KR20180002329A - Ict 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템, 서버 및 방법 - Google Patents

Ict 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템, 서버 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력 발전 단지에 설치되는 풍력 발전기, 풍력 발전기의 상태 데이터를 수집하는 적어도 하나의 감지 장치, 상태 데이터를 수신하여, 상태 데이터 처리 프로세스로 자동 진단을 수행하는 적어도 하나의 현장 단말기, 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하고 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하여, 이상 상태로 판단되는 경우 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 모니터링 서버를 포함하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템에 관한 것이다.

Description

ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템, 서버 및 방법 {System, Server and Method for monitoring wind plant with ICT fusion}
본 발명은 풍력 발전 단지에 설치되는 풍력 발전기, 풍력 발전기의 상태 데이터를 수집하는 적어도 하나의 감지 장치, 상태 데이터를 수신하여, 상태 데이터 처리 프로세스로 자동 진단을 수행하는 적어도 하나의 현장 단말기, 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하고 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하여, 이상 상태로 판단되는 경우 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 모니터링 서버를 포함하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템에 관한 것이다.
최근 화석에너지의 고갈과 기후 변화 및 온실가스 감축 등 환경문제로 인하여 신재생에너지의 투자가 급격히 증가하고 있으며, 특히 전세계적으로 신재생에너지 중에서도 풍력발전기에 대한 수요가 급증하고 있다. 2005년 기준으로 풍력발전은 세계에서 생산하는 에너지의 비율 중 1%에도 미치지 못하였으나, 2020년에는 이 수치가 16.5%까지 오를 것으로 전망되며, 2050년에는 총 에너지 생산량 중 34%를 담당할 것으로 전망된다.
다만, 풍력 발전기의 경우 바람이 일정 세기가 일정 시간동안 불게 되는 최적의 지점을 탐색하여야 하는 문제점이 존재하며, 바다(해양) 및 도서지역, 해안 등 풍력 발전의 조건을 충족하는 지점에 넓게 흩어져 풍력발전기가 위치하게 된다. 따라서, 풍력발전단지를 구성하는 풍력발전기의 경우, 위치가 넓게 분포하고 있는 특성상 풍력발전기 각각의 유지보수 및 관리가 용이하지 못하며, 고장발생시 풍력발전기에 신속하게 접근하여 조치를 취할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 부상하고 있는 기술인 ICT(Information Communication Technology) 기술을 풍력발전기의 유지보수에 적용할 수 있다. ICT기술은 협업으로 문제해결, 빅데이터(Big Data) 분석을 통한 경향분석, 물리적 경험과 디지털 상호작용과의 융합, 사용자들이 사용하기 쉬운 방향으로 개발되고 있으며, 풍력발전단지의 가동률을 최대화하고 비용을 최소화하기 위하여 적용될 수 있다.
풍력발전단지의 유지보수를 위한 ICT기술의 경우, 해당 풍력발전기 또는 발전터빈을 실시간으로 감지하기 위하여, 풍력발전기의 상태 데이터를 수집하여 분석하게 된다. 그런데, 다수의 풍력발전단지를 전체적으로 모두 모니터링하는 경우, 통합 모니터링 서버 및 모니터링 서버가 감시하는 현장 단말기에는 CPU의 부하가 급증하게 된다. 이는 상태 데이터 자체가 풍력발전단지에서 발생하는 풍속, 풍량, 기상상태 등 다양한 상태 데이터를 수집하여야 할 뿐만 아니라, 다수의 풍력발전단지로 인하여 생성하는 상태 데이터가 기하급수적으로 늘어나기 때문이다.
따라서, 풍력발전단지에 ICT 기술을 융합하는 경우 서버 및 현장 단말기(컴퓨팅 장치 등)의 부하를 절감시키기 위한 방법을 개발하여야 하는 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 풍력발전단지에 위치하여 상태 데이터를 수집하는 현장 단말기 및, 현장 단말기를 실시간으로 모니터링하는 통합 모니터링 서버의 부하를 절감하면서 ICT기술을 통한 풍력발전단지의 전체적인 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템은, 풍력 발전 단지에 설치되는 풍력 발전기, 상기 풍력 발전기의 상태 데이터를 수집하는 적어도 하나의 감지 장치, 상기 상태 데이터를 수신하여, 상태 데이터 처리 프로세스로 자동 진단을 수행하는 적어도 하나의 현장 단말기, 상기 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하고 상기 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하여, 이상 상태로 판단되는 경우 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 모니터링 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템은, 어플리케이션 또는 프로그램을 통하여 상기 모니터링 서버에 접속이 가능한 사용자 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 현장 단말기가 풍력 발전기로부터 상태 데이터를 수신할 때, 상기 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 모니터링 모듈, 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 저장하는 데이터베이스 모듈, 감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하여, 감시한 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하는 분석 모듈, 이상 상태로 판단되는 경우, 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 상태 데이터가 풍속, 풍향, 기상상태, 터빈 회전수, 터빈 온도, 터빈 발전량, 터빈 진동정도, 터빈 고장정도 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 모니터링 모듈이 기 설정된 주기별로 상태 데이터 처리 프로세스를 감시하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 모니터링 모듈이 상기 현장 단말기가 상태 데이터를 자동 진단하는 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 모니터링 모듈이 모니터링 서버와 연결된 모든 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 모니터링 모듈이 풍력 발전기가 포함하는 적어도 하나의 터빈을 트레이로 구분하고, 각각의 터빈에서 감지되는 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 모니터링 모듈이 상기 상태 데이터 처리 프로세스가 2 이상인 경우 우선 순위를 설정하여, 상기 우선 순위에 따라 상태 데이터 처리 프로세스를 감시하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 데이터베이스 모듈이 상기 현장 단말기의 데이터 처리 프로세스에 대한 풍력 발전기의 정상 상태 여부를 판단하는 경우, 정상 상태 처리 프로세스를 업데이트하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 분석 모듈이 감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하여, 현재 이상 상태 여부를 판단하거나 추후 이상 상태가 나타날 수 있는 시점을 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 분석 모듈이 상기 상태 데이터 처리 프로세스가 포함하는 경로(Path)의 정상 또는 이상 유무로 이상 상태 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 분석 모듈이 정상 상태 범위를 설정하여, 상기 상태 데이터 처리 프로세스가 정상 상태 범위에 포함하는지 여부로 이상 상태 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 제어 모듈이 상기 상태 데이터 처리 프로세스가 이상 상태로 판단되는 경우, 업무지시서(Work Ticket)를 발행하여 상기 현장 단말기에 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 제어 모듈이 상기 상태 데이터 처리 프로세스가 동작하지 않는 경우, 상기 현장 단말기에 재시작(Auto start) 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 디스플레이 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 상태 데이터 처리 프로세스의 분석 결과를 보고서로 작성하는 리포팅 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는, 상기 리포팅 모듈이 정기적으로 작성되는 정기보고서 또는 상태 데이터 처리 프로세스의 상황에 따라서 예측하는 예측보고서를 작성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 방법은, 현장 단말기가 풍력 발전기로부터 상태 데이터를 수신하는 단계, 모니터링 모듈이 상기 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 단계, 분석 모듈이 감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하는 단계, 상기 분석 모듈이 감시한 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하는 단계, 이상 상태로 판단되는 경우, 제어 모듈이 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템은, ICT 기술을 활용하여 여러 풍력발전기의 상태를 실시간으로 확인하고, 통합 모니터링 서버 및 현장 단말기에 지나치게 많은 부하가 걸리지 않고도 이상 상태인지 여부를 효율적으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템은, 다수의 풍력발전단지에 위치하는 풍력발전기에서 데이터를 취득하여 저장할 수 있으며, 전체 터빈 운전 현황, 정비 계획 및 실적, 고객 요구사항 등을 사용자 단말기를 통하여 실시간으로 접속이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템은, 이상 상황 발생시 효율적인 업무 시스템을 적용하기 위한 업무지시서(Work Ticket)를 발행하여, 현장 단말기를 통해 현장의 기술자 및 숙련자가 풍력발전기를 수리할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템의 구성에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버의 구성에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버가 현장 단말기와 상태 데이터 처리 프로세스를 감지하는 구성에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 'ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템, 서버 및 방법'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템의 구성에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템은, 풍력 발전기, 감지 장치, 현장 단말기, 모니터링 서버, 사용자 단말기를 포함할 수 있다.
풍력 발전기는 풍력발전단지(110, 120)에 설치되어, 바람의 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 발전한다. 특히, 풍력 발전기의 날개(Blade)를 회전시켜 이 때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산하며, 풍력 발전기의 발전량에는 바람의 풍속, 풍량, 풍향, 기상상태 등이 매우 중요하다. 따라서, 풍력 발전기에는 각각 풍력 발전기의 현재 상태 데이터를 수집하고 감지하는 감지 장치가 더 포함된다.
현장 단말기(111, 121)는 풍력발전기에서 수집한 상태 데이터를 취합하고, 상태 데이터를 현장 감시하여 자동 진단을 수행한다. 이 때, 현장 단말기는 서버 PC, 업무용 PC, PLC, 스마트 단말기, 태블릿PC 등 데이터를 처리할 수 있는 단말기가 모두 사용될 수 있다.
모니터링 서버(130)는 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하고 상기 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하여, 이상 상태로 판단되는 경우 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하도록 한다. 이 때, 모니터링 서버는 풍력발전단지의 지근거리(수km)에 위치하여 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 감시할 수도 있으며, 풍력발전단지와 굉장히 먼 거리(수백~수천km)에 떨어져 실시간 데이터 처리 프로세스를 감시할 수도 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 도 2 내지 도 3을 참조하기로 한다.
이 때 모니터링 서버는 현장 단말기와 데이터 처리 프로세스를 감시하는 경우, VPN(Virtual Private Network) 망을 구축하여 특수 통신체계와 암호화를 이용해 보안을 강화할 수 있다. 국가 기간산업인 풍력발전단지는 외부로부터의 해킹 또는 사이버 공격을 당할 수 있으므로, 데이터를 암호화하는 보안기술인 VPN을 적용하여 보안 강화할 수 있다.
사용자 단말기(140)는 어플리케이션 또는 프로그램을 통하여 모니터링 서버에 접속이 가능하다. 모니터링 서버가 풍력 발전기에 설치된 현장 단말기를 감시하는 프로세스를 엔지니어 또는 유지보수 기술자가 확인하기 위하여, 사용자 단말기를 통하여 모니터링 서버에 접속할 수 있다. 이 때, 사용자 단말기는 개인용 PC, 휴대용 태블릿 PC, 스마트 단말기 등으로 구현될 수 있으며, PC에서는 프로그램을 통하여, 스마트 단말기에서는 어플리케이션을 통하여 본 발명의 모니터링 서버에 접속할 수 있다.
도 2는 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버의 구성에 관한 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버가 현장 단말기와 상태 데이터 처리 프로세스를 감지하는 구성에 관한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버(200)는, 모니터링 모듈(210), 데이터베이스 모듈(220), 분석 모듈(230), 제어 모듈(240), 디스플레이 모듈(250), 리포팅 모듈(260)을 포함할 수 있다.
모니터링 모듈(210)은 현장 단말기가 풍력 발전기로부터 상태 데이터를 수신할 때, 상기 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시할 수 있다. 이 때, 현장 단말기가 풍력 발전기로부터 수신하는 상태 데이터는, 풍속, 풍향, 기상상태, 터빈 회전수, 터빈 온도, 터빈 발전량, 터빈 진동정도, 터빈 고장정도 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
특히, 종래의 풍력발전기를 유지보수하는 경우, 풍력발전기에서 발생하는 데이터를 모두 모니터링 서버가 직접 수집함으로써, 모니터링 서버와 현장 단말기에 가해지는 부하가 지나지게 증가하는 문제점이 존재하였으나, 본 발명의 모니터링 모듈은 현장 단말기가 수집하도록 하는 상태 데이터를 처리하는 프로세스를 실시간 감시함으로써, 용량이 매우 큰 상태 데이터를 수집하지 않고도 현장 단말기 및 풍력발전기의 이상 상태를 파악할 수 있다.
이 때, 현장 단말기는 풍력 발전기의 상태 데이터를 자동 진단(Diagnosis)하는 상태 데이터 처리 프로세스를 진행할 수 있다. 현장 단말기는 여러 상태 데이터를 수신하여 자동 진단에 사용할 수 있으며, 본 발명의 모니터링 모듈은 현장 단말기가 자동 진단하도록 하는 처리 프로세스를 감시함으로써 풍력 발전기의 이상 상태를 효율적으로 감지할 수 있다.
또한, 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 감지하는 경우, 본 발명의 모니터링 모듈은 기 설정된 주기별로 상태 데이터 처리 프로세스를 감시할 수 있다. 실시간으로 상태 데이터 처리 프로세스를 감시하는 경우 이상 상태가 발생할 때 신속한 대응이 가능하지만, 현장 단말기 및 모니터링 서버에 과부하를 일으킬 수 있는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 발명의 모니터링 서버는 감시 주기를 지정하고(ex; 100ms) 주기별로 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 감시할 수 있다.
또한, 모니터링 모듈은 다수의 현장 단말기를 동시에 실시간으로 감시할 수 있다. 풍력 발전 단지에는 적어도 하나 이상의 풍력 발전기가 존재하며, 풍력 발전기 1대에도 여러 대의 감지 장치가 설치되므로 풍력발전 단지의 유지 보수에는 여러 대의 현장 단말기가 필요하게 된다. 따라서, 본 발명의 모니터링 모듈은, 모니터링 서버와 연결된 모든 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시할 수 있다.
아울러, 모니터링 모듈은 상태 데이터 처리 프로세스가 2 이상인 경우 우선 순위를 설정하여, 우선 순위에 따라 상태 데이터 처리 프로세스를 감시할 수 있다. 예를 들어, i)풍력 발전기의 블레이드 상태 데이터를 감시하는 프로세스와, ii)풍력 발전기 주위의 기상 상황 상태 데이터를 감시하는 프로세스가 존재하는 경우, 본 발명의 모니터링 모듈은 블레이드 상태 데이터가 풍력 발전기의 유지보수에 가장 유효한 데이터이므로 블레이드 상태 데이터 감시 프로세스에 우선 순위를 설정하여 가장 먼저 감시하도록 한다.
또한, 본 발명의 모니터링 모듈은 풍력 발전기가 포함하는 적어도 하나의 터빈을 트레이로 구분하고, 각각의 터빈에서 감지되는 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시할 수 있다. 풍력 발전기에는 회전운동을 하면서 풍력에너지를 전기에너지로 변환하는 터빈을 포함하는데, 이러한 터빈은 풍력발전단지에 다수의 터빈이 존재할 수 있다. 따라서, 효율적인 상태 데이터 처리 프로세스의 감시를 위하여, 터빈을 트레이(tray)로 구분하고, 각각의 터빈에서 감지되는 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하도록 한다. 터빈별로 구분하여 상태 데이터 처리 프로세스를 감시함으로써, 발전 과정에서 안전과 효율성을 모두 확보할 수 있게 된다.
데이터베이스 모듈(220)은 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 저장할 수 있다. 본 발명의 데이터베이스 모듈은 풍력 발전 단지 모니터링 서버의 내부에 하드웨어 장치로 구현될 수도 있고, 별도의 데이터베이스 센터로 서버와 격지에 위치하여 구현될 수도 있다.
이 때, 데이터베이스 모듈은 현장 단말기의 데이터 처리 프로세스에 대한 풍력 발전기의 정상 상태 여부를 판단하는 경우, 정상 상태 처리 프로세스를 업데이트할 수 있다. 현장 단말기는 풍력 발전기의 여러 가지 상태에 대한 데이터를 수집하므로, 어떠한 상태 데이터에서가 정상 상태이며 이상 상태인지를 확인할 수 있다. 데이터베이스 모듈은 그 중에서도 정상 상태 처리 프로세스인 경우에 데이터베이스의 업데이트 및 갱신을 위하여 새로운 정상 상태 경우로 저장할 수 있다. 따라서, 본 발명의 모니터링 서버는 풍력 발전기가 정상 상태를 유지하면서 동작하면 할수록 실시간으로 업데이트가 가능하므로, 더 정확하고 효과적으로 정상 상태를 판단할 수 있다.
분석 모듈(230)은 감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하여, 감시한 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단할 수 있다. 이 때, 분석 모듈은 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스와 완전히 동일한 상태 데이터 처리 프로세스만 정상 상태로 판단할 수도 있지만, 전체 프로세스 중 기 설정된 비율 이상만 일치하더라도 정상 상태 데이터 처리 프로세스로 판단할 수 있다. 예를 들어, 전체 데이터 처리 프로세스가 5단계로 이루어져 있는 경우, 정상 상태 데이터 처리 프로세스와 비교하였을 때 4단계가 동일하고 1단계가 동일하지 않은 경우, 본 발명의 분석 모듈은 정상 상태로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 분석 모듈은 감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하여, 현재 이상 상태 여부를 판단하거나 추후 이상 상태가 나타날 수 있는 시점을 예측할 수 있다. 풍력 발전 단지의 경우, 현재 풍력 발전기의 상태 데이터를 판단으로 풍력 발전기가 이상 상태인지 아닌지 현재 상태를 확인할 때 본 발명의 모니터링 서버를 사용할 수도 있지만, 현재 이상 상태가 아니더라도 종합적인 상태 데이터를 판단할 때 추후 이상 상태가 나타날 것이라는 예측을 수행할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 분석 모듈은 풍력 발전기의 풍속, 풍량, 터빈의 온도, 터빈의 압력, 전기 생산량 등 다양한 상태 데이터를 처리하는 프로세스를 감지하고, 추후 20시간 이내에 이상 상태가 발생할 것이라는 이상 상태 발생 시점을 예측할 수 있다. 따라서, 분석 모듈은 현장 단말기에 해당 내용을 송부하여, 현장에서의 엔지니어 또는 유지관리 전문가가 풍력 발전기의 이상이 발생하지 않도록 조치할 수 있다.
또한, 본 발명의 분석 모듈은, 상태 데이터 처리 프로세스가 포함하는 경로(Path)의 정상 또는 이상 유무로 이상 상태 여부를 판단할 수 있다. 상태 데이터 처리 프로세스는 처리 과정에서 처리 경로(Path)를 반드시 포함하게 되는데, 본 발명의 분석 모듈은 정상적인 경로를 통하여 상태 데이터 처리 프로세스를 진행하는지 여부를 확인하도록 한다. 다만, 정상적인 경로로 처리 프로세스를 진행하지 않는다고 하더라도, 풍력 발전기의 상태 데이터에서 이상 상태가 나타나지 않는 경우라면, 분석 모듈은 이상 상태로 판단하지 않고 정상 상태로 판단하도록 하며, 데이터베이스 모듈에 해당 정보를 업데이트 하도록 한다.
또한, 본 발명의 분석 모듈은, 정상 상태 범위를 설정하여, 상기 상태 데이터 처리 프로세스가 정상 상태 범위에 포함하는지 여부로 이상 상태 여부를 판단할 수 있다. 본 발명의 현장 단말기는 풍력 발전기로부터 다양한 데이터를 수집하도록하는데, 해당 데이터들이 적합한 범위 내에서 위치하는지 여부를 판단하여 상태 데이터 처리 프로세스를 진행한다. 본 발명의 분석 모듈은 해당 범위 내에서 상태 데이터를 정상적으로 처리하는지 여부를 확인하여, 이상 상태 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 풍속이 몇 m/s 인지, 풍향이 어느 방향에 해당하는지, 현재 풍력 발전 단지의 기상 상황이 어느 정도인지, 풍력 발전기의 터빈 온도는 몇도인지, 전기 발생량은 몇 kWh인지 등 다양한 정상 범위를 설정할 수 있으며, 분석 모듈은 상태 데이터를 처리하는 데이터 처리 프로세스가 해당 정상 범위 내에서 처리되는지 여부를 확인하도록 한다.
제어 모듈(240)은 이상 상태로 판단되는 경우, 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송할 수 있다. 이 때, 본 발명의 제어 모듈은 모니터링 서버 내부의 소프트웨어 또는 프로그램으로 구현될 수도 있고, 별도의 하드웨어 장치를 통하여 구현될 수도 있다.
모니터링 모듈이 감시한 내용을 기반으로 분석 모듈이 이상 상태로 판단한 후, 제어 모듈은 해당 이상 상태에 대한 해결 방안을 추출할 수 있다. 이 때, 데이터베이스 모듈은 정상 상태 데이터 처리 프로세스 뿐만 아니라, 이상 상태 데이터 처리 프로세스 및 그와 대응하는 해결 방안을 저장할 수도 있다. 예를 들어, 모니터링 모듈이 풍력 발전기의 터빈 회전 속도가 기 설정된 속도보다 2배 이상 빠르게 회전하고 있는 처리 프로세스를 감지한 경우, 데이터베이스 모듈에서 그와 대응하는 해결방안인 <터빈 회전 속도 절대 감속>의 해결 방안을 추출하고, 해당 내용을 현장 단말기에 전송하여 현장에서의 엔지니어 및 유지보수 기술자가 빠르고 신속하게 조치할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 제어 모듈은, 상태 데이터 처리 프로세스가 이상 상태로 판단되는 경우, 업무지시서(Work Ticket)를 발행하여 상기 현장 단말기에 전송할 수 있다. 이상 상태로 판단되는 후 제어 모듈은 해결 방안을 추출하면서, 해결 방안을 실행하도록 하는 기술자(또는 엔지니어)가 해당 해결 방안을 실행함에 있어서 최적의 효율적인 일을 진행할 수 있는 방향을 제시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제어 모듈은, 상태 데이터 처리 프로세스가 동작하지 않는 경우, 상기 현장 단말기에 재시작(Auto start) 신호를 전송할 수 있다. 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스의 경우, 알고리즘의 동작은 동작을 멈추거나 무한순환 오류를 빈번하게 일으킬 수 있기 때문에, 프로세스 동작 상태를 감시하는 중 프로세스를 강제로 종료하는 조치가 반드시 필요하게 된다. 따라서, 본 발명의 제어 모듈은 현장 단말기의 프로세스를 강제로 종료 후 재시작(Auto start)하는 신호를 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 모니터링 서버는 디스플레이 모듈을 더 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈은 모니터링 서버에서 일어나는 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스 감시를 어떠한 내용으로 처리하며, 어떠한 현장 단말기와 어떠한 풍력 발전기의 상태를 확인하는지를 조회할 수 있다. 이러한 디스플레이 모듈은 모니터, TV, 터치 패널 등 일반적으로 사용되는 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 모니터링 서버는 리포팅 모듈을 더 포함할 수 있다. 리포팅 모듈(360)은 상태 데이터 처리 프로세스의 분석 결과를 보고서로 작성하도록 하며, 작성된 보고서를 외부에서 사용자 단말기를 통하여 열람할 수 있다. 특히, 사용자 단말기는 개인용 PC, 태블릿 PC, 스마트 단말기 등으로 구현될 수 있으므로, 상기 보고서를 프로그램 또는 어플리케이션을 통하여 조회할 수 있다.
이 때, 본 발명의 리포팅 모듈은 정기적으로 작성되는 정기보고서 또는 상태 데이터 처리 프로세스의 상황에 따라서 예측하는 예측보고서를 작성할 수 있다. 정기보고서는 리포팅 모듈이 기 설정한 알고리즘에 의하여 현재 풍력발전기의 상태 데이터 처리 프로세스를 감시하는 현황을 보고서로 작성하도록 한다. 또한, 예측보고서는 현재 상태 데이터 처리 프로세스의 상황을 판단하고, 앞으로 어떠한 이상 상태가 발생할 수 있는지 여부를 보고서로 작성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버는 풍력발전기의 현장 단말기로부터 SCADA 정보 및 CMS 정보를 감시할 수 있다. SCADA(Supervisory control and data acquisition)는 집중 원격감시 시스템 또는 감시 제어 데이터 수집시스템을 말하며, 통신 경로상의 아날로그 또는 디지털 신호를 사용하여 원격장치의 상태정보 데이터를 수신/기록/표시하여 중앙 제어 시스템이 원격 장치를 감시 제어하도록 한다. 또한, CMS(Condition Monitoring System) 정보는 조기경보 수행, 장비/부품현황 공유, 작업이력 관리 및 협업을 통한 신속한 문제해결, 기상 예보를 통한 풍력터빈 접근가능성 분석에 관련된 내용을 확인할 수 있다.
모니터링 서버(320)는 현장 단말기(311, 312, 313)로부터 조기경보를 위한 데이터를 Data Collection을 통하여 수집하게 된다. 이어, 수집된 데이터가 Abnormality Detection을 통하여 조기경보를 판단하게 되며, Wind Data Management에서 오류 조기경보 여부와 모니터링 수행 데이터를 관리하게 된다.
또한, Wind O&M(Operation and Maintenance)은 다른 포털 시스템과 데이터 연동을 하면서, 자재관리/작업계획/실적/현장업무 문제점 협업/공구관리 등의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 헬프데스크(Wind helpdesk)를 구현하여, 고객의 문의 및 답변을 제공할 수 있다.
더 구체적으로, 헬프데스크는 본 발명의 모니터링 서버와 전기적으로 연결된 단말기, 컴퓨팅 장치, PDA 등을 통하여 외부에서 접속할 수 있다. 이 때, 헬프데스크는 본 발명의 모니터링 서버를 이용하는 고객의 질문 및 답변, 매뉴얼의 작성, 외부 전문가의 해결방안 송수신 등 다양한 작업을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 방법은, 현장 단말기가 풍력 발전기로부터 상태 데이터를 수신하는 단계, 모니터링 모듈이 상기 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 단계, 분석 모듈이 감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하는 단계, 상기 분석 모듈이 감시한 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하는 단계, 이상 상태로 판단되는 경우, 제어 모듈이 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
110, 120 : 풍력 발전 단지
111, 121 : 현장 단말기
112, 122 : 현장 엔지니어
130 : 모니터링 서버
131 : 디스플레이 모듈
140 : 사용자 단말기
200 : 풍력 발전 단지 모니터링 서버
210 : 모니터링 모듈
220 : 데이터베이스 모듈
230 : 분석 모듈
240 : 제어 모듈
250 : 디스플레이 모듈
360 : 리포팅 모듈
310 : 풍력 발전기
311, 312, 313 : 현장 단말기
320 : 모니터링 서버

Claims (19)

  1. 풍력 발전 단지에 설치되는 풍력 발전기;
    상기 풍력 발전기의 상태 데이터를 수집하는 적어도 하나의 감지 장치;
    상기 상태 데이터를 수신하여, 상태 데이터 처리 프로세스로 자동 진단을 수행하는 적어도 하나의 현장 단말기;
    상기 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하고 상기 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하여, 이상 상태로 판단되는 경우 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 모니터링 서버;
    를 포함하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    어플리케이션 또는 프로그램을 통하여 상기 모니터링 서버에 접속이 가능한 사용자 단말기;
    를 더 포함하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 시스템.
  3. 현장 단말기가 풍력 발전기로부터 상태 데이터를 수신할 때, 상기 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 모니터링 모듈;
    정상 상태 데이터 처리 프로세스를 저장하는 데이터베이스 모듈;
    감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하여, 감시한 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하는 분석 모듈;
    이상 상태로 판단되는 경우, 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 제어 모듈;
    을 포함하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상태 데이터는,
    풍속, 풍향, 기상상태, 터빈 회전수, 터빈 온도, 터빈 발전량, 터빈 진동정도, 터빈 고장정도 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    기 설정된 주기별로 상태 데이터 처리 프로세스를 감시하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 현장 단말기가 상태 데이터를 자동 진단하는 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    모니터링 서버와 연결된 모든 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    풍력 발전기가 포함하는 적어도 하나의 터빈을 트레이로 구분하고, 각각의 터빈에서 감지되는 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 상태 데이터 처리 프로세스가 2 이상인 경우 우선 순위를 설정하여, 상기 우선 순위에 따라 상태 데이터 처리 프로세스를 감시하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 데이터베이스 모듈은,
    상기 현장 단말기의 데이터 처리 프로세스에 대한 풍력 발전기의 정상 상태 여부를 판단하는 경우, 정상 상태 처리 프로세스를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 분석 모듈은,
    감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하여, 현재 이상 상태 여부를 판단하거나 추후 이상 상태가 나타날 수 있는 시점을 예측하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  12. 제 3항에 있어서,
    상기 분석 모듈은,
    상기 상태 데이터 처리 프로세스가 포함하는 경로(Path)의 정상 또는 이상 유무로 이상 상태 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 분석 모듈은,
    정상 상태 범위를 설정하여, 상기 상태 데이터 처리 프로세스가 정상 상태 범위에 포함하는지 여부로 이상 상태 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  14. 제 3항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 상태 데이터 처리 프로세스가 이상 상태로 판단되는 경우, 업무지시서(Work Ticket)를 발행하여 상기 현장 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  15. 제 3항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 상태 데이터 처리 프로세스가 동작하지 않는 경우, 상기 현장 단말기에 재시작(Auto start) 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  16. 제 3항에 있어서,
    디스플레이 모듈;
    을 더 포함하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  17. 제 3항에 있어서,
    상기 상태 데이터 처리 프로세스의 분석 결과를 보고서로 작성하는 리포팅 모듈;
    을 더 포함하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 리포팅 모듈은,
    정기적으로 작성되는 정기보고서 또는 상태 데이터 처리 프로세스의 상황에 따라서 예측하는 예측보고서를 작성하는 것을 특징으로 하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 서버.
  19. 현장 단말기가 풍력 발전기로부터 상태 데이터를 수신하는 단계;
    모니터링 모듈이 상기 현장 단말기의 상태 데이터 처리 프로세스를 실시간 감시하는 단계;
    분석 모듈이 감시한 상태 데이터 처리 프로세스와 기 저장된 정상 상태 데이터 처리 프로세스를 비교하는 단계;
    상기 분석 모듈이 감시한 상태 데이터 처리 프로세스의 이상 상태 여부를 판단하는 단계;
    이상 상태로 판단되는 경우, 제어 모듈이 해결 방안을 추출하여 상기 현장 단말기에 전송하는 단계;
    를 포함하는 ICT 융합형 풍력 발전 단지 모니터링 방법.
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