KR20150076908A - 방폭형 무선 데이터 계측 시스템 - Google Patents

방폭형 무선 데이터 계측 시스템 Download PDF

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KR20150076908A
KR20150076908A KR1020130165618A KR20130165618A KR20150076908A KR 20150076908 A KR20150076908 A KR 20150076908A KR 1020130165618 A KR1020130165618 A KR 1020130165618A KR 20130165618 A KR20130165618 A KR 20130165618A KR 20150076908 A KR20150076908 A KR 20150076908A
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KR1020130165618A
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박수열
여금수
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(주)한국플랜트관리
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    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems

Abstract

본 발명은 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스 누출을 측정하기 위한 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물은 외부의 폭발과 같은 요인으로 인해 대형 사고를 유발할 수 있으므로 방폭기준을 만족하는 모니터링 시스템이 요구되며 이에 따라 상기 고위험 시설물에 설치하여 무선 데이터 계측 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않도록 하기 위한 내압방폭 구조의 방폭 하우징과, 상기 하우징의 내부에 내장하여 상기 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스누출을 측정하기 위한 센서로부터 계측 데이터를 전송받아 아날로그 계측 데이터를 신호처리하고 신호처리된 데이터를 디지털 신호로 변환하여 원격지 서버 또는 게이트웨이에 원거리 통신 및 근거리 통신 모듈을 통해 전송할 수 있는 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 관한 것이다.

Description

방폭형 무선 데이터 계측 시스템{System for wireless data measuring of explosion proof}
본 발명은 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스 누출을 측정하기 위한 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물은 외부의 폭발과 같은 요인으로 인해 대형 사고를 유발할 수 있으므로 방폭기준을 만족하는 모니터링 시스템이 요구되며 이에 따라 상기 고위험 시설물에 설치하여 무선 데이터 계측 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않도록 하기 위한 내압방폭 구조의 방폭 하우징과, 상기 하우징의 내부에 내장하여 상기 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스누출을 측정하기 위한 센서로부터 계측 데이터를 전송받아 아날로그 계측 데이터를 신호처리하고 신호처리된 데이터를 디지털 신호로 변환하여 원격지 서버 또는 게이트웨이에 원거리 통신 및 근거리 통신 모듈을 통해 전송할 수 있는 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트는 전력, 가스, 석유화학물 등 제품을 생산할 수 있는 설비를 공급하거나 공장을 지어주는 산업을 말하며, 에너지를 얻기 위해 원료나 에너지를 공급하여 물리적, 화학적 작용을 하게 하는 장치나 공장 시설 또는 생산시설을 말하는 것으로 플랜트 시설물은 넓은 공간상에 많은 중요 설비들이 복잡하게 밀집되어 있으며 대부분 고위험 시설물이다. 국내의 플랜트 시설물의 상당수가 60~70년대에 건설되어 노후화되어 있기 때문에 설비의 폐기, 보수, 대체에 대한 의사결정이 시급한 단계라고 할 수 있다. 따라서 플랜트 시설물들의 경우 대부분 고위험 물질을 내재하고 있는 고위험 시설물이므로 지속한 감시 및 관리가 필요하며, 플랜트 설비의 고장 및 손상에 대해 신속히 설비의 위치를 찾고 가능한 빨리 신속한 대응을 할 필요가 있다.
특히 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트의 고위험 시설물의 경우 정기적으로 예방 정비를 실시하며, 가스 및 화학물질의 유출될 경우 대형 화재 및 폭발사고를 유발할 수 있어 빠른시간 내에 대응 조치를 해야만 한다.
상기 고위험 시설물 내의 감시 기능을 하는 무수히 많은 계측 장비들은 계측 장비의 전기적 결함 및 외부 충격에 의해 화재 및 폭발 사고가 발생할 경우 배관 및 설비 가까이 설치되어 있어 고위험 시설물에 영향을 줄 수 있으므로 비방폭형 계측 모니터링 시스템을 사용할 수 없어 별도의 방폭함체에 시스템을 실장하는 방식으로 시스템을 구축하고 있으나 별도의 방폭함체에 설치할 경우 설치비용 증대로 경쟁력 약화 및 공간상 제약이 발생하였다.
또한, 무선 데이터 계측 시스템의 경우 기존 국내의 USN 무선 통신 기술은 대부분 Tiny OS 기반의 Zigbee 및 블루투스 통신 기술이 대부분을 이루었으나 상기 기존의 USN 무선 통신 기술은 신뢰성 및 보안성이 취약하여 플랜트와 같은 고위험 시설물의 환경에 적용하기 힘들어 상기 플랜트와 같은 고위험 시설물에 적용 가능한 고신뢰성 및 보안성의 산업용 표준 무선 통신기술의 적용이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스누출을 측정하기 위해 상기 고위험 시설물에 설치하여 무선 데이터 계측 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않는 내압방폭 구조의 방폭 하우징과 상기 방폭 하우징의 내부에 내장되어 센서로부터 측정한 아날로그 데이터를 센서 인터페이스부로부터 신호처리하여 상기 계측한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 센서 데이터를 근거리 또는 원거리 무선 통신을 통해 게이트웨이 또는 원격지 서버에 전송하는 방폭형 무선 데이터 계측 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 센서에서 계측한 데이터를 무선 통신을 통해 근거리와 원거리에 전송할 수 있도록 근거리 무선 통신 모듈과 원거리 무선 통신 모듈을 모두 내장하고 있으며 근거리 무선 통신 모듈은 플랜트와 같은 대단위 면적의 고위험 시설물에 적용가능한 Wireless HART 또는 ISA 100.11a 통신 프로토콜을 적용하여 데이터 통신에 대한 고신뢰성과 보안성을 보장할 수 있는 방폭형 무선 계측 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트의 유압 및 온도를 측정하기 위한 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 있어서, 상기 고위험 시설물의 상태를 진단 및 계측하기 위한 변형률, 가속도, 경사 등을 측정하고 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트의 내부 압력 및 온도를 측정하기 위한 센서부와, 상기 고위험 시설물에 설치하여 무선 데이터 로깅 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않도록 하기 위한 내압방폭 구조의 방폭 하우징과, 상기 하우징의 내부에 내장하여 센서부의 센서를 통해 측정한 아날로그 데이터를 전압값으로 변환하여 상기 계측한 아날로그 데이터를 증폭하고 노이즈 등의 신호와 관련없는 신호를 필터링하여 신호처리하는 센서 인터페이스부와, 상기 센서 인터페이스부에서 전송받은 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 근거리에 위치한 게이트웨이 또는 원거리에 위치한 원격지 서버에 전송하는 무선 통신부와, 상기 센서부에서 측정한 계측 데이터를 저장하는 SD 메모리부와, 상기 무선 통신부의 데이터 전송을 제어하고 계측한 센서 데이터를 LCD 모듈에 디스플레이하며 상기 SD 메모리부에 계측한 데이터 저장을 제어하는 제어부와, 상기 센서부와 센서 인터페이스부, A/D 컨버터, 무선 통신부, 제어부에 배터리 또는 상용전원으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방폭 하우징은 원전발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물에 설치 가능한 내압방폭 구조로 구성되어 센서 인터페이스부, A/D 컨버터, 무선 통신부, SD 메모리부를 내장하며, 상기 무선 통신부의 근거리 또는 원거리의 데이터 전송을 위한 안테나를 포함하는 방폭 하우징 본체부와, 상기 방폭 하우징 본체부의 일측면에 형성되어 상기 본체부와 나사선으로 결합되고 상기 본체부에 내장된 회로와 센서에 전원을 공급하기 위한 배터리를 내장한 배터리 케이스와, 상기 방폭 하우징 본체부의 타일측면에 형성되어 상기 본체부와 나사선으로 결합되고 상기 센서부에서 계측한 데이터를 LCD 모듈을 통해 디스플레이하는 윈도우 케이스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 방폭 하우징 본체부는 무선 통신부를 통해 계측 데이터를 근거리에 전송하기 위한 제1안테나부와, 상기 무선 통신부를 통해 계측한 데이터를 원거리에 전송하기 위한 제2안테나부와, 상기 무선 데이터 계측 시스템의 내부에 폭발이 발생할 경우 제1안테나와 제2안테나가 내부 폭발에 의해 튕겨져 나오는 것을 방지하기 위해 상기 제1안테나와 제2안테나를 방폭 하우징 본체부에 나사를 통해 고정시키는 안테나 고정 캡과, 상기 방폭 하우징 본체부와 결합되는 배터리 케이스와 윈도우 케이스를 나사를 통해 고정하기 위한 하우징 고정부와, 상기 제1안테나 및 제2안테나의 하단에 형성되어 상기 센서부의 연결 케이블 및 상용전원을 사용할 경우 전원 케이블을 삽입하는 케이블 연결 홀과, 상기 방폭 하우징 본체부의 하단에 형성되어 고위험 시설물에 고정 설치하기 위한 설치 치구와, 상기 방폭 하우징 본체부에 결합되는 배터리 케이스, 윈도우 케이스, 제1안테나부, 제2안테나부, 설치 치구의 결합부분의 방수 방진을 위한 고무 오링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 윈도우 케이스는 내부에 상기 센서부에서 계측한 데이터를 신호처리를 통해 디스플레이하는 LCD 모듈과 상기 LCD 모듈에서 디스플레이하는 화면을 외부에서 볼 수 있도록 하는 강화유리로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 무선 통신부는 원자력 발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 계측 데이터를 전송하기 위해 데이터 전송 보안성과 신뢰도를 높이기 위해 국제 무선 프로토콜 규격인 WirelessHART와 ISA100.11a 무선 프로토콜을 사용하는 근거리 통신 모듈과 상기 고위험 시설물의 계측 데이터를 원거리의 서버에 전송하기 위한 LTE, CDMA, WiFi 등을 이용한 원거리 통신 모듈로 구성되어 센서 노드의 역할 및 게이트웨이의 역할을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원 공급부는 상시전원과 배터리를 동시에 사용 가능하며 배터리 사용 시 제어부의 제어에 의해 일정시간을 주기로 무선 통신을 수행하여 통신이 필요없는 시간에 전원을 슬립모드로 변환해 저전력으로 배터리를 통해 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스누출을 측정하기 위한 방폭형 무선 계측 시스템으로 상기 무선 데이터 계측 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않는 내압방폭 구조의 방폭 하우징에 센서 측정 회로와 무선 통신 모듈을 내장하여 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스누출을 측정함으로써 공간상의 제약을 받지 않고 기존 비방폭 무선 계측 시스템과 상기 비방폭 무선 계측 시스템을 내장한 방폭함체의 구성에 비해 탁월한 비용 절감을 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 센서에서 계측한 데이터를 무선 통신을 통해 근거리와 원거리에 전송할 수 있도록 근거리 무선 통신 모듈과 원거리 무선 통신 모듈을 모두 내장하고 있어 별도의 게이트웨이가 필요 없이 원거리 서버에 계측 데이터를 전송할 수 있는 효과가 있으며, 플랜트와 같은 대단위 면적의 고위험 시설물에 적용가능한 Wireless HART 또는 ISA 100.11a 통신 프로토콜을 적용하여 근거리 데이터 통신에 대한 고신뢰성과 보안성을 보장할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 구성도
도2는 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 사시도
도3은 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 분해 사시도
도4는 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 방폭 본체 하우징 도면
도5는 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 배터리 케이스 도면
도6은 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 윈도우 케이스 도면
본 발명은 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스 누출을 측정하기 위한 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 관한 것으로 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물은 외부의 폭발과 같은 요인으로 인해 대형 사고를 유발할 수 있으므로 방폭기준을 만족하는 모니터링 시스템이 요구되며 이에 따라 상기 고위험 시설물에 설치하여 무선 데이터 계측 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않도록 하기 위한 내압방폭 구조의 방폭 하우징(200)과, 상기 하우징(200)의 내부에 내장하여 상기 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스누출을 측정하기 위한 센서로부터 계측 데이터를 전송받아 아날로그 계측 데이터를 신호처리하고 신호처리된 데이터를 디지털 신호로 변환하여 원격지 서버 또는 게이트웨이에 원거리 통신 모듈(520) 및 근거리 통신 모듈(510)을 통해 전송할 수 있는 것으로 바람직한 실시 예에 따른 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 구성도이고, 도2는 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 사시도이며, 도3은 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 분해 사시도이고, 도4는 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 방폭 하우징 본체부 도면이며, 도5는 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 배터리 케이스 도면이고, 도6은 본 발명에 따른 방폭형 무선 계측 시스템의 윈도우 케이스 도면이다.
상기 도1 내지 도2에 도시된 바와 같이 본 발명은 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트의 유압 및 온도를 측정하기 위한 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 있어서, 상기 고위험 시설물의 상태를 진단 및 계측하기 위한 변형률, 가속도, 경사 등을 측정하고 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트의 내부 압력 및 온도를 측정하기 위한 센서부(100)와, 상기 고위험 시설물에 설치하여 무선 데이터 계측 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않도록 하기 위한 내압방폭 구조의 방폭 하우징(200)과, 상기 하우징(200)의 내부에 내장하여 센서부(100)의 센서를 통해 측정한 아날로그 데이터를 전압값으로 변환하여 상기 계측한 아날로그 데이터를 증폭하고 노이즈 등의 신호와 관련없는 신호를 필터링하여 신호처리하는 센서 인터페이스부(300)와, 상기 센서 인터페이스부(300)에서 전송받은 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 컨버터(400)와, 상기 A/D 컨버터(400)에서 변환된 디지털 신호를 근거리에 위치한 게이트웨이 또는 원거리에 위치한 원격지 서버에 전송하는 무선 통신부(500)와, 상기 센서부(100)에서 측정한 계측 데이터를 저장하는 SD 메모리부(600)와, 상기 무선 통신부(500)의 데이터 전송을 제어하고 계측한 센서 데이터를 LCD 모듈(231)에 디스플레이하며 상기 SD 메모리부(600)에 계측한 데이터 저장을 제어하는 제어부(700)와, 상기 센서부(100)와 센서 인터페이스부(300), A/D 컨버터(400), 무선 통신부(500), 제어부(700)에 배터리(810) 또는 상용전원으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(800)로 구성된다.
상기 방폭 하우징(200)은 내압방폭 구조로 이루어져 있으며 상기 내압방폭 구조는 전기기기의 용기 내에 침입한 가스가 내부의 전기회로의 불꽃이나 발열에 의하여 폭발을 일으켜도 외부의 가스에는 영향을 주지 않도록 만들어진 용기의 구조. 화학 공장 등에서 사용하는 전기기기에 대해서는 주위의 폭발성 가스에 대하여 기기가 점화원이 되지 않게 하는 배려가 필요이며, 이런 관점에서 가연성 가스가 있는 장소나 있을 우려가 있는 장소를 위험장소로서 방폭적 배려로 방폭기기를 사용하도록 법적으로 의무화하고 있다. 상기 내압방폭 구조는
① 용기는 내부의 폭발압력에 견디는 기계적 강도를 가지며,
② 내부의 폭발로 말미암아 일어난 불꽃이나 고온 가스가 용기의 접합부분을 통하여 외부의 가스에 점화하지 않고,
③ 용기의 외부 표면온도가 외부가스의 발화온도에 달하지 않는 등 3조건을 충족시키지 않으면 안된다.
이들을 실현하기 위해서는 내압방폭 구조 설계지침을 따라 설계 제작하고, 지침에 정해진 폭발시험 등을 실시하여 방폭성을 확인하고 검정에 합격한 것이 아니어서는 안된다. 내압방폭 구조 규격에는 방폭성을 유지하는 데 필요한 고정나사, 나사식 결합의 종류, 용기의 강도, 용기 접합면의 간극량, 간극의 깊이, 폭발시험 방법 등이 상세히 정해져 있다.
상기와 같은 내압방폭 구조의 방폭 하우징(200)은 도3 내지 도6에 도시된 바와 같이 센서 인터페이스부(300), A/D 컨버터(400), 무선 통신부(500), SD 메모리부(600)를 내장하며, 상기 무선 통신부(500)의 근거리 또는 원거리에 데이터를 전송하기 위한 안테나(211, 212)를 포함하는 방폭 하우징 본체부(210)와, 상기 방폭 하우징 본체부(210)의 일측면에 형성되어 상기 본체부(210)와 나사선으로 결합되고 상기 본체부(210)에 내장된 회로와 센서에 전원을 공급하기 위한 배터리(810)를 내장하는 배터리 케이스(220)와, 상기 방폭 하우징 본체부(210)의 타일측면에 형성되어 상기 본체부(210)와 나사선으로 결합되고 상기 센서부(100)에서 계측한 데이터를 LCD 모듈(231)을 통해 디스플레이하는 윈도우 케이스(230)로 구성된다.
상기 방폭 하우징 본체부(210)는 무선 통신부(500)를 통해 계측 데이터를 근거리에 전송하기 위한 제1안테나부(211)와, 상기 무선 통신부(500)를 통해 계측한 데이터를 원거리에 전송하기 위한 제2안테나부(212)와, 상기 무선 데이터 계측 시스템의 내부에 폭발이 발생할 경우 제1안테나(211)와 제2안테나(212)가 내부 폭발에 의해 튕겨져 나오는 것을 방지하기 위해 상기 제1안테나(211)와 제2안테나(212)를 방폭 하우징 본체부(210)에 나사를 통해 고정시키는 안테나 고정 캡(213)과, 상기 방폭 하우징 본체부(210)와 결합되는 배터리 케이스(220)와 윈도우 케이스(230)를 나사를 통해 고정하기 위한 하우징 고정부(214)와, 상기 제1안테나(211) 및 제2안테나(212)의 하단에 형성되어 상기 센서부(100)의 연결 케이블 및 상용전원을 사용할 경우 전원 케이블을 삽입하는 케이블 연결 홀(215)과, 상기 방폭 하우징 본체부(210)의 하단에 형성되어 고위험 시설물에 고정 설치하기 위한 설치 치구(216)와, 상기 방폭 하우징 본체부(210)에 결합되는 배터리 케이스(220), 윈도우 케이스(230), 제1안테나부(211), 제2안테나부(212), 설치 치구(216)의 결합부분의 방수 방진을 위한 고무 오링(217)으로 구성되어 진다. 상기 제1안테나부(211)와 제2안테나부(212)는 무선 통신부(500)의 근거리 통신 모듈(510)과 원거리 통신 모듈(520)과 연결되며 상기 제1안테나(211)와 제2안테나(212)를 통해 계측한 데이터를 근거리 또는 원거리에 전송할 수 있다.
상기 윈도우 케이스(230)는 내부에 상기 센서부(100)에서 계측한 데이터를 신호처리를 통해 디스플레이하는 LCD 모듈(231)과 상기 LCD 모듈(231)에서 디스플레이하는 화면을 외부에서 볼 수 있도록 하는 강화유리(232)로 이루어진다.
상기 무선 통신부(500)는 도1에 도시된 바와 같이 원자력 발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 계측 데이터를 전송하기 위해 데이터 전송 보안성과 신뢰도를 높이기 위해 국제 무선 프로토콜 규격인 Wireless HART와 ISA100.11a 무선 프로토콜을 사용하는 근거리 통신 모듈(510)과 상기 고위험 시설물의 계측 데이터를 원거리의 서버에 전송하기 위한 LTE, CDMA, WiFi 등을 이용한 원거리 통신 모듈(520)로 구성되어 센서 노드의 역할 및 게이트웨이의 역할을 수행할 수 있으며 근거리 통신 모듈(510)은 고신뢰성 및 보안성을 필요치 않은 현장에서는 일반적인 근거리 통신 기술(bluetooth, Zigbee 등)을 이용할 수 있다.
또한, 상기 전원 공급부(800)는 상시전원과 배터리(810)를 동시에 사용 가능하며 배터리(810) 사용 시 제어부(700)의 제어에 의해 일정시간을 주기로 무선 통신을 수행하여 통신이 필요없는 시간에 전원을 슬립모드로 변환해 저전력으로 배터리(810)를 통해 전원을 공급한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명은 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 압력, 온도, 가스누출을 측정하기 위해 상기 고위험 시설물에 설치하여 무선 데이터 계측 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않는 내압방폭 구조의 방폭 하우징(200)과 상기 방폭 하우징(200)의 내부에 내장되어 센서로부터 측정한 아날로그 데이터를 센서 인터페이스부(300)로부터 신호처리하여 상기 계측한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 센서 데이터를 근거리 또는 원거리 무선 통신을 통해 게이트웨이 또는 원격지 서버에 전송할 수 있으며 상기 무선 통신부(500)는 계측한 데이터를 무선 통신을 통해 근거리와 원거리에 전송할 수 있도록 근거리 무선 통신 모듈(510)과 원거리 무선 통신 모듈(520)을 모두 내장하고 있어 근거리 무선 통신 모듈(510)은 플랜트와 같은 대단위 면적의 고위험 시설물에 적용가능한 Wireless HART 또는 ISA 100.11a 통신 프로토콜을 적용하여 데이터 통신에 대한 고신뢰성과 보안성을 보장할 수 있는 방폭형 무선 계측 시스템를 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 **
100 : 센서부 200 : 방폭 하우징
210 : 방폭 하우징 본체부 211 : 제1안테나부
212 : 제2안테나부 213 : 안테나 고정 캡
214 : 하우징 고정부 215 : 케이블 연결 홀
216 : 설치 치구 217 : 고무오링
220 : 배터리 케이스 221 : 배터리
222 : 배터리 보호 캡 230 : 윈도우 케이스
231 : LCD 모듈 232 : 강화유리
300 : 센서 인터페이스부 400 : A/D 컨버터
500 : 무선 통신부 510 : 근거리 통신 모듈
520 : 원거리 통신 모듈 600 : SD 메모리부
700 : 제어부 800 : 전원 공급부
810 : 배터리

Claims (6)

  1. 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 상태 및 플랜트 배관의 유압 및 온도, 가스 누출을 측정하기 위한 방폭형 무선 데이터 계측 시스템에 있어서,
    상기 고위험 시설물의 상태를 진단 및 계측하기 위해 변형률, 가속도, 경사 등을 측정하고 원자력발전/가스/석유화학/해양 플랜트 배관의 내부 압력, 온도, 가스 누출을 측정하기 위한 센서부;
    상기 고위험 시설물에 설치하여 무선 데이터 계측 시스템의 내부 폭발이 발생하여도 고위험 시설물에 영향을 주지 않도록 하기 위한 내압방폭 구조의 방폭 하우징;
    상기 하우징의 내부에 내장하여 센서부의 센서를 통해 측정한 아날로그 데이터를 전압값으로 변환하여 상기 계측한 아날로그 데이터를 증폭하고 노이즈 등의 신호와 관련없는 신호를 필터링하여 신호처리하는 센서 인터페이스부;
    상기 센서 인터페이스부에서 전송받은 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 컨버터;
    상기 A/D 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 근거리에 위치한 게이트웨이 또는 원거리에 위치한 원격지 서버에 전송하는 무선 통신부;
    상기 센서부에서 측정한 계측 데이터를 저장하는 SD 메모리부;
    상기 무선 통신부의 데이터 전송을 제어하고 계측한 센서 데이터를 LCD 모듈에 디스플레이하며 상기 SD 메모리부에 계측한 데이터 저장을 제어하는 제어부;
    상기 센서부와 센서 인터페이스부, A/D 컨버터, 무선 통신부, 제어부에 배터리 또는 상용전원으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급부; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방폭형 무선 데이터 계측 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방폭 하우징은
    원전발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물에 설치 가능한 내압방폭 구조로 구성되어 센서 인터페이스부, A/D 컨버터, 무선 통신부, SD 메모리부를 내장하며, 상기 무선 통신부의 근거리 또는 원거리의 데이터 전송을 위한 안테나를 포함하는 방폭 하우징 본체부;
    상기 방폭 하우징 본체부의 일측면에 형성되어 상기 본체부와 나사선으로 결합되고 상기 본체부에 내장된 회로와 센서에 전원을 공급하기 위한 배터리를 내장한 배터리 케이스;
    상기 방폭 하우징 본체부의 타일측면에 형성되어 상기 본체부와 나사선으로 결합되고 상기 센서부에서 계측한 데이터를 LCD 모듈을 통해 디스플레이하는 윈도우 케이스; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방폭형 데이터 계측 시스템
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방폭 하우징 본체부는 무선 통신부를 통해 계측 데이터를 근거리에 전송하기 위한 제1안테나부와, 상기 무선 통신부를 통해 계측한 데이터를 원거리에 전송하기 위한 제2안테나부와, 상기 무선 데이터 계측 시스템의 내부에 폭발이 발생할 경우 제1안테나와 제2안테나가 내부 폭발에 의해 튕겨져 나오는 것을 방지하기 위해 상기 제1안테나와 제2안테나를 방폭 하우징 본체부에 나사를 통해 고정시키는 안테나 고정 캡과, 상기 방폭 하우징 본체부와 결합되는 배터리 케이스와 윈도우 케이스를 나사를 통해 고정하기 위한 하우징 고정부와, 상기 제1안테나 및 제2안테나의 하단에 형성되어 상기 센서부의 연결 케이블 및 상용전원을 사용할 경우 전원 케이블을 삽입하는 케이블 연결 홀과, 상기 방폭 하우징 본체부의 하단에 형성되어 고위험 시설물에 고정 설치하기 위한 설치 치구와, 상기 방폭 하우징 본체부에 결합되는 배터리 케이스, 윈도우 케이스, 제1안테나부, 제2안테나부, 설치 치구의 결합부분의 방수 방진을 위한 고무 오링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방폭형 무선 데이터 계측 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 윈도우 케이스는 내부에 상기 센서부에서 계측한 데이터를 신호처리를 통해 디스플레이하는 LCD 모듈과 상기 LCD 모듈에서 디스플레이하는 화면을 외부에서 볼 수 있도록 하는 강화유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방폭형 무선 데이터 계측 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신부는 원자력 발전/가스/석유화학/해양 플랜트와 같은 고위험 시설물의 계측 데이터를 전송하기 위해 데이터 전송 보안성과 신뢰도를 높이기 위해 국제 무선 프로토콜 규격인 WirelessHART와 ISA100.11a 무선 프로토콜을 사용하는 근거리 통신 모듈과 상기 고위험 시설물의 계측 데이터를 원거리의 서버에 전송하기 위한 LTE, CDMA, WiFi 등을 이용한 원거리 통신 모듈로 구성되어 센서 노드의 역할 및 게이트웨이의 역할을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 방폭형 무선 데이터 계측 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 상시전원과 배터리를 동시에 사용 가능하며 배터리 사용 시 제어부의 제어에 의해 일정시간을 주기로 무선 통신을 수행하여 통신이 필요없는 시간에 전원을 슬립모드로 변환해 저전력으로 배터리를 통해 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 방폭형 무선 데이터 계측 시스템.



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