KR20210020223A - 저성능 컴퓨팅 장치에의 적용을 위한 데이터 취득과 처리 방법 - Google Patents

저성능 컴퓨팅 장치에의 적용을 위한 데이터 취득과 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 따른, 임의의 장치에서 감지되는 신호들에 대하여 그 데이터를 취득하여 처리하는 방법은, 상기 감지되는 신호들 중 어느 하나에 대해, 원하는 디지털 샘플값들의 수를 설정하는 1단계와, 연결된 A/D 변환기를 인에이블 시키고 그 인에이블된 상태가 지속되는 동안에, 상기 A/D 변환기로 하여금 상기 어느 하나의 신호에 대해 하나의 샘플값을 취득케 하는 펄스 트레인(train)이, 상기 설정한 수만큼 연속하여 상기 A/D 변환기로 인가되게 하는 2단계를 포함하여 이루어진다. 그리고, 이러한 방법은, 단일보드 컴퓨터에 적용되어도 샘플링에 의한 디지털 데이터의 취득이 실시간으로 이루어지게 하는 효과가 있다.

Description

저성능 컴퓨팅 장치에의 적용을 위한 데이터 취득과 처리 방법 {Data acquistion and processing method applicable to low-performance computing device}
본 발명은, 스마트 팩토리(smart factory)나 스마트 머신(machine) 등의 구현에 있어서 필수적인 다양한 종류의 데이터를 외부로부터 취득하여 처리하는 것을 저성능의 컴퓨팅 장치, 예를 들어 초소형/초저가의 단일보드 컴퓨터(SBC: Single Board Computer) 등으로써 구현할 수 있게 하는 방법에 관한 것이다.
최근 스마트 팩토리, 스마트 머신 등에 대한 관심이 많아지고 있다. 스마트 팩토리는 단순한 물류량과 생산량 등의 수집/집계 뿐만 아니라, 기계 가공에서 발생되는 기계의 부하량, 가공 품질, 각종 유틸리티의 소모량 등과 같이 제품의 생산이나 가공 등에서 확인할 수 있는 모든 종류의 데이터 수집을 그 목표로 하고 있다.
이러한 목표를 달성하기 위해서는, 기계를 제조하는 또는 가공하는 공작 기계 등과 같은 장치에서 발생하는 상태 등에 대한 데이터를 실시간으로 수집하여 처리하고, 필요한 경우 이들 데이터를 상위 시스템으로 혹은 중간 단말기로 신속하게 제공할 수 있어야 한다.
그리고, 이와 같은 실시간의 데이터 수집과 처리 등을 위해서는, 기계당 적정 사양의 PC가 필요하며, 또한, 공작 기계 등에 대해서 감시하고자 하는 물리량( 축의 위치 및 회전량, 구동 속도, 소음, 진동 등 )을 나타내는 신호( 이하, '피감시 신호'로 약칭한다. )를 감지하기 위한 다양한 종류의 센서 등이 부수적으로 필요하기 때문에, 스마트 팩토리나 스마트 머신을 구현함에 있어서 상당한 비용이 투입되어야 한다.
이러한 비용적인 단점을 극복하기 위해, 공작 기계 등에 대한 상태를 모니터링하는, 즉, 그 공작 기계 등에서 발생되는 다양한 종류의 신호를 수집하여 필요한 데이터 처리를 하는 기기로서, 최근 상용화되어 보급되고 있는 초소형/초저가의 단일보드 컴퓨터를 적용하고 있기도 하다. 단일보드 컴퓨터는, 컴퓨터 기능에 필수적인 마이크로프로세서, 그래픽 프로세서, 메모리, 입출력 인터페이스 등의 기능을 단일의 소형 회로기판으로 구현한 완전한 컴퓨터이며 초소형의 크기와 저전력을 그 특징으로 하며, 이로 인해 가격이 초저가이기 때문에, 공작 기계 등으로부터의 필요한 데이터 수집과 그 처리가 실시간으로 이루어질 수 있다면, 스마트 팩토리나 스마트 머신의 궁극적인 실현에 있어서 최적의 수단이 될 수 있다.
도 1a는, 단일보드 컴퓨터(10)를 피감시 신호를 취득하여 처리하는데 적용한 경우에 대해서, 그 주변의 일부 구성요소들과 함께 그 구성을 간략히 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 단일보드 컴퓨터(10)를 물리적으로 구성하는 하드웨어( CPU, GPU, 메모리, 네트워크 어댑터, 몇가지 입출력 i/F 등 )와, 그 하드웨어에 대한 액세스 방법을 제공하고 하드웨어와 어플리케이션 간의 중재를 위한 운영시스템(10a)과, 그 운영시스템(10a)을 기반으로 하여, 대응되는 하드웨어 요소를 직접 구동하거나 점유하여 사용함으로써 원하는 동작을 실행시키는 다양한 드라이버들의 집합체인 드라이버 모듈(11)로써 구성된다. 각각의 드라이버는 물론, 대응되는 특정 하드웨어 요소가 원하는 동작을 실행시킬 수 있도록 코딩(coding)된 기계적 명령어들로써 구성된다.
그리고, 도 1a에 예시된 바와 같이, 스마트화 대상물, 예를 들어 공작 기계(1)에 대해, 그 상태를 알 수 있게 하는 신호, 예를 들어 축이나 암(arm) 등을 회전 또는 구동시키고 있는 모터들에 각기 인가되는 전류 등과 같은 피감시 신호의 크기를 감지하는 센서들로부터 출력되는 신호를, 검출 가능한 범위로 각기 변환하는 DC 변환기(2)를 통해 수신하고, 또한 그 기계나 그 기계 주변에 고정되어 기계 동작에 따른 근접 환경요소의 변화, 예를 들어 축의 회전에 따른 소음이나 진동 등을 감지하는 센서(3)에서 출력하는 전기적인 신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기(4)를 통해 수신하여 처리하는데에 단일보드 컴퓨터를 적용할 수 있다.
이러한 적용에 있어서, 만약, 상기 센서(3)로부터 검출되는 신호에 대해서 주파수 분석을 통해 기계(1)의 이상 여부를 판단하고자 하면, 예를 들어, 축의 회전에 따른 소음으로부터 베어링 파손 등에 따른 이상 회전음 발생여부를 판별하고자 하면, 상기 A/D 변환기(4)에 대해서 일정 시간 동안 상기 센서(3)로부터의 출력 신호를 반복적으로 샘플링하여 취득하는 작업이 선행되어야 한다.
이러한 반복적 샘플링이 이루어지게 하는 일반적인 방법은, 상기 A/D 변환기(4)가 입력 신호를 샘플링하게 되는 명령신호를 해당 하드웨어 요소, 예를 들어 직렬 주변 인터페이스(SPI: Serial Peripheral Interface) 소자로부터 출력되게 하는 상기 운영시스템(10a)의 실행 루틴(routine)( 예를 들어, 특정 주변 기기에 특정 데이터를 전송하게 되는 루틴 )을, 얻고자 하는 디지털 샘플값의 수만큼 반복하여 호출하도록 상기 드라이버 모듈(11)을 코딩하는 것이다.
도 1b는, 이러한 반복적인 실행 루틴에 따라 상기 A/D 변환기(4)에 샘플링을 위해 인가되는 관련 신호들을 부분적으로 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 상기 운영시스템(10a)이 제공하는 실행 루틴의 반복적 호출이 있으면, 상기 A/D 변환기(4)의 동작을 인에이블(enable) 시키는 신호(CE)가 액티브( 도시된 예에서는, LOW가 액티브 상태이다. )로 전환된 후, 신호의 샘플링을 명령하는 3바이트로 이루어진 비트열의 펄스 트레인(pulse train)이 데이터 라인(DL)에 실려서 상기 A/D 변환기(4)에 인가된다. 이 인가 후에는, 상기 운영시스템(10a)의 해당 하드웨어 요소는, 인에이블 신호(CE)를 디세이블(disable)로 전환시키고, 다시 다음 샘플링을 위한 신호를 앞서 설명한 바와 같이 인가한다. 그리고 이러한 동작은 호출 횟수만큼 반복적으로 이루어지게 된다.
위와 같은 반복적인 샘플링 명령에 따라, 상기 A/D 변환기(4)는 입력 신호를 반복적으로 샘플링하여 특정 비트 수의 값들을 상기 단일보드 컴퓨터(10)의 연결된 하드웨어 요소에 전달한다. 이렇게 전달된 값들의 데이터는 상기 운영시스템(10a)을 거쳐 상기 드라이버 모듈(11)에 제공되어 필요한 처리를 할 수 있게 한다.
또한, 상기 드라이버 모듈(11)에는, 상기 A/D 변환기(4)의 샘플링을 위와 같이 처리하도록 하는 드라이버는 물론, 상기 DC 변환기(2)로부터 입력되고 있는 피감시 신호, 예를 들어, 기계의 여러 곳에서 각기 검출되어 입력되고 있는 전류 크기를 나타내는 신호를 읽어서 필요한 데이터 처리를 하는 복수개의 드라이버들이 포함되어 있는데, 이들 드라이버들 모두는, 그 상위의 시스템이나 어플리케이션(application)이 해당 데이터를 처리하면서 해당 기계 상태에 대한 시점정보를 파악할 수 있도록 하기 위해, 일반적으로 도 1c에 예시된 바와 같이, 자신이 취득하도록 할당된 각 센서가 감지한( 또는 감지한 값으로부터 적정 범위로 변환된 ) 값의 데이터에 대해, 그 취득 시의 시점에 대한 정보( 통상, 이를 '타임스탬프'라 칭한다. )를 마크(mark)해 둔다. 각각의 피감시 신호의 중요도나 시급성에 따라 해당 신호에 대한 값을 취득하는 주기에 있어 서로 다를 수 있지만, 각 드라이버는 자신이 센서로부터 값을 취득할 때마다 그 취득된 값에 대해( 경우에 따라서는 취득된 값들로부터 별도의 처리를 수행한 후 그 결과값들에 대해서 ) 해당 시점의 타임스탬프를 마킹해 둔다.
그리고, 도 1c에 예시된 바와 같이, 타임스탬프가 각기 마킹된 취득값은, 그 값들에 대한 후처리( 예를 들어, 데이터를 분석하여 기계적 장애 등을 판별, 또는 통계나 상태 등에 대한 시간 추이적 분석을 위해 네트워크를 통해 외부 처리장치에 제공 등 )를 위해 상위의 어플리케이션 등에 제공된다.
그런데, 공작 기계 등에 대하여 각종의 피감시 신호를 위와 같이 취득하여 처리하기 위해 적용하는 상기 단일보드 컴퓨터(10)는 저성능이라는 제한적인 요인으로 인해, 데이터 취득과 그 처리 등에 있어서, 하드웨어 요소나 컴퓨팅 파워 등( 이하, 이들을 통칭하여 '리소스'(resource)라 한다. )이 즉각적으로 반응하지 못한다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 상기 A/D 변환기(4)에 입력 신호에 대해 일련의 샘플값들을 얻고자 하여 상기 운영시스템(10a)이 제공하는 실행 루틴을 반복 호출할 때, 일반적으로, 매 호출에 따른 리소스의 반응에서 시간적 지연 현상이 발생한다. 즉, 도 1b에 예시된 바와 같이, 상기 A/D 변환기(4)를 활성화시키는 인에이블(enable) 신호(CE)가 액티브된 후, 샘플링을 위한 펄스 트레인이 출력되기까지 1차적으로 시간 지연(dt1)( 이를 '선 지연'이라 칭한다. )이 발생하고, 샘플링을 위한 펄스 트레인이 종료된 후 인에이블 신호(CE)를 인액티브(inactive) 시킬 때까지 2차적으로 시간 지연(dt2)( 이를, '후 지연'이라 칭한다. )이 발생하며, 그 인액티브 후에 바로 다음 샘플링을 위한 신호 시퀀스가 동일하게 진행되어야 함에도 불구하고, 그 인액티브 상태가 일정 시간(dt3) 지속되는 지연( 이를, '전환 지연'이라 칭한다. )이 발생하게 된다.
이와 같은 샘플링 동작에서의 지연 현상에 대한 보다 구체적인 수치의 예로서, 대표적인 단일보드 컴퓨터인 라즈베리 파이(Raspberry Pi)를 적용하였을 때, 도 1b의 예시에서 실제 샘플링 명령에 해당하는 펄스 트레인의 구간(scT)이 4.6μsec일 때, 선 지연(dt1)이 약 1.3μsec, 후 지연(dt2)은 약 0.6μsec이며, 전환 지연(dt3)은 약 6.4μsec가 됨으로써, 한번의 샘플링에서 발생되는 전체 지연 시간(=dt1+dt2+dt3)이 8.3μsec에 이른다. 이는, 실제 샘플링 명령 구간(scT)의 약 1.8배 정도가 된다.
임의의 입력 신호, 예를 들어 소음과 같은 피감시 신호를 디지털 샘플링하고 그 샘플링된 값들을 주파수 도메인(domain)으로 변환하여 기계적 장애를 파악할 수 있는 이상 주파수 성분의 존재를 알기 위해서는, 일정 시간 동안 많은 양의 샘플값들을 얻을 필요가 있다. 통상적으로 4096개의 샘플값을 연속적으로 얻는다고 가정할 때, 앞서의 구체적인 수치의 예를 전제하면, 약 34msec가 지연에 의해 소모되는 시간이 된다. 상기 A/D 변환기(4)로부터 샘플링되어 입력되는 값들을 처리하도록 의도된 특정 드라이버는 4096개의 샘플값들을 취득하는데에서만, 실제 샘플링 명령이 인가되는 총 시간 18.84msec( =4096×4.6μsec ) 외에 약 34msec의 시간을 더 사용하여야 하는 것이다. 즉, 상기 운영시스템(10a)의 가용자원의 분배에 있어서, 상기 특정 드라이버가 데이터 취득을 위해 낭비되는 지연 시간을 더 할당하여야 하는 것이다. 이는, 당연히, 상기 드라이버 모듈(11) 내의 다른 드라이버의 시간당 실행 능력을 상대적으로 저하시키게 되거나, 적정의 처리 능력이 유자되도록 하기 위해서는 상기 드라이버 모듈(11) 내에 포함시키는 드라이버의 수를 제한시키게 되는 결과로 이어진다.
그렇기 때문에, 이와 같은 데이터 취득에 따른 시간 지연을 해소하지 않으면, 하나의 단일보드 컴퓨터로써 감지, 검출 등을 통해 모니터링할 수 있는 피감시 신호의 수가 제한될 수 밖에 없어서, 불가피하게 스마트 머신이나 스마트 팩토리의 구현을 위해 구비하여야 하는 단일보드 컴퓨터의 수를 증가시키게 될 것이다. 이는, 스마트 팩토리의 구현에 있어서 비용적 부담의 증가라는 부정적 영향을 초래한다.
또한, 도 1c에 예시된 바와 같이, 스마트 팩토리나 스마트 머신에서 주의가 요구되는 특정 상태나 상황의 발생 시점을 알 수 있도록 하기 위해, 취득되는 매 데이터에 대해 해당 취득 시점을 나타내는 타임스탬프를 부가하는 각 드라이버의 동작 또한, 단일보드 컴퓨터의 리소스를 점유할 수 밖에 없기 때문에, 타임 스탬핑(time stamping)이 필요 이상으로 과도하다면, 이는 컴퓨터의 리소스를 낭비하여 점유하는 것이 되고, 그 낭비로 인해 다른 드라이버의 다른 실행 동작을 지연시키게 될 것이며, 결국, 단일보드 컴퓨터의 처리 능력을 저하시켜 앞서 언급한 바와 같은 부정적 영향으로 이어지게 될 것이다.
본 발명은, 저성능 컴퓨팅 장치를 이용해 외부로부터 데이터를 취득함에 있어서 시간 지연을 최소화시키는 방법을 제공하는데 일 목적이 있는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 저성능 컴퓨팅 장치를 이용해 외부로부터 데이터를 취득하여 처리함에 있어서 시간 정보를 적정하게 부가함으로써 리소스의 낭비를 최소화하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 상기 명시적으로 서술된 목적에 국한되는 것은 아니며, 본 발명에 대한 구체적이고 예시적인 하기의 설명에서 도출될 수 있는 효과를 달성하는 것을 그 목적에 당연히 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른, 임의의 장치에서 감지되는 신호들에 대하여 그 데이터를 취득하여 처리하는 방법은, 상기 감지되는 신호들 중 어느 하나에 대해, 원하는 디지털 샘플값들의 수를 설정하는 1단계와, 연결된 A/D 변환기를 인에이블(enable) 시키고 그 인에이블된 상태가 지속되는 동안에, 상기 A/D 변환기로 하여금 상기 어느 하나의 신호에 대해 하나의 샘플값을 취득케 하는 펄스 트레인(train)이, 상기 설정한 수만큼 연속하여 상기 A/D 변환기로 인가되게 하는 2단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 방법이, 상기 어느 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호들의 각각에 대해서, 데이터를 주기적으로 취득하고 그 취득되는 데이터를 취득된 시점에 대한 정보없이 저장하는 단계와, 상기 저장되는 데이터들에 대하여 시간정보를 마킹하는 동작을 주기적으로 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 마킹하는 동작은, 그 동작이 수행되는 시점에 저장되어 있는 데이터들 중에서, 상기 복수의 신호들의 데이터별로 최신의 데이터에 대해서만 상기 시간정보를 마킹한다. 본 실시예에서는, 상기 방법이, 상기 저장되는 데이터들에서, 상기 임의의 장치의 동작 이상을 나타내는 데이터가 있는 지를 확인하는 단계를 더 포함하여 이루어진다. 이 확인하는 단계는, 동작 이상을 나타내는 것으로 확인된 데이터에 시간정보가 마킹되어 있지 않으면, 가장 근접하여 저장되어 있는 시간정보가 마킹된 데이터를 찾고 그 찾은 데이터에 마킹된 시간정보에 근거하여 상기 동작 이상을 나타낸 시점을 파악한다. 바람직하게는, 가장 근접하여 저장되어 있는 시간정보가 마킹된 전후의 양 데이터를 찾고 그 찾은 양 데이터에 마킹된 시간정보와 그 양 데이터와 이격된 데이터 수에 근거하여 비례적으로 상기 동작 이상을 나타낸 시점을 파악할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 방법이, 상기 감지되는 신호들 중 특정 신호에 대해서는, 그 특정 신호로부터 취득되는 데이터를 축약하여 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수도 있다. 그리고, 상기 저장하는 단계는, 상기 특정 신호에 대해 적어도 최대값, 최소값, 평균값, 그리고 취득 개수의 데이터 항목으로써 구성된 축약정보 세트를 구비하고, 상기 특정 신호에 대해 데이터가 취득될 때마다, 상기 평균값의 데이터 항목, 그리고 상기 취득 개수의 데이터 항목에 대해서 그 값을 갱신하게 되며, 경우에 따라서는, 상기 최대값 및 최소값의 데이터 항목들 중 어느 하나의 항목이 갱신될 수도 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 방법이, 상기 연속적으로 인가되는 펄스 트레인들에 의해 상기 A/D 변환기가 샘플링하는 일련의 값들을 취득하고, 그 취득된 일련의 값들에 대해서 주파수 영역의 성분들로 변환한 후에, 그 주파수 성분들의 확인을 통해 상기 임의의 장치의 이상 여부에 대해 판별하는 3단계를 더 포함하여 이루어진다. 본 실시예에서는, 상기 3단계에서의 상기 일련의 값들에 대한 주파수 영역의 성분들로의 변환이, 상기 1단계 내지 3단계를 수행하도록 구현된 컴퓨팅 장치의 특정 리소스에 가해지는 부하량이 지정된 기준치 이하일 때에 한해서 수행될 수도 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서는, 적어도 상기 2단계가, 단일보드 컴퓨터의 운영시스템이 제공하는 특정 루틴(routine)에 대한 한번의 호출에 의해 이루어진다.
전술한 본 발명 또는, 하기에서 첨부된 도면과 함께 상세히 설명되는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 데이터 취득 및 처리 방법은, 일반적인 PC나 산업용 PC 등에 비해서, 그 성능이 현저히 낮은 단일보드 컴퓨터에 적용할 수 있도록 그 리소스를 매우 효율적으로 사용한다. 이에 따라, 스마트 팩토리나 스마트 머신 등의 구현을 위해 그 변화를 모니터링해야 하는 피감시 신호를 하나의 단일보드 컴퓨터로써 더 많이 처리할 수 있게 하고, 또한 리소스의 효율적인 사용으로 생기는 여유분의 리소스에 대해서는 보다 많은 연산량을 요구하는 데이터 처리에 할당함으로써 일반적인 PC나 산업용 PC를 대체하여 현장에 적용할 수도 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 데이터 취득 및 처리 방법은, 아날로그 신호를 디지털 변환하는 등의 데이터 취득에 있어서도, 저성능의 컴퓨터에서 일반적으로 발생하게 되는 지연 시간을 최소화함으로써, 데이터 취득이 거의 실시간으로 이루어질 수 있게 한다. 물론, 이러한 지연 시간의 최소화는, 리소스의 사용절감은 물론, 그 취득과 관련된 하드웨어 요소, 예를 들어 입력 포트 또는 공유되는 통신선 등을 다른 동작을 위해 할당할 수 있게 하므로, 저성능의 단일보드 컴퓨터의 처리 능력을 상대적으로 향상시키는 효과가 있다.
도 1a는, 단일보드 컴퓨터를 각종의 피감시 신호를 취득하여 처리하는데 적용한 경우에 대해서, 그 주변의 일부 구성요소들과 함께 그 구성을 간략히 도시한 것이고,
도 1b는, 단일보드 컴퓨터를 이용해, 임의의 피감시 신호에 대해 일반적으로 샘플링을 반복할 때의 관련된 신호들을 부분적으로 도시한 것이고,
도 1c는, 복수의 피감시 신호들에 대한 데이터를 개별적으로 취득함에 있어서, 그 취득되는 매 데이터에 대해 시점 정보를 부가하는 일반적인 방식을 예시한 것이고,
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 취득 및 처리 방법을 수행하는 프로세스 패키지에 대하여, 그 모듈이 운영시스템의 기반 하에 구현되어 있는 단일보드 컴퓨터와 그 주변의 일부 구성요소과 함께 그 구성을 도시한 것이고,
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 실시간 드라이버부가 일시에 원하는 수만큼의 샘플값들을 얻기 위해 A/D 변환기에 샘플링을 위해 인가하는 관련 신호들을 부분적으로 도시한 것이고,
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 각각의 피감시 신호에 대해 취득되는 데이터에 타임스탬프를 부가하는 방식을 도식적으로 나타낸 것이고,
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 임의의 피감시 신호에서 취득되는 데이터에 대해 정해진 수의 데이터로 구성된 축약정보 세트에 반영시킴으로써, 취득하여 저장하는 데이터량을 축소시키는 방식을 예시적으로 보여주는 도면이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 다양한 실시예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 본 발명에 따른 실시예들의 설명과 첨부된 도면에 있어서, 부기된 동일 번호는 특별한 사정이 없는 한 동일한 구성요소를 지칭한다. 물론, 설명의 편의와 이해에의 도움을 위해, 필요에 따라서는 동일한 구성요소에 대해서도 서로 다른 번호로 부기될 수도 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 취득 및 처리 방법을 수행하는 프로세스 패키지(package)(110)에 대하여, 그 모듈이 운영시스템(100a)의 기반 하에 구현되어 있는 단일보드 컴퓨터(100)와 그 주변의 일부 구성요소들과 함께 그 구성을 도시한 것이다.
상기 프로세스 패키지(110)는, 대응되는 하드웨어 요소를 직접 구동하여 원하는 동작을 실행시키는 다양한 드라이버들의 집합체인 실시간(real time) 드라이버부(111)와, 취득되는 데이터에 대한 임계값과의 비교를 통해 주의요구 또는 이상 상태의 발생 여부를 결정하는 결정부(112)와, 취득되는 데이터에 대하여 분석 등을 위한 필요한 처리를 수행하고, 이로 인해 파악된 이상 여부에 따른 제어 신호가 외부로 출력되도록 하며, 또한 필요한 데이터인 경우 상위 시스템 또는 중간 단말기 등으로 전송하는 제어부(113)를 포함하여 구성된다. 이 제어부(113)는 각기 개별적으로 실행되는 복수의 어플리케이션들로써 구성될 수 있다.
그리고, 상기 프로세스 패키지(110)에는, 도시된 구성요소 외에 다른 구성요소, 예를 들어 네트워크 드라이버가 더 포함되어 구성될 수도 있다.
이하에서 상세히 설명하는 상기 프로세스 패키지(110)의 기능들의 적어도 일부를 수행하는 구성요소가, 미들웨어(middleware), 또는 어플리케이션들이 기반하는 플랫폼(platform) 형태로, 또는 상기 운영시스템(100a)의 일부의 형태로 상기 단일보드 컴퓨터(100)에 기 설치되어 있거나 기 구현되어 있을 수도 있다. 또 다르게는, 상기 프로세스 패키지(110)가 하드웨어 요소를 부분적으로 포함함으로써, 하기에서 상세히 설명하는 기능의 일부를 그 하드웨어 요소가 수행할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 다양한 실시예들에서 구성과 동작방식이 설명되는 상기 프로세스 패키지(110)는 그 구현하는 형태 또는 사용된 자원의 유형 등에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
상기 프로세스 패키지(110) 내의 구성요소들(111,112,113) 간에는 취득된 데이터 등이 공유 메모리(shared memory) 방식을 통해 전달된다. 따라서, 취득되는 데이터, 또는 데이터 처리에 의한 결과로서 얻어진 각 데이터의 종류에 따라 공유 메모리 상에 저장되는 위치가 지정되어 있으며, 이러한 저장위치 정보는 각 구성요소(111,112,113)에 사전에 설정되어 있게 된다.
이하에서는, 적어도 상기와 같은 구성요소들로 이루어진 프로세스 패키지(110)가 수행하는, 본 발명에 따른 외부로부터의 데이터 취득 및 처리 방법에 대해서 구체적으로 설명히되, 일반적인 방법과 비교하여 단일보드 컴퓨터의 리소스 점유를 최소화하면서 동일한 결과를 얻을 수 있음을 보여주기 위해서, 도 1a와 동일한 주변 구성요소로부터 데이터를 취득하여 처리하는 것을 설명의 전제로 한다.
상기 실시간 드라이버부(111)는, 상기 단일보드 컴퓨터(100)에 직렬 주변 인터페이스를 통해 연결된 A/D 변환기(24)를 이용하여, 모니터링하고자 하는 물리량( 예를 들어, 소음, 진동 등 )을 감지하는 센서(23)가 출력하는 피감시 신호에 대해 원하는 수만큼의 디지털 샘플값들을 얻고자 할 때, 운영시스템(100a)이 제공하는 해당 하드웨어 요소에 대한 실행 루틴을 호출함에 있어서, 그 수만큼 반복적으로 호출하는 대신, 한번에 그 수만큼의 샘플값들을 취득하는 명령에 해당하는 펄스 트레인의 시퀀스가 출력되게 한다. 예를 들어, 해당 직렬 주변 인터페이스를 통해 3바이트 x Nsm ( Nsm은 원하는 샘플값들의 수 )의 바이트들이 한번에 출력되게 설정하여 해당 실행 루틴을 한번만 호출하게 된다.
도 3은, 상기 실시간 드라이버부(111)의 이러한 동작에 따라, 상기 A/D 변환기(24)에 샘플링을 위해 인가되는 관련 신호들을 부분적으로 도시한 것으로서, 4096 개의 샘플값들을 얻기 위해, 3 x 4096 개의 바이트 전송을 설정하여 해당 리소스에 대한 실행 루틴을 호출한 결과에 따른 것이다.
도 3에 예시된 신호에서 보는 바와 같이, 각각의 샘플값 취득을 위한 개별적인 실행루틴 호출의 반복대신, 원하는 수의 샘플값들을 얻기 위한 펄스 시퀀스를 한번의 호출로써 일시에 직렬 주변 인터페이스를 통해 출력되게 하면, 인에이블 신호(CE)가 한번 액티브 상태로 전환된 후, 3바이트의 펄스 트레인(30)이 연속적으로 이어지는 구간(a_scT) 동안 그 액티브 상태가 유지되고, 그 구간(a_scT)이 종료되면 인액티브(inactive) 상태로 전환된다.
물론, 이와 같은 방식의 샘플링 펄스들의 출력에서도, 인에이블 신호(CE)와, 데이터 라인(DL) 상의 샘플링을 위한 펄스 시퀀스가 시작되는 시점과 종료되는 시점 사이에는 여전히 지연 구간( 선 지연(adt1)과 후 지연(adt2) )이 발생하며, 또한 다음의 4096번의 샘플링을 위한 인에이블 상태로의 전환에서도 전환 지연(adt3)이 발생한다. 그리고, 이러한 지연 시간 또한, 하나의 샘플값을 얻기 위한 호출 시에 발생하는 대응되는 지연 시간에 비해 상대적으로 길어진다. 그 이유는, 상기 운영시스템(100a)이 한번에 많은 샘플링을 위해 단일 샘플값일 때보다 더 많은 리소스를 사용하기 때문이다. 예를 들어, 메모리 공간 확보와 해제, 취득하는 샘플값들의 기록, 그리고 호출한 상기 실시간 드라이버부(111)에의 샘플값 제공 등에 있어서 더 많은 리소스를 사용하기 때문이다.
하지만, 한번에 Nsm개의 많은 수의 샘플값들의 취득에서 발생되는 총 지연시간(=adt1+adt2+adt3)은, 개벌적인 샘플값 취득을 그 수 Nsm만큼 반복하는 일반적인 방법일 때의 총 지연시간{ = Nsm x (dt1+dt2+dt3) )에 비해 현저히 감소한다.
원하는 샘플값의 수 Nsm이 4096이라고 하면, 도 1b의 샘플링 관련 신호를 얻을 때와 동일한 조건( 즉, 동일한 주파수의 클럭으로 동작하는 라즈베리파이의 단일보드 컴퓨터를 사용 ) 하에서, 도 3에 예시된 바와 같이 3 x 4096 바이트를 연속적으로 출력시키는 경우에, 선 지연(adt1)이 약 6μsec, 후 지연(adt2)이 약 26μsec, 전환 지연(adt3)이 약 32μsec로 나타난다. 이로써 총 지연시간은 약 64μsec를 보인다.
샘플링이 이루어지는 실행 루틴을 호출하는 동작을 원하는 샘플 수만큼 반복하는 일반적인 방법과 비교할 때, 배경 기술에서 설명한 일반적인 방법에서는 4096 샘플값을 취득하는데 총 지연 시간이 약 34msec인데 반해, 도 3에 예시된 본 발명에 따른 방법에서는 총 지연시간이 약 64μsec로서, 일반적인 방법에서의 총 지연시간의 0.188%에 불과하다. 즉, 4096개의 샘플값을 취득하는데 나타나는 총 지연시간이 530배 정도 감소하는 것이다.
그리고, 실제 샘플링을 상기 A/D 변환기(24)에 명령하는 4096개의 비트 트레인들의 구간(a_scT)이 차지하는 시간인 18.84msec과 비교할 때, 총 지연시간은 약 0.34% 정도에 지나지 않는데, 이는, 곧 샘플링에만 시간이 거의 모두 사용되는 것이고, 또한 샘플링이 사실상 지연없이 실시간으로 이루어짐을 의미한다.
따라서, 상기 실시간 드라이버부(111)가 구현된 상기 단일보드 컴퓨터(100)는, 배경 기술에서 설명한, 각 샘플링에 대해서 실행 루틴을 호출하는 동작을 반복하는 방법에서 발생되는 총 지연시간인 약 34msec를, 스마트 팩토리나 스마트 머신의 구현에 필요한 다른 피감시 신호의 감지나 검출, 또는 취득된 데이터의 처리에 자신의 리소스를 할당할 수 있기 때문에, 사실상 데이터를 취득하여 처리하는 능력이 향상된다. 이는 하나의 단일보드 컴퓨터에 실시간으로 처리할 수 있는 피감시 신호의 수가 증대됨을 의미한다.
한편, 상기 실시간 드라이버부(111)는, 전술한 바와 같은 상기 A/D 변환기(24)에 대한 샘플링 방법을 수행함으로써 취득되는 데이터를 공유 메모리에 저장하면서, 동시에 다른 파감시 신호들에 대해서도 현 시점의 값을 취득한다. 물론, 각각의 피감시 신호에 대해서 취득하는 주기는 그 피감시 신호의 특성에 따라 다를 수 있다. 즉, 변동성이 매우 높거나 실시간적인 대응이 필요한 피감시 신호( 예를 들어, 축의 회전속도를 나타내는 전류 등 )에 대해서는 매우 짧은 주기, 예를 들어 1msec로, 변동성이 낮거나 지연된 처리가 허용되는 피감시 신호( 예를 들어, 기계적 진동을 나타내는 전압 등 )에 대해서는 상대적으로 긴 주기, 예를 들어 1sec로 각 주기마다 해당 시점의 값을 취득할 수 있다.
그리고, 배경기술에서 설명한 바와는 다르게, 상기 실시간 드라이버부(111)에서, 각 피감시 신호, 예를 들어 DC 컨버터(22)로부터 적정 범위로 변환되어 입력되는 전류 또는 전압을 감지하기 위해 개별적으로 실행되는 드라이버들 각각은, 그 취득하는 값에 대해서 타임스탬프를 마킹하지 않는다. 대신, 본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부(112)가( 보다 구체적으로는, 그 제어부에 속하는 특정의 어플리케이션이 ), 기 정해진 주기( 예를 들어, 100msec, 500msec 또는 1sec 등 )마다, 취득된 순서대로 공유 메모리에 기록되어 있는 각 피감시 신호의 값들에 대해서, 가장 최신의 값에 대해서만, 현 실행 시점에 대한 시각정보, 즉 타임스탬프를 마킹하는 타임스탬핑 타스크(task)를 수행한다.
도 4는, 본 실시예에 따른 타임스탬핑 방법을 도식적으로 나타낸 것이다. 상기 제어부(112)는 타임스탬핑 타스크를 수행할 때, 상기 실시간 드라이버부(111) 내의 각각의 드라이버가, 대응되는 피감시 신호에 대해서 취득한 순서대로 공유 메모리에 기록해 둔 일련의 데이터들에서, 가장 늦게 기록된 위치에 있는( 즉, 가상 최신의 ) 데이터에 대해서만 현재 시점의 시각을 나타내는 타임스탬프를 기록한다.
예를 들어, 상기 제어부(112)가 타임스탬핑 타스크를 실행하는 시점의 시각이 TS2라고 할 때, 그 시점에 드라이버 A, B 및 C에 의해 각기 취득되어 기록되어 있는 일련의 값들 중에서 이전 값들에 대해서는 무시하고 가장 최근에 기록된 값들(41,42,43)에 대해서만 TS2의 타임스탬프를 기록한다.
도 4에 예시된 바와 같은 방법에 따라, 각 드라이버에 의해 취득되는 일련의 값들에 대해서 타임스탬핑을 하게 되면, 타임스탬핑에 의한 리소스 점유는, 앞서 설명한 배경기술에서의 일반적인 타임스탬핑 방법에 비해서 현저히 감소한다. 좀더 구체적인 수치로서 이를 설명하면, 각각의 드라이버가 피감시 신호 A, B 및 C에 대해서 10msec, 100msec 및 500msec의 주기로 해당 시점의 값을 취득한다고 할 때, 배경기술에서 설명한 일반적인 방식에서는, 1초 동안에, 각각 100번, 10번, 그리고 2번의 타임스탬핑이 있게 되지만, 도 4에 예시된 바와 같은 본 발명에 따른 방법에서, 타임스탬핑 타스크를 500msec 주기로 실행한다고 했을 때 1초 동안에 6번의 타임스탬핑만 있게 된다. 따라서, 타임스탬핑을 위한 리소스 점유는 일반적인 방법의 약 5.4% 정도에 지나지 않는다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 제어부(112)의 타임스탬핑 방법은, 제한된 리소스를 갖는 상기 단일보드 컴퓨터(100)에 대해서 타임스탬핑을 위한 리소스 사용을 최소화하며, 이에 따라 생기는 여유 리소스는 다른 처리를 위해 할당할 수 있게 된다. 즉, 단일보드 컴퓨터의 처리 능력을 향상시키게 된다.
한편, 취득되는 데이터에 대해 도 4에 예시된 바와 같은 방법으로 타임스탬핑을 하게 되면, 그 타임스탬핑 타스크의 주기보다 더 빠른 주기로 취득되는 데이터에 대해서는 시간적 정밀성이 저하된다. 하지만, 빠른 주기로 검출하는 피감시 신호의 경우, 그 신호로부터 기계의 장애 등과 같은 이상 상태로의 변화나 특이 현상을 즉시 검출하여 대응하는 것이 중요하기 때문에 그 검출 주기를 빠르게 하는 것이 일반적이며, 그러한 상태나 현상이 나타난 시각이 매우 중요한 것이 아니다. 따라서, 그러한 이상 상태나 현상에 따른 값을 보이는 데이터에 대해서 타임스탬프가 마킹되어 있지 않더라도, 그 시점을 가장 인접되어 마킹된 타임스탬프의 시각으로 근사화시켜도 문제가 될 가능성이 거의 없다.
더욱이, 이상 상태나 특이 현상을 나타내는 데이터에 타임스탬프가 없을 때, 그 데이터와 가장 인접되어 타임스탬프가 마킹된 양 데이터와 각기 이격된 데이터의 수를 파악한 후에 양 타임스탬프 간의 시간 차이에 대해 비례적인 방식을 적용함으로써 해당 데이터에 대한 시점을 정확히 도출할 수 있다.
따라서, 각 피감시 신호에 대해 취득되는 데이터에 대해, 도 4에 예시된 바와 같은 방법으로 타임스탬핑을 하게 되면, 타임스탬핑에 따른 리소스 점유를 최소화할 수 있고 그로인해 생기는 여유 리소스를 데이터의 다른 처리에 할당함으로써 상기 단일보드 컴퓨터(100)의 처리능력을 향상시킴과 동시에, 기계의 장애나 파손 등과 같은 같은 이상 상태의 발생 시점도 크게 문제가 되지 않는 선에서 근사하여 파악할 수 있게 하거나, 또는 단순한 비례 연산을 추가하여 발생 시점의 정확한 파악도 그대로 가능하게 한다.
한편, 다양한 종류의 피감시 신호들에 대해서 상기 실시간 드라이버부(111)가 취득하는 데이터에는 주파수 분석이 필요한 데이터 종류가 있을 수 있고, 시간의 경과에 따른 값의 변동 정도를 파악하는 것으로 충분한 종류가 있을 수 있다. 전자의 종류는 매 주기마다 취득되는 데이터를 주파수 영역으로의 변환을 위해 그대로 공유 메모리에 모두 저장하여야 한다. 하지만, 후자의 종류는, 매 주기마다 취득하는 데이터를 그대로 공유 메모리에 저장하여, 그 데이터에 대한 감시나 후처리를 위한 상기 제어부(112) 또는 상기 결정부(113)에 모두 제공하는 것이, 그 데이터로부터 파악하고자 하는 기계에 대한 정보( 현재의 동작 상태나, 가공 불량 같은 이상 등 )에 비해 과잉일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 실시간 드라이버부(111)에서, 상기 후자의 종류에 해당하는 데이터를 취득하는 각 드라이버는, 해당 피감시 신호에 대해서 매 취득되는 데이터를 공유 메모리에 저장하지 않고, 도 5에 예시된 바와 같이, 해당 피감시 신호에 대해서 축약정보 세트(set)(50)를 공유 메모리에 할당하고, 매 데이터가 취득될 때마다 그 축약정보 세트(50)내의 정보를 갱신한다.
본 발명에 따른 일 실시예에서는, 축약정보 세트가, 도 5에 예시된 바와 같이, 최대값, 평균값, 최소값, 그리고 개수의 항목으로 구성된다. 필요에 따라서는, 이외의 다른 항목( 예를 들어, 직전 데이터와의 값의 변화폭, 또는 그 변화폭에 대한 평균치 등 )이 축약정보 세트에 추가될 수도 있다.
도 5에 따른 실시예에서는, 상기 실시간 드라이버부(111)의 임의 드라이버는, 데이터가 처음 취득될 때, 해당 피감시 신호에 대해 설정된 기준치(501)를 중심으로 그 이상의 값인 지 그 이하의 값인 지에 따라 최대값 또는 최소값 항목에 기록하고(p51), 그 값으로써 평균값 항목을 초기화한 후, 개수 항목에 대해서는 1을 기록한다. 그리고, 그 이후부터는, 매 데이터 취득 시마다, 최대값 항목( 또는 최소값 항목 )에 기록된 값보다 더 큰 값( 또는 더 작은 값 )의 데이터이면 그 데이터의 값으로써 최대값 항목( 또는 최소값 항목 )을 갱신하고, 개수 항목에 대해서는 1을 증가시키며, 평균값 항목에 대해서도, 해당 항목의 직전 값과 개수 항목의 값, 그리고 현재 취득된 데이터의 값을 이용하여 갱신한다(502). 이러한 방식으로 해당 피감시 신호에 대해 축약정보 세트(50)로서 관리함으로써, 임의의 시점(tk)에서 항상 정해진 수의 바이트만 공유 메모리의 공간을 할당한 채로 사용한다.
따라서, 도 5에 예시된 바에 따른 실시예에서는, 공유 메모리의 사용의 효율성이 크게 증대되고, 또한, 해당 피감시 신호로부터 기계의 현재 상태나 장애 등을 확인 또는 판별하기 위해, 취득되는 데이터가 필요한 상기 제어부(112) 또는 상기 결정부(113)가 공유 메모리로부터 읽어가는 데이터량도, 취득되는 데이터를 시계열적으로 모두 저장하는 일반적인 방식에 비해 매우 적어지기 때문에 그만큼 상기 단일보드 컴퓨터(100)의 리소스를 덜 사용하게 된다. 예를 들어, 1초에 100개의 데이터가 취득되는 피감시 신호에 대해, 1초마다 그 피감시 신호를 상기 제어부(112) 또는 상기 결정부(113)가 확인한다고 가정하였을 때, 취득되는 데이터를 모두 저장하는 일반적인 방식에서는, 1초마다 100개의 데이터를 공유 메모리로부터 읽어내어 확인하여야 하지만, 도 5에 따른 본 발명의 실시예에서는 1초마다 4개의 데이터를 공유 메모리로부터 읽어내어 확인하면 된다. 이와 같은 리소스 사용절감으로 생긴 여유 리소스는 다른 프로세스가 사용할 수 있게 되므로, 결국 상기 단일보드 컴퓨터(100)의 데이터 처리 능력의 향상으로 이어진다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 프로세스 패키지(110)에 네트워크 드라이버가 더 포함되고, 네트워크 인터페이스를 통해 피감시 신호에 대한 디지털 값들이 수신되는 경우에는, 상기 네트워크 드라이버도, 그 수신되는 각 피감시 신호에 대한 디지털 값들을 공유 메모리에 저장함에 있어서, 도 4에 예시된 바와 같이 타임스탬프없이 기록하고( 이 경우, 상기 제어부(112)가 타임스탬핑 타스크를 수행할 때, 네트워크 인터페이스를 통해 수신된 각 피감시 신호에 대한 데이터들 중에서 가장 늦게 수신된 데이터에 대해 타임스탬프가 마킹될 것이다. ), 또한 도 5에 예시된 바와 같이 축약정보 세트로서 기록할 수도 있다.
상기 프로세스 패키지(110) 내의 상기 결정부(113)는, 전술한 바와 같이, 상기 실시간 드라이버부(111)의 각 드라이버가 취득하여 저장하는 데이터들에 대해서, 자신에게 모니터링하는 것으로 설정된 피감시 신호에 대한 데이터( 이 데이터는 취득될 때마다 기록된 데이터일 수도 있고, 도 5를 참조로 설명한 축약정보 세트의 각 항목에 기록된 데이터일 수도 있다. )를 확인하면서, 해당 피감시 신호에 대해 설정된 상한치 이상의 값이 취득되었거나 또는 설정된 하한치 이하의 값이 취득된 경우에, 이에 따른 동작이 해당 기계 등에서 이루어지도록 하는데 필요한 제어신호를, 상기 단일보드 컴퓨터(100)에 구비된 인터페이스나 포트 등을 통해 출력하게 된다. 여기서, 필요한 제어신호는 해당되는 기계의 긴급 가공중단이나 이송 중지와 같은 동작을 요구하는 신호일 수 있다.
상기 프로세스 패키지(110) 내의 제어부(112)는, 보다 구체적으로는 그 제어부에 속하는 특정 어플리케이션은, 전술한 바와 같이 상기 실시간 드라이버부(111)가 상기 A/D 변환기(24)로부터 취득하여 공유 메모리에 저장한 샘플링된 데이터를 획득하여 FFT( Fast Fourier Transform )와 같은 방식으로 주파수 스펙트럼을 구하고, 그 주파수 스펙트럼 상에 이상 성분이 있는지를 확인하는 동작을 수행한다. 그리고, 이러한 확인 동작에서 이상 성분, 예를 들어, 피감시 신호가 기계의 축에 인접한 소음일 때, 그 소음의 주파수 스펙트럼에서 허용 대역을 벗어난 대역에서 일정 크기 이상의 주파수 성분이 있는 지를 확인하고, 그러한 성분이 있으면, 기계 이상, 예를 들어 베어링 파손 등을 알리는 경고음이 상기 단일보드 컴퓨터(100)에서 출력되게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 일 실시예에서는, 연산량이 많이 필요한 데이터 처리를, 상기 단일보드 컴퓨터(100)의 리소스, 예를 들어, CPU의 부하량에 따라 선택적으로 수행할 수도 있다. 이를 위해, 상기 제어부(112)는, 연산량이 많은 특정 동작을 수행하기 전에, 리소스에 대한 부하량을 확인하고, 그 부하량이 지정된 기준치, 예를 들어 60% 이하일 때에 한해서 해당 동작을 수행한다.
지금까지 구체적으로 설명한, 본 발명에 따른 저성능 컴퓨팅 장치에의 적용을 위한 데이터 취득 및 처리 방법의 다양한 실시예들과, 그 실시예에서 설명된 구성 및 작용 등은 서로 양립할 수 없는 경우가 아니라면, 상호 다양한 방식으로 선택적으로 결합되어 실시 가능하다.
이상, 전술한 본 발명의 실시예들은, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
1,21: 공작 기계 2,22: DC 변환기
3,23: 센서 4,24: A/D 변환기
10,100: 단일보드 컴퓨터의 하드웨어
10a,100a: 운영시스템 110: 프로세스 패키지
111: 실시간 드라이버부 112: 제어부
112: 결정부

Claims (8)

  1. 임의의 장치에서 감지되는 신호들에 대하여 그 데이터를 취득하여 처리하는 방법에 있어서,
    상기 감지되는 신호들 중 어느 하나에 대해, 원하는 디지털 샘플값들의 수를 설정하는 1단계와,
    연결된 A/D 변환기를 인에이블(enable) 시키고 그 인에이블된 상태가 지속되는 동안에, 상기 A/D 변환기로 하여금 상기 어느 하나의 신호에 대해 하나의 샘플값을 취득케 하는 펄스 트레인(train)이, 상기 설정한 수만큼 연속하여 상기 A/D 변환기로 인가되게 하는 2단계를 포함하여 이루어지는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 어느 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호들의 각각에 대해서, 데이터를 주기적으로 취득하고 그 취득되는 데이터를 취득된 시점에 대한 정보없이 저장하는 단계와,
    상기 저장되는 데이터들에 대하여 시간정보를 마킹하는 동작을 주기적으로 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 마킹하는 동작은, 그 동작이 수행되는 시점에 저장되어 있는 데이터들 중에서, 상기 복수의 신호들의 데이터별로 최신의 데이터에 대해서만 상기 시간정보를 마킹하는 것인 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 저장되는 데이터들에서, 상기 임의의 장치의 동작 이상을 나타내는 데이터가 있는 지를 확인하는 단계를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 확인하는 단계는, 동작 이상을 나타내는 것으로 확인된 데이터에 시간정보가 마킹되어 있지 않으면, 가장 근접하여 저장되어 있는 시간정보가 마킹된 데이터를 찾고 그 찾은 데이터에 마킹된 시간정보에 근거하여 상기 동작 이상을 나타낸 시점을 파악하는 것인 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 저장되는 데이터들에서, 상기 임의의 장치의 동작 이상을 나타내는 데이터가 있는 지를 확인하는 단계를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 확인하는 단계는, 동작 이상을 나타내는 것으로 확인된 데이터에 시간정보가 마킹되어 있지 않으면, 가장 근접하여 저장되어 있는 시간정보가 마킹된 전후의 양 데이터를 찾고 그 찾은 양 데이터에 마킹된 시간정보와 그 양 데이터와 이격된 데이터 수에 근거하여 비례적으로 상기 동작 이상을 나타낸 시점을 파악하는 것인 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 감지되는 신호들 중 특정 신호에 대해서는, 그 특정 신호로부터 취득되는 데이터를 축약하여 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어지되,
    상기 저장하는 단계는, 상기 특정 신호에 대해 적어도 최대값, 최소값, 평균값, 그리고 취득 개수의 데이터 항목으로써 구성된 축약정보 세트를 구비하고, 상기 특정 신호에 대해 데이터가 취득될 때마다, 적어도 상기 평균값의 데이터 항목, 그리고 상기 취득 개수의 데이터 항목에 대해서 그 값을 갱신하는 것인 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 연속적으로 인가되는 펄스 트레인들에 의해 상기 A/D 변환기가 샘플링하는 일련의 값들을 취득하고, 그 취득된 일련의 값들에 대해서 주파수 영역의 성분들로 변환한 후에, 그 주파수 성분들의 확인을 통해 상기 임의의 장치의 이상 여부에 대해 판별하는 3단계를 더 포함하여 이루어지는 것인 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 3단계에서의 상기 일련의 값들에 대한 주파수 영역의 성분들로의 변환은, 상기 1단계 내지 3단계를 수행하도록 구현된 컴퓨팅 장치의 특정 리소스에 가해지는 부하량이 지정된 기준치 이하일 때에 한해서 수행되는 것인 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    적어도 상기 2단계는, 단일보드 컴퓨터의 운영시스템이 제공하는 특정 루틴(routine)에 대한 한번의 호출에 의해 이루어지는 것인 방법.
KR1020190099186A 2019-08-14 2019-08-14 저성능 컴퓨팅 장치에의 적용을 위한 데이터 취득과 처리 방법 Active KR102766774B1 (ko)

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