KR20200095053A - 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템 및 동작 방법 - Google Patents

배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템 및 동작 방법 Download PDF

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KR20200095053A
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오재근
이제윤
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주식회사 코아칩스
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Abstract

본 발명은 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템 및 동작 방법에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템은 기설정된 위치에서 배관의 외부에 고정되어 상기 배관으로부터 방출되는 열에너지를 전기에너지로 변환하여 구동에너지를 생성하는 자가발전장치, 일측은 벽에 고정되고, 다른 일측은 상기 배관에 장착된 로프에 연결되며, 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 배관센서장치, 및 상기 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이로 무선 송출하여 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 무선통신장치를 포함하고, 상기 배관센서장치와 상기 무선통신장치는 상기 구동에너지에 의해 동작할 수 있다.

Description

배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템 및 동작 방법{WIRELESS DISPLACEMENT SENSOR SYSTEM INSTALLED OUTSIDE OF PIPE AND OPERATION METHOD OF THE SAME}
본 발명은 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템 및 동작 방법에 관한 것으로서, 배관 설비 맞춤형 자가발전 및 무선 센서를 통해 배관을 모니터링 함으로써 배관에 발생하는 사고를 방지할 수 있는 기술적 사상에 관한 것이다.
배관은 급수, 배수, 급탕, 냉방, 난방, 가스 공사용의 관, 액체의 흐름을 유도하는 관을 배치하는 것 또는 배치된 관을 의미한다.
배관은 주로 주철관, 강관(흑가스관), 아연도금강관(백가스관), 비닐관, 구리관 등이 사용되며, 지하에 매설되거나 천정 등에 매달린 형태로 설치될 수 있다.
배관의 운영 중에는 냉간/열간 시 이동량 변동으로 인한 배관손상 가능성 상존한다. 이러한 배관손상은 대형 사고로 이어질 수 있으며, 배관손상에 대한 예방 관련 기술이 개발되고 있는 실정이다.
즉, 배관 관리기술 공백에 의한 사고 노출이 상존하며, 주된 사고의 원인으로는 용접부 균열, 배관위치 변경, Snubber 및 Hanger 손상 등이 있다.
배관 관리를 위해, 육안 점검 위주의 일시적 용역이 시행되고 있다. 이는 용역의 교대나 부주의 등으로 인해 배관 관리의 공백이 발생할 우려가 크다. 따라서, 용역을 통한 배관 관리 대신에 과학적 정비기술의 도입이 필요하다.
배관 관리에 있어 과학적 정비기술을 도입하기 위해, 현재는 유선화된 배관변위시스템(Plumber) 일부 적용하고 있다. 즉, 배관에 발생하는 변위에 대해서 유선화된 장비들을 통해 모니터링 한다. 이는 배관에 유선화된 장비들을 설치하는데 있어 초기 설치비용이 많이 든다.
또한, 현 유선 모니터링 기반 시스템(Plumber)은 모니터링 장치 미설치에 따른 이력관리 체계 미흡하고, 수동점검에 따른 설비사고 위험 상존한다. 뿐만 아니라, 설비진단 센서에 초기 설치비 과도, 외부전원을 공급해야 하는 문제가 있다.
또한, 유선에 따른 설치 제약이 있고, 설비 관리 효율 고도화가 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2009-0033294호 "배관 손상 감시장치" 한국등록특허 제10-0495537호 "배관상태 원격감시시스템"
본 발명은 배관 모니터링 시스템 구축을 위한 자가발전 하중/변위 무선센서 개발 및 사물인터넷 장치 기반 상황인지 서비스 구현하는 것을 목ㄹ적으로 한다.
본 발명은 사물인터넷 센서 기반의 설비 이력관리 체계 구축하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 설비 관리 신뢰도 향상 및 예방 정비하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 배관 설비 맞춤형 자가발전 및 무선 센서를 통해 배관을 모니터링 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 사물인터넷 기반 융합 서비스를 통한 디지털 협업을 구현하는 것을 목적으로 한다.
일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템은 기설정된 위치에서 배관의 외부에 고정되어 상기 배관으로부터 방출되는 열에너지를 전기에너지로 변환하여 구동에너지를 생성하는 자가발전장치, 일측은 벽에 고정되고, 다른 일측은 상기 배관에 장착된 로프에 연결되며, 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 배관센서장치, 및 상기 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이로 무선 송출하여 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 무선통신장치를 포함하고, 상기 배관센서장치와 상기 무선통신장치는 상기 구동에너지에 의해 동작할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 자가발전장치는 상기 배관의 내부 온도와 상기 배관의 주변 온도의 온도차를 전기에너지로 변환할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 배관센서장치는, 상기 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 달리하는 변위 게이지를 포함하고, 상기 센싱정보는 상기 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 배관센서장치는, 상기 배관에 발생하는 움직임에 따라서 상기 로프에 발생된 기울기를 측정하여 상기 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 산출하고, 상기 센싱정보는 상기 산출된 x축 변위 및 y축 변위를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 보안 시스템은 사물인터넷 장치를 통해 관리자로 배관 상황 인지 정보를 실시간 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 무선통신장치는, 암호화 칩이 내장된 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 암호화 칩을 이용해서 상기 측정된 센싱정보를 암호화하여 상기 보안 시스템으로 전송 할 수 있다.
일실시예에 따른 배관센서장치는 배관에서 발생하는 열에너지로부터 전기에너지를 생성하는 자가발전장치로부터 구동에너지를 수집하는 전원부, 벽에 고정되는 고정부, 상기 고정부에 대향하는 위치에서 상기 배관에 장착된 로프에 연결되는 로프 연결부, 및 상기 연결된 로프를 통해 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 측정하는 측정부를 포함하고, 상기 측정부는 상기 배관의 하중에 따라 상기 로프 연결부에 발생하는 z축 변위, 상기 배관의 움직임에 따라 상기 로프 연결부에 발생하는 x축 변위 및 y축 변위를 포함하는 센싱정보를 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 측정부는, 상기 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 달리하는 변위 게이지를 포함하고, 상기 센싱정보는 상기 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 배관센서장치는, 상기 배관에 발생하는 움직임에 따라서 상기 로프에 발생된 기울기를 측정하여 상기 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 산출하고, 상기 센싱정보는 상기 산출된 x축 변위 및 y축 변위를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법은 자가발전장치에서, 기설정된 위치에서 배관의 외부에 고정되어 상기 배관으로부터 방출되는 열에너지를 전기에너지로 변환하여 구동에너지를 생성하는 단계, 일측은 벽에 고정되고, 다른 일측은 상기 배관에 장착된 로프에 연결되는 배관센서장치를 이용해서 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 단계, 및 무선통신장치에서, 상기 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이로 무선 송출하여 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 단계를 포함하고, 상기 배관센서장치와 상기 무선통신장치는 상기 구동에너지에 의해 동작할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 구동에너지를 생성하는 단계는, 상기 배관의 내부 온도와 상기 배관의 주변 온도의 온도차를 전기에너지로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 단계는, 변위 게이지를 통해 상기 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 센싱정보는 상기 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 단계는, 상기 배관에 발생하는 움직임에 따라서 상기 로프에 발생된 기울기를 측정하여 상기 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 센싱정보는 상기 산출된 x축 변위 및 y축 변위를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 단계는, 사물인터넷 장치를 통해 관리자로 배관 상황 인지 정보를 실시간 제공하도록 상기 보안 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 상기 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이로 무선 송출하여 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 상기 단계는, 암호화 칩이 내장된 무선 통신 모듈을 이용해서 상기 측정된 센싱정보를 암호화하는 단계, 및 상기 암호화된 센싱정보를 상기 보안 시스템으로 전송 하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 배관 모니터링 시스템 구축을 위한 자가발전 하중/변위 무선센서 개발 및 사물인터넷 장치 기반 상황인지 서비스를 구현할 수 있다.
일실시예에 따르면, 사물인터넷 센서 기반의 설비 이력관리 체계를 구축할 수 있다.
일실시예에 따르면, 설비 관리 신뢰도 향상 및 예방 정비할 수 있다.
일실시예에 따르면, 배관 설비 맞춤형 자가발전 및 무선 센서를 통해 배관을 모니터링 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 사물인터넷 기반 융합 서비스를 통한 디지털 협업을 구현할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 실제 구현 예를 설명하는 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 배관센서장치를 설명하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템(100)을 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템(100)은 배관의 외부에 설치되어 배관에 발생하는 움직임에 기반하여 산출되는 변위를 무선으로 측정하여 원격지에서 배관에 대한 모니터링이 가능하도록 한다.
이를 위해, 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템(100)은 자가발전장치(110), 무선통신장치(120, 140), 배관센서장치(130)를 포함할 수 있다.
먼저, 일실시예에 따른 자가발전장치(110)는 배관의 외부에 부착될 수 있다. 구체적으로, 자가발전장치(110)는 배관 외부의 기설정된 위치에 고정되어 배관으로부터 방출되는 열에너지를 전기에너지로 변환하여 구동에너지를 생성할 수 있다.
보다 구체적으로, 자가발전장치(110)는 열전발전기를 포함할 수 있다.
구체적으로, 자가발전장치(110)는 열전발전기를 통해 다른 종류의 도체를 접합하여 그 2개의 접합부에 온도 차에 의한 제베크 효과에 의해 기전력이 발생하는 원리를 이용할 수 있다.
일례로, 자가발전장치(110)의 열전발전기는 배관의 외부 표면에 접합하여 배관의 외부 표면과 공기의 온도 차에 의한 기전력을 수집하여 구동에너지로 생성할 수 있다.
일실시예에 따른 배관센서장치(130)는 일측은 벽에 고정되고, 다른 일측은 배관에 장착된 로프에 연결되며, 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정할 수 있다.
예를 들어, 배관의 특정 위치에 액체가 적체되어 해당 위치에서의 배관의 하중이 증가할 수 있다.
배관의 하중은 중력 방향으로 작용할 수 있고, 배관센서장치(130)는 스트레인 게이지나 용수철 등에 기반하는 하중 센서를 이용해서 액체가 적체된 상태의 배관의 하중을 측정할 수 있다. 또한, 배관센서장치(130)는 측정된 하중을 포함하는 센싱정보를 출력할 수 있다.
한편, 배관센서장치(130)는 배관에 장착된 로프에 대한 초기 각도와 대비하여 로프의 현재 각도를 변위 센서를 활용해서 감지할 수 있다. 예를 들어, 초기 각도가 0도 상태에서 로프의 현재 각도가 15도로 변했다면, 변위 센서는 15도와 배관의 이동 방향을 센싱정보로서 출력할 수 있다. 이때 배관의 이동 방향과 변위 정도는 하중 방향의 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 통해 표현될 수 있다.
한편, 무선통신장치(120)는 배관에서 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이(150)로 무선 송출하여 보안 시스템(160)으로 전달되도록 제어할 수 있다. 이에, 수신측의 무선통신장치(140)는 무선통신장치(120)로부터 수신된 센싱정보를 보안 시스템으로 전달되도록 제어할 수 있다.
일례로, 무선통신장치(120)는 암호화 칩이 내장된 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 무선통신장치(120)는 암호화 칩을 이용해서 측정된 센싱정보를 암호화하여 보안 시스템으로 전송할 수 있다.
센싱정보를 암호화 하는 방법은 현재 널리 활용되는 다양한 암호화 기술이 적용될 수 있다. 또한, 보안 시스템에서는 암호화된 센싱정보를 수신하여 복호화 하여 이용할 수 있다.
이때, 배관센서장치(130)와 무선통신장치(120)는 자가발전장치(110)의 구동에너지에 의해 동작할 수 있다.
무선통신장치(120)는 중앙처리장치의 기능을 담당하는 MCU(Micro Control Unit), 저전력 송신기(Low Power RF Tx), 복호화를 위한 Security IC를 포함할 수 있다. 무선통신장치(120)는 이 중에서 MCU(Micro Control Unit)를 통해 하중 센서 및 변위 센서로부터의 센싱정보를 수집하여 수신측의 무선통신장치(140)로 송출할 수 있다. 송신측과 마찬가지로 수신측의 무선통신장치(140)는 중앙처리장치의 기능을 담당하는 MCU(Micro Control Unit), 저전력 수신기(Low Power RF Rx), 복호화를 위한 Security IC를 포함할 수 있다.
한편, 게이트웨이(150)는 수신측의 무선통신장치(140)에 수집된 센싱정보들을 관리자의 사물인터넷 장치(170)로 송출할 수 있다.
일례로, 관리자는 사물인터넷 장치(170)로서 스마트폰을 휴대하고, 수신측의 무선통신장치(140)에 수집된 센싱정보들을 실시간으로 확인할 수 있다. 이 과정에서 배관에 기준값 이상의 변위가 발생한 경우에 대해서 신속한 조치를 취할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 실제 구현 예(200)를 설명하는 도면이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템은 배관의 외부에 일정 간격으로 자가발전장치가 고정될 수 있다. 특히, 자가발전장치(210)는 배관으로부터 전달되는 열에너지와 공기의 열에너지의 차이를 기반으로 전기에너지를 생성할 수 있다.
자가발전장치(210)는 배관센서장치(220)와 로프(240)를 통해 연결될 수 있다.
배관센서장치(220)에 연결된 로프(240)는 배관의 하중을 전달 받아서 z축 변위에 해당하는 중력 방향으로의 힘을 발생시킬 수 있다. z축 변위는 변위 게이지를 통해 측정이 가능하다.
이를 위해, 배관센서장치(220)는 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 달리하는 변위 게이지(230)를 포함할 수 있다. 이때의 센싱정보는 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함할 수 있다.
다음으로, 배관센서장치(220)는 배관에 발생하는 움직임이나 변형 등의 원인으로 측정되는 x축 변위, y축 변위를 측정할 수 있다. 이를 위해, 배관센서장치(220)는 로프와의 각도를 산출하여 초기 각도와 대비함으로써 x축 변위, y축 변위를 측정할 수 있다.
z축 변위, x축 변위, y축 변위는 센싱정보로서 근거리 무선 통신을 통해 암호화 Chip이 내장된 게이트웨이로 전달될 수 있다. 또한, 게이트웨이는 센싱정보를 수집하여 보안 시스템으로 전달하여 배관의 현재 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다. 이와 더불어, 현장 담당자는 게이트웨이에 전달되는 센싱정보를 전달 받아 사물인터넷 기반의 단말기를 통해 배관의 현재 상태를 실시간으로 확인하여 신속하게 긴급조치를 취할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 배관센서장치의 실시예(300)를 설명하는 도면이다.
실시예(300)에 따르면, 배관센서장치는 벽에 고정된 행거(310)에 일측이 고정된 형태로 장착될 수 있다.
배관센서장치는 행거(310)에 고정되지만, 스트레인 게이지나 용수철을 통해 배관에서 발생하는 하중을 측정할 수 있다. 또한, 배관의 움직임에 의한 변위를 측정할 수도 있다.
이를 위해, 배관센서장치는 배관에서 발생하는 열에너지로부터 전기에너지를 생성하는 자가발전장치로부터 구동에너지를 수집하는 전원부(미도시), 벽에 고정되는 고정부(320), 고정부(320)에 대향하는 위치에서 배관에 장착된 로프에 연결되는 로프 연결부(340)를 포함할 수 있다.
또한, 배관센서장치는 MCU를 포함하여 연결된 로프를 통해 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다. 이때의 측정부는 배관의 하중에 따라 로프 연결부(340)에 발생하는 z축 변위, 배관의 움직임에 따라 로프 연결부(340)에 발생하는 x축 변위 및 y축 변위를 포함하는 센싱정보를 측정할 수 있다.
구체적으로, 측정부는 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 달리하는 변위 게이지(330)를 포함하고, 이때의 센싱정보는 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함할 수 있다.
구체적으로, 배관센서장치 배관에 발생하는 움직임에 따라서 로프에 발생된 기울기를 측정하여 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 산출할 수 있다. 또한, 이때의 센싱정보는 산출된 x축 변위 및 y축 변위를 포함할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작은 자가발전장치에서, 기설정된 위치에서 배관의 외부에 고정되어 배관으로부터 방출되는 열에너지를 전기에너지로 변환하여 구동에너지를 생성할 수 있다(단계 401). 구동에너지를 생성하기 위해 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작은 배관의 내부 온도와 배관의 주변 온도의 온도차를 전기에너지로 변환할 수 있다.
다음으로, 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작은 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정할 수 있다(단계 402).
일례로, 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작은 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하기 위해, 변위 게이지를 활용할 수 있다. 즉, 변위 게이지를 통해 상기 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 측정하여 상기 센싱정보를 측정할 수도 있다. 이때의 센싱정보는 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함할 수 있다.
한편, 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작은 배관에 발생하는 움직임에 따라서 로프에 발생된 기울기를 측정하여 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 산출할 수 있다. 이때의 센싱정보는 산출된 x축 변위 및 y축 변위를 포함할 수 있다.
이를 위해, 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작은 일측이 벽에 고정되고, 다른 일측이 배관에 장착된 로프에 연결되는 배관센서장치를 활용할 수 있다. 구체적으로, 배관센서장치는 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작은 배관의 변위를 확인하여 모니터링이 필요한지 여부를 판단할 수 있다(단계 403). 예를 들어, 배관의 하중이 임계값 이상으로 측정되었거나, 배관의 움직임이 임계값 이상으로 측정된 경우에 대해서 모니터링이 필요하다고 판단할 수 있다.
이때, 일실시예에 따른 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작은 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이로 무선 송출하여 보안 시스템으로 전달되도록 제어할 수 있다(단계 404).
일례로, 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법은 암호화 칩이 내장된 무선 통신 모듈을 이용해서 무선 송출을 수행할 수 있다. 이를 위해, 시스템의 동작 방법은 암호화 칩을 이용해서 측정된 센싱정보를 암호화하여 보안 시스템으로 전송할 수 있다. 또한, 보안 시스템에서는 암호화된 센싱정보를 수신하여 복호화 하여 이용할 수 있다.
특히, 보안 시스템으로 전달되도록 제어하기 위해, 사물인터넷 장치를 통해 관리자로 배관 상황 인지 정보를 실시간 제공하도록 보안 시스템을 제어할 수 있다.
일실시예에 따르면, 배관센서장치와 상기 무선통신장치는 상기 구동에너지에 의해 동작할 수도 있다.
본 발명을 이용하면, 배관 모니터링 시스템 구축을 위한 자가발전 하중/변위 무선센서 개발 및 사물인터넷 장치 기반 상황인지 서비스를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명을 이용하면, 사물인터넷 센서 기반의 설비 이력관리 체계를 구축할 수 있고, 설비 관리 신뢰도 향상 및 예방 정비할 수 있다. 뿐만 아니라, 배관 설비 맞춤형 자가발전 및 무선 센서를 통해 배관을 모니터링 할 수 있고, 사물인터넷 기반 융합 서비스를 통한 디지털 협업을 구현할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 기설정된 위치에서 배관의 외부에 고정되어 상기 배관으로부터 방출되는 열에너지를 전기에너지로 변환하여 구동에너지를 생성하는 자가발전장치;
    일측은 벽에 고정되고, 다른 일측은 상기 배관에 장착된 로프에 연결되며, 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 배관센서장치; 및
    상기 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이로 무선 송출하여 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 무선통신장치
    를 포함하고,
    상기 배관센서장치와 상기 무선통신장치는 상기 구동에너지에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자가발전장치는 상기 배관의 내부 온도와 상기 배관의 주변 온도의 온도차를 전기에너지로 변환하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배관센서장치는,
    상기 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 달리하는 변위 게이지를 포함하고,
    상기 센싱정보는 상기 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배관센서장치는,
    상기 배관에 발생하는 움직임에 따라서 상기 로프에 발생된 기울기를 측정하여 상기 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 산출하고,
    상기 센싱정보는 상기 산출된 x축 변위 및 y축 변위를 포함하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보안 시스템은 사물인터넷 장치를 통해 관리자로 배관 상황 인지 정보를 실시간 제공하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무선통신장치는,
    암호화 칩이 내장된 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 암호화 칩을 이용해서 상기 측정된 센싱정보를 암호화하여 상기 보안 시스템으로 전송 하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템.
  7. 배관에서 발생하는 열에너지로부터 전기에너지를 생성하는 자가발전장치로부터 구동에너지를 수집하는 전원부;
    벽에 고정되는 고정부;
    상기 고정부에 대향하는 위치에서 상기 배관에 장착된 로프에 연결되는 로프 연결부; 및
    상기 연결된 로프를 통해 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 측정하는 측정부
    를 포함하고,
    상기 측정부는
    상기 배관의 하중에 따라 상기 로프 연결부에 발생하는 z축 변위, 상기 배관의 움직임에 따라 상기 로프 연결부에 발생하는 x축 변위 및 y축 변위를 포함하는 센싱정보를 측정하는 배관센서장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 달리하는 변위 게이지를 포함하고,
    상기 센싱정보는 상기 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함하는 배관센서장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배관센서장치는,
    상기 배관에 발생하는 움직임에 따라서 상기 로프에 발생된 기울기를 측정하여 상기 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 산출하고,
    상기 센싱정보는 상기 산출된 x축 변위 및 y축 변위를 포함하는 배관센서장치.
  10. 자가발전장치에서, 기설정된 위치에서 배관의 외부에 고정되어 상기 배관으로부터 방출되는 열에너지를 전기에너지로 변환하여 구동에너지를 생성하는 단계;
    일측은 벽에 고정되고, 다른 일측은 상기 배관에 장착된 로프에 연결되는 배관센서장치를 이용해서 상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 단계; 및
    무선통신장치에서, 상기 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이로 무선 송출하여 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 배관센서장치와 상기 무선통신장치는 상기 구동에너지에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동에너지를 생성하는 단계는,
    상기 배관의 내부 온도와 상기 배관의 주변 온도의 온도차를 전기에너지로 변환하는 단계
    를 포함하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 단계는,
    변위 게이지를 통해 상기 배관에 발생하는 하중에 따라서 기울어진 정도를 측정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 센싱정보는 상기 변위 게이지의 측정 값에 상응하는 z축 변위를 포함하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배관의 하중 또는 움직임에 의한 변위를 센싱정보로서 측정하는 단계는,
    상기 배관에 발생하는 움직임에 따라서 상기 로프에 발생된 기울기를 측정하여 상기 z축 변위와 구분되는 x축 변위 및 y축 변위를 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 센싱정보는 상기 산출된 x축 변위 및 y축 변위를 포함하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 단계는,
    사물인터넷 장치를 통해 관리자로 배관 상황 인지 정보를 실시간 제공하도록 상기 보안 시스템을 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 측정된 센싱정보를 근거리에 위치하는 게이트웨이로 무선 송출하여 보안 시스템으로 전달되도록 제어하는 상기 단계는,
    암호화 칩이 내장된 무선 통신 모듈을 이용해서 상기 측정된 센싱정보를 암호화하는 단계; 및
    상기 암호화된 센싱정보를 상기 보안 시스템으로 전송 하는 단계
    를 포함하는 배관 외부 설치형 무선 변위 센서 시스템의 동작 방법.
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KR20090033294A (ko) 2007-09-29 2009-04-02 주식회사 엠앤디 배관 손상 감시장치

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