KR20180097274A - HILS (Hardware In the Loop Simulation) 기법 기반의 기자재 안전시험장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
HILS (Hardware In the Loop Simulation) 기법 기반의 기자재 안전시험장치는 특정 시험 환경에 설치된 측정대상과 동종으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품에 배치된 센싱 모듈로부터 실측 센싱 데이터를 획득하는 실측 센싱 데이터 획득부, 상기 실측 센싱 데이터를 분석하여 시험 데이터를 생성하는 시험 데이터 생성부 및 상기 특정 시험 환경에 설치된 시뮬레이터에 상기 시험 데이터를 기초로 생성된 시뮬레이션 데이터를 제공하여 상기 측정대상에 관해 기준 환경에서의 안전성 시험을 수행하는 안전성 시험 수행부를 포함한다. 따라서, 기자재 안전시험장치는 실제 환경과 유사한 환경에서의 기자재의 안전성을 평가하기 위해 HILS 기법을 적용하여 안전성을 시험할 수 있다.
Description
본 발명은 HILS (Hardware In the Loop Simulation) 기법 기반의 기자재 안전시험 기술로, 보다 상세하게는, 실제 환경과 유사한 환경에서의 기자재의 안전성을 평가하기 위해 HILS 기법을 적용하여 안전성을 시험할 수 있는 기자재 안전시험장치에 관한 것이다.
HILS(Hardware In the Loop Simulation)는 복잡한 실시간 시스템의 개발 및 시험에 사용되는 기술이다. HILS은 시험 대상을 제어 상태의 효과적인 플랫폼에 제공하고, 제어 상태의 대상은 시험 및 개발에 동적인 시스템 모델로 동작함으로써 시험 대상의 기능을 확인할 수 있다.
한국공개특허 제 10-2009-0021999호는 플랜트 제어 장치 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 플랜트 제어 장치 시뮬레이션 시스템은, 실제 플랜트 제어 장치로부터 제공되는 프로세스 데이터의 오차를 판별하고 보정하여 유효 프로세스 데이터로 제공하는 데이터 신뢰도 검증부 및 유효 프로세스 데이터를 이용하여 실제 플랜트 제어 장치의 거동을 모사하는 제어 시뮬레이션부를 포함한다.
한국등록특허 제 10-1396987호는 플랜트 시설물에서 사외배관 및 사외배관을 지지하는 파이프랙의 안전성을 진단하고 플랜트 시설물의 촬영을 통해 상태를 관리할 수 있는 플랜트 시설물의 안전성 진단 및 상태 관리 시스템에 있어서, 상기 플랜트 시설물의 파이프랙에 설치하여 파이프랙의 진동, 경사, 응력, 온도, 풍향풍속을 측정하는 센서부와, 상기 센서부에서 계측한 진동, 경사, 응력, 온도, 풍향풍속 데이터를 디지털 신호로 변환하여 계측한 데이터를 USN 통신을 통해 전송하도록 센서부의 센서들과 일대일 대응하는 다수의 센서 노드와, 상기 플랜트 시설물의 파이프랙에 설치하여 상기 플랜트 시설물의 상태를 촬영하며 상기 플랜트 시설물을 관리하는 CCTV 카메라부와, 상기 다수의 센서 노드에서 계측한 센서 데이터와 CCTV 카메라부에서 촬영한 영상을 전송받고 무선 통신을 통해 원격지에 센서데이터와 영상 데이터를 전송하는 게이트웨이부와, 상기 게이트웨이부에서 수집한 센서 데이터와 CCTV 카메라부에서 촬영한 영상 데이터를 무선 통신을 통해 전송받아 상기 센서 데이터를 분석하여 플랜트 시설물의 안전성 진단을 산출하고, 상기 플랜트 시설물의 이상이 발생할 경우 이상 발생 위치에 근접한 CCTV 카메라부의 영상 데이터를 추출하는 원격지 서버부와, 상기 원격지 서버부에서 산출된 플랜트 시설물의 안전성 진단 결과와 CCTV 카메라에서 추출된 영상을 디스플레이하는 디스플레이부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 실제 환경과 유사한 환경에서의 기자재의 안전성을 평가하기 위해 HILS 기법을 적용하여 안전성을 시험할 수 있는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 실제 환경과 유사한 환경으로 기자재를 시험하여 기자재의 예상 수명을 예측할 수 있는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치는 특정 시험 환경에 설치된 측정대상과 동종으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품에 배치된 센싱 모듈로부터 실측 센싱 데이터를 획득하는 실측 센싱 데이터 획득부, 상기 실측 센싱 데이터를 분석하여 시험 데이터를 생성하는 시험 데이터 생성부 및 상기 특정 시험 환경에 설치된 시뮬레이터에 상기 시험 데이터를 기초로 생성된 시뮬레이션 데이터를 제공하여 상기 측정대상에 관해 기준 환경에서의 안전성 시험을 수행하는 안전성 시험 수행부를 포함한다.
시험 데이터 생성부는 상기 실측 센싱 데이터 중 특정 기준을 만족시키는 센싱 데이터를 선별하여 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다.
시험 데이터 생성부는 상기 실측 센싱 데이터에서 특정 패턴을 가지는 노이즈 데이터를 필터링하여 실측 센싱 데이터를 상기 센싱 데이터로 선별할 수 있다.
시험 데이터 생성부는 특정 주파수 대역에 불규칙적으로 나타나는 데이터를 상기 노이즈 데이터로 인식할 수 있다.
시험 데이터 생성부는 상기 실측 센싱 데이터에서 특정 임계 상한 이상 또는 특정 임계 하한 이하의 실측 센싱 데이터(이하, 임계 이탈 데이터)에 관한 주기 또는 빈도를 산출하여 상기 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다.
시험 데이터 생성부는 상기 실측 센싱 데이터에서 상기 측정대상에 요구되는 내구 수명에 따른 내구 수명 가중치를 적용하여 상기 시험 데이터를 생성할 수 있다.
안전성 시험 수행부는 상기 시뮬레이터의 성능을 기초로 상기 기준 환경에 따른 시험 데이터를 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터로 변환할 수 있다.
안전성 시험 수행부는 상기 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터를 상기 측정대상에 결합된 가진기(exciter)에 제공하여 상기 측정대상이 상기 기준 환경에서의 안전성을 만족시키는지 여부를 확인할 수 있다.
안전성 시험 수행부는 상기 기준 환경에서의 안전성이 만족된다면 상기 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터를 상기 측정대상에 결합된 가진기(exciter)에 지속적으로 제공하여 상기 측정대상의 파괴시점을 기초로 상기 측정대상의 예상수명을 추론할 수 있다.
실측 센싱 데이터 획득부는 상기 실측 센싱 데이터에 관한 데이터베이스를 구축할 수 있다.
실측 센싱 데이터 획득부는 상기 안전성 시험을 수행하여 획득한 시험 결과 데이터에 관한 데이터베이스를 구축할 수 있다.
실시예들 중에서, HILS 기법 기반의 기자재 안전시험방법은 특정 시험 환경에 설치된 측정대상과 동종으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품에 배치된 센싱 모듈로부터 실측 센싱 데이터를 획득하는 실측 센싱 데이터 획득 단계, 상기 실측 센싱 데이터를 분석하여 시험 데이터를 생성하는 시험 데이터 생성 단계 및 상기 특정 시험 환경에 설치된 시뮬레이터에 상기 시험 데이터를 기초로 생성된 시뮬레이션 데이터를 제공하여 상기 측정대상에 관해 기준 환경에서의 안전성 시험을 수행하는 안전성 시험 수행 단계를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치는 실제 환경과 유사한 환경에서의 기자재의 안전성을 평가하기 위해 HILS 기법을 적용하여 안전성을 시험할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치는 실제 환경과 유사한 환경으로 기자재를 시험하여 기자재의 예상 수명을 예측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 기자재 안전시험장치를 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1에 있는 기자재 안전시험장치에서 수행되는 기자재의 안전성을 시험하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 도 1에 있는 기자재 안전시험장치를 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1에 있는 기자재 안전시험장치에서 수행되는 기자재의 안전성을 시험하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1a는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험 시스템을 나타내는 도면이고, 도 1b는 기자재 안전시험 시스템에서 수행되는 전체 과정을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기자재 안전시험 시스템(10)은 기자재 안전시험장치(100), 현장설치제품(110), 센싱 모듈(112), 측정대상(200) 및 시뮬레이터(300)를 포함한다.
도 1b를 참조하면, 기자재 안전시험 시스템(10)은 실제 현장에 설치된 플랜트 기자재의 설치 상태, 작동 환경을 분석하고 플랜트의 위험도 평가 및 안전진단을 위한 시스템이다. 기자재 안전시험 시스템(10)은 비파괴시험, 진동 감시 등을 활용하여 정밀안전진단을 수행할 수 있고, 플랜트 소재에 대한 침식, 부식 등을 모니터링할 수 있다. 기자재 안전시험 시스템(10)은 실제 현장에서 작동 환경(조건)을 반영하여 실험실에서 재현하도록 하여 플랜트 기자재의 진동 피로내구, 굽힘 시험, 열사이클, 워터 해머링 등의 다양한 시험을 수행할 수 있다. 기자재 안전시험 시스템(10)은 실제 현장과 거의 유사한 조건으로 시험을 수행하여 기자재 수명 예측 모델과 비교 분석을 통한 정확성을 검증할 수 있다. 또한, 기자재 안전시험 시스템(10)은 플랜트 기자재 상태 기반의 고장진단 모델을 통해 데이터 비교 분석을 수행하여 고장진단 가능성을 제어하는 알고리즘을 수립하고, HILS 시뮬레이터를 통해 시험을 수행하여 시험 결과에 대한 기자재의 신뢰성 및 예상 수명 등을 평가할 수 있다. 기자재 안전시험 시스템(10)은 가진기를 통해 시험 대상을 시험할 수 있고, 가진기 작동은 변위 제어 및 하중 제어가 가능하도록 설계되어 가진 파형에 따라 정현파, 스텝, 임펄스 가진을 시험 대상에 적용할 수 있다.
기자재 안전시험장치(100)는 측정대상(200)과 동종 제품으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품(110)에 배치된 센싱 모듈(112)로부터 실측 센싱 데이터를 수신할 수 있다. 여기에서, 측정대상은 플랜트 기자재에 해당할 수 있고, 구체적으로 펌프, 밸브 및 배관 자재 등에 해당할 수 있다. 기자재 안전시험장치(100)는 플랜트 기자재 중에서 안전성을 시험하고자 하는 측정대상(200)과 같은 제품으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품(110)에 연결된 센싱 모듈(112)로부터 실제 현장에서의 측정대상(200)의 가진력, 주파수, 가속도 등을 포함하는 실측 센싱 데이터를 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 센싱 모듈(112)은 플랜트 기자재의 안전성을 시험하기 위한 센서에 해당할 수 있고, 가속도/속도 측정 센서, 적외선 센서 및 초음파 유량계 등을 포함할 수 있다. 센싱 모듈(112)은 시험하고자 하는 목적에 따라 요구되는 센서로 구현될 수 있고, 일반적으로는 진동 및 피로 내구를 시험하기 위해 접촉식 진동 센서 또는 적외선 방식의 진동 센서를 사용할 수 있으며, 압력계, 유량계, 적외선 온도계 등의 비접촉식 측정기 또한 활용할 수 있다.
일 실시예에서, 기자재 안전시험장치(100)는 실제 현장에 설치된 현장설치제품(110)에 연결된 센싱 모듈(112)로부터 실제 현장에 있는 현장설치제품(110)의 실시간 진동 상태 등을 포함하는 실측 센싱 데이터를 수신할 수 있고, 실측 센싱 데이터를 기초로 실험실의 특정 시험 환경에 설치된 시뮬레이터에 시험하고자 하는 데이터를 생성하여 안전성 시험을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 기자재 안전시험장치(100)는 실제 현장에 설치된 현장설치제품(110)에 연결된 센싱 모듈(112)로부터 수신된 실측 센싱 데이터를 실험실에 설치된 시험 대상에 적용하여 실험을 실험하는데 있어, 실제 현장에서 발생되는 주변 환경에 따라 변화되는 데이터 값을 포함하고 있기 때문에 실험실에서 실제 현장에서 발생되는 주변 환경에 따른 데이터 변화를 완벽하게 재현하는데 어려움이 있다. 기자재 안전시험장치(100)는 실제 현장에서 발생되는 주변 환경에 따른 데이터와 최대한 비슷하게 실험실에서 시험 대상을 시험할 수 있도록 시뮬레이터에 적용되는 실험 데이터를 제어하는 스트레인 게이지(Strain Gauge)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기자재 안전시험장치(100)는 스트레인 게이지를 통해 실제 현장에서 발생되는 주변 환경에 따라 변화되는 데이터와 유사하게 실험실에서 시험하는 시험 대상에 진동 또는 가속도 등의 데이터를 적용할 수 있고, 시험 대상에 대한 진동(변위) 및 스트레인(변형율)을 측정하여 시험 대상의 강도 및 안전성을 확인할 수 있다.
기자재 안전시험장치(100)는 실제 현장에서 발생되는 실측 데이터를 기초로 실험실에서 실제 제품이 작동되는 실제 환경과 유사한 환경을 재현하여 안전성 평가를 수행할 수 있기 때문에 플랜트 기자재에 관한 제품의 안전성에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 또한, 오랜 시간에 걸쳐 실제 현장에서 관측되는 데이터를 기초로 시뮬레이션에 적용할 수 있기 때문에 제품의 기능을 시험하는 시간을 단축하여 안전성을 평가할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 기자재 안전시험장치를 설명하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 기자재 안전시험장치(100)는 실측 센싱 데이터 획득부(210), 시험 데이터 생성부(220), 안전성 시험 수행부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.
실측 센싱 데이터 획득부(210)는 특정 시험 환경에 설치된 측정대상(200)과 같은 제품으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품(110)에 연결된 센싱 모듈(112)로부터 실측 센싱 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 실측 센싱 데이터 획득부(210)는 현장설치제품(110)에 연결된 센싱 모듈(112)로부터 획득한 실측 센싱 데이터를 기초로 측정대상(200) 및 시험 환경에 따른 데이터베이스를 구축할 수 있다. 실측 센싱 데이터 획득부(210)는 측정대상(200)의 종류에 따라 각 제품이 설치되는 현장에 따라 실측 센싱 데이터를 분류하여 데이터베이스를 구축할 수 있고, 같은 제품이라도 실제 현장에서 발생되는 외부 환경에 따라 달라지는 실측 센싱 데이터를 분류하여 데이터베이스를 구축할 수 있다. 예를 들어, 실측 센싱 데이터 획득부(210)는 특정 계절 또는 특정 환경에서의 실측 센싱 데이터를 수신하여 데이터베이스를 구축할 수 있고, 특정 제품에 발생되는 진동 특성 및 변위에 관한 실측 데이터를 수신하여 데이터베이스를 구축할 수 있다.
시험 데이터 생성부(220)는 실측 센싱 데이터를 분석하여 시험 데이터를 생성할 수 있고, 실측 센싱 데이터 중에서 특정 기준을 만족하는 센싱 데이터를 선별하여 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다. 여기에서, 시험 데이터는 실험실에서 수행되는 측정대상(200)의 안전성을 시험하기 위해 측정대상(200)에 연결되는 시뮬레이터(예를 들어, 가진기(exciter))에 적용되는 실험 조건에 해당하는 데이터이다.
일 실시예에서, 시험 데이터 생성부(220)는 실측 센싱 데이터에서 특정 패턴을 가지는 센싱 데이터를 노이즈 데이터로 간주하여 필터링할 수 있고, 노이즈 데이터를 제거한 센싱 데이터를 선별하여 시험 데이터 모집단으로 생성할 수 있다. 시험 데이터 생성부(220)는 특정 주파수 대역에 불규칙적으로 나타나는 데이터를 노이즈 데이터로 인식하여 필터링할 수 있다. 예를 들어, 시험 데이터 생성부(220)는 전자들의 열에 따른 불규칙한 움직임에 의해 발생되는 화이트 노이즈와 같은 불규칙적으로 나타나는 랜덤 노이즈 등을 노이즈 데이터로 분류하여 필터링할 수 있다.
일 실시예에서, 시험 데이터 생성부(220)는 시험하고자 하는 측정대상(200)에 따라 요구되는 진동 특성에 맞도록 실측 센싱 데이터 중에서 필요한 센싱 데이터만을 선별하여 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다. 시험 데이터 생성부(220)는 고주파 대역에서의 진동 특성을 시험하기 위해 저주파 대역에서 획득된 센싱 데이터를 노이즈 데이터로 인식하여 필터링할 수 있고, 시험하고자 하는 시험 환경에 맞게 센싱 데이터에서 노이즈 데이터로 선별하는 조건을 다르게 설정할 수 있다.
시험 데이터 생성부(220)는 실측 센싱 데이터에서 특정 임계 상한 이상 또는 특정 임계 하한 이하의 실측 센싱 데이터(이하, 임계 이탈 데이터)에 관한 주기 또는 빈도를 산출하여 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 시험 데이터 생성부(220)는 실측 센싱 데이터 중에서 특정 임계 값을 벗어난 데이터를 임계 이탈 데이터로 선별하고, 임계 이탈 데이터에 관한 특정을 기초로 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다. 예를 들어, 시험 데이터 생성부(220)는 실제 현장에서 발생하기 어려운 환경에서의 측정대상(200)의 안전성 시험을 수행하기 위해 실측 센싱 데이터 중에서 극도로 높은 진동, 주파수 또는 온도 대역의 시험 조건 또는 극도로 낮은 진동, 주파수 또는 온도 대역의 시험 조건을 설정하여 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다.
시험 데이터 생성부(220)는 실측 센싱 데이터에서 측정대상(200)에 요구되는 내구 수명에 따라 내구 수명 가중치를 적용하여 시험 데이터를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 시험 데이터 생성부(220)는 측정대상(200)에 따라 요구되는 진동 특성, 성능, 신뢰성 및 내구 수명에 맞게 시험 데이터를 생성할 수 있으며, 요구되는 안전 성능을 만족하는지를 시험하기 위해 내구 수명 가중치를 적용하여 시험 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 시험 데이터 생성부(220)는 측정대상(200)에 요구되는 내구 수명이 10년일 경우, 실제 현장에서 10년동안 겪게 되는 진동 조건에 내구 수명 가중치를 적용하여 보다 가혹한 시험 조건에서 안전성을 시험할 수 있도록 시험 데이터를 생성할 수 있다. 내구 수명 가중치를 적용하는 방법은 도3을 참조하여 자세히 후술한다.
안전성 시험 수행부(230)는 특정 시험 환경에 설치된 시뮬레이터(300)에 시험 데이터를 기초로 생성된 시뮬레이션 데이터를 제공하여 측정대상(200)에 관해 기준 환경에서의 안전성 시험을 수행하도록 할 수 있다. 여기에서, 시뮬레이터(300)는 측정대상(200)의 진동 피로 내구를 시험하도록 하는 유압식 가진기(Hydraulic exciter) 또는 전자식 가진기(Electromagnetic exciter)에 해당할 수 있고, 시험하고자 하는 목적에 따라 사용되는 시험기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 안전성 시험 수행부(230)는 시뮬레이터(300)의 성능을 기초로 기준 환경에 따른 시험 데이터를 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터로 변환할 수 있다. 예를 들어, 안전성 시험 수행부(230)는 기준 환경에 따른 시험 데이터를 시험하는데 소요되는 시간이 1년 이상일 경우, 시험 환경에 맞게 최소 한달 이하의 기간에 시험을 완료할 수 있도록 시뮬레이션 데이터로 변환할 수 있다. 안전성 시험 수행부(230)는 사용되는 시뮬레이터(300)의 성능에 따라 최소한의 시간을 들여 안전성 시험을 수행할 수 있도록 시험 데이터를 시뮬레이션 데이터로 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 안전성 시험 수행부(230)는 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터를 측정대상(200)에 결합된 가진기(exciter)에 제공하여 측정대상(200)이 기준 환경에서의 안전성을 만족시키는지 여부를 확인할 수 있다. 안전성 시험 수행부(230)는 측정대상(200)에 연결되는 가진기에 시뮬레이션 데이터를 적용하여 측정대상(200)이 실제 환경과 유사한 기준 환경에서의 안전성을 충족하는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 안전성 시험 수행부(230)는 시험 환경 조건에 따라 시뮬레이션 데이터를 변형하여 특정 기준 환경마다 측정대상(200)의 안전성이 유지되는지를 확인할 수 있다. 예를 들어, 안전성 시험 수행부(230)는 측정대상(200)의 5년 시간동안 300Hz의 진동을 주기적으로 겪게 되는 기준 환경에 관한 안전성을 만족하는지를 확인할 수 있고, 경우에 따라, 적용되는 진동의 크기 또는 빈도수 등을 조정하여 안전성 시험을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 안전성 시험 수행부(230)는 측정대상(200)이 기준 환경에서의 안전성을 만족한다면 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터를 측정대상(200)에 결합된 가진기에 지속적으로 제공하여 측정대상(200)의 파괴시점을 기초로 측정대상(200)의 예상 수명을 추론할 수 있다. 안전성 시험 수행부(230)는 기준 환경에서의 안전성을 만족한 측정대상(200)의 경우, 시뮬레이션 데이터를 가진기에 지속적으로 제공하여 측정대상(200)이 완전히 고장나는 시점을 기초로 측정대상(200)의 예상 수명을 예측할 수 있다. 예를 들어, 안전성 시험 수행부(230)는 시험하고자 하는 시험 환경에 맞게 시뮬레이션 데이터를 변형하여 가진기에 제공할 수 있고, 특정 시험 환경에 따라 측정대상(200)이 완전히 고장나는 시점을 기초로 측정대상(200)의 예상 수명을 예측할 수 있다.
제어부(240)는 기자재 안전시험장치(100)의 전체적인 동작을 제어하고, 실측 센싱 데이터 획득부(210), 시험 데이터 생성부(220), 안전성 시험 수행부(230) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 제어할 수 있다.
도 3은 도 1에 있는 기자재 안전시험장치에서 수행되는 기자재의 안전성을 시험하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3에서, 기자재 안전시험장치(100)는 실측 센싱 데이터 획득부(210)를 통해 특정 시험 환경에 설치된 측정대상(200)과 동종으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품(110)에 배치된 센싱 모듈(112)로부터 실측 센싱 데이터를 획득할 수 있다(단계 S310).
일 실시예에서, 실측 센싱 데이터 획득부(210)는 안전성 시험을 수행하여 획득한 시험 결과 데이터에 관한 데이터베이스를 구축할 수 있다. 실측 센싱 데이터 획득부(210)는 실제 현장에서 획득한 측정대상(200)에 대한 실측 센싱 데이터 및 시험 데이터를 기초로 안전성 시험을 수행한 시험 결과 데이터에 관한 데이터베이스를 구축하여 측정대상(200) 각각에 관한 제품 안전성, 신뢰성 및 예측 수명을 포함하는 종합 데이터베이스를 구축할 수 있다.
기자재 안전시험장치(100)는 시험 데이터 생성부(220)를 통해 실측 센싱 데이터를 분석하여 시험 데이터를 생성할 수 있다(단계 S320).
일 실시예에서, 시험 데이터 생성부(220)는 실측 센싱 데이터에서 임계 이탈 데이터가 주기적으로 나타나는 경우, 임계 이탈 데이터의 주기성을 산출하여 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다. 예를 들어, 시험 데이터 생성부(220)는 획득한 실측 센싱 데이터에서 1년 주기마다 특정 진동 주파수를 갖는 임계 이탈 데이터가 발생되는 경우, 해당 특정 진동 주파수가 발생되었던 환경에 대한 요인을 분석하고 이에 맞는 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다. 또한, 시험 데이터 생성부(220)는 임계 이탈 데이터가 한달에 몇 번씩 발생되는 지는 산출하여 임계 이탈 데이터가 발생하는 빈도를 기초로 시험 데이터 모집단을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 시험 데이터 생성부(220)는 아래의 수학식에 따라 측적대상(200)에 요구되는 내구 수명에 따른 내구 수명 가중치를 산출할 수 있다.
[수학식]
W = A_object * Ratio (C_request ? C_criteria)
W는 내구 수명 가중치, A_object는 측정대상(200)에 따른 환경 변수, Ratio(A?B) 는 B에 대한 A에 비율을 산출하는 함수, C_request는 측정대상(200)에 요구되는 시험 조건, C_criteria는 측정대상(200)의 평균 시험 조건에 해당한다.
시험 데이터 생성부(220)는 측정대상(200)에 따라 요구되는 내구 수명에 관해 측정대상(200)의 평균적인 시험 조건에 대한 요구되는 시험 조건의 비율과 측정대상(200)에 따른 환경 변수를 통해 내구 수명 가중치를 산출할 수 있다. 예를 들어, 시험 데이터 생성부(220)는 측정대상(200)에 요구되는 내구 조건을 시험하기 위해 측정대상(200)이 겪는 평균적인 환경에서의 진동의 파형, 주파수 또는 진폭에 관한 평균 시험 조건보다 적어도 2.5배 ~ 4배 이상의 진동의 파형, 주파수 또는 진폭에 관한 시험 조건에 해당하는 시험 데이터를 생성하도록 내구 수명 가중치를 산출할 수 있다.
기자재 안전시험장치(100)는 안전성 시험 수행부(230)를 통해 특정 시험 환경에 설치된 시뮬레이터(300)에 시험 데이터를 기초로 생성된 시뮬레이션 데이터를 제공하여 측정대상(200)에 관해 기준 환경에서의 안전성 시험을 수행할 수 있다(단계 S330).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 기자재 안전시험 시스템
100: 기자재 안전시험장치
110: 현장설치제품 112: 센싱 모듈
200: 측정대상 300: 시뮬레이터
210: 실측 센싱 데이터 획득부 220: 시험 데이터 생성부
230: 안전성 시험 수행부 240: 제어부
100: 기자재 안전시험장치
110: 현장설치제품 112: 센싱 모듈
200: 측정대상 300: 시뮬레이터
210: 실측 센싱 데이터 획득부 220: 시험 데이터 생성부
230: 안전성 시험 수행부 240: 제어부
Claims (12)
- 특정 시험 환경에 설치된 측정대상과 동종으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품에 배치된 센싱 모듈로부터 실측 센싱 데이터를 획득하는 실측 센싱 데이터 획득부;
상기 실측 센싱 데이터를 분석하여 시험 데이터를 생성하는 시험 데이터 생성부; 및
상기 특정 시험 환경에 설치된 시뮬레이터에 상기 시험 데이터를 기초로 생성된 시뮬레이션 데이터를 제공하여 상기 측정대상에 관해 기준 환경에서의 안전성 시험을 수행하는 안전성 시험 수행부를 포함하는 HILS (Hardware In the Loop Simulation) 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제1항에 있어서, 상기 시험 데이터 생성부는
상기 실측 센싱 데이터 중 특정 기준을 만족시키는 센싱 데이터를 선별하여 시험 데이터 모집단을 생성하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제2항에 있어서, 상기 시험 데이터 생성부는
상기 실측 센싱 데이터에서 특정 패턴을 가지는 노이즈 데이터를 필터링하여 상기 센싱 데이터로 선별하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제3항에 있어서, 상기 시험 데이터 생성부는
특정 주파수 대역에 불규칙적으로 나타나는 데이터를 상기 노이즈 데이터로 인식하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제2항에 있어서, 상기 시험 데이터 생성부는
상기 실측 센싱 데이터에서 특정 임계 상한 이상 또는 특정 임계 하한 이하의 실측 센싱 데이터(이하, 임계 이탈 데이터)에 관한 주기 또는 빈도를 산출하여 상기 시험 데이터 모집단을 생성하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제2항에 있어서, 상기 시험 데이터 생성부는
상기 실측 센싱 데이터에서 상기 측정대상에 요구되는 내구 수명에 따른 내구 수명 가중치를 적용하여 상기 시험 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제1항에 있어서, 상기 안전성 시험 수행부는
상기 시뮬레이터의 성능을 기초로 상기 기준 환경에 따른 시험 데이터를 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제7항에 있어서, 상기 안전성 시험 수행부는
상기 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터를 상기 측정대상에 결합된 가진기(exciter)에 제공하여 상기 측정대상이 상기 기준 환경에서의 안전성을 만족시키는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제8항에 있어서, 상기 안전성 시험 수행부는
상기 기준 환경에서의 안전성이 만족된다면 상기 시험 환경에 따른 시뮬레이션 데이터를 상기 측정대상에 결합된 가진기(exciter)에 지속적으로 제공하여 상기 측정대상의 파괴시점을 기초로 상기 측정대상의 예상수명을 추론하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제1항에 있어서, 상기 실측 센싱 데이터 획득부는
상기 실측 센싱 데이터에 관한 데이터베이스를 구축하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 제10항에 있어서, 상기 실측 센싱 데이터 획득부는
상기 안전성 시험을 수행하여 획득한 시험 결과 데이터에 관한 데이터베이스를 구축하는 것을 특징으로 하는 HILS 기법 기반의 기자재 안전시험장치.
- 특정 시험 환경에 설치된 측정대상과 동종으로 실제 현장에 설치된 현장설치제품에 배치된 센싱 모듈로부터 실측 센싱 데이터를 획득하는 실측 센싱 데이터 획득 단계;
상기 실측 센싱 데이터를 분석하여 시험 데이터를 생성하는 시험 데이터 생성 단계; 및
상기 특정 시험 환경에 설치된 시뮬레이터에 상기 시험 데이터를 기초로 생성된 시뮬레이션 데이터를 제공하여 상기 측정대상에 관해 기준 환경에서의 안전성 시험을 수행하는 안전성 시험 수행 단계를 포함하는 HILS (Hardware In the Loop Simulation) 기법 기반의 기자재 안전시험방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170024041A KR20180097274A (ko) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | HILS (Hardware In the Loop Simulation) 기법 기반의 기자재 안전시험장치 및 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170024041A KR20180097274A (ko) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | HILS (Hardware In the Loop Simulation) 기법 기반의 기자재 안전시험장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180097274A true KR20180097274A (ko) | 2018-08-31 |
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| KR1020170024041A KR20180097274A (ko) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | HILS (Hardware In the Loop Simulation) 기법 기반의 기자재 안전시험장치 및 방법 |
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| KR (1) | KR20180097274A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113919151A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 国网重庆市电力公司营销服务中心 | 一种基于主动触发的电测量设备加速可靠性试验方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090021999A (ko) | 2007-08-29 | 2009-03-04 | 한국전력공사 | 플랜트 제어 장치 시뮬레이션 시스템 |
| KR101396987B1 (ko) | 2013-02-22 | 2014-05-21 | (주) 소프트랩 | 플랜트 시설의 안전성 진단 및 상태 관리 시스템 |
-
2017
- 2017-02-23 KR KR1020170024041A patent/KR20180097274A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
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