KR20230007691A - 독립된 이상 신호 감지 db를 구비한 밸브 진단 감시장치 - Google Patents

독립된 이상 신호 감지 db를 구비한 밸브 진단 감시장치 Download PDF

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KR20230007691A
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Abstract

본 출원 발명은 자동 또는 수동 제어 밸브의 진단 감시 장치에 관한 것이다.
기존의 자동 또는 수돈 밸브의 모니터링 장비가 존재하였으나, 원격에서 모니터링을 하고 있어, 통신이 두절되거나 동작 이상이 발생한 경우에 밸브의 이상 신호 등을 수집하지 못하는 경우가 있어 이를 보완하고자 하는 것이다.
본 출원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 밸브 진단 감시를 위하여 밸브에 부착되어 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치로 신호를 전달하는 센서로 수동핸들 조작감시센서; 및 리미트 스위치; 및 리크 디텍터; 및 유량측정 센서; 및 서모커플; 및 음향센서; 및 가속도센서; 및 로드셀;을 구비하고 상기 밸브 진단 감시를 위한 센서의 신호를 디지털로 변환하여 신호처리하기 위한 아날로그 디지털 컨버터 및 상기 디지털 컨버터에서 받은 신호를 센서데이터 저장부에 저장하고, 통신모듈을 통하여 중앙제어시스템과 인공지능밸브 진단부로 전송하는 마이크로컨트롤유닛을 구비하고, 상기 밸브 진단 감시를 위한 센서와는 별도로 밸브 주변의 환경변화를 측정하기 위한 온도 및 습도센서와 환경음향센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시 장치를 제공한다.
본 발명의 상기와 같은 구성에 의하여 기존에 중앙제어 시스템에 의하여 제어되고 일부 동작을 모니터링하던 밸브에 독립적으로 설치하여 밸브의 동작상태를 모니터링할 수 있는 수단을 제공한다.

Description

독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치{.}
본 출원 발명은 각종 유체를 이동하는 공정을 구비한 공장자동화의 중요한 구성요소인 자동제어밸브에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 외부와의 네크워크가 단절된 경우에도 독립적인 고장감지 DB를 보유하여 고장이라고 판단되는 경우 경보를 울리는 자동제어 밸브 및 그 제어장치에 관한 것이다.
본 출원 발명 이전의 선행기술로 사물 인터넷을 이용한 자동제어 밸브 시스템에 관한 것으로, 자동밸브에 압력센서를 일체로 설치하고 사물인터넷(IIoT)을 기반으로 능동적으로 제어하여 상위중앙감시반에 데이터를 송신하는 자동제어시스템에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 사용된 자동제어 밸브는 온도조절을 하는 목적으로 단순히 OPEN/CLOSE 많이 사용된다. 특히 자동제어 밸브의 선정 시 유체의 종류 밸브1차측압력, 밸브전후단의압력, 유량계수산출, 적용차압한계, 클로즈 오브 레이팅등 많은 요소를 검토하여 선정해야 하므로, 건물에너지 관리에 매우중요한 자동제어밸브를 다양한 특성 및 기능을 가지고 있는 자동제어밸브와 IT기술과 접목하여 능동적으로 제어가 필요하다. 이에 다양한 기능 및 특성을 가진 밸브를 사물인터넷과 연결하여 많은 테이타를 이용한 밸브의 급수온도, 환수온도, 밸브입구압력, 밸브출구압력, 실제유량,실개도상태, 설정유량, 제어설정유량, 밸브의 개도 등 다양한 값을 모니터링 및 제어로 관리자의 편의성을 제공하는 기술이다.
또 다른 선행기술로 자동 및 수동 모드를 구비하고, 자동 모드인 경우 난방환수온도 미만인 경우 밸브가 자동으로 개방되고, 수동 모드인 경우 사용자가 원하는 온도로 난방수의 온도를 설정할 수 있는 난방수 자동유량제어밸브에 관한 기술이다. 이 기술은 중간부와 중간부의 전/후단에 제1 및 제2 원통부가 일체로 형성되며, 중간부의 타측과 동일한 축방향의 원형 개구를 형성하는 돌기부를 구비하는 밸브 몸체와; 일단이 중간부의 타측에 회전 가능하게 지지되고 중간 부분이 밸브 몸체의 내주부와 나사 결합되는 이동가이드축과; 돌기부의 측면과 선택적인 면접촉 결합이 이루어지도록 이동가이드축에 슬라이딩 가능하게 결합된 가동 디스크와; 가동 디스크를 중간부의 하류측으로 이동하도록힘을 가하는 바이어스 스프링과; 난방수 온도에 따라 확장 및 수축이 이루어져서 가동 디스크를 돌기부의 측면과 접촉/분리시키는 형상기억 스프링과; 이동가이드축의 일단에 결합 고정되어 원하는 모드와 난방수의 온도 레벨을 설정하기 위한 핸들을 포함한 구성이 개시되어 있다.
또 다른 선행기술은 유체기기 중 고장빈도가 가장 높은 밸브에 대하여 밸브의 안전기능을 수행하게 하는 제어밸브용 공기 구동기에 스마트센서 모듈을 설치하여 실시간 성능을 계산하는 자가진단(Self Detecting)을 통해 고장상태를 진단하고 Auto Calibration을 통해 계통 정지 등의 사고를 사전에 예방할 수 있는 스마트센서 모듈을 이용한 빅데이터 기반 인공지능형 밸브 자동제어 방법이 개시되어 있다.
등록특허공보 제10-1853325호 등록특허공보 제10-0950147호 공개특허공보 제10-2020-0137252호
본 출원 발명은 자동 또는 수동 제어 밸브의 진단 감시 장치에 관한 것이다.
기존의 자동 또는 수돈 밸브의 모니터링 장비가 존재하였으나, 원격에서 모니터링을 하고 있어, 통신이 두절되거나 동작 이상이 발생한 경우에 밸브의 이상 신호 등을 수집하지 못하는 경우가 있어 이를 보완하고자 하는 것이다.
본 출원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 다음과 같은 과제해결 수단을 제공한다.
밸브 진단 감시를 위하여 밸브에 부착되어 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치로 신호를 전달하는 센서로
수동핸들 조작감시센서; 및
리미트 스위치; 및
리크 디텍터; 및
유량측정 센서; 및
서모커플; 및
음향센서; 및
가속도센서; 및
로드셀;을 구비하고 상기 밸브 진단 감시를 위한 센서의 신호를 디지털로 변환하여 신호처리하기 위한 아날로그 디지털 컨버터 및 상기 디지털 컨버터에서 받은 신호를 센서데이터 저장부에 저장하고, 통신모듈을 통하여 중앙제어시스템과 인공지능밸브 진단부로 전송하는 마이크로컨트롤유닛을 구비하고,
상기 밸브 진단 감시를 위한 센서와는 별도로 밸브 주변의 환경변화를 측정하기 위한 온도 및 습도센서와 환경음향센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시 장치를 제공한다.
또한, 상기 밸브의 이상동작을 확인하기 위하여 상기 로드셀 신호의 크기와 상기 리미트 스위치의 입력 값을 비교하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 상기 자동제어밸브의 이상동작을 확인하기 위하여 상기 로드셀의 신호의 크기와 상기 유량측정 센서의 신호값을 비교하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 상기 이상 동작의 판단은 상기 인공지능 밸브 진단부에서 상기 마이크로컨트롤유닛에서 보내준 센서 데이터를 누적하여 분석함으로써 상기 이상 동작을 찾아내는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 중앙제어시스템에서 자동 또는 수동으로 상기 통신모듈을 통하여 전송된 센서 데이터로부터 이상을 발견한 경우 이를 그 데이터 셋과 함께 인공지능 밸브진단부로 이상발견을 전달함으로써 이를 이상신호감지 DB에 추가함으로써 이상 신호감지DB가 생성되는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 상기 인공지능 밸브 이상 진단부에서 이상 신호가 감지된 경우 센서 데이터 셋을 이상신호감지 DB에 업데이트하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 상기 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치와 상기 중앙제어 시스템과 통신이 두절된 경우에도 상기 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치는 내장된 센서데이터 저장장치에 센서 데이터를 저장하고 인공지능 밸브진단부에서 밸브의 이상동작 여부를 진단하며 독립적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
상기 내장된 센서데이터 저장장치는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치와 상기 중앙제어 시스템 사이의 통신 경로 상에 구비되, 상기 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치와 연결되어 있는 상태에서는 데이터를 기록만 할 수 있을 뿐 삭제나 읽어오기가 불가능하도록 구성되어 센서 데이터의 조작을 방지하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
본 발명의 상기와 같은 구성에 의하여 기존에 중앙제어 시스템에 의하여 제어되고 일부 동작을 모니터링하던 밸브에 독립적으로 설치하여 밸브의 동작상태를 모니터링할 수 있는 수단을 제공한다.
이러한 수단에 의하여 기존의 밸브 제어 및 모니터링 수단을 교체하지 않고, 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 구비함으로써 밸브의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 실시간 센서 신호를 모두 저장함으로써 밸브의 상태를 상시 모니터링하고 밸브의 이상 상태를 진단할 수 있는 수단을 제공한다. 또한, 통신이 단절된 경우에도 내장 메모리에 밸브의 상태를 측정한 센서의 신호를 항시 저장함으로써 밸브 이상 발생 시 원인을 찾을 수 있는 수단을 제공한다.
또한, 부가적으로 상기 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치에 밸브 포지셔너, 히터 및 솔레노이드 등을 구동할 수 있는 구동부를 더 구비함으로써 독립적으로 밸브를 제어하고, 밸브의 이상 여부를 감지할 수 있는 수단을 제공함으로써 별도의 비용 없이 밸브의 제어 및 밸브 진단 감시할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치의 내부 구성도와 외부 센서 연결도 및 센서 신호의 흐름을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 밸브에 설치한 사시도 이다.
도 3은 본 발명의 밸브에 설치된 로드셀유닛의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치의 일 실시예로써 외형도와 외부에 연결되는 주변 센서 및 통신부의 구성을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 제어신호와 그 제어신호에 따라 밸브자동구동부가 구동되며 밸브자동구동부에 구비된 로드셀에서 측정되는 신호와 밸브자동구동부의 상하 움직임을 측정하여 이를 피드백하는 신호를 함께 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명 이전의 중앙제어 시스템 방식의 밸브 제어와 이의 모니터링 시스템이다. 기본적으로 중앙제어 시스템에서 밸브를 원격에서 제어하며, 상기 밸브의 이상 여부를 모니터?′歐? 위하여 부가적으로 리크디텍터, 유량측정센서 및 서모커플 등을 사용하는 구성이다.
도 7은 본 발명의 복수개의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 중앙제어 시스템에 통신을 통하여 연결하고 이를 서버와 광대역망 및 이더넷을 통하여 여러 종류의 터미널에서 제어할 수 있는 개념도를 도시하고 있다. 즉 본 출원 발명은 통신이 가능한 곳이라면 어디서라도 제어 및 모니터링이 가능함을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 통신망 연결 실시예로 복수개의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 체인으로 연결하여 중앙제어 시스템에서 동시에 모니터링하고 고장 시 경보하는 개념을 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치 전체 구성도를 도시하고 있다.
본 출원 발명은 기본적으로 밸브의 상태를 감시하고 이상여부를 진단하는 장치이다. 여기에 부가적으로 상기 밸브의 유량 또는 개도 또는 단속을 제어할 수 있는 제어부 및 상기 밸브를 가열 또는 냉각하는 구성을 더 추가하여 구할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 본 출원 발명은 밸브의 상태를 감시하는 것을 그 기본 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 밸브의 상태를 측정하는 센서들과 상기 센서들로부터 입력된 신호를 디지털로 변환하고 이를 저장하고, 송신하는 부분으로 구성되어 있다. 여기에 상기 디지털로 변환된 신호를 인공지능 밸브 진단부에서 연속적으로 밸브의 상태를 감시하고, 밸브의 감시 신호로부터 밸브의 이상여부를 인공지능 학습 기법을 이용하여 개발된 모델에 입력하여 밸브의 상태를 진단하게된다.
상기의 본 발명의 작용 효과를 도면을 활용하여 설명하면, 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치의 내부 구성도와 외부 센서 연결도 및 센서 신호의 흐름을 도시하고 있다.
도 1에서는 본 출원 발명의 전체 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 여기서 좌측에 구비된 센서 등은 상황에 따라 모두 사용할 수도 있고, 일부 필요한 센서만을 사용할 수도 있다. 도 1에서 살펴볼 구성은 환경측정센서와 밸브센서 이다. 이 두 구성은 독립된 블록으로 구성되어 있어 그 역할을 분담하고 있다. 즉, 환경측정 센서는 본 출원 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치가 설치된 위치에서의 환경을 의미한다. 환경을 측정하는 목적으로 설치되지만, 실질적인 이용가치는 환경의 변화를 측정하는 것이다. 일반적인 사용 환경에서 습도가 높지 않았으나, 어느 순간 습도가 놓아 졌거나, 온도가 높아진 경우 밸브 또는 파이프의 고장일 수 있다. 또한, 감작스러은 폭발음과 같은 괭음이 발생한 경우에도 이를 측정하여 중앙제어 시스템에 이를 알리는 기능을 하는 것이 환경측정 센서이다.
이는 밸브 및 상기 밸브와 연결된 파이프만을 모니터링하는 경우 상기 밸브와 파이프의 직접적인 손상이 있는 경우에만 경보가 발생되기 때문에 주변의 원인에의한 고장 또는 사고의 발생에 그 대응이 느릴 수 있다. 본 출원 발명은 이러한 문제를 반영하기 위하여 환경측정센서를 더 구비하였다.
또한, 센서 데이터 저장부를 별도로 구비하고 있다. 또한, 상기 센서 데이터 저장부는 저장만 가능할 뿐 장치에 부착되어 있는 동안은 저장된 값을 볼 수 없도록 하였다. 도1에서 중앙제어시스템과 MCU가 통신모듈을 통하여 연결될 수 있다.
상기 중앙제어시스템은 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치로부터 센서의 측정값을 받기만 한다. 또한 밸브의 제어는 상기 중앙제어시스템에서 이루어진다. 별도의 라인으로 상기 인공지능 밸브 진단부에 고장 발견신호를 전송할 수 있다. 이는 상기 중앙제어시스템에서 수신한 밸브의 상태를 측정한 센서의 측정값으로부터 이상 상태를 자동 또는 수동으로 관리자가 감지한 경우 이를 상기 인공지능 밸브 진단부에 제공함으로써 상기 인공지능 밸브 진단부의 교시값으로 사용할 수 있으며, 이를 별도의 독립된 이상 신호 감지 DB의 자료로 사용한다.
또한, 기존에 제어기에 설치되어 있던, 또는 부가적으로 밸브의 개도 상태를 측정할 수 있는 밸브 개도 센서를 더 구비하여 밸브의 열림 정도에 따른 센서의 신호를 모니터링하고, 이로부터 밸브의 동작이상을 밸브의 동작상태와 연동하여 측정하고, 저장하고 이를 활용할 수 있다. 상기 밸브 개도 센서와 함께 밸브의 열림 정도를 제어할 수 있는 밸브 구동부를 더 구비할 수 있다. 상기 밸브 개도 센서와 밸브 구동부를 연결하여 밸브의 개도의 제어와 함께 밸브의 개도를 측정하여, 밸브의 열림 정도를 피드백 제어할 수 있다. 이렇게 구성된 밸브 위치 제어장치는 밸브 포지셔너로 불릴 수 있다.
도 2는 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 밸브에 설치한 사시도 이다. 도면부호 120으로 표시부가 본 출원 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시 모니터링 컨트롤러이다.
본 발명의 도2에는 자동제어밸브(110)을 사용하였으며,밸브자동구동부(111)를 구비하고 있다. 상기 자동제어밸브는 중앙제어 시스템에서 제어할 수도 있고 본 출원 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치(100)에서 제어할 수도 있다. 이외에도 수동핸들조작감시센서(112), 리미트 스위치(113), 리크디텍터(114), 유량측정센서(115), 서모커플(116), 히터(117), 솔레노이드밸브(118), 포지셔너(119) 등 중 선택적으로 본 출원 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치에 구비될 수 있다. 또한 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시 모니터링 컨트롤러(120)을 찾아볼 수 있다. 상기 컨드롤러 내부에는 온/ 습도 센서와 음향센서가 구비되어 폭발음, 밸브에서 세어 나오는 가스 또는 유체에 의한 온도 및 습도의 변화를 감지하는데 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 밸브에 설치된 로드셀유닛의 확대도이다. 상기 로드셀 유닛에는 일반적으로 스트레인 게이지를 부착하여 사용하나 다른 센서를 사용하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치의 일 실시예로써 외형도와 외부에 연결되는 주변 센서 및 통신부의 구성을 도시하고 있다. 본 출원 발명에서는 외부 통신의 목적과 규격에 따라, 이너넷, RS232C 및 직렬통신의 한종류인 uart를 예시하고 있으나, 로라, 5G, 블루투스, 와이파이 등 여러 통신 방법이 모두사용될 수 있다. 또한, 밸브와 연결된 파이프에서 발생하는 이상 신호 중에서 진동을 정확하게 측정하기 위하여 음향센서 및 가속도 센서를 더 구비하였다. 이렇게 측정된 음향 및 가속도는 이전 신호와의 직접 비교를 통하여 이상 동작을 확인할 수도 있고, 주파수분석(fft)를 통하여 특정 주파수의 신호 발생에 의한 이상을 감지하는 방법을 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제어신호와 그 제어신호에 따라 밸브자동구동부가 구동되며 밸브자동구동부에 구비된 로드셀에서 측정되는 신호와 밸브자동구동부의 상하 움직임을 측정하여 이를 피드백하는 신호를 함께 도시한 그래프이다. 일예로써 상기 중앙제어 시스템에서 밸브자동구동부(포지셔너)를 제어하는 경우, 밸브를 구동시키기 위한 제어신호가 0%에서 100%로 짧은 시간에 입력되면, 이에 따라 밸브가 움직이면서 로드셀에 압력이 가해지고 상기 로드셀의 측정값이 변화된다. 밸브가 움직이면 이에 따라 움직인 밸브의 양만큼 피드백 신호가 발생하게됨을 알 수 있다.
도 6은 본 발명 이전의 중앙제어 시스템 방식의 밸브 제어와 이의 모니터링 시스템이다. 기본적으로 중앙제어 시스템에서 밸브를 원격에서 제어하며, 상기 밸브의 이상 여부를 모니터?′歐? 위하여 부가적으로 리크디텍터, 유량측정센서 및 서모커플 등을 사용하는 구성이다. 본 발명의 필요성을 설명하기 위하여 기존의 밸브 제어 장치를 도시하였다. 기존의 밸브 제어장치는 단순히 밸브만을 제어할 뿐 밸브의 상태를 감시하고 진단하는 기능이 없었다. 일부 보조적으로 리크디테터, 유량츨정센서 및 서모커플을 구비하는 경우가 있으나, 진단기능이 있다기 보다는 감시 기능을 위하여 구비하고 있다.
진단과 감시는 크게 다르지 않지만, 본 출원 발명에서는 보이는 것을 보여주는 것은 감시로, 보이지 않는 것을 알아내는 것은 진단으로 사용하였다. 즉, 밸브의 동작에 이상이 생겨 발생하는 신호를 보고 이상을 발견하는 것은 감시 기능이고, 이상이 생겼다는 이상 발생이 있기 전에 이상이 있을 수 있다. 이상이 발생할 수 있다는 것을 알아내는 것을 진단으로 사용하였다.
도 7은 본 발명의 복수개의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 중앙제어 시스템에 통신을 통하여 연결하고 이를 서버와 광대역망 및 이더넷을 통하여 여러 종류의 터미널에서 제어할 수 있는 개념도를 도시하고 있다. 즉 본 출원 발명은 통신이 가능한 곳이라면 어디서라도 제어 및 모니터링이 가능함을 도시하고 있다. 직렬 또는 병렬로 네트워크를 구성하고 본 출원 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 연결하여 이를 모니터링 하는 구성을 도시하고 있다. 도7에서 VPN은 가상사설망을 의미하며, 5G망 등의 통신네트워크를 이용하는 것도 가능하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 통신망 연결 실시예로 복수개의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시 장치를 체인으로 연결하여 중앙제어 시스템에서 동시에 모니터링하고 고장 시 경보하는 개념을 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치 전체 구성도를 도시하고 있다.
본 출원 발명은 외부센서, 내부센서, 밸브 감시부, 인공지능 밸브 진단부로 구성된다. 상기 외부센서는 밸브의 상태를 감지하는 밸브 센서이고, 내부센서는 본 발명의 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치가 설치된 위치의 환경을 측정하는 온도/ 습도 및 음향센서를 포함한다. 필요한 경우 진동을 측정하기위한 가속도센서와 가스 센서를 포함할 수도 있다. 상기 인공지능 밸브 진단부는 상기 밸브 감시부로부터 센서의 측정값을 입력받아, 학습을 통하여 구축된 인공지능 진단를 수행한다. 여기에 특정 이상신호를 발견한 경우 이들 데이터 셋을 DB화 하여 저장하는 독립된 이상신호 감지 DB를 더 구비한다. 이는 인공지능 학습의 단점인 로컬 최적화에 의한 특정 에러의 미감지를 보완하고자 하는 것으로, 측정 값 만으로 이상을 감지하는 것이 확실한 경우에는 이를 진단 학습데이터로 사용하지 않고, 고장 데이터로 별도로 관리함으로써 학습 부담과 학습에 의하여서도 발생하는 특정 신호에 대한 오차를 없애고자 하는 것이다.
상기와 같은 작용 효과를 나타내기 위한 발명의 구성은 다음과 같다.
밸브 진단 감시를 위하여 밸브에 부착되어 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치로 신호를 전달하는 센서로
수동핸들 조작감시센서; 및
리미트 스위치; 및
리크 디텍터; 및
유량측정 센서; 및
서모커플; 및
음향센서; 및
가속도센서; 및
로드셀;을 구비하고 상기 밸브 진단 감시를 위한 센서의 신호를 디지털로 변환하여 신호처리하기 위한 아날로그 디지털 컨버터 및 상기 디지털 컨버터에서 받은 신호를 센서데이터 저장부에 저장하고, 통신모듈을 통하여 중앙제어시스템과 인공지능밸브 진단부로 전송하는 마이크로컨트롤유닛을 구비하고,
상기 밸브 진단 감시를 위한 센서와는 별도로 밸브 주변의 환경변화를 측정하기 위한 온도 및 습도센서와 환경음향센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시 장치를 제공한다.
또한, 상기 밸브의 이상동작을 확인하기 위하여 상기 로드셀 신호의 크기와 상기 리미트 스위치의 입력 값을 비교하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 상기 자동제어밸브의 이상동작을 확인하기 위하여 상기 로드셀의 신호의 크기와 상기 유량측정 센서의 신호값을 비교하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 상기 이상 동작의 판단은 상기 인공지능 밸브 진단부에서 상기 마이크로컨트롤유닛에서 보내준 센서 데이터를 누적하여 분석함으로써 상기 이상 동작을 찾아내는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 중앙제어시스템에서 자동 또는 수동으로 상기 통신모듈을 통하여 전송된 센서 데이터로부터 이상을 발견한 경우 이를 그 데이터 셋과 함께 인공지능 밸브진단부로 이상발견을 전달함으로써 이를 이상신호감지 DB에 추가함으로써 이상 신호감지DB가 생성되는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 상기 인공지능 밸브 이상 진단부에서 이상 신호가 감지된 경우 센서 데이터 셋을 이상신호감지 DB에 업데이트하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
또한, 상기 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치와 상기 중앙제어 시스템과 통신이 두절된 경우에도 상기 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치는 내장된 센서데이터 저장장치에 센서 데이터를 저장하고 인공지능 밸브진단부에서 밸브의 이상동작 여부를 진단하며 독립적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
상기 내장된 센서데이터 저장장치는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치와 상기 중앙제어 시스템 사이의 통신 경로 상에 구비되, 상기 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치와 연결되어 있는 상태에서는 데이터를 기록만 할 수 있을 뿐 삭제나 읽어오기가 불가능하도록 구성되어 센서 데이터의 조작을 방지하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치를 제공한다.
100 : 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치
110 : 자동제어밸브
111 : 밸브자동구동부
112 : 수동핸들조작감시센서
113 : 리미트스위치
114 : 리크디텍터
115 : 유량측정센서
116 : 서모커플
117 : 히터
118 : 솔레노이드 밸브
119 : 포지셔너
120 : 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시 모니터링 컨트롤러
121 : 아날로그 디지털컨버터 (ADC)
122 : 마이크로컨트롤러 (MCU)
123 : 전원공급모듈
124 : 통신모듈
125 : SCR(Silicon controlled rectifier)은 실리콘제어정류소자로 한쪽 방향으로 전류를 흘리는 정류 소자입니다.
126 : 온도제어기
127 : 계전기
128 : 유량제어기
130 : 중앙제어 시스템
151 : 전원단자
152 : 통신단자

Claims (4)

  1. 밸브 진단 감시를 위하여 밸브에 부착되어 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치로 신호를 전달하는 센서로
    수동핸들 조작감시센서; 및
    리미트 스위치; 및
    리크 디텍터; 및
    유량측정 센서; 및
    서모커플; 및
    음향센서; 및
    가속도센서; 및
    로드셀;을 구비하고 상기 밸브 진단 감시를 위한 센서의 신호를 디지털로 변환하여 신호처리하기 위한 아날로그 디지털 컨버터 및 상기 디지털 컨버터에서 받은 신호를 센서데이터 저장부에 저장하고, 통신모듈을 통하여 중앙제어시스템과 인공지능밸브 진단부로 전송하는 마이크로컨트롤유닛을 구비하고,
    상기 밸브 진단 감시를 위한 센서와는 별도로 밸브 주변의 환경변화를 측정하기 위한 온도 및 습도센서와 환경음향센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브의 이상동작을 확인하기 위하여 상기 로드셀 신호의 크기와 상기 리미트 스위치의 입력 값을 비교하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자동제어밸브의 이상동작을 확인하기 위하여 상기 로드셀의 신호의 크기와 상기 유량측정 센서의 신호값을 비교하는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이상 동작의 판단은 상기 인공지능 밸브 진단부에서 상기 마이크로컨트롤유닛에서 보내준 센서 데이터를 누적하여 분석함으로써 상기 이상 동작을 찾아내는 것을 특징으로 하는 독립된 이상 신호 감지 DB를 구비한 밸브 진단 감시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100950147B1 (ko) 2009-09-10 2010-03-30 전현수 수동 모드를 갖는 난방수 자동유량제어밸브
KR101853325B1 (ko) 2016-04-01 2018-05-10 주식회사 코젠 사물 인터넷을 이용한 자동제어 밸브 시스템
KR20200137252A (ko) 2019-05-29 2020-12-09 주식회사 케이브이엔텍 스마트센서 모듈을 이용한 빅데이터 기반 인공지능형 밸브 자동제어 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100950147B1 (ko) 2009-09-10 2010-03-30 전현수 수동 모드를 갖는 난방수 자동유량제어밸브
KR101853325B1 (ko) 2016-04-01 2018-05-10 주식회사 코젠 사물 인터넷을 이용한 자동제어 밸브 시스템
KR20200137252A (ko) 2019-05-29 2020-12-09 주식회사 케이브이엔텍 스마트센서 모듈을 이용한 빅데이터 기반 인공지능형 밸브 자동제어 방법

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