KR20220076122A

KR20220076122A - System and method for failure prediction

Info

Publication number: KR20220076122A
Application number: KR1020200164963A
Authority: KR
Inventors: 최용규
Original assignee: 주식회사 선반도체
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2022-06-08

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 고장 예측 시스템은 진동을 감지하여 진동 데이터를 획득하는 진동 센서, 자장을 감지하여 자장 데이터를 획득하는 자장 센서, 음향, 대기, 수질 및 소음 중 적어도 어느 하나를 감지하여 감지 데이터를 획득하는 감지 센서, 상기 진동 센서 주변에 설치되어 설정 주파수의 진동 신호를 발생하는 진동 발진부, 상기 자장 센서 주변에 설치되어 설정 주파수의 자장 신호를 발생하는 자장 발진부, 상기 감지 센서 주변에 설치되어 설정 주파수의 기준 신호를 발생하는 기준 신호 발진부, 상기 진동 센서, 자장 센서 및 감지 센서로부터 무선 인터페이스를 통하여 상기 진동 데이터, 상기 자장 데이터 및 상기 감지 데이터를 획득하는 데이터 수집부, 상기 데이터 수집부로부터 감지 데이터를 전달받아 분석하여 분석 결과를 출력 제어신호를 생성하고, 상기 진동 발진부, 자장 발진부 및 기준 신호 발진부 중 하나 이상을 작동시켜 진동 신호, 자장 신호 및 기준 신호 중 하나 이상을 발생시키는 제어신호를 생성하며, 상기 데이터 수집부에서 디지털 신호들을 전달받아 그 디지털 신호들 각각의 주파수 및 신호 강도를 확인하여 내부에 설정된 주파수 범위 및 신호 강도 범위와 비교하고, 확인된 주파수가 설정된 주파수 범위에 속하지 않거나 확인된 신호 강도가 설정된 신호 강도 범위에 속하지 않을 때 상기 진동 센서, 자장 센서 및 감지 센서 각각의 이상 상태로 결정하고,이상 상태 결정 결과 출력신호 및 상기 이상 상태 결정 결과에 기초하여 생성된 예지보전 데이터 출력신호를 생성하도록 구성된 제어부 및 상기 제어부로부터 상기 이상 상태 결정 결과 출력신호 및 상기 예지보전 데이터 출력신호를 전달받아 표시하는 표시부를 포함한다.A failure prediction system according to an embodiment of the present invention detects and detects at least one of a vibration sensor that detects vibration and acquires vibration data, a magnetic field sensor that detects a magnetic field and acquires magnetic field data, and sound, air, water quality, and noise A detection sensor for acquiring data, a vibration oscillator installed around the vibration sensor to generate a vibration signal of a set frequency, a magnetic field oscillator installed around the magnetic field sensor to generate a magnetic field signal of a set frequency, is installed around the detection sensor A reference signal oscillator that generates a reference signal of a set frequency, a data collection unit that acquires the vibration data, the magnetic field data, and the sensed data through a wireless interface from the vibration sensor, the magnetic field sensor and the detection sensor, sensing from the data collection unit It receives and analyzes data and generates an output control signal for the analysis result, and operates at least one of the vibration oscillation unit, magnetic field oscillation unit, and reference signal oscillator to generate a control signal for generating at least one of a vibration signal, a magnetic field signal, and a reference signal The data collection unit receives the digital signals, checks the frequency and signal strength of each of the digital signals, compares them with the internally set frequency range and signal strength range, and the confirmed frequency does not belong to the set frequency range or is confirmed When the signal strength does not fall within the set signal strength range, each of the vibration sensor, magnetic field sensor and detection sensor is determined as an abnormal state, and an abnormal state determination result output signal and a predictive maintenance data output signal generated based on the abnormal state determination result and a display unit configured to generate a control unit and a display unit receiving and displaying the abnormal state determination result output signal and the predictive maintenance data output signal from the control unit.

Description

SYSTEM AND METHOD FOR FAILURE PREDICTION

본 발명은 고장 예측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 무선 인터페이스를 통한 실시간 상태 데이터 수집과 장치의 주파수 스펙트럼 분석에 기반한 고장 예측 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a failure prediction system and method, and to a failure prediction system based on real-time state data collection through a wireless interface and frequency spectrum analysis of a device.

통상, 환경 측정 장치는 진동 센서, 자장 센서 등의 센서 들과, 이들 센싱 값 들을 수집하여 디지털 신호로 변환하는 데이터 수집부와, 데이터 수집부를 통해 디지털 신호를 전달받아 저장하거나, 내장된 알고리듬을 통해 디지털 신호를 분석하여 그 분석된 결과를 모니터하거나 주파수 스펙트럼으로 변환하는 관리하는 컨트롤러를 포함한다.In general, environmental measurement devices include sensors such as vibration sensors and magnetic field sensors, a data collection unit that collects these sensing values and converts them into digital signals, and receives and stores digital signals through the data collection unit and stores them, or through a built-in algorithm. It includes a controller that analyzes the digital signal and manages to monitor or convert the analyzed result into a frequency spectrum.

이와 같이 구성된 환경 측정 장치는 장시간 사용에 따른 환경적, 열적 변형에 의한 측정값의 변화 발생하며, 이와 같은 측정값의 변화는 주기적 검교정을 통해 센서 및 데이터 수집부 등의 아날로그 값의 안정성을 관리할 수 있는데, 검교정이 어려운 측정 환경에 놓여있거나, 검교정의 비용 등으로 인해 환경 측정 장치를 장기간 안정적으로 사용함에 어려움이 있다.The environmental measurement device configured in this way causes changes in measured values due to environmental and thermal deformations due to long-term use. However, it is difficult to use the environmental measuring device stably for a long period of time because it is placed in a measurement environment that is difficult to calibrate, or because of the cost of calibration.

국내 특허 공개 2015-0140465호(공개일:2015.12.16)Domestic Patent Publication No. 2015-0140465 (published date: December 16, 2015)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선 인터페이스를 통한 실시간 상태 데이터 수집과 장치의 주파수 스펙트럼 분석에 기반한 고장 예측 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a failure prediction system based on real-time state data collection through a wireless interface and frequency spectrum analysis of a device.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 사람의 개입 없이 측정값의 정확성을 확인할 수 있으며, 센서나 데이터 수집부의 검교정 실시가 불필요하며, 자기 진단을 위해 센서에 기초한 동작을 중단할 필요가 없는, 자기 진단 기능을 가진 환경 측정 시스템과 그 방법을 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is that it is possible to check the accuracy of the measurement value without human intervention, it is unnecessary to perform calibration of the sensor or data collection unit, and there is no need to stop the operation based on the sensor for self-diagnosis, self-diagnosis It is to provide an environmental measurement system and method having a function.

본 발명의 실시예에 따른 고장 예측 시스템 및 방법은 고장 발생 시점을 사전에 예측, 선행 보전활동을 할 수 있기때문에 기존 유지보수 방식이 가지고 있던 과잉 보전 및 부정확한 고장 분석 등의 문제를 개선하여 보전 활동의 신뢰성을 높이고 경제성을 개선할 수 있다.Since the failure prediction system and method according to an embodiment of the present invention can predict the time of occurrence of a failure in advance and conduct a maintenance activity in advance, problems such as excessive maintenance and inaccurate failure analysis of the existing maintenance method are improved and maintained It can increase the reliability of the activity and improve the economy.

본 발명의 실시예에 따른 고장 예측 시스템 및 방법은 사람의 개입 없이 측정값의 정확성을 확인할 수 있으며, 센서나 데이터 수집부의 검교정를 따로 진행할 필요가 없으며, 자기 진단을 위해 센서에 기초한 동작을 중단할 필요가 없다.The failure prediction system and method according to an embodiment of the present invention can confirm the accuracy of the measured value without human intervention, and there is no need to separately calibrate the sensor or data collection unit, and it is necessary to stop the operation based on the sensor for self-diagnosis there is no

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고장 예측 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고장 예측 시스템을 이용한 고장 예측 방법을 나타낸 흐름도 이다.1 is a block diagram schematically showing a failure prediction system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a failure prediction method using a failure prediction system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. And, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification. The terminology used in the detailed description is for the purpose of describing embodiments of the present invention only, and should in no way be construed as limiting. Unless explicitly used otherwise, expressions in the singular include the meaning of the plural. In this description, expressions such as “comprising” or “comprising” are intended to indicate certain features, numbers, steps, acts, elements, some or a combination thereof, one or more other than those described. It should not be construed as excluding the existence or possibility of other features, numbers, steps, acts, elements, or any part or combination thereof.

도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나, 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다.In each system shown in the figures, elements in some instances may each have the same reference number or different reference numbers to suggest that the represented elements may be different or similar. However, elements may have different implementations and work with some or all of the systems shown or described herein. The various elements shown in the drawings may be the same or different. Which one is referred to as the first element and which is referred to as the second element is arbitrary.

본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다.In the present specification, when any one component 'transmits' or 'provides' data or signal to another component means that one component directly transmits data or signal to another component, as well as at least one or more other components. Transmitting data or signals to other components via other components.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following detailed description is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices, and/or systems described herein. However, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고장 예측 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a failure prediction system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 고장 예측 시스템은 센서부, 진동 발진부(100), 자장 발진부(110), 기준 신호 발진부(120), 데이터 수집부(200), 제어부(300) 및 표시부(400)를 포함한다.A failure prediction system according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit, a vibration oscillator 100 , a magnetic field oscillator 110 , a reference signal oscillator 120 , a data collection unit 200 , a control unit 300 , and a display unit 400 . include

센서부는 진동 센서(S1), 자장 센서(S2), 감지 센서(S3)를 포함할 수 있다. 센서부는 진동 센서(S1), 자장 센서(S2), 감지 센서(S3) 외에도 다양한 환경 인자를 감지하는 센서로 구성될 수 있다.The sensor unit may include a vibration sensor S1 , a magnetic field sensor S2 , and a detection sensor S3 . In addition to the vibration sensor S1, the magnetic field sensor S2, and the detection sensor S3, the sensor unit may be configured as a sensor for detecting various environmental factors.

진동 센서(S1)는 진동을 감지하여 이에 상응하는 감지 신호를 출력하는 역할을 한다. The vibration sensor S1 detects vibration and serves to output a detection signal corresponding thereto.

자장 센서(S2)는 자장을 감지하여 이에 상응하는 감지 신호를 출력하는 역할을 한다.The magnetic field sensor S2 detects a magnetic field and serves to output a detection signal corresponding thereto.

감지 센서(S3)는 예컨대, 음향 센서, 대기 센서, 수질 센서, 및 소음 센서 중 하나로 구성될 수 있다. The detection sensor S3 may include, for example, one of an acoustic sensor, an atmospheric sensor, a water quality sensor, and a noise sensor.

일 실시예에서 감지 센서(S3)는 대기, 수질, 토양 등에 존재하는 인체에 유해한 기체성분을 화학적, 물리학적, 생물학적 및 기계적 방법 등을 통해 감지한 후 전기적인 신호로 변환하여 정성 및 정량적으로 측정하는 기체 센서일 수 있다.In one embodiment, the detection sensor S3 detects gas components harmful to the human body present in the air, water quality, soil, etc. through chemical, physical, biological and mechanical methods, etc., and then converts them into electrical signals to measure them qualitatively and quantitatively. It may be a gas sensor.

일 실시예에서 감지 센서(S3)는 라만 또는 표면증강라만측정 방식을 이용하여 기체 분자를 탐지해 내는 기술을 적용한 라만 센서일 수 있다. 라만센서는 고감도 라만 분광법을 이용하기 위해 금 또는 은 나노입자 및 기판을 제작하고, 기체가 흡착될 수 있도록 나노입자의 표면을 유기물질로 개질 한 후, SERS (surface enhanced Raman spectroscopy) 효과에 의해 10만 배 이상 증강된 오염기체의 표면증강라만산란신호를 측정하여 각 기체의 농도를 수 ppm 이하의 농도에서도 검출할 수 있다. 라만 측정방법은 특정 파장의 레이저 고아원을 시료에 조사할 때 발생하는 광 에너지와 분자의 진동간의 상호작용에 의한 에너지가 변화된 산란광 신호를 얻어내고 물질에 따라 고유의 진동모드가 존재한다는 특성을 기초로 유기/무기 분자에 대한 정보를 얻을 수 있어 정량 분석은 물론 정성 분석이 가능하다는 장점을 갖는다.In an embodiment, the detection sensor S3 may be a Raman sensor to which a technology for detecting gas molecules using a Raman or surface-enhanced Raman measurement method is applied. For the Raman sensor, gold or silver nanoparticles and a substrate are fabricated to use high-sensitivity Raman spectroscopy, and the surface of the nanoparticles is modified with an organic material so that gas can be adsorbed, and then 10 by SERS (surface enhanced Raman spectroscopy) effect. By measuring the surface-enhanced Raman scattering signal of the polluting gas, which is more than 10,000 times enhanced, the concentration of each gas can be detected even at a concentration of several ppm or less. The Raman measurement method obtains a scattered light signal in which the energy is changed by the interaction between the optical energy generated when a laser orphanage of a specific wavelength is irradiated to the sample and the vibration of the molecule, and based on the characteristic that there is a unique vibration mode depending on the material. Since information on organic/inorganic molecules can be obtained, it has the advantage of being able to perform qualitative as well as quantitative analysis.

분자 고유의 라만 신호를 가지고 있어 다중 검출이 가능하고,라만 신호는 시간에 따라 줄지 않고, 온도 및 습도 등 주위 환경에 둔감한 특성을 이용하여 후술할 본 발명의 실시예에 따른 분석을 통해 장비의 고장 여부, 고장 예측에 활용될 수 있다. Multiple detection is possible because it has a Raman signal unique to the molecule, and the Raman signal does not decrease with time, and uses the characteristics insensitive to the surrounding environment such as temperature and humidity. It can be used for failure or failure prediction.

상술한 센서부를 이루는 각종 센서는 스마트 센서로서 센서 자체에서 데이터를 가공, 처리하여 후술할 데이터 수집부(200)를 전송할 수 있다. The various sensors constituting the above-described sensor unit are smart sensors, and the sensor itself may process and process data to transmit the data collection unit 200 to be described later.

데이터의 전송은 유선 인터페이스 또는 무선 인터페이스를 통하여 전송될 수 있다. 무선 인터페이스는 IEEE 802.11 무선랜 표준, IEEE 802.15 표준 기술이 이용될 수 있다.The data may be transmitted through a wired interface or a wireless interface. For the wireless interface, IEEE 802.11 wireless LAN standard and IEEE 802.15 standard technology may be used.

진동 발진부(100)는 진동 센서(S1) 주변에 설치되어 설정된 주파수의 진동 신호를 발생하는 역할을 하며, 제어부(300)에 의해 작동이 제어될 수 있다.The vibration oscillator 100 is installed around the vibration sensor S1 to generate a vibration signal of a set frequency, and the operation may be controlled by the controller 300 .

자장 발진부(110)는 자장 센서(S2) 주변에 설치되어 설정된 주파수의 자장 신호를 발생하는 역할을 하며, 제어부(300)에 의해 작동이 제어될 수 있다.The magnetic field oscillator 110 is installed around the magnetic field sensor S2 to generate a magnetic field signal of a set frequency, and the operation may be controlled by the control unit 300 .

기준 신호 발진부(120)는 감지 센서(S3) 주변에 설치되어 설정 주파수의 기준 신호를 발생하는 역할을 하며, 제어부(300)에 의해 작동이 제어될 수 있다.The reference signal oscillator 120 is installed around the detection sensor S3 to generate a reference signal of a set frequency, and the operation may be controlled by the controller 300 .

데이터 수집부(200)는 진동 센서(S1), 자장 센서(S2), 감지 센서(S3)로부터 감지 신호를 획득하여 제어부(300)에 전달할 수 있다.The data collection unit 200 may obtain a detection signal from the vibration sensor S1 , the magnetic field sensor S2 , and the detection sensor S3 and transmit it to the controller 300 .

제어부(300)는 데이터 수집부(200)에서 감지 신호를 입력받아 분석하여 분석결과를 표시부(400)를 통해 표시한다.The control unit 300 receives the detection signal from the data collection unit 200 , analyzes it, and displays the analysis result through the display unit 400 .

제어부(300)는 진동 발진부(100), 자장 발진부(110) 및 기준 신호 발진부(120) 중 하나 이상을 작동시켜 진동 신호, 자장 신호 및 기준 신호 중 하나 이상을 발생시키고, 데이터 수집부(200)에서 감지 신호들을 전달받아 그 디지털 신호들 각각의 주파수 및 신호 강도를 확인하여 내부에 설정된 주파수 범위 및 신호 강도 범위와 비교하고, 확인된 주파수가 설정된 주파수 범위에 속하지 않거나 확인된 신호 강도가 설정된 신호 강도 범위에 속하지 않을 때 진동 센서(S1), 자장 센서(S2) 및 감지 센서(S3)의 이상 상태로 결정할 수 있다. 또한 확인된 주파수가 설정된 주파수 범위에 속하고 확인된 신호 강도가 설정된 신호 강도 범위에 속할 경우 센서의 정상 상태로 결정할 수 있다.The control unit 300 operates one or more of the vibration oscillator 100, the magnetic field oscillator 110, and the reference signal oscillator 120 to generate one or more of the vibration signal, the magnetic field signal, and the reference signal, and the data collection unit 200 Receive detection signals from the , check the frequency and signal strength of each digital signal, compare it with the internally set frequency range and signal strength range, and if the checked frequency does not belong to the set frequency range or the confirmed signal strength is set When it does not fall within the range, it may be determined as an abnormal state of the vibration sensor S1 , the magnetic field sensor S2 , and the detection sensor S3 . In addition, when the checked frequency belongs to the set frequency range and the checked signal strength belongs to the set signal intensity range, it is possible to determine the normal state of the sensor.

결정된 센서의 상태는 표시부(400)를 통해 관리자가 인식 가능하도록 표시될 수 있다.The determined state of the sensor may be displayed so that an administrator can recognize it through the display unit 400 .

제어부(300)는 마이크로프로세서, 퍼스널 컴퓨터, 스마트폰, 노트북, 넷북 등 정보 처리가 가능한 컴퓨팅 디바이스 중 어느 하나일 수 있다.The controller 300 may be any one of computing devices capable of processing information, such as a microprocessor, a personal computer, a smart phone, a notebook computer, and a netbook.

주파수 및 신호 강도는 진동 센서(S1), 자장 센서(S2) 및 감지 센서(S3) 별로 확인될 수 있으며, 설정된 주파수 범위 및 신호 강도 범위와 비교하는 값은 진동 센서(S1), 자장 센서(S2) 및 감지 센서(S3) 각각의 감지 신호의 주파수 및 신호 강도일 수 있다.Frequency and signal strength can be checked for each vibration sensor (S1), magnetic field sensor (S2), and detection sensor (S3), and the value compared with the set frequency range and signal strength range is the vibration sensor (S1), magnetic field sensor (S2) ) and the detection sensor S3 may be the frequency and signal strength of each detection signal.

센서의 정상 상태 및 이상 상태 판단은 각 센서별로 이루어질 수 있으며, 표시부(400)에도 진동 센서(S1), 자장 센서(S2) 및 감지 센서(S3) 별로 센서의 정상 상태 및 이상 상태가 표시될 수 있다.Determination of the normal state and abnormal state of the sensor may be made for each sensor, and the normal state and abnormal state of the sensor may be displayed on the display unit 400 for each vibration sensor S1, magnetic field sensor S2, and detection sensor S3. have.

표시부(400)는 제어부(300)로부터 진동 센서(S1), 자장 센서(S2) 및 감지 센서(S3) 각각의 감지된 값에 기초한 분석 결과와 제어부(300)로부터 센서별로 결정된 센서의 이상 상태 유무에 상응하는 표시 제어 신호를 입력받아 분석 결과 및 센서의 이상 상태 유무를 출력할 수 있다. 표시부(400)는 이미지, 음향, 영상을 비롯하여 관리자가 인식할 수 있는 다양한 형태의 정보를 표시하는 출력장치로서 스피커, 디스플레이소자, 발광소자, 진동소자 또는 이들의 조합이 될 수 있다. The display unit 400 displays an analysis result based on the values detected by the vibration sensor S1, the magnetic field sensor S2, and the detection sensor S3 from the control unit 300, and whether the sensor has an abnormal state determined by the sensor from the control unit 300 It is possible to receive a display control signal corresponding to , and output an analysis result and whether there is an abnormal state of the sensor. The display unit 400 is an output device that displays various types of information that an administrator can recognize, including images, sounds, and images, and may be a speaker, a display device, a light emitting device, a vibration device, or a combination thereof.

일 실시예에서 분석결과는 예지보전에 활용 가능한 데이터로 출력될 수 있다. 예지보전이란 설비의 데이터를 분석하여 이상징후를 사전에 파악하고 조치하는 유지보수 방법으로서 설비의 상태를 기반으로 하기 때문에 CBM(Condition based maintenance)라고도 한다. 예지보전은 주기적으로 설비의 상태를 점검하고 그 결과를 진단, 예지하여 수리 여부를 결정하는 방식으로, 스마트 팩토리의 주요 기술 중 하나인 IIoT(Industrial Internet of Things)를 활용하여 상술한 센서부를 통해 데이터를 수집하여 보전 여부를 결정할 수 있다.In an embodiment, the analysis result may be output as data usable for predictive maintenance. Predictive maintenance is also called CBM (Condition based maintenance) because it is based on the condition of the facility as a maintenance method to identify and take action for abnormal symptoms in advance by analyzing the data of the facility. Predictive maintenance is a method of periodically checking the status of facilities and diagnosing and predicting the results to determine whether to repair or not. can be collected to determine whether to preserve them.

예지보전에 활용 가능한 데이터는 센서부를 구성하는 각 센서의 예상 교체 시기, 잔존 수명 등을 나타내는 데이터일 수 있다.The data available for predictive maintenance may be data indicating an expected replacement time and remaining life of each sensor constituting the sensor unit.

이를 통해 고장 발생 시점을 사전에 예측, 선행 보전활동을 할 수 있기때문에 기존 유지보수 방식이 가지고 있던 과잉 보전 및 부정확한 고장 분석 등의 문제를 개선하여 보전 활동의 신뢰성을 높이고 경제성을 개선할 수 있다.Through this, the time of failure can be predicted in advance and maintenance activities can be carried out, so it is possible to improve the reliability of maintenance activities and improve economic efficiency by improving problems such as excessive maintenance and inaccurate failure analysis of the existing maintenance methods. .

이하에서는 상술한 고장 예측 시스템 , 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 자기 진단 기능을 가진 환경 측정 장치를 이용한 자기 진단 방법에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, a self-diagnosis method using the above-described failure prediction system and an environment measuring device having a self-diagnosis function according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고장 예측 시스템을 이용한 고장 예측 방법을 나타낸 흐름도 이다.2 is a flowchart illustrating a failure prediction method using a failure prediction system according to an embodiment of the present invention.

제어부(300)가 진동 발진부(100), 자장 발진부(110) 및 기준 신호 발진부(120) 중 하나 이상을 작동시켜 진동 신호, 자장 신호 및 기준 신호 중 하나 이상을 발생한다(S10).The controller 300 operates one or more of the vibration oscillator 100 , the magnetic field oscillator 110 , and the reference signal oscillator 120 to generate one or more of the vibration signal, the magnetic field signal, and the reference signal ( S10 ).

이어서, 데이터 수집부(200)는 진동 센서(S1), 자장 센서(S2) 및 감지 센서(S3)로부터의 감지 신호 들이 획득한다.(S20). Then, the data collection unit 200 acquires the detection signals from the vibration sensor S1, the magnetic field sensor S2, and the detection sensor S3 (S20).

이때, 제어부(300)는 데이터 수집부(200)로부터 감지 신호를 전달받아 분석한다. 진동 센서(S1), 자장 센서(S2) 및 감지 센서(S3)로부터의 감지 신호들 각각의 주파수 및 신호 강도를 확인하고(S30), 확인된 감지 신호들 각각의 주파수가 설정 주파수 범위 내에 속하는 지의 여부를 결정한다(S40).At this time, the control unit 300 receives the detection signal from the data collection unit 200 and analyzes it. Check the frequency and signal strength of each of the detection signals from the vibration sensor S1, the magnetic field sensor S2, and the detection sensor S3 (S30), and whether the frequency of each of the detected detection signals falls within the set frequency range It is determined whether or not (S40).

상기 스텝(S40)에서 확인된 감지 신호들 각각의 주파수가 설정 주파수 범위 내에 속할 때(YES), 제어부(300)는 확인된 감지 신호들 각각의 신호 강도가 설정 신호 강도 범위 내에 속하는 지의 여부를 결정한다(S50).When the frequency of each of the detection signals identified in the step S40 falls within the set frequency range (YES), the control unit 300 determines whether the signal strength of each of the identified detection signals falls within the set signal strength range do (S50).

S50에서 확인된 감지 신호의 강도가 설정된 신호 강도 범위에 속할 때(YES), 제어부(300)는 표시부(400)를 제어하여 진동 센서(S1), 자장 센서(S2) 및 감지 센서(S3) 별로 센서의 정상 상태를 표시한다(S60).When the strength of the detection signal confirmed in S50 falls within the set signal strength range (YES), the control unit 300 controls the display unit 400 for each vibration sensor S1, magnetic field sensor S2 and detection sensor S3. The normal state of the sensor is displayed (S60).

40에서 감지 신호의 주파수가 설정 주파수 범위에 속하지 않을 때(NO), 표시부(400)에 의해 센서의 이상 상태가 표시된다(S70).In step 40, when the frequency of the detection signal does not belong to the set frequency range (NO), the abnormal state of the sensor is displayed by the display unit 400 (S70).

S50에서 확인된 감지 신호의 신호 강도가 설정된 신호 강도 범위에 속하지 않을 경우(NO), 표시부(400)에 의해 센서의 이상 상태가 표시된다(S70).If the signal strength of the detection signal confirmed in S50 does not fall within the set signal strength range (NO), the abnormal state of the sensor is displayed by the display unit 400 (S70).

이후, 분석 결과를 바탕으로 예지보전 데이터를 표시할 수 있다(S80)Thereafter, predictive maintenance data can be displayed based on the analysis result (S80)

도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.In the drawings and specification, an optimal embodiment is disclosed, and specific terms are used, but these are used only for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and are used to limit the meaning or limit the scope of the present invention described in the claims it didn't happen Therefore, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

50: 센서부
S1: 진동 센서
S2: 자장 센서
S3: 감지 센서
100: 진동 발진부
110: 자장 발진부
120: 기준 신호 발진부
200: 데이터 수집부
300: 제어부
400: 표시부50: sensor unit
S1: Vibration sensor
S2: magnetic field sensor
S3: detection sensor
100: vibration oscillation unit
110: magnetic field oscillation unit
120: reference signal oscillator
200: data collection unit
300: control unit
400: display

Claims

a vibration sensor that detects vibration and acquires vibration data;
a magnetic field sensor for detecting a magnetic field to obtain magnetic field data;
a detection sensor configured to acquire detection data by detecting at least one of sound, air, water quality, and noise;
a vibration oscillator installed around the vibration sensor to generate a vibration signal of a set frequency;
a magnetic field oscillator installed around the magnetic field sensor to generate a magnetic field signal of a set frequency;
a reference signal oscillator installed around the detection sensor to generate a reference signal of a set frequency;
a data collection unit configured to acquire the vibration data, the magnetic field data, and the detection data from the vibration sensor, the magnetic field sensor and the detection sensor through a wireless interface;
Receives and analyzes the sensed data from the data collection unit, generates an output control signal for the analysis result, operates at least one of the vibration oscillator, the magnetic field oscillator, and the reference signal oscillator to generate at least one of a vibration signal, a magnetic field signal, and a reference signal Generates a control signal to be generated, receives digital signals from the data collection unit, checks the frequency and signal strength of each of the digital signals, compares them with a frequency range and signal strength range set inside, and the checked frequency is a set frequency When it does not fall within the range or the confirmed signal strength does not fall within the set signal strength range, each of the vibration sensor, magnetic field sensor and detection sensor is determined as an abnormal state, and generated based on the abnormal state determination result output signal and the abnormal state determination result a control unit configured to generate a predictive maintenance data output signal; and
and a display unit for receiving and displaying the abnormal state determination result output signal and the predictive maintenance data output signal from the control unit.

The method of claim 1,
the control unit
When the identified frequency belongs to the set frequency range and the confirmed signal strength falls within the set signal intensity range, the vibration sensor, the magnetic field sensor and the detection sensor are each determined to be in a normal state, a failure prediction system.

As a failure prediction method performed by the failure prediction system according to claim 1,
a first step of generating, by the controller, at least one of the vibration oscillation unit, the magnetic field oscillation unit, and the reference signal oscillation unit to generate at least one of the vibration signal, the magnetic field signal, and the reference signal;
a second step of acquiring vibration data, magnetic field data, and detection data from a vibration sensor, a magnetic field sensor, and a detection sensor through a wireless interface in the data collection unit;
a third step in which the controller analyzes the vibration data, the magnetic field data, and the detection data to check the frequency and signal strength of each of the detection signals from the vibration sensor, the magnetic field sensor, and the detection sensor;
a fourth step of determining whether the frequency of each of the detected detection signals is within a set frequency range by the control unit;
a fifth step of determining whether the signal strength of each of the detection signals identified by the control unit is within a set signal strength range when the frequency of the detection signal in the determining whether the frequency range is within the set frequency range;
a sixth step of displaying a normal state of the sensor by a display unit when the strength of the detection signal falls within the signal strength range set in the determining whether the signal strength is within the signal strength range; and
and a seventh step in which the predictive maintenance data obtained based on the determination results of the fifth and sixth steps are displayed by a display unit.