KR20210129013A - 화재 사전 차단이 가능한 콘센트 모듈 및 이를 적용한 생산설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재 사전 차단이 가능한 콘센트 모듈 및 이를 적용한 생산설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부기기에 공급하는 부하를 측정하여 화재를 사전에 차단하는 콘센트 모듈 및 이를 적용한 생산설비에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 생산설비의 과부하 판단 시스템은 생산설비로 공급되는 부하를 계측하는 부하 계측모듈; 및 상기 부하 계측모듈로부터 제공받은 부하로부터 부하 패턴을 산출하며, 산출된 부하 패턴과 저장된 정상상태의 부하 패턴을 비교하여 제공받은 부하 패턴이 이상 부하 패턴인지 여부를 판단하며, 상기 부하 계측모듈로부터 제공받은 부하의 변동폭이 제1 변동폭보다 큰 경우에는 제1 해석주기로 부하를 해석하며, 부하의 변동폭이 제1 변동폭보다 작은 경우에는 제1 해석주기보다 상대적으로 긴 제2 해석 주기로 부하를 해석하는 계측데이터 변환분석 모듈;을 포함한다.

Description

화재 사전 차단이 가능한 콘센트 모듈 및 이를 적용한 생산설비{Outlet module capable of pre-fire prevention and production equipment applying the same}

본 발명은 화재 사전 차단이 가능한 콘센트 모듈 및 이를 적용한 생산설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부기기에 공급하는 부하를 측정하여 화재를 사전에 차단하는 콘센트 모듈 및 이를 적용한 생산설비에 관한 것이다.

일반적으로 콘센트는 전자기기 또는 전기기기의 전원 플러그를 수용하여 각 기기에 전원을 공급하는 장치로서, 가정이나 사무실 또는 산업현장에서 다양한 형태로 사용되고 있다.

콘센트는 플러그 삽입구의 개수에 따라 단구형, 2구형 또는 멀티형 등이 있으며, 설치 형태에 따라 매립형과 이동형 등이 있다.

콘센트는 전원 공급원인 분전반으로부터 전원을 직접 공급받도록 설치되는 경우도 있지만, 대부분의 경우는 분전반과 콘센트 사이에 별도의 전원차단장치를 설치하여, 콘센트에서의 긴급 상황에 따라 분전반으로부터 공급되는 전원을 차단한다.

그러나 전원차단장치와 콘센트가 분리된 구조에서는 콘센트에서 발생하는 긴급 상황 발생시 즉, 인체 접촉, 전도체 접촉, 과도하게 지속되는 과부하 또는 과전류 상황이 발생할 경우, 전원이 차단될 때까지의 어느 정도 시간이 소요되므로 즉시 대처할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 단순 스파크나 쇼트가 실제 화재로 연결되는 경우는 극히 드문데, 현재 기성품들은 이러한 상황까지도 전원이 차단되는 문제점을 가지고 있다.

그에 따라, 최근에는 감전 사고를 방지하기 위해 콘센트를 커버하는 여러 보호수단이나 전원 차단이 가능한 콘센트가 개발되고 있으나, 여전히 전기기기에서 발생하는 과도하게 지속되는 과부하 또는 과전류를 미연에 방지하는 데는 한계가 있는 실정이다.

즉, 전기기기와 연결된 콘센트에서 일시적으로 과부하 또는 과전류가 발생하는 경우가 아닌 과도하게 지속되는 과부하나 과전류가 발생하는 경우에 화재로 연결되는 경우가 일반적이다. 따라서 콘센트에 발생되는 과도하게 지속되는 과전류 또는 이상 가동상태 등을 사전에 감지하여 화재 발생을 차단하는 방안이 요구된다.

한국공개특허 제2012-0126656호 한국공개특허 제2011-0061047호

본 발명이 해결하려는 과제는 화재를 사전을 차단할 수 있는 콘센트 모듈을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 전류나 부하 측정이 가능한 콘센트 모듈을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 과도하게 지속되는 과전류 또는 이상 가동상태인 경우 외부로 경고 신호를 송출하는 콘센트 모듈을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 과도하게 지속되는 과전류 또는 이상 가동상태인 경우 외부 전기기기로 공급되는 전류를 차단하는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 콘센트 모듈이 적용된 생산설비에서 발생하는 이상부하를 감지하여 생산설비로 공급되는 전류를 차단하는 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 타 콘센트에 인입되는 플러그; 타 플러그가 인입되는 플러그 인입 단자; 및 플러그 인입 단자를 통해 제공되는 전압 또는 전류를 측정하며, 측정된 전압 또는 전류 파형이 설정된 프로그램의 대기상태 및 정상가동 상태의 전압 또는 전류의 파형 형태와 상이하면 외부로 경고신호를 송출하도록 지시하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는 대기상태 또는 대기상태를 벗어난 가동상태에서의 저전력 전류값과 최고 전류값을 인지하고, 인지된 전류값으로부터 전류 패턴인 패턴 데이터를 산출하며, 산출한 패턴 데이터와 저장된 정상 가동상태의 패턴 데이터를 전압 변동과 함께 비교하여 이상 징후를 판단한다.

이를 위해 본 발명의 생산설비의 과부하 판단 시스템은 생산설비로 공급되는 부하를 계측하는 부하 계측모듈; 및 상기 부하 계측모듈로부터 제공받은 부하로부터 부하 패턴을 산출하며, 산출된 부하 패턴과 저장된 정상상태의 부하 패턴을 비교하여 제공받은 부하 패턴이 이상 부하 패턴인지 여부를 판단하며, 상기 부하 계측모듈로부터 제공받은 부하의 변동폭이 제1 변동폭보다 큰 경우에는 제1 해석주기로 부하를 해석하며, 부하의 변동폭이 제1 변동폭보다 작은 경우에는 제1 해석주기보다 상대적으로 긴 제2 해석 주기로 부하를 해석하는 계측데이터 변환분석 모듈;을 포함한다.

본 발명에 따른 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 기존 콘센트에 전류(또는 전압) 또는 전력을 측정할 수 있는 구성을 추가하거나, 기존 콘센트 기능과 전류(또는 전압) 또는 전력을 측정할 수 있는 기능을 병합하여, 외부로 제공되는 전류(또는 전압)의 크기를 실시간 측정하며, 측정된 전류의 파형(또는 크기)이 대기, 정상가동 상태의 전압, 전류에 맞춰 능동적으로 자동 적용되는 안전률 범주를 초과하는 경우 외부로 제공되는 전류를 차단하여 과도하게 지속되는 과전류 또는 이상 가동상태로 인한 화재 발생을 미연에 방지하는 효과가 있다.

이외에도 본 발명에 따른 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 필요한 경우 온도 센서를 이용하여 콘센트 모듈 주변 또는 콘센트 모듈 내부의 전력통신 부분의 온도를 측정하며, 측정된 온도가 화재 발생 온도에 근접할 경우에는 전류를 차단하여 화재 발생을 차단한다. 또한, 별도의 수동 스위치를 형성하여 사용자가 직접 전류를 차단하거나, 자동으로 차단할 수 있다.

또한, 본 발명은 선행장치와 다수의 후행장치로 구성된 시스템에서 부하의 변동량에 따라 부하의 해석주기를 달리함으로써 부하의 변동량에 따른 해석 효율을 높일 수 있으며, 후행장치 전체에 대한 부하를 측정하더라도 부하의 이상 여부를 정확하게 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 화재 사전 차단 콘센트 모듈을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 화재 사전 차단 콘센트 모듈의 다른 사용 상태를 도시하고 있다.
도 3은 전기제품에서 전력 사용 상태를 분석한 그래프이다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 정상 가동 상태인지 여부를 판단하는 예를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 생산설비의 과부하 여부를 판단하는 과부하 판단 시스템을 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 제안하는 화재 사전 차단이 가능한 콘센트 모듈은 과전류 또는 과부하 상태가 확인되면, 평상시 전력사용 형태와 비교하여 화재가 발생할 긴급 상황인지 여부를 판단하며, 긴급 상황인 경우에는 콘센트 모듈의 전원을 차단한다. 또한, 본 발명은 확인된 과전류 패턴 또는 과부하 패턴을 세분화하여 평상시 전력사용 형태와 비교한다. 물론, 일반적인 합선이나 쇼트에 의한 경우는 본 발명에서 제안하는 콘센트 모듈 이외에 기존에 설치된 누전 차단기에서도 가능하다.

부연하여 설명하면, 전력이 사용되는 형태에 따라 대기상태의 전력상태와 정상가동상태의 전력상태를 가동형태별로 구분하여 전력데이터로 저장한다. 이는 최초 가동 시점에서의 안정화된 상태에서의 대기전력 및 가동전력의 전력 형태와 현재의 대기전력 및 가동전력의 전력형태를 실시간 비교하여 데이터를 세분화하고 각각의 전력사용 환경에 맞게 적용되는 안전율관리에 의해 위험 상황이 발생할 것을 예측 감시하며, 위험 상황이 지속되어 실제 화재가 발생할 상황에 근접하면 자동으로 전력을 차단하게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 화재 사전 차단 콘센트 모듈을 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 화재 사전 차단 콘센트 모듈에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 1에 의하면, 화재 사전 차단 콘센트 모듈(100)은 상태 표시부(105), 수동 스위치(110), 경보 스피커(120), 경보 LED(115), 플러그(130) 및 플러그 인입 단자(125)를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 화재 사전 차단 콘센트 모듈(100)에 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 화재 사전 차단 콘센트 모듈(100)은 기존 매립형 타입의 콘센트 모듈을 대체하거나, 기 설치된 콘센트 모듈에 체결되는 플러그 타입으로 구성된다. 따라서 화재 사전 차단 콘센트 모듈에 형성된 플러그는 기 설치된 콘센트 모듈에 체결할 수도 있다. 또한, 후술하겠지만, 매립형의 형태는 기존 콘센트 모듈에 체결하는 방식 또는 본 발명에서 제안하는 콘센트 모듈을 채용하는 방식 등 다양하게 적용될 수 있다.

상태 표시부(105)는 화재 사전 차단 콘센트 모듈(100)의 상태를 표시한다. 상태 표시부(105)는 이벤트 상황 표시와 더불어 현재 전압, 전류 및 소비 전력을 표시한다. 이외에 상태 표시부(105)는 사용자의 설정에 따라 다른 다양한 정보가 표시될 수 있다.

수동 스위치(110)는 일반적인 콘센트 스위치의 용도와 동일하게 사용자가 전원을 끄기(차단하기) 위해 조작한다. 또한, 수동 스위치(110)는 화재 사전 차단 콘센트 모듈에서 측정한 전류가 과전류 상태 또는 이상 가동상태인 경우, 수동으로 화재 사전 차단 콘센트 모듈로 공급되는 전원을 차단하는 스위치이다. 사용자는 경보 스피커(120) 또는 경보 LED(115)에 의해 외부로 경고 신호가 발생되면, 수동 스위치(110)를 조작하여 화재 사전 차단 콘센트 모듈로 공급되거나 화재 사전 차단 콘센트 모듈에서 외부 기기로 공급되는 전원을 차단한다.

경보 스피커(120)는 화재 사전 차단 콘센트 모듈에서 측정한 전류가 과도하게 지속되는 과전류 상태이거나 이상 가동상태라고 판단되는 경우, 제어부(135)의 제어 명령에 따라 외부로 경고음을 송출한다. 경고 LED(115) 역시 화재 사전 차단 콘센트 모듈에서 측정한 전류가 과도하게 지속되는 과전류 상태이거나 이상 가동상태라고 판단되는 경우 제어부(135)의 제어 명령에 따라 외부로 설정된 형태의 광 신호를 송출한다.

플러그(130)는 상술한 바와 같이 기 설치된 콘센트에 체결된다. 본 발명과 관련하여 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 플러그와 연결된 부위에서 전압을 측정한다.

이외에도 플러그 인입 단자(125)는 외부 기기로 전원을 공급하기 위해 외부 기기와 연결된 플러그가 인입된다. 본 발명과 관련하여 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 각 플러그 인입 단자에서 전압 또는 전류를 측정한다. 물론 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 플러그에서 전압 또는 전류를 측정할 수 있다.

이외에도 본 발명은 제어부(135)를 포함하며, 제어부(135)는 본 발명에서 제안하는 화재 사전 차단 콘센트 모듈의 전체적인 동작을 제어한다. 특히 본 발명과 관련하여 제어부(135)는 외부로 공급되는 전류(부하)의 크기를 측정하며, 필요한 경우 온도 센서를 이용하여 화재 사전 차단 콘센트 모듈이나 모듈 내 특정 위치의 온도를 측정한다.

제어부(135)는 측정한 전류가 과도하게 지속되는 과전류 상태 또는 이상 가동상태라고 판단되는 경우에는 경보 스피커(120)나 경보 LED(115)를 이용하여 외부로 경고 신호를 송출하도록 제어한다. 제어부(135)는 측정한 온도가 설정된 온도보다 높은 경우(또는 화재발생 위험에 근접하는 경우)에는 경보 스피커(120)나 경보 LED(115)를 이용하여 외부로 경고 신호를 송출하도록 제어한다.

이하에서는 제어부에서 전력을 측정하는 과정에 대해 알아보기로 한다.

제어부는 외부기기기에 의해 전력이 사용되는 동안의 전력 사용 패턴을 항상 감지한다. 특정 외부기기(전기제품)에 의해 전력이 사용되는 경우, 외부기기가 전력을 일정하게 사용하는 경우는 거의 없으므로 전력의 최소 사용량 데이터와 최대 사용량 데이터를 항상 감시한다. 제어부는 외부기기의 가동에 의해 전력이 사용되는 상태에서 전력 사용량 데이터의 변화, 속도 조절에 따른 전력 데이터의 변화 또는 온도 조절에 따른 전력 데이터의 변화를 분석하여 전력 사용 패턴이 정상 상태의 전력 사용 패턴인지 이상 상태의 전력 사용 패턴인지 여부를 판단한다. 제어부는 전력 사용 상태가 과도하게 지속되는 과전류 또는 이상 가동에 의한 이벤트 특성이 나타나는 경우에는 경보 스피커나 경보 LED로 1차 경보한다. 제어부는 1차 경보 이후에도 전력 차단이나 과전류 따른 안정화 조치가 이루어지지 않는 경우에는 자동으로 전원을 차단한다.

제어부는 순간적인 쇼트 또는 서지와 같은 전압이 급속하게 상승하는 현상이 발생하거나, 전력(과부하)이 급속하게 상승하는 현상이 발생하거나, 전류의 최대치 또는 그 이상으로 지속적으로 사용되는 경우에는 정상 상태와 다른 전력 사용 패턴(이상 가동상태의 패턴)이라고 판단하게 된다. 제어부는 정상 사용 패턴을 벗어난 경우에는 이상 가동상태라고 판단하며, 화재 발생 우려가 있음을 인지하게 된다. 제어부는 화재 발생 우려가 있는 경우에는 안전율 관리에 따른 상세 상황 인지 프로그램이 활성화되어 전력 사용 형태를 더욱 세분화하여 확인하게 되고, 이 상태에서도 화재 우려가 지속적으로 유지되면 재차 경보하며, 필요한 경우 전원을 차단한다.

본 발명에서 제안하는 화재 사전 차단 콘센트 모듈에 외부기기 또는 전선을 연장하기 위한 리드선의 플러그가 연결되면, 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 해당 플러그가 분리될 때까지 전력 공급 상태를 모니터링한다. 또한, 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 외부기기가 연결된 상태에서 외부기기가 가동하지 않는 상태인 정상 대기상태의 전력 값을 인지, 분석하여 대기전력 상태에서의 이상 징후가 발생하면 전력을 차단한다. 또한, 외부기기가 가동되면, 외부기기의 가동에 따른 전력 사용량의 변화를 파악하여 정상가동 상태에서의 패턴을 인지, 분석하여 정상 가동상태의 패턴과 상이한 패턴이 발생하는 지 지속 비교 감시한다. 감시 방법에 대해서는 후술하기로 한다.

이와 같이 본 발명에서 제안하는 화재 차단 콘센트 모듈은 인입 단자를 통해 공급되는 전류 또는 부하를 측정하며, 측정된 전류 또는 부하의 패턴이 정상 가동상태의 패턴 또는 대기상태의 패턴과 상이하면 외부로 경고신호를 송출한다.

본 발명에서 제안하는 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 기존 벽면에 설치된 벽면 매립형 콘센트에 체결하여 사용하거나, 기존 벽면 매립형 콘센트 없이 단품으로 사용할 수 있다.

본 발명은 전류를 이용하여 과부하 여부를 판단하는 것으로 기재되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전류 이외에 전압을 이용하여 과부하 여부를 판단할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 기존 벽면 매립형 콘센트에 체결된 화재 사전 차단 콘센트 모듈을 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 기존 벽면 매립형 콘센트에 체결되며, 상태 표시부(105), 경보 스피커(120), 경보 LED(115) 및 저장 기능을 포함한 제어부(135)를 포함한다.

도 3은 외부기기에서의 전력 사용 상태를 분석한 그래프이다. 도 3에 의하면, 정상 가동 상태에서도 일시적으로 이상 전력 사용 패턴이 나타나는 경우가 있으나, 그 현상이 오랜 시간 지속되는 경우는 거의 없다. 또한, 일반적으로 외부기기는 예측할 수 있는 범위 내에서 가동한다.

예를 들어 콘센트에 외부기기를 연결하여 사용하는 도중에 다른 외부기기를 사용하기 위해 콘센트에 해당 외부기기를 연결하는 경우, 기존 외부기기를 사용할 때보다 전력 사용량이 급변하듯 더 많은 전력을 사용하게 된다. 물론 이런 경우도 이벤트가 발생한 전력 환경이라고 판단되나, 외부기기를 하나 더 연결됨으로 인해 전력 사용량이 일시적으로 급격히 증가하지만 이후 두 외부기기의 전력 사용량이 합쳐진 상태에서 안정적인 전력 사용 패턴을 유지하게 된다.

이와 같은 이유로 인해 본 발명에서 제안하는 콘센트 모듈은 연장형 리드선타입에도 적용이 가능하며, 특히 각 플러그 꽂는 위치마다 플러그 꽂힘 여부와 가동 여부만 확인하면 되는 것이라서 아무리 많은 콘센트(또는 플러그 단자)가 있는 경우에도 확인 및 제어가 가능하다.

상술한 바와 같이 화재 사전 차단 콘센트 모듈은 전력 사용 패턴을 감시하며, 감시 방법은 대기전력 상태의 패턴과 대기전력 상태를 벗어난 가동 상태에서 저전력 상태의 전류값과 최고 전력상태의 전류값을 인지하고, 측정되는 상태 값을 일반 전력데이터와 패턴 데이터로 저장한다. 이후 저장된 일반 전력데이터 또는 패턴 데이터와 상이한 패턴을 갖는 데이터가 입력되면, 이상 가동 상태인 것으로 판단한다. 저장된 데이터는 플러그가 제거되면 자동으로 가동 형태별로 구분하여 저장하고, 플러그가 다시 꼽힐 때까지 초기 설정 상태로 대기한다.

이외에도 본 발명은 패턴 데이터(그래프)를 이용하는 방법 이외에 단순히 일반 데이터로 전류값을 비교할 수 있으며, 두 방법을 서로 보완하여 사용하는 것이 바람직하다. 부연하여 설명하면, 어느 하나의 감시 방법에서 이상 징후가 발생하면, 다른 하나의 감시 방법에 따른 이상 징후가 발생하는 지 여부를 판별하며, 다른 하나의 감시 방법 역시 이상 징후가 발생하면 경보음을 발생하며, 전력을 차단한다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 정상 가동상태가 아님을 판단하는 예를 도시하고 있다.

도 4에 의하면, 정상 가동상태가 아님을 판단하는 기준은 피크(Peak) 신호가 발생하였을 경우, 해당 발생한 피크 신호의 각도(a)를 이용한다. 피크 신호의 각도가 설정된 각도를 비교하여 이상 가동상태인지 여부를 판단한다. 부연하여 설명하면, 단순히 피크 신호의 크기를 이용하여 이상 가동상태인지 여부를 판단하는 것이 피크신호의 각도 즉, 패턴을 이용하여 이상 가동상태인지 여부를 판단한다. 즉, 크기를 이용하여 이상 가동상태를 판단하는 경우, 일시적으로 설정치를 초과한 경우에도 이상 가동상태라고 판단되나, 본 발명에서 제안하는 패턴을 이용하는 경우에는 일시적으로 설정치를 초과하였다는 것만으로 이상 가동상태라고 판단하지 않게 된다.

또한, 정상 가동상태일 때의 전류의 크기와 피크시의 전류의 크기(b)를 비교하여 이상 가동상태인지 여부를 판단한다. 다만, 전류의 크기만을 이용하여 이상 가동상태인지 여부를 판단하는 것이 아니라 상술한 패턴을 고려하여 이상 가동상태인지 여부를 판단한다.

이외에도 피크에 의해 정상 가동상태가 아닌 상태가 지속되는 시간(c)을 이용하여 이상 가동상태 여부를 판단한다. 이와 같이 본 발명은 상술한 3가지 요소 중 어느 하나라도 충족되지 않는 경우 이상 가동상태라고 판단하는 것이 아니라 3가지 조건을 서로 조합하여 이상 가동상태인지 여부를 판단한다.

또한, 20A와 200A의 화재 도달시간은 상이하므로 가동되는 외부기기에 따라 자율적으로 화재 위험에 대응하기 위한 다양한 판단기준이 필요하다.

이하에서는 화재 발생 전 이상 증상이 발생하는 경우에 대해 알아보기로 한다.

1. 합선이 발생했음에도 누전 차단기가 정상적으로 동작하지 않아 짧은 시간 간격을 두고 급격한 전류 또는 부하의 변화가 한 번 이상 발생하는 경우, 제어부는 실시간 전력측정 장치가 내장되어 있으므로 정상 상태의 패턴과 비교하여 외부기기의 사용에 의한 전류 상승인지 합선에 의한 전류 상승인지 여부를 구분한다.

부연하여 설명하면, 외부기기의 사용에 의한 전류 상승은 가동에 의해 일시적으로 전류가 상승한 이후 안정화 단계에 진입하는 반면, 합선은 전류가 정상 가동상태의 전력과 비교할 수 없을 만큼 급격하게 상승하고, 전류의 등락폭도 정상 가동상태의 외부기기와 비교할 수 없을 만큼 불규칙적이다. 따라서 제어부는 합선에 의한 이상 가동상태를 감시하고, 이상 가동상태라고 판단되는 경우에는 경보 및 전원을 차단한다.

2. 전기선의 접힘 또는 전선이 약하게 붙어있는 상태에서 외부기기를 가동시키기 위해 전력을 공급하는 경우, 결선 부위의 헐거워짐 또는 부품 결함이나 오일부족, 기타 구동장치 결함으로 모터가 정상적으로 구동하지 않는 경우 역시 정상 가동상태의 패턴과 다른 전력 사용패턴이 나타내고, 저항이 높아지면서 열이 발생한다.

외부기기는 해당 기기마다 그 특성이 상이해서 화재가 발생하기 전까지 얼마의 시간이 소요된다고 단정할 수 없지만, 저항에 의한 전류 상승이 나타나고, 그 상태가 소정의 시간동안 지속된 후 발화된다. 따라서, 정상 가동상태에서 일시적으로 전류가 상승한 후 정상상태로 복원되는 전류 사용 패턴과 화재가 발생하는 전류 사용 패턴은 구별된다.

상기의 분석 방법으로 인해 동시에 복수 개의 외부기기를 연결하거나 리드선을 이용하여 복수 개의 외부기기를 연결하더라도 안전하게 구분하는 것이 가능하다. 실험에 의하면, 하나의 전원에 하나의 외부기기를 연결하는 경우와 복수 개의 외부기기를 연결하는 경우, 전력 사용 패턴은 연결된 외부기기에서 사용되는 전력만큼 증가하게 되나, 화재가 발생할 때와 같은 특이한 현상은 나타나지 않는다.

또한 본 발명은 콘센트에 플러그가 삽입되는 부분에서 플러그의 삽입 여부를 판단한다. 콘센트에 플러그가 삽입된 이후 외부기기의 전력 사용량을 실시간 모니터링한다. 이외에도 본 발명은 모니터링 시스템과 결합하여 상황실로 콘센트 모듈을 통해 공급되는 전력 상태의 실시간 전송이 가능하며, 어플리케이션을 이용하여 사용자 휴대폰이나 단말장치 또는 유무선 장치를 이용하여 현재 상태를 확인하거나 경보 정보를 제공받을 수 있다.

이하에서는 콘센트 모듈의 제어부에서 과부하 여부를 판단하는 방안에 대해 알아보기로 한다.

제어부는 콘센트 모듈에서 외부 기기로 공급하는 전류(전력, 부하)를 실시간 감시한다. 제어부는 콘센트 모듈에서 공급하는 전류를 실시간 감시함과 동시에 공급되는 전류의 패턴을 저장하도록 요청한다.

이하에서는 제어부에서 패턴을 이용하여 부하의 이상 여부를 판단하는 방안에 대해 알아보기로 한다. 제어부는 현재 구간의 부하 패턴이 기 분석(저장)한 정상부하 패턴과 동일하게 유사한 경우에는 현재 구간의 부하 패턴이 정상부하 패턴이라고 판단한다. 이를 위해 제어부는 각 구간에 대한 부하 패턴을 생성하며, 생성된 부하 패턴 중 정상부하 패턴을 별도로 저장하도록 제어한다. 물론 제어부는 이상부하 패턴을 함께 저장하도록 제어할 수 있으나, 빠른 비교 분석을 위해 정상부하 패턴을 별도로 저장하도록 제어할 수 있다.

부연하여 설명하면, 제어부는 저장된 정상부하 패턴을 이용하여 현재 구간에서의 부하 패턴이 정상부하 패턴인 지 여부를 판단한다. 정상부하 패턴인지 여부는 저장된 정상부하 패턴과 동일한 경우뿐만 아니라 동일하지 않더라도 저장된 정상부하 패턴으로부터 정상부하 패턴이라고 판단되는 경우도 포함된다.

이와 같이 본 발명은 부하의 이상 여부를 특정 설정 값을 이용하여 판단하는 것이 아니라 패턴을 이용하여 판단한다. 즉, 특정 값을 이용하여 부하의 이상 여부를 판단하는 경우, 일시적으로 부하가 상승하는 경우, 가동되는 외부 기기의 개수 등 다양한 가동 환경을 반영할 수 없게 된다. 따라서 본 발명은 외부기기의 다양한 가동 환경을 반영할 수 있도록 설정값을 이용하여 부하의 이상 여부를 판단하는 것이 아니라 패턴을 이용하여 부하의 이상 여부를 판단한다.

즉, 특정값을 이용하여 부하의 이상 여부를 판단하는 경우에는 현시점에서의 부하의 이상 여부는 이전시점의 부하값이나 이후 시점의 부하값을 전혀 고려하지 않는다. 부연하여 설명하면, 특정값을 이용하여 부하의 이상 여부를 판단하는 경우에는 매 시점마다 해당 시점의 부하만을 가지고 부하의 이상 여부를 판단한다.

이에 비해 본 발명은 부하의 패턴을 이용하여 부하의 이상 여부를 판단하므로 현시점에서 부하뿐만 아니라 이전 시점의 부하, 이후 시점의 부하를 이용하여 부하의 이상 여부를 판단하므로 연속하여 해당 시점의 부하의 크기를 이용하여 부하의 이상 여부를 판단하는 방식과는 상이한 부하의 이상 여부 판단 방식이다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 생산설비의 과부하 여부를 판단하는 과부하 판단 시스템을 도시하고 있다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 생산설비의 과부하 여부를 판단하는 과부하 판단 시스템에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 5에 의하면, 과부하 판단 시스템은 부하 계측모듈, 계측데이터 변환분석 모듈, 화재사전 차단모듈을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 과부하 판단 시스템에 포함될 수 있다.

부하 계측모듈(502)은 본 시스템과 연결된 장치의 부하를 측정한다. 본 시스템과 연결된 장치는 하나의 장치가 연결될 수 있으나, 적어도 2개의 장치가 연결되는 것이 바람직하다. 본 시스템에 적어도 2개의 장치가 연결되는 경우, 하나의 장치는 선행장치이며, 다른 나머지 장치는 후행장치이다. 선행장치는 하나의 장치인 반면, 후행장치는 하나 이상의 장치일 수 있다.

선행장치는 후행장치의 구동에 선행하여 구동되는 장치이며, 후행장치는 선행장치가 구동된 이후에 구동되는 장치이다. 즉, 본 발명에서 제안하는 장치는 다른 장치보다 먼저 구동되는 장치인 선행장치와 선행장치가 구동된 이후에야 구동되는 후행장치로 구성된다.

부하 계측모듈(502)은 본 시스템과 연결된 장치에서 소요되는 부하를 측정한다. 특히 본 발명의 부하 계측모듈(502)은 선행장치의 부하인 선행부하를 측정하는 선행장치 부하측정 모듈, 선행장치와 후행장치 전체의 부하인 전체부하를 측정하는 전체부하 측정모듈을 포함한다. 즉, 본원 발명의 부하 계측모듈(502)은 후행장치의 개수에 상관없이 선행부하와 전체부하를 계측한다.

계측데이터 변환분석 모듈(504)은 부하 계측모듈(502)로부터 선행부하와 전체부하 정보를 수신한다. 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 제공받은 선행부하와 전체부하를 이용하여 후행부하를 산출한다. 물론 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 후행장치 전체의 부하에 대해서는 산출이 가능하지만, 후행장치별로 부하의 산출은 불가능하다.

계측데이터 변환분석 모듈(504)은 선행장치 및 후행장치의 가동신호를 제공받는다. 부연하여 설명하면, 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 선행장치와 각 후행장치의 가동신호를 제공받으며, 따라서 선행장치와 후행장치의 가동 여부를 알 수 있게 된다.

계측데이터 변환분석 모듈(504)은 부하 계측모듈(502)로부터 변환한 부하 패턴에 따라 분석 주기를 달리한다. 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 변환한 부하 패턴이 정상부하 패턴이 아닌 경우에는 분석 주기를 짧게 하며, 정상부하 패턴인 경우에는 분석 주기를 길게 한다. 이를 위해 계측데이터 변환분석 모듈은 저장된 정상부하 패턴과 변환한 부하 패턴을 비교하여, 변환한 부하 패턴이 정상부하 패턴이 아니라고 판단되는 경우에는 분석 주기를 상대적으로 길게 한다.

계측데이터 변환분석 모듈(504)은 변환한 부하 패턴이 이상부하 패턴이면, 부하 패턴을 확대 및 세분화하여 정상부하 패턴과 비교한다. 즉, 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 변환한 부하 패턴이 이상부하 패턴이라고 판단되는 경우에는 해당 부하 패턴이 이상부하 패턴이라고 단정하는 대신 부하 패턴을 확대 및 세분화하여 정상부하 패턴과 2차 비교 분석하며, 2차 비교 분석에 의해 이상부하 패턴이라고 판단되는 경우에는 전원 차단 또는 외부 경고 등 필요한 동작을 수행한다.

계측데이터 변환분석 모듈(504)은 선행장치 또는 후행장치의 가동 여부에 대한 정보를 수신하므로, 수신된 가동 여부에 대한 정보를 기반으로 부하 패턴의 정상 여부를 판단한다. 즉, 또한, 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 각 후행장치에서 사용되는 부하에 대해서는 판단할 수 없지만, 각 후행장치의 가동 여부에 대해서는 알 수 있다. 따라서, 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 변환한 부하 패턴에서 이상이 발생한 경우에는 어느 후행장치로 인해 이상부하 패턴이 발생하였는지 여부를 간접적으로 판단할 수 있다. 즉, 기존 정상부하 패턴으로 후행장치가 가동된 상태에서 특정 후행장치가 가동된 이후 이상부하 패턴이 나타난다면 해당 후행장치로 인해 이상부하 패턴이 발생하였다고 추정할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서 제안하는 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 제공받은 부하로부터 변환된 후행장치의 부하 패턴을 이용하여 후행장치의 부하 패턴의 이상 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 부하 계측모듈로부터 선행장치의 부하를 수신하며, 수신된 부하를 이용하여 부하 패턴을 생성한다. 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 생성한 부하 패턴을 이용하여 선행장치의 이상부하 패턴 여부를 판단한다. 이를 위해 계측데이터 변환분석 모듈(504)은 선행장치에 대한 정상부하 패턴과 후행장치 전체에 대한 정상부하 패턴을 구분하여 저장하도록 요청하며, 저장된 선행장치에 대한 정상부하 패턴을 이용하여 선행장치의 이상 여부를 판단한다.

계측데이터 변환분석 모듈(504)은 선행장치의 부하 패턴이 정상부하 패턴이라고 판단되는 경우에 후행장치의 부하 패턴의 이상 여부를 판단하며, 선행장치의 부하 패턴이 이상부하 패턴인 경우에는 후행장치의 부하 패턴에 대한 이상 여부를 판단하지 않는다. 부연하여 설명하면, 선행장치의 부하 패턴이 이상부하 패턴인 경우에는 후행장치의 부하 패턴의 판단없이 선행장치로 공급되는 전원을 차단하게 되며, 선행장치의 가동이 중단되면 후행장치는 자동으로 가동이 중단된다.

화재사전 차단모듈(506)은 계측데이터 변환분석 모듈(504)의 제어명령에 따라 선행장치 또는 후행장치로 공급되는 전력을 차단한다. 즉, 화재사전 차단모듈(506)은 계측데이터 변환분석 모듈(504)의 제어 명령에 따라 화재가 발생하기 이전에 선행장치 또는 후행장치로 공급되는 전력을 차단한다.

또한, 계측데이터 변환분석 모듈은 선행장치 또는 후행장치가 가동 중임을 제공받는 경우에는 선행장치 또는 후행장치의 부하 패턴을 비교 분석한다.

본 발명에서 제안하는 정상패턴은 부하 패턴과 단순 비교를 위해 저장하지만, 부하 패턴이 정상패턴과 상이하다고 하여 이상 패턴이라고 판단하지 않는다. 예를 들면, 외부 기기를 전원 연결하고 가동할 때 순간적으로 높아지는 기동전력이 발생하고, 이후에 평상전력으로 안정화되기 시작한다. 하지만, 안정화된 이후에 이상 가동전력이 반복되거나, 정상 패턴이라고 보기 어려운 경우에 이상 패턴이라고 판단하고, 전원을 차단한다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 화재 사전 차단 콘센트 모듈 105: 상태 표시부
110: 수동 스위치 115: 경보 LED
120: 경보 스피커 125: 콘센트 인입단자
130: 콘센트 135: 제어부
500: 과부하 판단 시스템 502: 부하 계측모듈
504: 계측데이터 변환분석 모듈 506: 화재사전 차단모듈

Claims (3)

1. 생산설비로 공급되는 부하를 계측하는 부하 계측모듈; 및
   상기 부하 계측모듈로부터 제공받은 부하로부터 부하 패턴을 산출하며, 산출된 부하 패턴과 저장된 정상상태의 부하 패턴을 비교하여 제공받은 부하 패턴이 이상 부하 패턴인지 여부를 판단하며,
   상기 부하 계측모듈로부터 제공받은 부하의 변동폭이 제1 변동폭보다 큰 경우에는 제1 해석주기로 부하를 해석하며, 부하의 변동폭이 제1 변동폭보다 작은 경우에는 제1 해석주기보다 상대적으로 긴 제2 해석 주기로 부하를 해석하는 계측데이터 변환분석 모듈;을 포함함을 특징으로 하는 생산설비의 과부하 판단 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 생산설비는,
   선행장치;
   상기 선행장치가 가동된 이후에 가동되며, 상기 선행장치의 가동이 중단되면 가동을 중단되는 후행장치를 포함하며,
   상기 부하 계측모듈은,
   선행장치의 부하를 측정하는 선행장치 부하 계측모듈; 및
   상기 선행장치와 적어도 하나 이상의 후행장치의 전체 부하를 측정하는 전체 부하 계측모듈을 포함함을 특징으로 하는 생산설비의 과부하 판단 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 계측데이터 변환분석 모듈,
   상기 선행장치 또는 후행장치의 가동 여부에 대한 정보를 수신하며,
   상기 선행장치가 가동되면, 상기 선행장치 부하계측 모듈로부터 제공받은 부하로부터 산출한 선행장치의 부하 패턴이 이상 부하 패턴인지 여부를 판단하며,
   상기 후행장치가 가동되면, 상기 선행장치 부하계측 모듈 및 상기 전체 부하계측 모듈로부터 제공받은 부하로부터 적어도 하나 이상의 후행장치의 부하패턴을 산출하며, 산출한 후행장치의 부하 패턴이 이상 부하 패턴인지 여부를 판단함을 특징으로 하는 생산설비의 과부하 판단 시스템.

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