KR20210062935A - ＩｏＴ 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 수배전함 내부에 실장되는 전력설비의 선로로부터 전기신호를 측정하고, 상기 전력설비의 열화상을 수집하며, 상기 수배전함 내부의 온ㅇ습도를 포함하는 환경정보를 측정하여, 통신망을 통해 측정된 전기신호 값, 환경정보 값 및 수집된 열화상을 포함하는 센싱정보를 제공하는 감시장치; 상기 감시장치와 통신하여 상기 감시장치로부터 수신된 센싱정보의 기준 값 초과 여부를 통해 상기 수배전함 내부에 실장된 전력설비의 작동 이상여부를 판단하며, 상기 감시장치로부터 수신된 센싱정보 내의 각 요소별 측정값을 측정시점을 기준으로 동기화한 단일의 통합실시간 정보를 생성하는 현장관리서버; 및 상기 현장관리서버와 통신하고, 상기 현장관리서버로부터 수신한 통합실시간 정보가 누적 저장되며, 누적 저장된 통합실시간 정보(이하, '기 저장 센싱정보'라 함.) 중, 상기 현장관리서버로부터 수신된 통합실시간 정보의 수신 시간과 연관성을 가지는 기 저장 센싱정보의 평균값인 과거정보 및 상기 과거정보로부터 유추되는 상기 통합실시간 정보의 변화 추이를 예측한 예측정보를 통합실시간 정보의 타임라인 상에 시각화정보 형태로 병합한 작동상태정보를 생성하여, 생성된 작동상태정보를 통신망을 통해 제공하는 클라우드서버;를 포함하는 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 기술을 제공한다.
본 발명에 따르면, IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템의 클라우드서버가 사용자계정에 연동된 웹페이지를 통해서 복수의 전력설비의 작동상태에 대해 실시간 작동 정보와 과거 작동 정보 및 작동 예측 정보를 함께 시각화된 정보형태로 제공함에 따라, 사용자는 현 시점의 작동이상 상황뿐만 아니라, 이후에 발생될 수 있는 작동 상태 또한 함께 확인할 수 있고, 관리자는 별도의 프로그램 및 어플리케이션의 설치 없이도, 해당 웹페이지에 접속 가능한 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 데스크톱 PC 등의 다양한 사용자단말을 통해 각 수배전함에 실장된 전력설비와 수배전함의 환경상태를 확인할 수 있음에 따라, 실시간 모니터링 및 관리가 용이한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템의 클라우드서버가 사용자계정에 연동된 웹페이지를 통해서 복수의 전력설비의 작동상태에 대해 실시간 작동 정보와 과거 작동 정보 및 작동 예측 정보를 함께 시각화된 정보형태로 제공함에 따라, 사용자는 현 시점의 작동이상 상황뿐만 아니라, 이후에 발생될 수 있는 작동 상태 또한 함께 확인할 수 있고, 관리자는 별도의 프로그램 및 어플리케이션의 설치 없이도, 해당 웹페이지에 접속 가능한 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 데스크톱 PC 등의 다양한 사용자단말을 통해 각 수배전함에 실장된 전력설비와 수배전함의 환경상태를 확인할 수 있음에 따라, 실시간 모니터링 및 관리가 용이한 효과가 있다.
Description
본 발명은 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템에 관한 것이다.
수배전반은 전력 공급처에서 공급되는 전력을 단위 면적당 전력소모가 비교적 높은 빌딩, 학교, 병원 등의 소모처에서 전압을 낮춰 복수의 회선으로 분배 제공하는 전력설비를 의미한다.
이렇듯, 수배전반은 전력 소모처의 전력공급을 담당하고 있기 때문에, 지속적인 작업을 위해서는 관리자에 의한 주기적인 점검이 요구된다.
따라서, 현장의 관리자가 직접 수배전함을 개방하여, 계측장비를 통해 내부의 회선 및 차단기의 작동상태를 주기적으로 점검해야하나, 수요처의 전기공급이 중지된 상태로 점검이 이루어져야 하기 때문에, 점검 시간이 길어질수록 수요처의 비용적 손실 또한 비례하여 증가할 수밖에 없다.
뿐만 아니라, 수배전반의 작동 이상에 따른 현장 작업 시, 현장 관리자가 수배전함의 도어를 개방하기 이전까지는 내부 전력설비의 작동상태를 알기 어렵기 때문에, 전력설비의 누전 등에 의한 작동 이상 경우, 이를 인지하지 못한 현장 관리자가 도어를 개방하여 작업을 진행하는 과정에서 감전 등의 안전사고가 발생할 수도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로 개발된 종래기술에서는, 수배전반의 작동상태를 감시하여 통신선을 통해 원격지에 수배전반의 모니터링 결과 값을 제공하는 원격 감시 기술이 개시된 바 있다.
하지만, 종래기술은 수배전반이 위치한 전기실 내의 수배전반과의 통신을 위한 통신선로가 완비된 옥내, 빌딩 등에 적용되는 감시 기술에 국한된 것으로, 감시 시스템의 적용을 위해 소요되는 비용 외도, 통신선로가 확보되지 않은 소모처에서 통신망을 구축하기 위한 구축비용이 추가적으로 요구됨에 따라 소모처의 부담이 증대되는 문제점이 있었다.
또한, 통신망이 구축된 소모처의 경우에도, 수배전반의 실시간 감시를 위한 통신망의 이상 확인이 추가적으로 요구됨에 따라, 유지 관리의 복잡도 또한 증대되어, 이에 소요되는 인력, 시간, 비용에 대한 코스트(Cost)가 증가할 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에서는 중앙 관제 방식으로 수배전반에 대한 작동상태를 모니터링 함에 있어, 미리 구축된 시스템 모니터링 설비를 이용한 감시 외, 별도의 수단을 통한 감시가 불가하여, 모니터링 설비가 구비되지 않은 원격지에서의 감시가 불가하여 감시자의 자리 비움 등의 상황에 발생되는 작동 이상 발생시 빠른 대처가 어려울 뿐더러 현장 관리자에게 수배전반의 작동상태를 실시간으로 전달하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은 통신선로의 확보되지 않은 전력 소모처의 통신망 확보를 위한 추가적 비용지출 없이도 수배전반의 실시간 작동상태 모니터링이 가능한 수배전반 작동상태 감시 기술을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 별도의 모니터링 장비 또는 감시를 위한 프로그램 및 어플리케이션을 설치 없이도, 다양한 단말기를 통해 수배전반의 작동상태를 모니터링할 수 있는 수배전반의 범용적 작동상태 감시 솔루션을 제공하는 데 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 목적은 현장 관리자의 기술적 숙련정도에 상관없이 정확한 감시가 이루어질 수 있도록, 직관적인 수배전반의 작동 상태 정보 및 작동상태 이상 발생여부 판단을 위한 추가적인 정보를 제공하는 수배전반의 작동상태 정보 제공 기술을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 IoT기술을 접목한 스마트 배전반 시스템은, 수배전함 내부에 실장되는 전력설비의 선로로부터 전기신호를 측정하고, 상기 전력설비의 열화상을 수집하며, 상기 수배전함 내부의 온ㅇ습도를 포함하는 환경정보를 측정하여, 통신망을 통해 측정된 전기신호 값, 환경정보 값 및 수집된 열화상을 포함하는 센싱정보를 제공하는 감시장치; 상기 감시장치와 통신하여 상기 감시장치로부터 수신된 센싱정보의 기준 값 초과 여부를 통해 상기 수배전함 내부에 실장된 전력설비의 작동 이상여부를 판단하며, 상기 감시장치로부터 수신된 센싱정보 내의 각 요소별 측정값을 측정시점을 기준으로 동기화한 단일의 통합실시간 정보를 생성하는 현장관리서버; 및 상기 현장관리서버와 통신하고, 상기 현장관리서버로부터 수신한 통합실시간 정보가 누적 저장되며, 누적 저장된 통합실시간 정보(이하, '기 저장 센싱정보'라 함.) 중, 상기 현장관리서버로부터 수신된 통합실시간 정보의 수신 시간과 연관성을 가지는 기 저장 센싱정보의 평균값인 과거정보 및 상기 과거정보로부터 유추되는 상기 통합실시간 정보의 변화 추이를 예측한 예측정보를 통합실시간 정보의 타임라인 상에 시각화정보 형태로 병합한 작동상태정보를 생성하여, 생성된 작동상태정보를 통신망을 통해 제공하는 클라우드서버;를 포함하며, 상기 클라우드서버는 기 설정된 주기단위로 상기 수배전함에 대응하는 사용자계정에 연동된 웹페이지 상에 상기 클라우드서버로부터 생성된 작동상태정보 갱신하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 감시장치는, 통신망에 연결되어 통신하는 통신부; 중성(Netural) 단자를 포함하는 복수 단자를 통해 상기 수배전함 내부에 실장되는 전력설비의 선로를 상호 연결시키며, 각 단자 또는 적어도 둘 이상의 단자를 통과하는 전기신호에 의해 발생된 전자기장을 측정하는 센서가 내장되어, 상기 선로 상의 전류, 전압, 누설전류 값을 포함하는 전기신호정보를 생성하는 접속부; 상기 수배전함 내부에 고정 설치되어 상기 수배전함 내부에 실장된 전력설비의 발열부위에 대한 열화상을 포함하는 영상정보를 수집하는 영상센싱부; 상기 수배전함 내부의 온ㅇ습도를 포함하는 환경정보를 생성하는 환경센싱부; 및 상기 통신부, 접속부, 영상센싱부 및 환경센싱부를 제어하며, 전기신호정보, 영상정보 및 환경정보를 포함하는 센신정보를 생성하여, 상기 통신부를 통해 상기 현장관리서버에 제공하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감시장치는, 상기 수배전함에 외측에 배치되어, 상기 클라우드서버로부터 갱신된 상기 수배전함에 대응하는 사용자계정에 연동된 웹페이지 상의 작동상태정보를 출력하는 디스플레이부; 및 상기 현장관리서버와 통신하며, 상기 현장관리서버의 상기 수배전함에 실장된 전력설비의 작동 이상여부 판단 결과에 따라 청각적 또는 시각적인 알람을 생성하는 알람부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 현장관리서버는 상기 감시장치로부터 수신한 센싱정보를 일시 저장하였다가 소정의 기간 경과 이후에 삭제하되, 수신된 센싱정보로부터 상기 수배전함에 실장된 전력설비의 이상 작동 감지 시, 감지 시점 전 후의 소정의 기간 동안 수신된 센싱정보를 별도로 분류 저장하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 현장관리서버는, 상기 감시장치로부터 수신된 센싱정보 중, 상기 영상센싱부로부터 수신한 열화상 영상을 복수의 감시영역으로 분할하고, 각 감시영역의 스펙트럼 분석을 통해 감시영역별 최고 온도 값을 산출하여, 산출된 감시영역별 최고 온도 값을 통해 상기 수배전함에 실장된 전력설비의 작동이상여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면,
본 발명의 일실시예에 따른 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템의 감시장치가 기지국과 직접 통신하는 무선통신방식으로 통신하며, 기존의 수배전함(C)에 용이하게 탈착될 수 있어,시스템의 구축 시, 통신회선 등의 적용을 위한 별도의 시스템 구축 및 관리 복잡도를 최소화할 수 있어, 경제적인 시스템 구축 및 유지 보수가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템의 현장관리서버가 감시장치로부터 수신된 열화상이미지의 해상도를 낮춰 각 영역별 최고 온도 값 및 평균 온도 값 산출함에 따라, 복수 영역(요소)에 대한 온도 값 산출 소요 시간을 단축시킬 수 있음에 따라, 복수 영역의 실시간 온도 감시 시, 복수의 열화상 카메라를 사용하지 않고도, 단일의 열화상이미지를 통해서도 실시간에 가까운 온도정보를 생성할 수 있게 되어, 전력설비의 원격 감시에 따른 시스템 구축 및 유지 관리 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 발현된다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템의 클라우드서버가 사용자계정에 연동된 웹페이지를 통해서 복수의 전력설비의 작동상태에 대해 실시간 작동 정보와 과거 작동 정보 및 작동 예측 정보를 함께 시각화된 정보형태로 제공함에 따라, 사용자는 현 시점의 작동이상 상황뿐만 아니라, 이후에 발생될 수 있는 작동 상태 또한 함께 확인할 수 있고, 관리자는 별도의 프로그램 및 어플리케이션의 설치 없이도, 해당 웹페이지에 접속 가능한 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 데스크톱 PC 등의 다양한 사용자단말을 통해 각 수배전함에 실장된 전력설비와 수배전함의 환경상태를 확인할 수 있음에 따라, 실시간 모니터링 및 관리가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템은, 감시장치(100), 현장관리서버(200) 및 클라우드서버(300)를 포함할 수 있다.
감시장치(100)는 수배전함(C) 내부에 실장되는 전력설비(E)의 선로(L)로부터 전기신호를 측정하고, 전력설비(E)의 열화상을 수집하며, 수배전함(C) 내부의 온ㅇ습도를 포함하는 환경정보를 측정하여, 통신망을 통해 측정된 전기신호 값, 환경정보 값 및 수집된 열화상을 포함하는 센싱정보를 제공할 수 있으며, 통신부(110), 접속부(120), 영상센싱부(130), 환경센싱부(140), 디스플레이부(150), 알람부(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 통신망에 연결되어 통신할 수 있으며, 유선연결 형태로 통신망에 연결되는 이더넷(Ethernet) 방식 또는 Wi-fi, Bluetooth 등 RF(Radio Frequency)주파수를 통한 무선통신 방식 등 다양한 방식을 통해 후술할 현장관리서버(200)와 통신할 수 있으며, 인터넷망에 연결되어 현장관리서버(200)와 통신하는 것으로 해석되는 것이 바람직할 것이다.
여기서, 통신부(110)의 통신방식은 상술한 통신 방식 중, LoRa(Long Range) 통신, LTE(Long-Term Evolution) Cat.M1 통신 등의 통신방식으로 인터넷 통신망에 연결될 수 있으며, 기지국을 통한 인터넷망의 접속 및 LoRa통신 방식보다 보안이 강화된 LTE Cat.M1 통신방식으로 통신하는 것이 바람직하며, 그에 따라 LTE Cat.M1을 지원하는 통신모듈 형태로 마련될 수 있다.
접속부(120)는 중성(Netural) 단자를 포함하는 복수 단자를 통해 수배전함(C) 내부에 실장되는 전력설비(E)의 선로(L)를 상호 연결시키며, 각 단자 또는 적어도 둘 이상의 단자를 통과하는 전기신호에 의해 발생된 전자기장을 통해 선로 상의 전류, 전압, 누설전류 값을 측정하고, 측정결과에 따른 전기신호정보를 생성할 수 있다.
여기서, 접속부(120)는 중성 단자를 포함하는 3상(R, S, T) 4선(N, R, S, T) 단자대 형태를 가지되, 선로(L)가 연결되며 쌍을 이루며 상호 대칭 배치되는 8개의 접속부분(미도시) 및 대칭된 4쌍의 접속부분(미도시)을 전기적으로 연결시키는 도선형태로 마련되는 4개의 연결부분(미도시)과 연결부분(미도시)과 연결부분(미도시)을 통해 연결된 접속부분(미도시)이 수용되는 하우징(미도시) 및 하우징(미도시) 내측에 배치되며, 연결부분(미도시)과 소정의 간격을 이루며 배치되어, 연결부분(미도시)에 흐르는 전기신호에 의해 발생된 전자기장을 측정하여, 3상 4선의 전압, 전류 및 누설전류를 측정하는 센싱부분(미도시)을 포함할 수 있다.
이때, 접속부(120)의 하우징(미도시)은 각 연결부분(미도시)을 흐르는 전기신호에 의해 발생된 전자기장에 의한 센싱부분(미도시) 상호 간섭을 최소화하기 위한 전자기차폐(EMI) 필름이 연결부분(미도시) 가상의 격벽을 이루는 형태로 마련되거나 또는 하우징(미도시) 자체가 전자기차폐재질로 마련되며 연결부분(미도시)의 위치한 영역을 구획하는 복수의 격벽 구조가 적용된 형태로 마련될 수도 있다.
상술한 실시 예에서는, 접속부(120)가 3상 4선인 경우에 한정하여 설명하였으나, 상술한 예시에 의해 본 발명의 접속부(120)가 가지는 권리범위 또한 한정되지는 않는다.
한편, 접속부(120)는 접속부(120)에서 발생하는 연기를 감지하는 연기감지센서(미도시) 및 접속부(120)의 온도변화를 감지하는 온도감지센서(미도시)가 결합된 형태로 마련될 수도 있으며. 접속부(120)에서 생성된 전기신호정보에는 상술한 연기 감지여부 및 온도정보가 포함될 수 있다.
영상센싱부(130)는 수배전함(C) 내부에 고정 설치되어 수배전함(C) 내부에 실장된 전력설비(E)의 발열부위에 대한 열화상을 포함하는 영상정보를 수집할 수 있다.
여기서, 영상센싱부(130)는 온도에 따라 서로 다른 파장의 색으로 이미지를 생성하는 적외선 열화상카메라로 마련될 수 있으나, 이에 국한되지 않고, 열화상카메라와 가시광영상을 제공하는 기존의 카메라가 결합된 형태로도 마련될 수 있다.
환경센싱부(140)는 수배전함(C) 내부의 온ㅇ습도를 포함하는 환경정보를 생성할 수 있다.
이때, 환경센싱부(140)의 온ㅇ습도 센서는 수배전함(C) 내측에 복수개가 배치될 수 있으며, 환경센싱부(140)는 이러한 복수 위치에 대한 각각에 대한 개별적인 식별 값과 온ㅇ습도 값을 매칭시켜 환경정보를 생성할 수 있으며, 그에 따라 수배전함(C) 내부의 온도 상승을 발생시킨 위치 등과 같이 단순한 수배전함(C) 내측의 온ㅇ습도 값에 비해 보다 정확한 정보를 제공할 수 있다.
디스플레이부(150)는 수배전함(C)의 외측에 배치되어, 후술될 클라우드서버(300)로부터 갱신된 수배전함(C)에 대응하는 사용자계정에 연동된 웹페이지 상의 작동상태정보를 출력시킬 수 있다.
여기서, 디스플레이부(150) 일반적인 LCD디스플레이 형태로 마련될 수 있으며, 후술될 제어부(170)의 제어에 의해 통신부(110)를 통해 클라우드서버(300)로부터 수배전함(C) 내부에 실장된 전력설비(E)의 작동상태에 따른 정보인 작동상태정보가 사용자계정에 연동된 웹페이지 상에 갱신될 경우 이를 출력시킬 수 있으며, 웹페이지 상의 작동상태정보 갱신에 확인 주기는 클라우드서버(300)의 작동상태정보 갱신주기와 동기화되어 출력되어질 수 있으며, 경우에 따라서는, 디스플레이부(150)에 출력되는 정보는 수배전함(C)에 대응되는 웹페이지 상의 정보가 그대로 출력될 수도 있어, 현장의 작업자가 디스플레이부(150)를 통해 수배전함(C)에 실장된 전력설비(E)의 작동상태에 따른 실시간 정보를 확인할 수 있게 된다.
알람부(160)는 후술될 현장관리서버(200)와 통신하며, 현장관리서버(200)의 수배전함(C)에 실장된 전력설비(E)의 작동 이상여부 판단 결과에 따라 청각적 또는 시각적인 알람을 생성할 수 있다.
여기서, 알람부(160)는 이상내역을 음성메시지형태로 출력시키거나 경고음 형태로 출력할 수 있는 스피커와 상황별 멘트 및 경고음이 저장된 저장소, 각각의 상황에 따른 위험수준을 단계별로 구분하여 서로 다른 색의 조명을 제공하는 조명유닛이 결합된 형태로 마련될 수 있다.
제어부(170)는 상술한 통신부(110), 접속부(120), 영상센싱부(130), 환경센싱부(140), 디스플레이부(150) 및 알람부(160)를 제어하며, 전기신호정보, 영상정보 및 환경정보를 포함하는 센신정보를 생성하여, 통신부(110)를 통해 현장관리서버(200)에 제공할 수 있다.
여기서, 제어부(170)는 기 저장된 설정 값에 따라 제어를 수행하며, 복수의 입출력단자를 가지는 소형 PC 또는 임베디드 칩셋이 결합된 PCB 기판 등의 형태로 마련될 수 있으며, 설정 값에 따른 제어신호 뿐만 아니라, 현장관리서버(200)로부터 수신된 제어신호를 통해서도 통신부(110), 접속부(120), 영상센싱부(130), 환경센싱부(140), 디스플레이부(150) 및 알람부(160)를 제어할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 감시장치(100)는 통신부(110)가 무선 통신형태로 제공되고, 감시장치(100)를 구성하는 요소 중, 접속부(120)를 제외한 모든 요소가 수배전함(C)에 내측 어디에라도 탈착 가능하게 결합될 수 있어, 기존의 수배전함(C)에 용이하게 적용될 수 있으며, 후술될 실시예에서 설명되는 시스템의 구축 시, 통신회선 등의 적용을 위한 별도의 시스템 구축 및 관리 복잡도를 최소화할 수 있어, 경제적인 시스템 구축 및 유지보수가 가능한 효과가 있다.
현장관리서버(200)는 감시장치(100)와 통신하여 감시장치(100)로부터 수신된 센싱정보의 기준 값 초과 여부를 통해 수배전함(C) 내부에 실장된 전력설비(E)의 작동 이상여부를 판단하며, 감시장치(100)로부터 수신된 센싱정보 내의 각 요소별 측정값을 측정시점을 기준으로 동기화한 단일의 통합실시간 정보를 생성할 수 있다.
여기서, 현장관리서버(200)는 각 수배전함(C) 별 감시장치(100)로부터 각 수배전함(C) 내부에 실장된 전력설비(E)의 실시간 작동상태를 모니터링할 수 있다.
또한, 현장관리서버(200)는 감시장치(100)로부터 수신한 센싱정보의 전기신호정보, 열화상이미지 내의 영역별 온도 값 및 환경정보 내의 온ㅇ습도 값 등, 이상적 작동 시에 해당하는 소정의 범위 값을 가지는 데이터테이블이 저장되어, 감시장치(100)로부터 수신한 센싱정보를 통해 전력설비(E) 작동 이상 여부를 판단할 수 있으며, 통신망을 통해 수신한 기상정보로부터 데이터테이블 내의 각 요소별 범위 값을 보정할 수도 있다.
만약, 현장관리서버(200)로부터 확인된 특정 감시장치(100)로부터 수신한 센싱정보 내의 전기신호정보, 열화상 이미지로부터 확인된 설정영역의 온도 값 또는 환경정보 내의 온ㅇ습도 중 어느 하나가 기 설정된 데이터테이블 상의 범위 값을 벗어날 경우, 작동 이상을 감지하고, 해당 감시장치(100)에 작동 이상에 따른 제어신호를 송신할 수 있으며, 작동 이상에 따른 제어신호를 수신한 감시장치(100)는 알람부(160)를 제어하여 해당 감시장치(100)가 위치한 수배전함(C)의 설치 위치 인접영역에 수배전함(C) 내부에 실장된 전력설비(E)의 작동이상 상황을 전파할 수도 있다.
경우에 따라서, 현장관리서버(200)은 기 설정된 데이터테이블 상의 범위 값 초과 정도 또는 초과 대상에 따라, 예를 들어, 주의, 경고, 현장 즉시조치 요구 등과 같이 작동이상 상태를 단계적으로 분류할 수 있으며, 작동 이상에 따라 서로 다른 제어신호를 송신함으로써, 현장의 관리자 또한 해당 수배전함(C)에 설치된 감시장치(100)의 알람부(160)에 의해 전달된 시각적, 청각적 정보를 통해 수배전함(C)의 개방 없이도 수배전함(C) 내부에 실장된 전력설비(E)의 상태를 확인할 수 있게 된다.
한편, 현장관리서버(200)는 감시장치(100)로부터 수신한 센싱정보를 일시 저장하였다가 소정의 기간 경과 이후에 삭제하되, 수신된 센싱정보로부터 수배전함(C)에 실장된 전력설비(E)의 이상 작동 감지 시, 감지 시점 전 후의 소정의 기간 동안 수신된 센싱정보를 별도로 분류 저장할 수 있다.
다시 말해, 현장관리서버(200)는 후술할 클라우드서버(300)가 센싱정보의 저장을 대신하기 때문에 불필요한 데이터 저장을 최소화함으로 인한, 비용 및 관리의 이점을 가지도록, 소정의 시간동안만, 소정의 주기 단위(예를 들어, 1일)로 저장한 데이터를 일괄 삭제할 수 있다.
또한, 현장관리서버(200)는 감시장치(100)로부터 수신된 센싱정보로부터 해당 수배전함(C)에 실장된 전력설비(E)가 작동 이상인 것으로 판단한 경우, 추후에 작동이상 시점 전후의 센싱정보를 통해 작동이상을 유발시킨 인자 파악 및 현장 관리자의 작업에 도움이 되는 정보로 제공될 수 있기 때문에, 작동 이상이 발생된 소정 기간의 이전 및 이후의 센싱정보를 함께 분류 저장하는 것이다.
또한, 현장관리서버(200)는 감시장치(100)로부터 수신된 센싱정보 중, 상기 영상센싱부로부터 수신한 열화상 영상을 복수의 감시영역으로 분할하고, 각 감시영역의 스펙트럼 분석을 통해 감시영역별 최고 온도 값을 산출하여, 산출된 감시영역별 최고 온도 값 및 평균 온도 값을 통해 수배전함(C)에 실장된 전력설비(E)의 작동이상여부를 판단할 수 있다.
이때, 현장관리서버(200)는 감시영역별 온도 값 추출을 위한 이미지 프로세싱 시간을 최소화기 위해, 감시장치(100)로부터 수신한 열화상이미지의 복잡도를 낮추는 과정이 선행될 수 있으며, 좀 더 상세하게는, 감시장치로(100)로부터 수신한 열화상 이미지를 그대로 사용하지 않고, 해당 열화상이미지에 해상도를 낮춘 복사본을 생성하는 과정이 이루어질 수 있다.
그리고, 현장관리서버(200)는 감시영역별 온도 값 추출에 대해, 원본 열화상이미지 대비 낮은 해상도를 가지는 복사본 열화상이미지(이하, '로우 이미지'라 함)를 확대시켜, 원본 이미지의 크기에 맞추고, 미리 설정한 감시영역별 영역에 대한 레이어(Layer)를 추가시킨 뒤 마스킹(Masking)을 통해 감시영역에 해당하는 영역만을 선택적으로 남겨, 영역별 색온도에 따라 미리 저장된 온도테이블(스펙트럼을 통해)과 비교하여, 색온도를 수치화된 데이터 형태로 변환시켜 감시영역별 최고온도 값과 평균 온도 값을 산출하게 된다.
이러한, 현장관리서버(200)의 로우 이미지의 이용을 통한 복수 요소의 온도 측정 방식은, 픽셀 단위의 색온도 확인 대상을 원본 열화상이미지에 비해 단순화시킴으로써, 각 영역별 최고 온도 값 및 평균 온도 값 산출의 소요 시간을 단축시킬 수 있음에 따라, 복수 영역의 실시간 온도 감시 시, 복수의 열화상 카메라를 사용하지 않고도, 단일의 열화상이미지를 통해서도 실시간에 가까운 온도정보를 생성할 수 있게 되어, 수배전반의 원격 감시에 따른 시스템 구축 및 유지 관리 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 발현된다.
한편, 현장관리서버(200)는 감시장치(100)로부터 수신된 센신정보 또는 자체 산출한 온도정보가 미리 설정된 기준 값 범위를 초과하는 값이 수신되지 않는 한, 감시장치(100)로부터 수신된 센싱정보와 현장관리서버(200)로부터 확인된 감시영역별 온도정보를 클라우드서버(300)에 제공하게 된다.
덧붙여, 현장관리서버(200)는 감시장치(100)로부터 수신된 열화상 이미지에서, 복수의 감시영역을 제외한 외곽영역으로부터 미리 설정된 에지(Edge)를 검출하여, 열화상이미지의 센터를 보정할 수 있다.
이러한, 현장관리서버(200)의 열화상이미지 보정은, 전력설비(E)의 작동에 의해 발생된 진동 및 지진, 외부충격 등의 외부요인에 의해 발생된 감시장치(100)의 영상센싱부(130)의 촬영영역 흐트러짐 발생으로 인한 감시영역의 온도측정이 어려워지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상술한 원본 열화상이미지의 복사 및 로우 이미지 생성 이전의 단계에서, 원본 열화상이미지로부터 외곽영역의 미리 설정된 복수의 에지를 검출하고, 본래의 위치에 에지 위치하도록 원본이미지를 X, Y 축으로 이동시키거나, 3차원 회전 또는 확대, 축소를 통해 기존의 감시영역의 마스킹 위치를 일치시켜 정렬하는 과정이며, 현장점검 이전까지 이전의 보정 값을 유지시켜 원본 열화상이미지를 지속적으로 보정할 수 있되, 최초의 에지 검출 단계에서 적어도 하나 이상의 에지가 기준치를 초과할 경우, 열화상이미지를 통한 온도 측정 불가 상황을 현장 또는 후술할 클라우드서버(300)에 전파할 수 있다.
클라우드서버(300)는 현장관리서버(220)와 통신하고, 현장관리서버(200)로부터 수신한 통합실시간 정보가 누적 저장되며, 누적 저장된 통합실시간 정보(이하, '기 저장 센싱정보'라 함.) 중, 현장관리서버(200)로부터 수신된 통합실시간 정보의 수신 시간과 연관성을 가지는 기 저장 센싱정보의 평균값인 과거정보 및 과거정보로부터 유추되는 통합실시간 정보의 변화 추이를 예측한 예측정보를 통합실시간 정보의 타임라인 상에 시각화정보 형태로 병합한 작동상태정보를 생성하여, 생성된 작동상태정보를 통신망을 통해 제공할 수 있다.
여기서, 클라우드서버(300)가 생성한 작동상태정보는 소정의 주기단위로 생성되며, 사용자계정을 통해 접속 가능한 웹페이지(WEB Page)상에 갱신되며, 이러한, 웹페이지는 사용자계정으로 고유한 웹페이지에 엑세스(Access) 가능한 클라우드서버(300)의 클라우드서비스로부터 제공되어질 수 있다.
이때, 클라우드서버(300)를 통해 사용자계정에 연동된 웹페이지에 갱신된 작동상태정보는, 현장관리서버(200)로부터 수신한 통합실시간 정보로부터 특정 수배전함(C) 내부에 실장된 전력설비(E)의 실시간 작동상태에 대한 수치가 그래프 형태로 제공하되, 클라우드서버(300)에 누적 저장된 기 저장 센싱정보로부터 중, 유사 시간대의 기 저장 센싱정보를 통해 과거의 작동 상태에 대한 수치화 정보를 그래프로 표현하며, 유사 시간대의 과거의 작동상태(유사 시간대의 기 저장 센싱 정보)와 현재의 작동상태(현장관리서버로부터 수신한 통합실시간 정보)를 통해 유추되는 이후의 작동 상태 예측 값을 그래프 형태로 함께 제공할 수 있다.
따라서, 관리자가 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 데스크톱 PC 등의 사용자단말기(T)를 통해 고유한 사용자계정을 통해 클라우드서버(300)에서 제공하는 웹페이지에 로그인할 때, 해당 사용자계정에 연동된 복수의 전력설비(E)의 작동상태를 시각적으로 모니터링 할 수 있을 뿐만 아니라, 유사 시간대의 과거 작동상태와 이후의 예측 작동상태에 대한 정보 또한 함께 확인할 수 있음에 따라, 현 시점의 작동이상 상황뿐만 아니라, 이후에 발생될 수 있는 작동 상태 또한 함께 확인할 수 있게 된다.
한편, 클라우드서버(300)는 현장관리서버(200)로부터 특정 수배전함(C)에 실장된 전력설비(E)의 작동이상 판단 결과를 수신하여, 웹페이지상에 해당 전력설비(E)의 작동이상 상황을 함께 출력할 수 있으며, 관리자는 현재의 위치와 상관없이, 해당 웹페이지를 통해 특정 전력설비(E)의 작동 이상 상황을 확인할 수 있게 된다.
한편, 클라우드서버(300)가 사용자계정에 연동된 웹페이지를 통해 전력설비(E)의 작동상태에 대한 정보를 갱신함으로써, 관리자는 별도의 프로그램 및 어플리케이션의 설치 없이도, 해당 웹페이지를 통해 각 수배전함(C)에 실장된 전력설비(E)와 수배전함(C)의 환경상태를 확인할 수 있다.
뿐만 아니라, 클라우드서버(300)가 갱신한 작동상태정보는 수치화된 데이터를 시각화된 정보 형태로 가공하여 제공하기 때문에, 비교적 쉬운 작동상태 확인이 가능하며, 더 나아가 과거의 작동상태에 대한 정보와 앞으로의 작동상태에 대한 예측 정보를 통해 추후의 발생될 수 있는 문제를 미리 방지할 수 있게되는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 IoT 기술을 접목한 스마트 배전반 시스템은, 감시장치가 기지국과 직접 통신하는 무선통신방식으로 통신하며, 기존의 수배전함(C)에 용이하게 탈착될 수 있어,시스템의 구축 시, 통신회선 등의 적용을 위한 별도의 시스템 구축 및 관리 복잡도를 최소화할 수 있어, 경제적인 시스템 구축 및 유지 보수가 가능한 효과가 있다.
또한, 현장관리서버가 감시장치로부터 수신된 열화상이미지의 해상도를 낮춰 각 영역별 최고 온도 값 및 평균 온도 값 산출함에 따라, 복수 영역(요소)에 대한 온도 값 산출 소요 시간을 단축시킬 수 있음에 따라, 복수 영역의 실시간 온도 감시 시, 복수의 열화상 카메라를 사용하지 않고도, 단일의 열화상이미지를 통해서도 실시간에 가까운 온도정보를 생성할 수 있게 되어, 전력설비의 원격 감시에 따른 시스템 구축 및 유지 관리 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 발현된다.
또한, 클라우드서버가 사용자계정에 연동된 웹페이지를 통해서 복수의 전력설비의 작동상태에 대해 실시간 작동 정보와 과거 작동 정보 및 작동 예측 정보를 함께 시각화된 정보형태로 제공함에 따라, 사용자는 현 시점의 작동이상 상황뿐만 아니라, 이후에 발생될 수 있는 작동 상태 또한 함께 확인할 수 있고, 관리자는 별도의 프로그램 및 어플리케이션의 설치 없이도, 해당 웹페이지에 접속 가능한 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 데스크톱 PC 등의 다양한 사용자단말을 통해 각 수배전함에 실장된 전력설비와 수배전함의 환경상태를 확인할 수 있음에 따라, 실시간 모니터링 및 관리가 용이한 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
100 : 감시장치
110 : 통신부
120 : 접속부
130 : 영상센싱부
140 : 환경센싱부
150 : 디스플레이부
160 : 알람부
170 : 제어부
200 : 현장관리서버
300 : 클라우드서버
T : 사용자단말
C : 수배전함
E : 전력설비
L : 선로
110 : 통신부
120 : 접속부
130 : 영상센싱부
140 : 환경센싱부
150 : 디스플레이부
160 : 알람부
170 : 제어부
200 : 현장관리서버
300 : 클라우드서버
T : 사용자단말
C : 수배전함
E : 전력설비
L : 선로
Claims (5)
- 수배전함 내부에 실장되는 전력설비의 선로로부터 전기신호를 측정하고, 상기 전력설비의 열화상을 수집하며, 상기 수배전함 내부의 온ㅇ습도를 포함하는 환경정보를 측정하여, 통신망을 통해 측정된 전기신호 값, 환경정보 값 및 수집된 열화상을 포함하는 센싱정보를 제공하는 감시장치;
상기 감시장치와 통신하여 상기 감시장치로부터 수신된 센싱정보의 기준 값 초과 여부를 통해 상기 수배전함 내부에 실장된 전력설비의 작동 이상여부를 판단하며, 상기 감시장치로부터 수신된 센싱정보 내의 각 요소별 측정값을 측정시점을 기준으로 동기화한 단일의 통합실시간 정보를 생성하는 현장관리서버; 및
상기 현장관리서버와 통신하고, 상기 현장관리서버로부터 수신한 통합실시간 정보가 누적 저장되며, 누적 저장된 통합실시간 정보(이하, '기 저장 센싱정보'라 함.) 중, 상기 현장관리서버로부터 수신된 통합실시간 정보의 수신 시간과 연관성을 가지는 기 저장 센싱정보의 평균값인 과거정보 및 상기 과거정보로부터 유추되는 상기 통합실시간 정보의 변화 추이를 예측한 예측정보를 통합실시간 정보의 타임라인 상에 시각화정보 형태로 병합한 작동상태정보를 생성하여, 생성된 작동상태정보를 통신망을 통해 제공하는 클라우드서버;를 포함하며,
상기 클라우드서버는 기 설정된 주기단위로 상기 수배전함에 대응하는 사용자계정에 연동된 웹페이지 상에 상기 클라우드서버로부터 생성된 작동상태정보 갱신하는 것을 특징으로 하는 IoT 기술이 접목된 스마트 배전반 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 감시장치는,
통신망에 연결되어 통신하는 통신부;
중성(Netural) 단자를 포함하는 복수 단자를 통해 상기 수배전함 내부에 실장되는 전력설비의 선로를 상호 연결시키며, 각 단자 또는 적어도 둘 이상의 단자를 통과하는 전기신호에 의해 발생된 전자기장을 측정하는 센서가 내장되어, 상기 선로 상의 전류, 전압, 누설전류 값을 포함하는 전기신호정보를 생성하는 접속부;
상기 수배전함 내부에 고정 설치되어 상기 수배전함 내부에 실장된 전력설비의 발열부위에 대한 열화상을 포함하는 영상정보를 수집하는 영상센싱부;
상기 수배전함 내부의 온ㅇ습도를 포함하는 환경정보를 생성하는 환경센싱부; 및
상기 통신부, 접속부, 영상센싱부 및 환경센싱부를 제어하며, 전기신호정보, 영상정보 및 환경정보를 포함하는 센신정보를 생성하여, 상기 통신부를 통해 상기 현장관리서버에 제공하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기술이 접목된 스마트 배전반 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 감시장치는,
상기 수배전함에 외측에 배치되어, 상기 클라우드서버로부터 갱신된 상기 수배전함에 대응하는 사용자계정에 연동된 웹페이지 상의 작동상태정보를 출력하는 디스플레이부; 및
상기 현장관리서버와 통신하며, 상기 현장관리서버의 상기 수배전함에 실장된 전력설비의 작동 이상여부 판단 결과에 따라 청각적 또는 시각적인 알람을 생성하는 알람부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기술이 접목된 스마트 배전반 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 현장관리서버는 상기 감시장치로부터 수신한 센싱정보를 일시 저장하였다가 소정의 기간 경과 이후에 삭제하되, 수신된 센싱정보로부터 상기 수배전함에 실장된 전력설비의 이상 작동 감지 시, 감지 시점 전 후의 소정의 기간 동안 수신된 센싱정보를 별도로 분류 저장하는 것을 특징으로 하는 IoT 기술이 접목된 스마트 배전반 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 현장관리서버는, 상기 감시장치로부터 수신된 센싱정보 중, 상기 영상센싱부로부터 수신한 열화상 영상을 복수의 감시영역으로 분할하고, 각 감시영역의 스펙트럼 분석을 통해 감시영역별 최고 온도 값을 산출하여, 산출된 감시영역별 최고 온도 값을 통해 상기 수배전함에 실장된 전력설비의 작동이상여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 IoT 기술이 접목된 스마트 배전반 시스템.
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| KR102271613B1 (ko) | 2021-07-01 |
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