단 결과를 가져와 사용자 단말기(80) 상의 서비스 화면에 표시함으로써 엘리베이터의 실제 고장 원인을 나타내는 정보를 사용자에게 제공한다.4. The web server (70) retrieves the fault diagnosis results from the storage management unit (40) and displays them on the service screen on the user terminal (80), thereby providing the user with information indicating the actual cause of the elevator fault.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템은 순환신경망 학습을 통해 연속적으로 발생하는 고장코드의 시퀀스로부터 실제 고장 원인을 추론하는 모델을 생성하고, 유지보수 작업자가 원하는 고장분석 대상 엘리베이터를 입력하면 고장 진단 결과를 현장에서 확인 가능하도록 사용자 단말기(80) 상으로 제공하여 유지보수 작업을 지원할 수 있다.As described above, the elevator fault diagnosis system according to the present invention generates a model that infers the actual cause of a fault from a sequence of fault codes that occur continuously through recurrent neural network learning, and when a maintenance worker inputs a desired fault analysis target elevator, the fault diagnosis results can be provided on-site to a user terminal (80) to support maintenance work.
이와 같은 본 발명에 의하면, 운행데이터가 연속적으로 발생하는 엘리베이터의 특성에 적합한 순환신경망 모델을 적용함으로써, 딥러닝의 장점을 이용하여 엘리베이터에서 발생하는 고장에 대한 정확한 진단 결과를 도출 및 유지보수 요원에게 제공할 수 있고, 이에 따라 유지보수 요원의 숙련도와는 상관없이 고장 해석 및 문제 해결에 소요되는 시간의 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by applying a recurrent neural network model suitable for the characteristics of an elevator in which operation data is continuously generated, the advantages of deep learning can be utilized to derive accurate diagnosis results for faults occurring in an elevator and provide them to maintenance personnel, thereby reducing the deviation in time required for fault analysis and problem solving regardless of the skill level of the maintenance personnel.
또한, 본 발명은 하나의 고장데이터만으로 고장을 진단하는 것이 아니라 시계열적으로 발생하는 다수의 고장데이터에 대한 복합적인 분석을 통하여 엘리베이터의 고장을 유발시킨 실제 원인을 찾아낼 수 있으며, 따라서 종래의 방식과 대비하여 엘리베이터 고장 분석의 정확도가 현저히 향상되는 효과가 있다.In addition, the present invention can find the actual cause of an elevator failure by comprehensively analyzing a plurality of failure data that occur in time series rather than diagnosing a failure using only one failure data, and thus has the effect of significantly improving the accuracy of elevator failure analysis compared to conventional methods.
특히, 이상과 같은 본 발명에 의하면, 엘리베이터에서 발생하는 고장에 대한 오분석을 줄이는 것이 가능함은 물론이고, 기존의 고장코드에 의해 설명될 수 없는 원인 불명의 고장이나 엘리베이터의 부품 간 연관된 고장을 새로운 원인클래스로 규정하여 제공함으로써 고장 분석의 범위가 확대되는 효과를 가진다.In particular, according to the present invention as described above, not only is it possible to reduce misanalysis of failures occurring in an elevator possible, but it also has the effect of expanding the scope of failure analysis by providing failures of unknown causes that cannot be explained by existing failure codes or failures related to elevator parts as new cause classes.
본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템은, 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨터 장치에 의해 구현될 수 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 엘리베이터 고장 진단 시스템은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능한 명령어를 포함하는 프로그램 내지 소프트웨어의 형태로 구현되어 메모리 상에 저장될 수 있다.The elevator fault diagnosis system according to the present invention can be implemented by a computer device having one or more processors and a memory storing one or more programs executed by the one or more processors. To this end, the elevator fault diagnosis system according to the present invention can be implemented in the form of a program or software including one or more computer-executable commands and stored in the memory.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.The present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, such modifications or variations should fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 엘리베이터 제어반
20: 클라우드
30: 전처리부
40: 저장관리부
50: 라벨링부
60: 학습모델링부
70: 웹서버
80: 사용자 단말기10: Elevator control panel
20: Cloud
30: Preprocessing section
40: Storage Management Department
50: Labeling section
60: Learning Modeling Department
70: Web server
80: User terminal
Claims (8)
상기 엘리베이터 제어반에 기록된 상기 고장데이터를 전송받아 축적하는 클라우드;
상기 클라우드에 저장되어 있는 상기 고장데이터로부터 상기 엘리베이터의 고장 발생 원인 해석에 이용될 주요데이터를 추출하고 시간대별로 나열하는 전처리를 수행하는 전처리부;
상기 전처리부에 의해 전처리된 데이터를 상기 엘리베이터의 실제 고장 원인을 나타내는 고장원인 레이블과 결합하여 학습데이터 셋을 구성하는 라벨링부;
상기 학습데이터 셋으로 순환신경망 학습을 수행하여 상기 엘리베이터의 실제 고장 원인을 추론하는 고장 진단 모델을 생성하는 학습모델링부; 및
상기 전처리부에 의해 전처리된 데이터와 상기 라벨링부에 의해 라벨링된 학습데이터 셋 및 상기 학습모델링부에 의해 생성된 고장 진단 모델을 저장하고 구분하여 관리하는 저장관리부를 포함하고,
상기 주요 데이터는 상기 고장데이터에 포함되어 있는 고장코드이고,
상기 전처리부는 상기 고장코드를 시간대별로 나열하고 설정된 유사 시간 범위 내에 있는 것들끼리 하나의 그룹으로 묶는 그룹핑을 수행하여 상기 고장코드들을 연속된 시퀀스로 분리하는,
순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템.
Elevator control panel that controls the operation of the elevator and records failure data related to failure in real time;
A cloud that receives and accumulates the failure data recorded on the elevator control panel;
A preprocessing unit that extracts key data to be used for analyzing the cause of a failure of the elevator from the failure data stored in the cloud and performs preprocessing to list them by time zone;
A labeling unit that combines the data preprocessed by the above preprocessing unit with a failure cause label indicating the actual cause of a failure of the elevator to form a learning data set;
A learning modeling unit that performs recurrent neural network learning with the above learning data set to generate a fault diagnosis model that infers the actual cause of the fault of the elevator; and
It includes a storage management unit that stores and manages separately the data preprocessed by the above preprocessing unit, the learning data set labeled by the above labeling unit, and the fault diagnosis model generated by the above learning modeling unit.
The above main data is the fault code included in the above fault data,
The above preprocessing unit lists the above fault codes by time zone and performs grouping to group those within a set similar time range into one group, thereby separating the above fault codes into a continuous sequence.
Elevator failure diagnosis system using recurrent neural network model.
상기 고장원인 레이블은 상기 고장코드들의 연속된 시퀀스가 특정 패턴으로 관측될 때 실제로 발생한 상기 엘리베이터의 고장 원인을 나타내는 원인클래스로 규정되고,
상기 라벨링부는 과거의 고장이력데이터를 참조하여 상기 고장코드들의 연속된 시퀀스와 그에 대응되는 상기 원인클래스를 결합시키는 라벨링 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는,
순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템.
In claim 1,
The above fault cause label is defined as a cause class that indicates the actual fault cause of the elevator that occurred when a continuous sequence of the above fault codes is observed in a specific pattern.
The labeling unit is characterized in that it performs a labeling task that combines the continuous sequence of the fault codes and the corresponding cause class by referring to past fault history data.
Elevator failure diagnosis system using recurrent neural network model.
상기 고장 진단 모델은 특정된 상기 엘리베이터의 고장데이터의 전처리 데이터를 입력데이터로 입력받고 그에 대응되는 상기 원인클래스를 고장 진단 결과로서 출력하는 것을 특징으로 하는,
순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템.
In claim 3,
The above fault diagnosis model is characterized in that it receives preprocessing data of a specified fault data of the elevator as input data and outputs the corresponding cause class as a fault diagnosis result.
Elevator failure diagnosis system using recurrent neural network model.
상기 고장 진단 모델은 상기 특정 엘리베이터의 고장 진단시 입력되는 데이터 및 그에 따른 출력 결과를 피드데이터로 하여 반복적인 학습을 수행함으로써 갱신되는 것을 특징으로 하는,
순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템.
In claim 4,
The above fault diagnosis model is characterized in that it is updated by performing repetitive learning using the data input during fault diagnosis of the specific elevator and the output result thereof as feed data.
Elevator failure diagnosis system using recurrent neural network model.
사용자 단말기를 통해 접속 가능하며 사용자에 의해 선택된 상기 특정 엘리베이터의 고장 진단 결과를 상기 사용자에게 제공하는 웹서버를 더 포함하는,
순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템.
In claim 5,
Further comprising a web server that is accessible through a user terminal and provides the user with the results of fault diagnosis of the specific elevator selected by the user.
Elevator failure diagnosis system using recurrent neural network model.
상기 웹서버는 상기 사용자에게 상기 특정 엘리베이터를 선택하게 하고 상기 고장 진단 결과를 시각적으로 표시할 수 있도록 서비스 화면을 포함하는 웹 어플리케이션을 제공하는 것을 특징으로 하는,
순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템.
In claim 6,
The above web server is characterized in that it provides a web application including a service screen that allows the user to select the specific elevator and visually display the fault diagnosis results.
Elevator failure diagnosis system using recurrent neural network model.
상기 순환신경망 모델로서 양방향 LSTM(bidirectional Long Short-Term Memory)을 사용하는 것을 특징으로 하는,
순환신경망 모델을 활용한 엘리베이터 고장 진단 시스템.In claim 1,
The above recurrent neural network model is characterized by using bidirectional LSTM (bidirectional Long Short-Term Memory).
Elevator failure diagnosis system using recurrent neural network model.
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