KR20200044507A - Ict 기반의 통합 모니터링 시스템을 활용한 특수 차량 고장 진단 및 운영법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특수 차량에 탑재된 ICT 기반의 통합 모니터링 시스템을 통해 차량 고장 진단 및 진단 결과에 따른 자가 점검을 제공하고 고장 진단 데이터를 로그 파일로 저장하여 히스토리를 관리할 수 있도록 기능을 부여한 원격 고장 진단 시스템 및 어플리케이션에 관한 것이다.
본 발명의 특수 차량 상태 모니터링 시스템은 차량의 소유주나 정비사가 별도의 커넥터없이 자가진단 시스템과 연결됨과 동시에 항상 사용하는 웹 서비스와 연동하여 차량의 손 쉬운 관리 및 실시산 차량 모니터링이 가능한 효과가 있다. 또한 시스템과 어플리케이션 간의 호환을 통해 소유주의 생활 패턴에 맞는 서비스와의 연동도 가능하다.
더하여, 자가긴단시스템의 분석결과에 따른 차량 소유주에게 필요한 차량관리 정보를 제안할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 특수 차량 상태 모니터링 시스템은 차량의 소유주나 정비사가 별도의 커넥터없이 자가진단 시스템과 연결됨과 동시에 항상 사용하는 웹 서비스와 연동하여 차량의 손 쉬운 관리 및 실시산 차량 모니터링이 가능한 효과가 있다. 또한 시스템과 어플리케이션 간의 호환을 통해 소유주의 생활 패턴에 맞는 서비스와의 연동도 가능하다.
더하여, 자가긴단시스템의 분석결과에 따른 차량 소유주에게 필요한 차량관리 정보를 제안할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 특수 차량의 편의성을 극대화 하고자 요소 기술을 활용하여 ICT 기반의 온라인 모니터링 시스템을 구축하고 차량의 고장 진단 및 그 결과에 따른 조치 법 등을 제공하는 일련의 서비스 방식으로서, 더 상세하게는 특수 차량의 통합 모니터링 시스템으로 부터 전송된 데이터를 통해 사용자가 쉽게 원격으로 고장 진단 시스템에 접속할 수 있고 모니터링된 내용을 알기 쉽게 디스플레이하여 직관성이 뛰어난 차량 고장 진단 및 그 운영 방법에 관한 것이다.
일반적인 특수 차량용 고장 진단은 단순 기계 고장을 체크하는 기능이지만, 본 발명은 단순 고장 진단이 아닌 그 결과에 따른 조치 방법도 사용자에게 제공하고, 또한 해당 진단 및 그 결과를 전문 정비사업자 또는 정비사에게 동시에 제공함으로서 사용자에게 제공된 고장 진단 결과를 복수로 운영하여 보다 정확한 정보를 전달하고 오진단 및 운영 오류를 최소화한다.
이러한 ICT 기반의 통합 모니터링 시스템은 특수 차량의 전기 장치와 ECU간의 통신 프로토콜 및 프로세스에 대한 정보를 정확히 인지해야 하며 특히 농기계와 같이 모니터링에 대한 기초 내용도 표준이 정해지지 않은 특수 차량은 직접 제조사에 문의하여 통신 프로토콜 및 프로세스에 대한 자료를 입수하고 이해해야 한다.
특수 차량은 그 목적에 따라 각종 센서와 장치를 사용하여 정상 범위의 동작 패턴을 산출하고 이렇게 입력된 정상 상태의 값을 근거로 하여 각 센서로 부터 입력된 측정값이 산출된 동작 패턴의 범위 내에 존재하는지 여부를 검사한다. 특수 차량의 고장 진단이란 벡터 형태로 산출된 측정값의 특징과 정상 상태의 차를 산출하는 단계, 즉 측정값을 공분산 행렬로 산출하고 이러한 공분산 행렬에 대한 고유치와 고유 벡터를 산출하여 감산된 평균 측정값을 고유 공간에 투영시키는 기술 및 방법이다. 본 발명은 그 범위가 방대하여 먼저 개발 범위를 정하고 그 후에 다양한 옵션을 추가해 나가기로 한다.
또한 산출된 고장 진단 데이터는 지속적으로 로그 파일을 저장하여 히스토리를 관리할 수 있도록 기능을 부여하고 반복적인 학습을 통해 오류 및 오진단을 줄여 나가는 딥러닝(Deep learning) 기반의 인공지능(Artificial Intelligence; A.I.)을 구현한다. 본 고장 진단 시스템 및 어플리케이션을 개발을 통해 사람의 경험치에만 의지하여 고장을 확인할 수 밖에 없었던 불편함을 해소하고자 한다.
주제분류, 발행기관/저자, 간행물
차량 고장진단 및 정비대안 생성을 위한 지식형 시스템에 관한 연구, 한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부, 한국산학기술학회 학술대회논문집 2005.05,86-88
센서 네트워크 시스템에 적용 가능한 고장 검출 알고리즘 개발(Development of Fault Detection Algorithm Applicable to Sensor Network System), 군산대학교 전자정보공학부 육의수·윤성웅·김성호, 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 2007, Vol. 17, No. 6, pp. 760-765
특수 차량은 고가의 산업기계로 도난, 고장 등이 생기면 그 피해가 막대하고 대체가 어렵워 2000년대 초반부터 특수 차량의 상태 모니터링에 대한 사업이 활발하게 진행되었다. 하지만 농기계 등의 특수 차량과 중저가의 산업 기계는 일부 중소기업과 대학, 건설기계부품연구원, 농촌진흥청, 농업기술실용화재단 등에서 제한적으로 투자 및 연구되는 수준에 그치고 있다.
본 발명에서는 고장 진단 및 자가 점검 등 특수 차량의 모니터링 시스템을 별도의 단말기를 사용하지 않고 기존 스마트폰이나 스마트기기를 통해 확인할 수 있도록 개발하고자 한다. 사용중인 기기를 쓰기 때문에 특별한 교육없이도 친숙한 UI로 시스템에 접근할 수 있으며 별도의 단말기를 사용하지 않기 때문에 사용자는 비용 부담을 줄일 수 있다.
본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위해서는, 특수 차량의 고장 진단하는 장치는 차량에 구비되어 부품의 동작 상태를 감지하는 다수의 센서와 센서로부터 측정된 값을 입력받는 전자 제어기, 제어기로 부터 입력된 값을 전달하는 통신부, 통신부와 상호 작용하며 차량의 고장 여부를 실시간으로 진단하는 단말기를 포함하되 통신부를 통해 각 센서로 부터 미리 정상 상태의 값을 입력받고 각 센서마다의 동작 패턴의 범위를 산출하여 고장 진단이 필요한 경우, 센서에서 입력된 측정값이 이미 산출된 동작 범위 내에 존재하는지 검사하며 그 검사 결과를 기초로하여 고장이 발생한 부분을 검출한다.
산출된 동작 범위에 기초하여 퍼지 분류기를 학습시키고 학습된 퍼지 분류기에 입력된 측정값을 전송하여 각 센서를 통해 송부된 값의 이상 여부를 판단함으로써 측정값이 산출된 동작 범위 내에 존재하는지 여부를 검사할 수 있다.
일 실시예에 따른 본 진단 장치의 전자 제어기는 특수 차량을 제어하는 펌웨어(firmware)를 저장하고 통신부를 통해 펌웨어를 갱신하는 명령을 전자 제어기에 전달할 수 있다. 또한 저장된 펌웨어의 버전을 확인하고 확인된 펌웨어와 최신 버전을 비교하여 그 결과에 따라 전자 제어기로 최신 펌웨어를 선택적으로 전송하며 저장된 펌웨어를 최신 펌웨어로 갱신하는 명령을 수행할 수 있다.
본 고장 진단 장치는 각 센서를 통해 감지된 특수 차량의 각 부품과 고장이 탐지된 부품을 GUI(graphic user interface)를 통해 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있고 무선 또는 유선 통신 수단 중 어느 하나를 통해 구비된 전자 제어기와 고장 진단을 위한 단말기를 연결하여 상로 작용시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 특수 차량은 통신 기술의 발달과 스마트폰, 타블릿 같은 IT 기술의 융합으로 지능형 시스템이 새로운 이슈로 등장하고 있다. 이에 최신의 통신 및 센서 기술을 기반으로 특수 차량의 정보를 수집하여 차량 안전 및 운용에 있어 다양한 서비스 모델을 구현할 수 있다. 차량에 고장이 생기면 원격으로 진단 및 관리할 수 있는 시스템을 개발하고 주행 중인 차량의 안전이나 소모품 교체 여부 등을 실시간으로 진단해 경제적이고 안정성있는 장비 운용이 가능하다.
본 시스템은 실제 차량에서 수집된 각종 정보를 가상으로 표현해 주는 차량 정보 시뮬레이터와 전달된 정보를 CAN(Controller Area Network) Protocol 분석을 통해 스마트기기에서 볼 수 있도록 해주는 정보 수집 모듈로 구성된다. 이를 통해 특수 차량의 원격 고장 진단 및 제어 등의 서비스가 가능할 것으로 판단된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동화 진단을 위한 무선 차량검측시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 검측부를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통합서버를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고장진단을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이에 나타나는 불요파 정보 검측을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 검측부를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통합서버를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고장진단을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이에 나타나는 불요파 정보 검측을 나타낸 예시도이다.
오픈소스 라이브러리 및 프레임워크를 활용하여 데이터, 유압, 온도, 유량, RPM, 작업기 정상 연결 등의 데이터를 모니터링하기 위한 소프트웨어 개발과 측정된 데이터로 부터 고장 여부를 판단하는 프로그램을 개발한다.
특수 차량의 경우 사용 환경이 매우 열악하기 때문에 온도 -20~80도에서 사용이 가능하고 먼지, 습기 등에 강한 부품을 선정하여 PCB를 제작한다.
100 : 지상무선설비 200 : 검측부
210 : 무선송수신기 220 : 계측기
230 : 위치측정부 300 : 통합서버
310 : 패킷분석부 320 : 검측장치관리부
330 : 저장부 340 : 품질기준판단부
350 : 디스플레이부 360 : 무선통신부
370 : 제어부 400 : 지상센터
210 : 무선송수신기 220 : 계측기
230 : 위치측정부 300 : 통합서버
310 : 패킷분석부 320 : 검측장치관리부
330 : 저장부 340 : 품질기준판단부
350 : 디스플레이부 360 : 무선통신부
370 : 제어부 400 : 지상센터
Claims (8)
- 특수 차량의 고장을 진단하는 방법에 있어서,
특수 차량에 구비된 복수 개의 센서로부터 미리 정상 상태의 측정값을 입력받고 입력된 측정값으로부터 각 센서마다 동작 패턴 범위를 산출하며 특수 차량의 고장 진단이 필요한 경우, 각 센서로부터 측정값을 입력받는 단계이다.
동작 패턴에 기초하여 축적된 데이터는 센서를 통해 입력된 측정값의 이상 여부를 판단함으로써 입력된 값이 산출된 동작 패턴의 범위 내에 존재하는지 여부를 검사한다.
차량으로부터 차량 상태에 관한 정보를 수신하는 통신부는 상기 통신부로부터 차량에 관한 정보와 사용자가 설정한 연동 서비스의 조건과 동작에 관한 정보를 저장하는 저장부이며 차량 상태를 기반으로 연동서비스의 조건을 만족하는지 판별하되, 사용자가 설정한 연동 서비스의 조건이 만족되면 사용자가 설정한 동작을 하기 위해 차량이 자가 설정한 연동 서비스의 조건의 수치를 조절해서 사용자가 설정한 동작의 실행을 당기는 판별부에서 연동서비스의 조건을 만족하는 것으로 판별되면, 설정한 동작을 실행하는 동작 실행부를 포함하고, 연동서비스를 제공할 어플리케이션의 종류와 연동서비스의 조건 및 동작을 입력 받는 차량 상태 모니터링 시스템. - 제1항에 있어서, 측정된 센서 데이터에 기초하여 시스템의 진단 기준을 생성하는 단계는, 센서 모듈로부터 정상 상태의 동작 범위 및 현 상태 정보를 수신하기 위한 센서값을 수신하는 단계.
전처리된 측정값은 상관관계 계산을 통해 센서 모듈에 포함된 다수의 센서 중에서 기 설정된 소정의 개수의 센서를 선택하는 단계 및 상기 선택된 센서로부터 수신된 센서 데이터에 변형된 칼만 필터(Modified Kalman Filter)를 적용하여 시스템 모델의 계수 및 잔차(Residual)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 및 운영법. - 제2항에 있어서 생성된 계수에 기초하여 기준 패턴 정보를 생성하는 단계 및 정상 상태 계수 및 비정상 상태 계수로 분류하고 이를 행렬로 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 및 운영법.
- 제1항에 있어서,은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model)을 이용하여 새롭게 수집된 센서 데이터의 전이행렬의 일치 확률을 산출하는 단계 및 상기 산출된 일치 확률이 가장 높은 패턴을 찾아 고장을 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 및 운영법.
- 제2항에 있어서 수집된 센서 데이터를 전처리하는 단계는 수집된 센서 데이터의 원자료(Raw Data) 중에서 정상 상태를 추출하여 정상 상태의 포지션(Position)을 분류하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 및 운영법.
- 제5항에 있어서 기 설정된 소정의 개수의 센서를 선택하는 단계는 상기 엔진 출력 데이터의 포지션과 상기 센서 데이터 사이의 상관관계(Correlation)를 산출하는 단계 및 상기 산출된 상관관계가 가장 높은 순서대로 소정의 개수만큼 센서를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 고장 진단 방법.
- 다수의 센서를 포함하고 있으며, 센서 데이터를 수집하는 센서 모듈
상기 수집된 센서 데이터에 기초하여 시스템 모델의 계수 및 잔차를 생성하고, 상기 센서 데이터 및 상기 생성된 계수에 기초하여 계수 패턴 비교를 수행하며, 상기 센서 데이터 및 상기 생성된 잔차에 기초하여 잔차 파형 비교를 수행하는 고장 진단 서버 및 무선 통신을 이용하여 상기 고장 진단 서버로부터 상기 계수 패턴 비교 결과 및 상기 잔차 파형 비교 결과를 수신하며, 상기 수신된 계수 패턴 비교 결과 및 상기 수신된 잔차 파형 비교 결과를 이용하여 고장을 진단하는 모바일 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 및 운영법. - 제7항에 있어서 고장 진단용 단말은 계수 패턴 비교 결과 및 고장 진단 결과를 인터페이스 화면에 표시하며 UI Display는 필요로 하는 고장 진단 데이터의 날짜 및 시간을 선택할 수 있는 날짜/시간 선택 영역, 계수 패턴 비교 결과를 표시하는 차량 상태 정보 및 진단 결과를 표시하는 통합 상태 정보 시스펨을 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 및 운영법.
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| KR1020180125360A KR20200044507A (ko) | 2018-10-19 | 2018-10-19 | Ict 기반의 통합 모니터링 시스템을 활용한 특수 차량 고장 진단 및 운영법 |
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| 차량 고장진단 및 정비대안 생성을 위한 지식형 시스템에 관한 연구, 한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부, 한국산학기술학회 학술대회논문집 2005.05,86-88 |
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| E601 | Decision to refuse application |