KR20060084544A - 배관의 이상상태 판별 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현재 매설되어 있는 배관의 안전상태 점검을 원격에서 통합 관리하기 위한 시스템으로, 배관에서 수집되어지는 음향신호를 간단한 음향신호 분석을 활용하여 분석함으로써, 배관의 이상상태, 즉 이상상태의 발생시점과, 배관상의 이상상태 발생위치 및, 배관상에 이상상태를 유발시킨 타격물(원인)을 판별하는 배관의 이상상태 판별 시스템에 관한 것이다.

가스배관 모니터, 배관 타격, 충격물체 인식

Description

배관의 이상상태 판별 시스템{SYSTEM FOR DETECTING THE ABNORMAL STATE OF THE PIPELINE}

도 1은 본 발명에 따른 이상상태 판별 시스템의 단순구조 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 이상상태 판별 시스템에 의해 관리되는 배관에 충격이 가해진 상태를 개념적으로 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 감지부의 센서로부터 수집된 배관으로부터의 음향신호를 나타낸 도면,

도 4는 도 3에서 수집된 음향신호를 증폭한 증폭신호를 나타낸 도면,

도 5는 잡음을 내포하고 있는 음향신호의 주파수분석 특성을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 따른 수집된 음향신호에 포함된 잡음 제거를 위한 알고리즘,

도 7은 도 5의 잡음을 내포하고 있는 음향신호가 도 6에 따른 잡음 제거 알고리즘을 거친 후 잡음이 차감된 후의 음향신호의 주파수특성을 나타낸 도면,

도 8은 본 발명에 따라 배관으로부터 수집된 음향신호로부터 잡음 차감후의 시간축 분석 특성을 나타낸 도면,

도 9는 본 발명에 따른 자기상관을 예시적으로 나타낸 도면,

도 10은 본 발명에 따른 영교차율의 결과를 보여주는 도면,

도 11은 도 10에 나타낸 영교차율의 결과를 이동평균한 결과를 보여주는 도면,

도 12는 본 발명에 따른 대수에너지의 분석 결과를 나타낸 도면,

도 13은 도 12에 나타낸 대수에너지 분석 결과를 이동평균한 결과를 보여주는 도면,

도 14는 본 발명에 따른 배관상의 타격위치 판별을 위한 알고리즘,

도 15는 본 발명에 따른 배관에 타격을 준 타격물의 종류를 판별하기 위한 알고리즘,

도 16은 본 발명에 따른 배관상의 이상상태 판별 알고리즘이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 - 가스배관, 140 - 감지부,

150 - 신호처리부, 151 - 감시제어부,

152 - 패턴매칭부, 153 - 신호분석부,

154 - 상태판별부.

본 발명은 음향 및 음성신호 처리 관련분야의 기술을 이용하여, 실시간으로 배관의 이상상태 발생을 판별하고 배관의 이상상태 발생시 발생위치를 음향학적 신호 분석을 이용하여 분석하는 배관의 이상상태 판별 시스템에 관한 것이다.

종래에는 배관, 예컨대 가스배관, 수도배관, 송유관 등의 안전관리를 위하여 관리자들이 직접 배관 상태를 주기적인 현장 방문을 통해 점검 및 관리하였으며, 이에 따라 많은 시간과 비용이 소요되어졌다. 또한, 이러한 관리방법은 배관의 이상상태 발생 시 적시의 조치로 이어지지 못하였으며, 이러한 결과로, 예컨대 배관관련 대형 사고들이 발생하여, 경제적 인명적으로 많은 손실을 초래하고 있었다.

본 발명은 이러한 배관의 점검 및 관리에 최소의 비용으로 적시에 점검 및 판단을 하기 위한 시스템으로, 간단한 신호분석을 통해 원격지에서의 배관 관리가 가능하도록 하며, 또한 배관의 이상상태 판별 시 수집된 음향학적 특성신호의 분석을 통하여 이상상태를 파악하고 이상상태 발생위치 및 배관에 손상을 초래한 타격물체의 판별까지 가능한 배관의 이상상태 판별 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서는, 배관의 구조 및 환경에 적절한 음향신호 습득방법 및 습득된 음향신호의 원거리 전송을 위한 방법, 전송되어진 신호의 분석을 통한 배관의 이상상태의 검출이 가능한 신호처리 알고리즘의 획득, 신호처리 알고리즘 및 패턴인식 알고리즘을 활용한 타격물체의 판별방법 등이 필요하게 된다.

이를 위하여서는 다양한 센서 기술을 통하여, 가스배관의 매질 특성에 따른 음향학적 분석이 선행되어야 하며, 본 발명에서는 이러한 선행 분석의 결과를 토대로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 배관과, 이 배관으로부터의 발생하는 음향신호를 감지하고, 전송하는 감지부, 상기 감지부로부터의 전송된 신호를 분석하여 배관의 이상상태 발생시점과, 배관상의 이상 발생지점 및 배관의 이상을 초래한 원인을 판독하는 신호처리부를 구비하여 구성되되; 상기 신호처리부는 상기 감지부로부터의 신호를 영교차율 및 대수에너지 분석을 통해 배관의 이상유무 발생을 판독하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상상태 판별 시스템을 제공한다.

본 발명에 의하면, 상기 신호처리부는 상기 영교차율이 소정의 문턱값 보다 작고, 상기 대수에너지 분석이 소정의 문턱값 보다 높을 때, 배관의 이상상태가 발생한 것으로 판단한다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 감지부는 배관상에 다수개 구비되고; 상기 신호처리부는, 상기 다수개의 감지부에서 전송되는 음향신호를 자기상관 및 상호상관분석하여 배관에서의 음향신호의 전달시간차를 분석하고, 배관에서의 음향신호의 전달속도를 고려하여 배관의 이상상태 발생위치를 판별한다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 신호처리부는 배관에 타격을 줄 수 있는 타격물을 주파수특성 분석하여 추출한 특징벡터를 저장해 둔 데이터베이스를 더 구비하여 구성되고; 타격물에 의해 배관의 타격이 이루어질 때, 상기 감지부로부터 전송된 음향신호를 주파수특성 분석하여 특징벡터를 추출하고, 추출된 특징벡터를 상기 데이터베이스에 저장된 특징벡터와 비교(패턴 매칭)함으로써, 배관에 타격을 준 타격물을 식별하도록 된다.

이하 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 시스템을 개략적으로 나타낸 도 1에 의하면, 본 발명은, 예컨대 가스배관(110)과, 이 가스배관으로부터의 신호를 감지하고 무선 및 유선으로 신호처리부(150)로 전달하는 복수의 감지부(140,..)와, 이 감지부(140,..)로부터 전달된 신호를 분석하여 배관의 이상상태, 즉 이상상태의 발생시점과, 이상상태의 발생위치 및 이상상태를 초래한 원인(타격물체)을 판별하는 신호처리부(150)를 구비하여 구성된다.

상기 감지부(140,140-1,140-2,..)는 타격물에 의해 가스배관(110)에 직접, 간접적으로 영향을 줄 때 발생되는 배관(110)으로부터의 신호를 감지하는 부위로 미세한 관의 흔들림이나, 관 매질의 전달특성에 따라 배관상에서 소정의 전달속도로 전달되는 음향신호를 감지할 수 있는 음향센서(143,143-1,143-2,..)들을 구비하여 구성된다. 이러한 음향센서(143,..)는 크게 소음센서, 진동센서, 초음파센서 등으로 구성되어질 수 있다.

상기 센서중 소음센서는 전기 음향 변환기의 원리 중 마이크로폰에 응용되고 있는 동전형, 정전형, 압전형, 접촉저항형(탄소형) 등의 센서가 활용 가능하다.

상기 소음센서중 정전형은 음압에 따라 진동변위하는 가동 전극(진동막)과 대단히 좁은 간격으로 대항하는 고정전극(배극)으로 평행판 콘덴서를 구성하고, 음압에 따라 진동막이 변위하면 그 정전 용량이 약간 변화하는 방식을 취하며, 이러한 정전 용량 변화를 검출하는 방법으로 양쪽 전극 사이에 직류 바이어스 전압을 가하는 방법을 사용하는 센서이다.

상기 소음센서중 압전형은 물질에 외력을 가하여 변형이 생기면 그 변형에 비례한 전하가 생겨서 전압을 발생하는 센서이다.

한편, 상기 진동센서는 주로 진폭과 진동수를 측정하는 센서이고, 상기 초음파센서는 초음파를 측정하는 센서이다.

또한, 상기 감지부(140)는 신호증폭부(142,142-1,..)를 구비하여 구성되는데, 이 신호증폭부는 센서(143,..)에서 감지되어진 음향신호의 크기를 신호처리부(150)의 분석부(153)에서 분석이 가능한 정도의 신호크기로 증폭시켜주는 역할을 한다. 가스배관의 특성을 고려할 때, 일반적으로 센서(143,..)들간의 간격은 수 Km 이상의 간격이 유지하게 되며, 이로 인하여 수집되어지는 신호의 크기는 매우 미세한 크기를 나타내고 있다(도 3에서와 같이 신호가 거의 직선으로 보여져서 이상상태 발생(a부)을 파악할 수 없다). 이러한 미세신호는 신호분석에 부적절하며, 이러한 미세신호의 정확한 분석을 위해서는 적정크기로 신호의 증폭이 이루어져야 한다. 이러한 증폭은 하드웨어적인 구현 또는 소프트웨어적인 구현 모두 가능하며, 일반적으로 상기 신호증폭부(142,..)는 AGC(Automatic Gain Control)회로를 활용하여 하드웨어적으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 감지부(140,..)는 RF부(141,141-1,..)를 구비하여 구성되는데, RF부(141,..)는 상기 신호증폭부(142,..)로부터 수신되어진 증폭신호를 원거리에 있는 신호처리부(150)의 RF부(158)로 송신하는 역할을 한다. RF부(141,..)의 구현은 일반적으로 Wireless Lan, Bluetooth, IrDA 등을 이용한 다양한 방법의 구현이 가능하며, 유선환경을 이용한 원거리의 신호처리부(150)로의 송신도 가능하다.

한편, 상기 신호처리부(150)는 RF부(158)를 구비하여 구성되는데, 이 RF부(158)는 가스배관(110)의 수집신호를 송신하는 감지부(140,..)의 RF부(141,..)로부터의 신호를 수신하는 역할을 하며, RF부(141,..)의 종류 및 방법에 따라 동일한 형태로 구현 가능하다.

또한, 상기 신호처리부(150)는 감시제어부(151)를 구비하여 구성되는데, 감시제어부(151)는 상기 RF부(158)로부터 수신되어진 가스배관으로부터의 수신신호를 간단한 분석, 예컨대 영교차율 및 대수에너지 분석을 통해 가스배관의 이상상태 발생유무와 발생시점을 판별한다. 이러한 판별에 따라, 수신신호의 형태가 정상상태 특성을 나타낼시에는 감시제어부(151)는 감지부(140)로부터의 지속적인 신호의 수신만을 수행한다. 그런데, 수신신호의 형태가 정상상태 특성과 다른 이상상태 특성을 나타낼 시에는 수신신호를 신호분석부(153)로 전달하여, 이상상태의 발생위치 및 이상상태를 초래한 원인을 판별하기 위한 정밀분석을 수행하게 된다.

또한, 상기 신호처리부(150)는 신호분석부(153)를 구비하여 구성되는데, 신호분석부(153)는 감시제어부(151)에서 이상상태 신호로 판별되어진 신호를 수신 후 가스배관의 이상상태 발생위치의 분석 및 이상상태 발생을 초래한 타격물의 종류 등을 판별할 수 있도록 기본적인 연산을 수행한다. 즉, 자기상관 및 상호상관의 상관함수를 이용한 신호분석 기법을 통한 배관상의 이상상태 발생위치의 판별 및 주파수특성 분석 등을 통한 타격물의 판별이 가능하도록 하는 연산이 수행된다.

또한, 상기 신호처리부(150)는 상태판별부(154)를 구비하여 구성되는데, 상태판별부(154)는 상기 신호분석부(153)에서 분석되어진 분석결과를 기초로 하여, 배관상에서의 음향신호의 전달속도를 고려하여, 이상상태가 발생된 배관상의 이상상태 발생위치를 판별하고, 이하의 패턴매칭부(152)에서 판별된 타격물의 정보와 함께 표시수단에 표시한다.

또한, 상기 신호처리부(150)는 패턴매칭부(152)를 구비하여 구성되는데, 이 패턴매칭부(152)는 상기 신호분석부(153)에서 분석되어진 분석결과, 즉 주파수특성 분석을 기초로 하여, 이상상태를 초래한 타격물의 종류를 판독한다. 타격물의 판독은 일반적인 패턴매칭기법을 통해 수행한다.

즉, 공사 현장 등의 중장비 및 기타 가스배관을 타격 가능한 타격물에 대한 사전 자료를 수집하여 비교데이터로서 주파수 특성신호를 분석해 두고, 이 분석되어진 특성신호로부터 추출되어진 특징벡터를 DB부(157)에 저장해 둔다. 따라서, 패턴매칭부(152)는 상기 신호분석부(153)로부터 주파수특성 분석을 통해 습득된 주파수 특성신호에서 특징벡터를 추출하고, DB부에 저장해둔 사전에 수집해둔 상기 타격물들의 주파수 특성신호의 특징벡터를 비교(패턴 매칭)하여 타격물의 판독을 실시한다.

또한, 상기 신호처리부(150)는 가스배관(110)의 이상상태 발생과, 이상상태가 일어난 발생위치 및 타격물의 종류를 시각적 및 음향적으로 알려주는 표시수단, 예컨대 모니터(155) 및 스피커(156)를 구비하여 구성된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이상상태 발생의 판별과 이상상태 발생위치 판별 및 충격 원인(타격물)의 판별과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

현재 지중 또는 지하에 매설되어진 가스배관(110)의 길이는 매우 방대한 규모를 나타내며, 이에 따라 본 발명에서 제안하는 감지부(140)의 센서(143,..)는 효율적인 미세 음향신호의 수집을 위하여 일정간격을 주기로 설치되어야 한다. 본 발명은 각 센서(143,..)들간의 설치간격이 수 Km 사이인 가스배관(110)에서 이상상태의 정확한 판별 및 타격물체의 분석을 효율적으로 수행함을 목적으로 한다.

가스배관(110) 내의 매질의 흐름을 고려치 않을 경우, 예컨대 도 2에 나타낸 외부 타격물에 의한 타격위치(200)에서 발생한 음향신호는 가스배관(110)을 따라 양방향으로 동일한 속도로 전파되며, 타격위치(200)와 근접한 센서(143-2)로부터 이상상태 발생위치를 판단할 수 있는 음향신호의 검출이 이루어지며, 이후 순차적으로 센서(143-1), 센서(143) 등의 순서로 배관의 이상상태 판별이 가능한 신호의 검출이 이루어진다.

실질적으로, 가스배관(110)으로부터 수집되어지는 미세 음향신호는 도 3에 도시된 바와 같이 타격위치와 센서로부터 수집된 거리에 따라 아주 미약하게 전파되어지며, 이러한 미약한 신호는 이상상태를 나타내는 a부의 판독이 불가능하므로, 신호의 정확한 음향학적 분석은 불가능하다. 따라서, 본 발명의 감지부(140,..)는 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 구현되어진 상기 신호증폭부(142,..)를 거친 신 호를 RF부(141,..)를 활용하여 음향신호를 송수신하게 된다. 신호증폭부(142,..)를 거친 후 수집되어진 음향신호는 도 4에 나타낸 바와 같이 증폭되므로, 타격에 의한 음향신호의 주파수 변화가 a부와 같이 명확히 나타나게 된다.

도 4에 도시된 센서(143)에 의해 수집된 음향신호는 RF부(141,..)에 의해 신호처리부(150)의 RF부(158)로 전송되며, RF부(158)로부터 수집되어진 음향신호는 감시제어부(151)로 전달되어진다. 상기 감시제어부(151)에서는 간단한 영교차율 및 대수에너지 분석을 통한 이상상태 판별을 시도한다.

영교차율은 일정 분석 시간 당 신호의 기준점을 교차하는 횟수를 카운트하여 얻어지는 값으로, 영교차율을 통해 기존신호의 지속적인 흐름에서 새로운 변화시점을 판별할 수 있다. 따라서 영교차율을 활용할 때 평상시 가스배관의 상태와 다른 가스배관의 이상상태 발생시점을 파악할 수 있다. 도 10은 도 4에 도시된 증폭된 원신호의 영교차율을 보여주고 있는데, 배관(110)에 대한 타격 또는 충격이 이루어지면, a부와 같이 영교차율이 변화되는 것을 보여주고 있다. 또한, 도 11은 도 10의 신호를 이동평균한 신호를 나타낸 도면으로, a부에서 명확하게 영교차율이 변화하는 것을 보여주고 있다. 평상시의 정상상태에서 가스배관(110)으로부터 수집되어진 신호의 영교차율은 노이즈에 따른 높은 영교차율을 나타내는데 비해, 가스배관이 타격되었을 때 수집되어진 신호의 영교차율은 a부에서 낮게 나타남을 알 수 있다. 따라서 이러한 신호분석을 활용한 상기 감시제어부(151)에서 가스배관(110)의 이상상태 판별, 즉 이상상태 발생 유무와 발생시점의 판별이 가능하게 된다.

한편, 도 12는 신호의 대수에너지를 나타낸다. 또한, 도 13은 도 12의 신호 를 이동평균 분석하여 명확하게 된 신호를 나타낸다. 각 분석 구간별로 생성된 신호값의 파워신호는 도 10 및 도 11에 나타낸 영교차율과 반대로 평상시 때의 대수에너지는 낮게 나타나며, 가스배관(110)에 임의의 타격에 의한 타격이 이루어지면, 그 순간 a부와 같이 평상시와 다른 높은 에너지가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에서 제안하는 신호처리부(150)의 감시제어부(151)는 상기 도 10 내지 도 13과 같은 영교차율 및 대수에너지의 신호분석을 통해 배관(110)의 이상상태 발생 및 그 시점을 파악할 수 있다.

즉, 도 16의 알고리즘을 활용하면, 감시제어부(151)로 음향신호가 입력되면, 대수에너지 분석과 영교차율 분석이 이루어져서 대수에너지가 문턱값(Thd.)보다 높고 영교차율이 문턱값(Thd.) 보다 낮으면 이상상태를 판별하게 된다.

한편, 신호처리부(150)로 전달되어진 음향신호는 센서(143,..)에서 음향신호의 수집 시 발생하는 주변 잡음을 내포하고 있으며, 이러한 주변 잡음은 도 5에 도시된 주파수특성 분석도 상에서 전 주파수 대역 상에 화이트 노이즈 형태의 분포를 나타낸다.

따라서, 본 발명에서는 주변잡음에 의한 정확한 위치 판독의 어려움을 해소하기 위하여 신호분석부(153)에서 도 6에 도시된 바와 같은 잡음 차감 알고리즘을 적용 후 분석을 수행한다.

즉, 신호분석부(153)에서는 도 6에 도시된 바와 같이 잡음을 내포하고 있는 원신호(도 5 참조)를 A/D컨버터를 이용해 디지털 변환하고, FFT처리하여 평균 노이즈 파워와 노이즈를 포함한 파워 스펙트럼을 생성한 후, 파워 노이즈 스펙트럼에서 평균 노이즈 파워를 차감하여 노이즈 성분이 제거된 새로운 파워 스펙트럼을 생성하고, 이 파워 스펙트럼을 IFFT처리하고, D/A컨버터로 아날로그신호로 변환한 후 노이즈가 제거된 차감신호를 출력하도록 한다.

본 발명의 신호분석부(153)에 적용 가능한 잡음차감 알고리즘은 도 6에서 제시된 방법 이외의 공지 또는 새로이 제안되는 잡음차감 알고리즘을 적용하여도 구성상 동일한 효과를 구현함은 자명한 사실이다.

도 7에는 상기 신호분석부(153)로 전달되어진 수집된 음향신호에 도 6에 나타낸 잡음차감 알고리즘을 적용한 후의 주파수 분석 상태를 도시하였다.

도 8은 신호분석부(153)에서 도 6의 잡음 차감 알고리즘이 적용된 결과 음향신호를 시간 축 상에 도시한 경우이다.

한편, 상기 신호분석부(153)에서는 자기상관 및 상호상관함수를 이용한 신호분석기법을 활용한 배관(110)상의 이상발생 위치의 분석 및 주파수특성 분석을 활용한 타격 물체의 판별을 시도한다. 자기상관은 음성 및 음향관련 신호처리 시 Pitch주기를 판별할 때 주로 사용되며, 도 9에 도시된 바와 같이 주기성이 높은 신호 위치에서 상관도가 높게 나타난 것을 볼 수 있다. 도 9에서 주기성이 없는 평상시 잡음이 첨가된 신호(타격물에 의한 타격음이 포함되어져 있지 않은 신호)에 대해서는 "A" 같은 부류의 결과가 나타나며, 해머로 타격한 시점의 상관도가 높은 신호에 대해서는 "B"와 같은 주기성을 내포한 신호가 나타난다.

상기 상호상관은 서로 다른 두 신호, 신호 "A"와 신호 "B"의 상관관계를 분석할 수 있다. 본 발명에서는 가스배관(110)상의 특정 타격위치(200)에 타격이 가해졌을 시 발생한 음향신호를 인접한 센서(143-1, 143-2)에서 수집 후 상호상관분석을 통해 수집 음향신호의 전달시간차를 분석하며, 이를 이용하여 도 14상의 알고리즘을 활용하여 가스배관(110) 상의 타격위치(이상상태 발생위치)를 판단한다.

즉, 도 14에 나타낸 바와 같이, 감시제어부(151)에서 음향신호 수집을 통해 배관(110)의 이상상태가 발생한 것으로 판단되면, 신호분석부(153)에서는 최초 검출센서, 예컨대 도 2의 센서(143-2)를 판별하고, 인접신호 검출센서, 예컨대 센서(143-1)를 판별하며, 이 센서(143-1,143-2)로부터의 신호를 각각 자기상관분석하고, 상호상관분석하여, 두 센서의 전달시간차(전달지연시간)을 계산하고, 이 시간차를 기초로 매질에서의 음향신호 전달속도를 고려하여 타격위치에 대한 분석이 이루어진다.

상기 패턴매칭부(152)는 수집된 음향신호 내에 포함된 주변잡음의 제거한 후, LPC, Cepstrum, PCA 등의 특징벡터 추출하고, 타격물체의 종류에 따른 주파수특성의 상이함을 활용하여 도 15에 나타난 알고리즘에 따라 타격물체의 종류를 판별한다. 입력 음향신호의 특징벡터와 DB부(157)상의 타격물체별 특징벡터의 비교, 결정 논리에 따라 Fuzzy, ANN, VQ, HMM 등의 기법을 활용 판별한다.

도 15의 알고리즘을 설명하면, 신호가 입력되면, 상기 신호분석부(153)에서 잡음 제거와 주파수특성 분석이 이루어지고, 주파수 특성신호의 특징벡터가 추출되며, 상기 패턴매칭부(152)에서 사전에 DB부(157)에 저장된 특징벡터와 비교(패턴 매칭)하게 되고, 추출된 특징벡터에 부합하는 타격물체를 판별하게 된다.

이상의 신호처리부(150)의 설명에 있어서는 감시제어부(151)과 패턴매칭부 (152), 신호분석부(153), 상태판별부(158)를 각각 구분하여 설명하였지만, 반듯히 구분하여 이해할 필요는 없으며, 상기된 분석, 즉 배관의 이상상태를 파악하는 분석을 수행하는 프로세서와 프로그램이 저장된 메모리를 구비하여 구성되는 장치에 의해 통합적으로 실행되는 것으로 이해하면 발명이 보다 용이하게 이해될 것으로 생각된다.

본 발명에 의하면, 가스배관 상의 음향신호를 수집, 간단한 음향분석 처리 기법을 활용하여 원거리에서 가스배관의 실시간 이상상태 유무가 판별 가능하며 이상상태 발생 시 이상상태가 발생한 가스배관의 위치 및 타격물체의 종류를 판별함으로써 효율적인 배관 관리시스템의(가스배관, 정유관, 수도관 등) 구현이 가능해 진다.

Claims (7)

1. 배관과,

   이 배관으로부터의 발생하는 음향신호를 감지하고, 전송하는 감지부,

   상기 감지부로부터의 전송된 신호를 분석하여 배관의 이상상태 발생시점과, 배관상의 이상 발생지점 및 배관의 이상을 초래한 원인을 판독하는 신호처리부를 구비하여 구성되되;

   상기 신호처리부는,

   상기 감지부로부터의 신호를 영교차율 및 대수에너지 분석을 통해 배관의 이상유무 발생을 판독하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상상태 판별 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 신호처리부는,

   상기 영교차율이 소정의 문턱값 보다 작고, 상기 대수에너지 분석이 소정의 문턱값 보다 높을 때, 배관의 이상상태가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상상태 판별 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 감지부는 배관상에 다수개 구비되고;

   상기 신호처리부는,

   상기 다수개의 감지부에서 전송되는 음향신호를 자기상관 및 상호상관분석 하여 배관에서의 음향신호의 전달시간차를 분석하고, 배관에서의 음향신호의 전달속도를 고려하여 배관의 이상상태 발생위치를 판별하는 것을 특징으로 하는 배관의 이상상태 판별 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 신호처리부는,

   배관에 타격을 줄 수 있는 타격물을 주파수특성 분석하여 추출한 특징벡터를 저장해 둔 데이터베이스를 더 구비하여 구성되고;

   타격물에 의해 배관의 타격이 이루어질 때, 상기 감지부로부터 전송된 음향신호를 주파수특성 분석하여 특징벡터를 추출하고,

   추출된 특징벡터를 상기 데이터베이스에 저장된 특징벡터와 비교(패턴 매칭)함으로써, 배관에 타격을 준 타격물을 식별하도록 된 것을 특징으로 하는 배관의 이상상태 판별 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 신호처리부는 처리 결과를 디스플레이할 수 있는 표시수단을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배관의 이상상태 판별 시스템.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 감지부는 배관에서 발생하는 음향을 감지하는 소음센서, 진동센서, 초음파센서 중 어느 하나는 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관의 이상상태 판별 시스템.
7. 제4항에 있어서,

   상기 특징벡터는 LPC, Cepstrum, PCA 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이상상태 판별 시스템.

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