KR20200080358A - ＩｏＴ/ＩＣＴ를 이용한 스마트 제트팬 및 유지관리 통합시스템 - Google Patents

Abstract

IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 및 이의 유지관리 통합시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬은 모터, 모터의 구동에 따라 회전하는 팬 및 모터와 팬을 수용하는 하우징을 포함하는 축류팬; 모터의 베어링 온도, 축류팬의 수직, 수평 및 축 방향에 대한 진동 상태, 및 축류팬의 3축에 대한 틸팅 상태를 측정하는 센서모듈; 및 하우징의 외주변 일측에 설치되어 센서모듈에서 측정한 데이터를 외부의 관리 서버로 무선 전송하는 무선송신기;를 포함한다.

Description

ＩｏＴ/ＩＣＴ를 이용한 스마트 제트팬 및 유지관리 통합시스템{Smart jet fan using IoT/ICT and system for managing the same}

본 발명은 스마트 제트팬 및 유지관리 통합시스템에 관한 것으로, 특히 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 및 유지관리 통합시스템에 관한 것이다.

일반적으로 도로의 터널 내에는 신선한 공기를 공급하기 위한 환기팬이 설치되는데, 이는 화재 발생 등 비상시에는 연기의 확산 또는 제어기능을 수행하는 방재팬으로서 기능한다.

이러한 환기팬은 진동 및 베어링 온도의 주기적이고 체계적인 관리가 필요하나 이를 위해서 차로를 통제한 상태로 환기팬에 직접 접근하고 상태를 진단하여 고장 유무를 판단하므로 체계적인 관리가 매우 힘든 실정이다.

또한, 터널 내에 설치된 환기팬의 수가 증가하고 있어 직접 계측 및 설비 진단은 수년에 1회 정도 진행되므로 고장시 장기간 방치되는 실정이다.

따라서 환기팬의 건전성을 실시간으로 감시하여 체계적이고 통합적인 관리 시스템이 요구되고 있다.

KR 1470304 B

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 실시간으로 모니터링 가능하며 유지보수 비용을 절감할 수 있는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 및 이의 유지관리 통합시스템을 제공하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 모터, 상기 모터의 구동에 따라 회전하는 팬 및 상기 모터와 상기 팬을 수용하는 하우징을 포함하는 축류팬; 상기 모터의 베어링 온도, 상기 축류팬의 수직, 수평 및 축 방향에 대한 진동 상태, 및 상기 축류팬의 3축에 대한 틸팅 상태를 측정하는 센서모듈; 및 상기 하우징의 외주변 일측에 설치되어 상기 센서모듈에서 측정한 데이터를 외부의 관리 서버로 무선 전송하는 무선송신기;를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬이 제공된다.

일 실시예에서, 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬은 상기 하우징의 일단에 설치되어 주변 상황을 촬영하는 블랙박스를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬은 상기 하우징의 외주변 일측에 설치되고, 외부의 전원을 인가받아 상기 축류팬, 상기 센서모듈 및 상기 무선송신기용 전원으로 각각 변환하여 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 센서모듈은 상기 모터의 베어링 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 축류팬의 진동 상태를 측정하는 3축 진동센서 및 상기 축류팬의 틸팅 상태를 측정하는 자이로센서가 일체로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 센서모듈은 상기 모터의 부하측 베어링에 설치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 축류팬은 도로 터널용 송풍기, 지하철용 송풍기, 산업용 원심 송풍기, 산업용 펌프 및 산업용 압축기를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 무선송신기는 상기 축류팬에 대응하는 식별정보 및 상기 측정 데이터를 미리설정된 시간 간격으로 무선 전송할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 식별정보는 지역, 도로, 터널 및 축류팬 번호를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬; 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬과 근거리 무선통신을 수행하는 중계기; 및 유무선 통신망을 통해 상기 중계기로부터 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 측정 데이터를 수신하여 저장 및 관리하고, 상기 측정 데이터를 기초로 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 유지관리를 수행하는 관리 서버를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템이 제공된다.

일 실시예에서, 상기 근거리 무선통신은 LoRa, Zigbee 및 WiFi를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유무선 통신망은 이더넷 및 무선 공중 통신망을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 관리 서버는 상기 중계기와 유무선 통신을 수행하는 통신부; 상기 수신된 측정 데이터를 기초로 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 이상 상태를 판단하고, 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 이상 상태 트렌드를 분석하는 제어부; 상기 제어부에 의해 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 이상 상태를 알람하는 알람부; 및 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬별로 상기 측정 데이터를 저장하는 데이터베이스를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 중계기를 통해 수신된 측정 데이터가 제1임계값을 초과하는 경우, 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 고장 징후로 판단하여 상기 알람부를 통하여 알람하고, 상기 측정 데이터가 제2임계값을 초과하는 경우, 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬이 고장인 것으로 판단하여 터널제어기를 통하여 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬을 정지시키도록 제어하는 이상 판단부; 및 상기 측정 데이터를 기초로 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 이상 트렌드를 분석하는 트렌드 분석부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 데이터베이스는 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 식별정보를 포함하는 축류팬 정보; 해당 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬에 대하여 수신된 측정 데이터; 및 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬에 대한 이상 상태를 판단하기 위한 이상상태 설정조건을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 및 이의 유지관리 통합시스템은 온도, 수평/수직/축 방향에 대한 진동 상태, 및 3축에 대한 설치 변형을 측정하기 위한 센서가 일체로 형성됨으로써 단일 하우징에 의해서도 온도, 진동, 설치 변형을 동시에 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 하나의 센서모듈에 의해 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 다양한 이상 상태를 측정하고 관리 서버로 전송함으로써, 원격지에서 일괄적으로 모니터링할 수 있어 유지보수를 용이하고 효과적으로 수행하여 관리 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 측정 데이터를 기초로 이상 상태를 판단하여 알람하거나 동작을 중지시킴으로써, 고장 징후 발생시 신속한 조치를 취할 수 있으며, 고장에 따른 추가적인 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 이상 상태의 트렌드를 분석함으로써, 고장 예측을 통한 예방정비 계획수립이 가능하여 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 유지보수를 체계적으로 수행할 수 있어 유지보수 효율을 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 블록도,
도 2는 도 1의 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬이 터널에 설치된 상태를 도시한 개략도,
도 3은 도 2의 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬을 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬에서 모터 및 센서모듈의 설치상태를 도시한 사시도,
도 5는 도 4에서 모터 내부와 센서모듈의 설치 상태를 도시한 분해 사시도,
도 6은 도 5의 무선송신기에서 전송되는 데이터 형식을 도시한 도면,
도 7은 도 6에서 ID의 구성을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템을 도시한 블록도,
도 9는 도 8에서 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬, 중계기 및 관리 서버의 설치 상태의 일례를 도시한 개략도,
도 10은 도 8에서 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬, 중계기 및 관리 서버의 설치 상태의 다른 예를 도시한 개략도, 그리고,
도 11은 도 8에서 관리 서버의 세부 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬을 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 블록도이며, 도 2는 도 1의 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬이 터널에 설치된 상태를 도시한 개략도이고, 도 3은 도 2의 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬을 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬에서 모터 및 센서모듈의 설치상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에서 모터 내부와 센서모듈의 설치 상태를 도시한 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)는 축류팬(110), 센서모듈(120), 및 무선송신기(130)를 포함한다.

여기서, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 터널(1) 내에 천정부에 설치되는 도로 터널용 송풍기일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)은 지하철용 송풍기, 산업용 원심 송풍기, 산업용 펌프 및 산업용 압축기를 포함할 수 있다.

이때, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)은 IoT(Internet of Things) 및 ICT(Information Communication Technology)를 이용하여 외부의 유지관리 통합시스템에 의해 제어 및 운영될 수 있다.

축류팬(110)은 모터(112), 팬(114) 및 하우징(116)을 포함할 수 있다. 여기서, 팬(114)은 모터(112)의 구동에 따라 회전하며, 모터(112) 및 팬(114)은 하우징(116)의 내부에 수용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 모터(112)는 회전자(112c)의 회전축에 팬(114)이 연결될 수 있다. 이때, 모터(112)는 팬(114)이 연결되는 측의 부하측 베어링(112a) 및 그 반대측의 반부하측 베어링(112a)을 포함할 수 있다.

센서모듈(120)은 모터(112)의 부하측 베어링(112a)의 온도, 축류팬(110)의 수직, 수평 및 축 방향에 대한 진동 상태, 및 축류팬(110)의 3축에 대한 틸팅 상태를 측정할 수 있다.

여기서, 센서모듈(120)은 온도 센서(122), 3축 진동센서(124) 및 자이로센서(126)를 포함할 수 있다. 이때, 온도 센서(122)는 부하측 베어링(112a)의 윤활유 상태에 따라 온도가 증가할 수 있기 때문에 윤활유 상태를 감지하기 위해 부하측 베어링(112a)의 온도를 측정할 수 있다.

또한, 3축 진동센서(124)는 가속도 센서로서 팬(114)의 회전에 의해 축류팬(110)의 수직(Z축), 수평(Y축) 및 축 방향(X축) 등의 3방향에 대하여 축류팬(110)의 진동 상태를 측정할 수 있다. 여기서, 진동 상태는 부하측 베어링(112a)의 진동 상태일 수 있다.

또한, 자이로센서(126)는 축류팬(110)의 X축, Y축, 및 Z축의 3축에 대한 틸팅 상태를 측정할 수 있다. 즉, 자이로센서(126)는 축류팬(110)이 터널(1)의 천정에 설치된 상태에 대한 기울어진 정도 등의 설치 변형을 측정할 수 있다. 이때, 자이로센서(126)는 X축, Y축, 및 Z축 가각에 대한 회전각도인 롤링(Rolling), 피칭(pitching), 요잉(yawing) 각도를 측정할 수 있다.

이와 같이, 센서모듈(120)은 온도 1포인트, 진동 3포인트, 및 설치 변형 3포인트 등 총 7포인트에 대한 정보를 측정할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 센서모듈(120)은 온도 센서(122), 3축 진동센서(124) 및 자이로센서(126)가 일체로 형성될 수 있다. 즉, 센서모듈(120)은 하나의 하우징 내에 3종의 센서가 일체로 형성될 수 있다.

여기서, 센서모듈(120)은 온도 센서(122), 3축 진동센서(124) 및 자이로센서(126)가 일체로 형성되기 때문에 온도, 진동, 및 설치 변형을 모두 측정할 수 있는 위치에 설치되어야 한다.

이를 위해, 센서모듈(120)은 모터(112)의 부하측 베어링(112a) 부근에 설치될 수 있다. 즉, 센서모듈(120)은 모터(112)의 베어링 온도를 측정할 수 있는 동시에 팬(114)에 의해 진동 및 설치 변형을 측정할 수 있도록 팬(114)이 연결되는 측인 부하측 베어링(112a)의 부근에 설치될 수 있다.

이에 의해, 축류팬(110)의 위치별로 복수의 센서를 설치할 필요 없이 온도, 진동 및 설치 변형을 동시에 측정할 수 있는 동시에, 복수의 센서를 사용함에 따른 관리 및 결선의 복잡성을 해소할 수 있다.

무선송신기(130)는 하우징(116)의 외주변 일측에 설치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 무선송신기(130)는 하우징(116)의 외주변에서 대량 중앙부에 설치될 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.

이때, 무선송신기(130)는 센서모듈(120)과 유선 연결되어 센서모듈(120)에서 측정한 데이터를 중계기를 통하여 외부의 관리 서버로 무선 전송할 수 있다. 여기서, 무선송신기(130)는 근거리 통신방식으로 중계기로 측정 데이터를 전송할 수 있다. 일례로, 근거리 통신은 LoRa, Zigbee 및 WiFi를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)은 블랙박스(140) 및 전원부(150)를 더 포함할 수 있다.

블랙박스(140)는 과적 차량에 의한 추돌로 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 파손 사고 발생시 가해 차량 탐색을 위한 것이다.

이를 위해, 블랙박스(140)는 하우징(116)의 일단에 설치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 블랙박스(140)는 하우징(116)의 전방, 즉, 축류팬(110)이 설치된 도로 터널(1)에서 차량이 진행방향을 감시할 수 있도록 설치될 수 있다. 이때, 블랙박스(140)는 하우징(116)의 일단에서 상측에 설치될 수 있다.

또한, 블랙박스(140)는 주변 상황을 촬영하기 위한 카메라 및 촬영된 영상을 저장하기 위한 저장부를 포함할 수 있다. 이때, 블랙박스(140)는 저장된 영상을 무선송신기(130)를 통하여 관리 서버(300)로 전송할 수도 있다.

전원부(150)는 하우징(116)의 외주변 일측에 설치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 전원부(150)는 하우징(116)의 외주변에서 대략 중앙부에 설치될 수 있다. 즉, 전원부(150)는 무선송신기(130) 부근에 설치될 수 있다.

전원부(150)는 외부의 전원을 인가받아 축류팬(110), 센서모듈(120) 및 무선송신기(130) 전용의 전원으로 각각 변환하여 공급할 수 있다.

일례로, 전원부(150)는 3상 380V AC 전원을 입력받아 단상 220V AC 전원으로 변압하여 축류팬(110)에 제공할 수 있다. 또한, 전원부(150)는 220V AC 전원을 3.3V DC 및 24V DC로 변환하여 각각 센서모듈(120) 및 무선송신기(130)에 공급할 수 있다.

이에 의해, 센서모듈(120), 무선송신기(130) 및 블랙박스(140)를 위한 별도의 전원을 공급하지 않고, 축류팬(110)의 전원을 이용하여 자동으로 전원을 공급할 수 있다.

이때, 무선송신기(130)는 일정한 데이터 형식으로 중계기로 데이터를 전송할 수 있다. 도 6은 도 5의 무선송신기에서 전송되는 데이터 형식을 도시한 도면이고, 도 7은 도 6에서 ID의 구성을 도시한 도면이다.

무선송신기(130)는 IoT MQTT(Message Queuing Telemetry Transport) 프로토콜로 측정 데이터를 손실 없이 효율적으로 전송할 수 있다. 이때, 무선송신기(130)는 도 6에 도시된 바와 같이, ID, 온도 측정 데이터, 진동 상태 측정 데이터, 및 설치 변형 측정 데이터를 포함하는 데이터를 생성하여 중계기로 전송할 수 있다.

이때, 진동 상태에 대한 측정 데이터는 수평(H), 수직(V), 및 축(A) 방향에 대한 측정 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 설치 변형에 대한 측정 데이터는 X축(롤링), Y축(피치), 및 Z축(요잉)의 측정 데이터를 포함할 수 있다.

여기서, ID는 해당 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)에 대응하는 식별정보일 수 있다. 이때, ID는 지역별 종합 관리를 위해 코드화할 수 있다. 도 7을 참조하면, ID는 지역, 도로, 터널, 및 스마트 제트팬 번호(#)를 포함할 수 있다.

이에 의해, 지역별, 도로별, 터널별, 및 팬별로 센서모듈(120)의 추가 증설을 용이하게 실시할 수 있는 동시에, ID 정보만으로 센서모듈(120)의 설치 위치를 용이하게 식별할 수 있다.

이때, 무선송신기(130)는 식별정보(ID) 및 측정 데이터를 미리설정된 시간 간격으로 무선 전송할 수 있다. 일례로, 무선송신기(130)는 실시간으로 측정 데이터를 전송할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 시간별, 일별, 주간별, 월별 등 미리 설정된 시간 간격으로 측정 데이터를 전송할 수 있다.

여기서, 무선송신기(130)는 센서모듈(120)에서 측정된 데이터를 일정 기간 저장한 후 주기적으로 중계기를 통하여 관리 서버로 일괄 전송할 수 있다. 이때, 무선송신기(130)는 순차적으로 이전에 저장된 데이터를 전송한 후 삭제하고, 새로운 측정 데이터를 저장할 수 있다.

이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템을 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템을 도시한 블록도이다.

여기서, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템(10)은 IoT 및 ICT를 이용하여 스마트 제트팬(100)을 통합적으로 유지 및 관리할 수 있다.

IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템(10)은 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100), 중계기(200), 및 관리 서버(300)를 포함할 수 있다.

이와 같은 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템(10)은 터널제어기(400)와 연동될 수 있다. 여기서, 터널제어기(400)는 터널(1) 내의 시설물을 제어하기 위한 것으로 축류팬(110)의 전원 온/오프 및 구동을 제어할 수 있다.

IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)은 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 축류팬(110), 센서모듈(120), 및 무선송신기(130)를 포함할 수 있다. 선택적으로, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)은 블랙박스(140)를 더 포함할 수 있다. 여기서, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)은 상술한 것과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

중계기(200)는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)과 근거리 무선통신을 수행할 수 있다. 여기서, 중계기(200)는 LoRa, Zigbee 및 WiFi 중 어느 하나의 방식으로 근거리 무선통신을 수행할 수 있다.

관리 서버(300)는 유무선 통신망을 통해 중계기(200)로부터 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 측정 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 관리 서버(300)는 이더넷과 같은 유선 방식 또는 3G, 4G, 및 5G 중 어느 하나의 무선 공중 통신망을 이용한 무선 방식으로 중계기(200)로부터 측정 데이터를 수신할 수 있다.

또한, 관리 서버(300)는 수신된 측정 데이터를 저장 및 관리하고, 측정 데이터를 기초로 축류팬(110) 이상 상태 판단, 이상 상태 알람 등과 같은 유지관리를 수행할 수 있다.

이에 의해, 지역별, 도로별, 터널별로 분산 설치된 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 상태를 원격지의 관리 서버(300)에서 일괄적으로 모니터링할 수 있다. 따라서 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 유지관리를 용이하고 효과적으로 수행할 수 있는 동시에 관리 비용을 절감할 수 있다.

또한, 관리 서버(300)는 관리유지 앱을 통하여 관리자용 모바일기기(300')와 연동될 수 있다. 즉, 관리자용 모바일기기(300')는 관리 서버(300)에서 관리중인 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)에 대한 측정 데이터의 모니터링 및 유지관리를 수행할 수 있다. 여기서, 모바일기기(300')는, 스마트폰, PDA, 및 태블릿 PC를 포함하지만, 이에 한정되지 않고, 휴대 및 통신이 가능한 기기일 수 있다.

이때, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템(10)은 터널(1)의 길이에 따라 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100), 중계기(200) 및 관리 서버(300)는 다양한 형태로 설치될 수 있다.

도 9는 도 8에서 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬, 중계기 및 관리 서버의 설치 상태의 일례를 도시한 개략도이고, 도 10은 도 8에서 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬, 중계기 및 관리 서버의 설치 상태의 다른 예를 도시한 개략도이다.

도 9를 참조하면, 터널(1)의 길이가 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)과 중계기(200) 사이에서 통신이 가능한 범위보다 큰 경우, 중계기(200)는 터널(1)의 대략 중앙에 설치될 수 있다.

일례로, 터널(1)의 길이가 가시거리(LOS)의 통신가능 거리(A)의 대략 2배인 경우, 중계기(200)는 터널(1)의 중앙에 설치될 수 있다. 따라서 일측의 구간에 설치되는 스마트 제트팬(#1~#4)과, 타측의 구간에 설치되는 스마트 제트팬(#N-3~#N)은 중계기(200)와의 거리가 통신가능 거리(A) 내이므로, 근거리 무선 통신으로 측정 데이터를 중계기(200)로 전송할 수 있다.

이때, 중계기(200)는 유무선 통신 방식으로 관리 서버(300)로 측정 데이터를 전송할 수 있다. 대안적으로, 중계기(200)는 관리자용 모바일기기(300')로 측정 데이터를 전송할 수도 있다.

도 10을 참조하면, 터널(1)의 길이가 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)과 중계기(200) 사이에서 통신 가능한 범위보다 훨씬 큰 경우, 중계기(200)는 터널(1) 내에 복수개로 설치될 수 있다.

일례로, 터널(1)의 길이가 통신가능 거리(A)의 대략 4배인 경우, 중계기(200)는 터널(1) 길이의 1/4 지점과 3/4 지점에 설치될 수 있다. 따라서 일측의 구간에 설치되는 스마트 제트팬(#1~#4)은 1/4 지점에 설치된 중계기(200)와의 거리가 통신가능 거리(A) 내이므로, 근거리 무선 통신으로 측정 데이터를 전송할 수 있다.

이와 유사하게, 타측의 구간에 설치되는 스마트 제트팬(#N-3~#N)은 3/4 지점에 설치된 중계기(200)와의 거리가 통신가능 거리(A) 내이므로, 근거리 무선 통신으로 측정 데이터를 중계기(200)로 전송할 수 있다.

이때, 복수의 중계기(200)는 유무선 통신 방식으로 관리 서버(300)로 측정 데이터를 각각 전송할 수 있다. 대안적으로, 중계기(200)는 관리자용 모바일기기(300')로 측정 데이터를 전송할 수도 있다.

도 11은 도 8에서 관리 서버의 세부 블록도이다.

관리 서버(300)는 통신부(310), 제어부(320), 알람부(330) 및 데이터베이스(340)를 포함할 수 있다.

통신부(310)는 중계기(200)와 유무선 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 통신부(310)는 이더넷과 같은 유선 방식 또는 3G, 4G 및 5G 중 어느 하나의 무선 공중 통신망을 이용한 무선 방식으로 통신을 수행할 수 있다.

제어부(320)는 중계기(200)를 통하여 수신된 측정 데이터를 기초로 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 이상 상태를 판단하고, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 이상 상태의 트렌드를 분석할 수 있다. 제어부(320)는 이상 판단부(322) 및 트렌드 분석부(324)를 포함할 수 있다.

이상 판단부(322)는 중계기(200)를 통해 수신된 측정 데이터가 제1임계값을 초과하는지의 여부를 판단하여, 제1임계값을 초과하는 경우, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 고장 징후로 판단할 수 있다. 여기서, 제1임계값은 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 고정 전 단계로서 단기간에 운전이 지속될 수 있으나 주의가 필요한 경보 단계에 대응한다.

일례로, 제1임계값은 베어링 온도에 대하여 80℃, 베어링 진동에 대하여 7 ㎜/s, 변형 각도에 대하여 5°일수 있다. 여기서, 베어링 온도가 80℃를 초과하는 경우, 모터(112)의 윤활유가 충분하지 않음에 따른 온도 상승으로 추후 고장이 발생할 가능성이 높은 것으로 예측할 수 있다. 또한, 베어링 진동이 7 ㎜/s를 초과하는 경우, 추후 임펠러 표면의 오염이나 파손 등으로 회전시 동적 불균형 상태가 증대되어 진동이 증가하거나 턴버클이 파손되어 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 결속 상태가 불완전하거나 팬(114)의 파손될 가능성이 높은 것으로 예측할 수 있다. 또한, 변형 각도가 5°이상인 경우, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)이 일측으로 기울어짐에 따라 하중이 일측으로 편중되어 추후 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 추락이 발생할 가능성이 높은 것으로 예측할 수 있다.

그러나 제1임계값은 이에 한정되지 않고, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 특성, 터널(1)의 설치 구조 및 설치 지역의 기후특성에 따라 사전에 설정될 수 있다.

이때, 이상 판단부(322)는 알람부(330)를 통하여 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 고장 징후를 알람할 수 있다. 이에 의해, 고장 징후를 즉시 검출하여 고장 조치 및 고장 예방 정비 계획을 수립할 수 있다.

또한, 이상 판단부(322)는 수신된 측정 데이터가 제2임계값을 초과하는지의 여부를 판단하여 제2임계값을 초과하는 경우, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)이 고장인 것으로 판단할 수 있다. 이때, 제2임계값은 주의 경보 단계를 넘어 운전이 지속되면 회전자 및 베어링 파손 등 중고장의 위험이 예상되어 곧바로 정지해야 되는 단계에 대응한다.

일례로, 제2임계값은 온도에 대하여 90℃, 베어링 진동에 대하여 11 ㎜/s, 변형 각도에 대하여 10°일수 있다. 여기서, 베어링 온도가 90℃를 초과하는 경우, 모터(112)의 윤활유가 충분하지 않음에 따라 화재를 초래할 수 있다. 또한, 베어링 진동이 11 ㎜/s를 초과하는 경우, 턴버클이 파손되어 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 결속 상태가 불완전하거나 팬(114)의 파손을 초래할 수 있다. 또한, 변형 각도가 10°이상인 경우, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)이 일측으로 기울어짐에 따라 하중이 일측으로 편중되기 때문에, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 추락을 초래할 수 있다.

그러나 제2임계값은 이에 한정되지 않고, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 특성, 터널(1)의 설치 구조 및 설치 지역의 기후특성에 따라 사전에 설정될 수 있다.

이때, 이상 판단부(322)는 터널제어기(400)를 통하여 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)을 정지시키도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 이상 발생한 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)이 지속적으로 가동되어 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 화재, 추락 등의 추가적인 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 이상 판단부(322)는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 이상 상태의 판단에 따라 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 고장 원인을 관리자의 모바일기기(300')로 전송할 수 있다.

이에 의해, IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 이상 조치를 위해 현장으로 출동하는 관리자에게 조치에 필요한 준비를 할 수 있도록 함으로써, 더욱 신속하게 고장 조치를 수행할 수 있다.

트렌드 분석부(324)는 측정 데이터를 기초로 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 이상 트렌드를 분석할 수 있다. 일례로, 트렌드 분석부(324)는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 이상 상태가 발생하는 원인, 발생 주기, 및 발생 지역을 통계적으로 산출할 수 있다.

이때, 트렌드 분석부(324)는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 이상 트렌드에 따라 주기적인 예방 정비 계획을 수립할 수 있다. 일례로, 트렌드 분석부(324)는 예방 정비 스케줄을 수립할 수 있다. 여기서, 트렌드 분석부(324)는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)이 설치되는 지역, 도로 및 터널의 위치에 따라 예방 정비 스케줄을 수립할 수 있다.

이에 의해, 예방 정비를 위해 출동하는 횟수 및 차로 통제 횟수를 최소화할 수 있다. 따라서 예방 정비에 소요되는 시간 및 인원수를 감축시킬 수 있고, 유지보수를 체계적이며 용이하고 효과적으로 수행할 수 있어 유지보수 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 트렌드 분석부(324)는 예방 정비에 소요되는 부품 등 예방 정비를 위한 사전 계획을 수립할 수 있다. 이에 의해, 출동 후 예방 정비를 원활하게 진행할 수 있어 도로 통제에 따른 도로 정체를 최소화할 수 있다.

알람부(330)는 제어부(320)에 의해 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 이상 상태를 알람할 수 있다. 여기서, 알람부(330)는 모니터(미도시) 상에서 시각적으로 알람하거나 음향 수단(미도시)을 통하여 청각적으로 알람할 수 있다.

이때, 알람부(330)는 이상 상태의 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)이 설치된 지역을 지도상에 디스플레이하거나, 이상 상태의 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)이 설치된 터널(1) 내의 위치를 디스플레이할 수 있다.

데이터베이스(340)는 중계기(200)를 통하여 수신된 측정 데이터를 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)별로 저장할 수 있다.

이때, 데이터베이스(340)는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)의 식별정보(342)를 포함할 수 있다. 여기서, 식별정보(342)는 지역, 도로, 터널, 및 축류팬 번호(#)를 포함할 수 있다.

또한, 데이터베이스(340)는 해당 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)에 대하여 수신된 측정 데이터(344)를 포함할 수 있다. 여기서, 측정 데이터는 모터(112) 베어링의 온도, 수평(H), 수직(V), 및 축(A) 방향에 대한 진동 상태, X축(롤링), Y축(피치), 및 Z축(요잉)에 대한 설치 변형을 포함할 수 있다.

또한, 데이터베이스(340)는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬(100)에 대한 이상 상태를 판단하기 위한 이상상태 설정조건(346)을 포함할 수 있다. 여기서, 이상상태 설정조건(346)은 제어부(320)에서 이상 상태를 판단하기 위한 제1임계값 및 제2임계값일 수 있다.

이와 같은 구성에 의해, 본 발명은 단일 하우징에 의해서도 온도, 진동, 설치 변형을 동시에 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 원격지에서 일괄적으로 모니터링할 수 있어 유지보수를 용이하고 효과적으로 수행하여 관리 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 고장 징후 발생시 신속한 조치를 취할 수 있으며, 고장에 따른 추가적인 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 고장 예측을 통한 예방정비 계획수립이 가능하여 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 유지보수를 체계적으로 수행할 수 있어 유지보수 효율을 극대화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100 : IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 110 : 축류팬
112 : 모터 112a: 부하측 베어링
112b: 반부하측 베어링 112c : 회전자
114 : 팬 116 : 하우징
120 : 센서모듈 122 : 온도센서
124 : 3축 진동센서 126 : 자이로센서
130 : 무선송신기 140 : 블랙박스
150 : 전원부 200 : 중계기
300 : 관리 서버 310 : 통신부
320 : 제어부 322 : 이상 판단부
324 : 트렌드 분석부 330 : 알람부
340 : 데이터베이스 342 : 축류팬 정보
344 : 측정 데이터 346 : 이상상태 설정조건

Claims (14)

1. 모터, 상기 모터의 구동에 따라 회전하는 팬 및 상기 모터와 상기 팬을 수용하는 하우징을 포함하는 축류팬;
   상기 모터의 베어링 온도, 상기 축류팬의 수직, 수평 및 축 방향에 대한 진동 상태, 및 상기 축류팬의 3축에 대한 틸팅 상태를 측정하는 센서모듈; 및
   상기 하우징의 외주변 일측에 설치되어 상기 센서모듈에서 측정한 데이터를 외부의 관리 서버로 무선 전송하는 무선송신기;를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 일단에 설치되어 주변 상황을 촬영하는 블랙박스를 더 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬.
3. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 외주변 일측에 설치되고, 외부의 전원을 인가받아 상기 축류팬, 상기 센서모듈 및 상기 무선송신기용 전원으로 각각 변환하여 공급하는 전원부를 더 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬.
4. 제1항에 있어서,
   상기 센서모듈은 상기 모터의 베어링 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 축류팬의 진동 상태를 측정하는 3축 진동센서 및 상기 축류팬의 틸팅 상태를 측정하는 자이로센서가 일체로 형성되는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬.
5. 제1항에 있어서,
   상기 센서모듈은 상기 모터의 부하측 베어링에 설치되는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬.
6. 제1항에 있어서,
   상기 축류팬은 도로 터널용 송풍기, 지하철용 송풍기, 산업용 원심 송풍기, 산업용 펌프 및 산업용 압축기를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬.
7. 제1항에 있어서,
   상기 무선송신기는 상기 축류팬에 대응하는 식별정보 및 상기 측정 데이터를 미리설정된 시간 간격으로 무선 전송하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬.
8. 제7항에 있어서,
   상기 식별정보는 지역, 도로, 터널 및 축류팬 번호를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬;
   상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬과 근거리 무선통신을 수행하는 중계기; 및
   유무선 통신망을 통해 상기 중계기로부터 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 측정 데이터를 수신하여 저장 및 관리하고, 상기 측정 데이터를 기초로 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 유지관리를 수행하는 관리 서버를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 근거리 무선통신은 LoRa, Zigbee 및 WiFi를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템.
11. 제9항에 있어서,
    상기 유무선 통신망은 이더넷 및 무선 공중 통신망을 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템.
12. 제9항에 있어서,
    상기 관리 서버는,
    상기 중계기와 유무선 통신을 수행하는 통신부;
    상기 수신된 측정 데이터를 기초로 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 이상 상태를 판단하고, 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 이상 상태 트렌드를 분석하는 제어부;
    상기 제어부에 의해 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 이상 상태를 알람하는 알람부; 및
    상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬별로 상기 측정 데이터를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 중계기를 통해 수신된 측정 데이터가 제1임계값을 초과하는 경우, 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 고장 징후로 판단하여 상기 알람부를 통하여 알람하고, 상기 측정 데이터가 제2임계값을 초과하는 경우, 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬이 고장인 것으로 판단하여 터널제어기를 통하여 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬을 정지시키도록 제어하는 이상 판단부; 및
    상기 측정 데이터를 기초로 상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 이상 트렌드를 분석하는 트렌드 분석부를 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템.
14. 제12항에 있어서,
    상기 데이터베이스는,
    상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬의 식별정보를 포함하는 축류팬 정보;
    해당 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬에 대하여 수신된 측정 데이터; 및
    상기 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬에 대한 이상 상태를 판단하기 위한 이상상태 설정조건을 포함하는 IoT/ICT를 이용한 스마트 제트팬 유지관리 통합시스템.

Images