KR20230035734A - 하수처리시설에서 운전 모니터링 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 다양한 실시예는, 하수처리시설에서 운전 상태를 관리하기 위한 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위한, 하수처리시스템에서는, 기계 설비로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선 중 적어도 하나의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 변화를 감지하며, 상기 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 관찰 데이터를 모니터 장치가 운영 서버로 제공할 수 있으며, 상기 운영 서버가 상기 모니터링 장치로부터 보고되는 관찰 데이터를 분석하여 상기 기계 설비의 동작 상태를 감시할 수 있다. 그 밖의 다양한 실시가 가능하다.
Description
본 개시는 하수처리시설에서 운전 상태를 관리하기 위한 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
하수처리시설은 여러 곳에서 배출된 가정오수, 공장폐수, 빗물, 지하수와 같은 하수를 모아 배제 또는 처리하기 위하여 설치한 공작물과 시설물을 가리킨다. 상기 하수처리시설은 작게는 가정과 같은 작은 규모로 설치될 수 있는 개인하수처리시설 외에도 공장과 같이 큰 규모로 설치될 수 있는 종합하수처리시설을 포함할 수 있다.
통상적으로 하수처리시설은 지방공공단체와 같은 공공단체에서 설치, 관리하는 공공하수도를 말한다. 상기 하수처리시설은 하수도관, 종말처리장, 유수지, 배수펌프장 등으로 나누어질 수 있다.
상기 하수처리시설은 도시 위생의 중요한 기능을 담당하고 있으므로, 이에 대한 관리가 정상적으로 이루어지지 않아 청결하지 않거나, 또는 배수가 잘 이루어지지 않을 시에 전염병의 원인이 되거나 시민생활에 장애 요인이 되므로 신속히 배제하는 것이 좋다.
하수처리시설에서는 펌프나 컴프레서 또는 이들에 연결되는 배관이 많이 사용되고 있다. 하수처리시설에서 사용되는 펌프나 컴프레서 또는 이들에 연결되는 배관에는 진동이 발생할 수 있다. 예컨대, 유체를 압축시키는 과정이나 압축된 유체를 이송하는 과정에서 진동이 발생할 수 있다. 이러한 장치들은 현장에 한번 설치된 이후 결함이 발생하기 전까지는 장시간 사용되는데 결함을 모니터링하기 위한 방법으로 육안검사, 영상 기반 검사, 초음파 검사 등의 다양한 방법들이 이용되었다.
가장 보편적으로 활용되는 방법은 검사자가 육안으로 결함을 체크하는 것인데 검사자의 주관에 따라 결함에 대한 판단이 다를 수 있다. 또한, 직접 현장에 방문해야 하는 번거로움이 수반될 수 있다.
다른 방안으로 영상 기반의 검사 방법이 있다. 상기 영상 기반 검사는 비전 카메라나 열화상 카메라와 같은 수단으로 획득된 영상을 분석하여 결함을 검출하는 것인데 카메라의 성능에 따라 결함에 대한 판단이 달라질 수 있다. 특히 열화상 카메라의 경우 장치에서 기본적으로 일정 이상의 열이 발생되기 때문에 검사 결과가 부정확해질 수 있다.
따라서 하수처리시설, 특히 개인하수처리시설과 같이 소규모의 시설에서는 보다 간편하게 결함을 검출하고, 결함 검출에 대한 정확도를 높일 수 있는 기술이 요구된다.
본 개시는 전술한 과제를 해결하고, 적어도 하기에 기술된 목적을 달성하기 위해 만들어질 수 있다.
본 개시의 일 측면은, 하수처리시설에서 기계 설비로 전력을 공급하는 전력선의 정격 소비 전류 패턴을 기반으로 상기 기계 설비의 운전 상태를 관리하기 위한 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 개시의 다른 측면은, 하수처리시설에서 사용자가 직접 관리할 수 조차 없어 방치될 수 밖에 없는 지역과 위치에 설치한 수많은 설비를 최소의 비용과 기술, 소수의 인원으로 특정 관리 요소만 선택적으로 표적 관리함으로써 정상 운전을 유도하고 설비의 건전성을 지속 유지할 수 있도록 하는 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 하수처리시스템은, 하수를 처리하도록 구성된 기계 설비와, 상기 기계 설비로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 파형을 획득하고, 상기 획득한 정격 소비 전류의 파형을 분석하여 상기 기계 설비의 동작 상태를 감시하며, 상기 기계 설비의 동작 상태에 따른 관찰 데이터를 소정의 통신 방식을 기반으로 전송하도록 구성된 모니터링 장치 및 상기 소정의 통신 방식을 기반으로 상기 모니터링 장치로부터 전송되는 상기 관찰 데이터를 수신하고, 상기 수신한 관찰 데이터를 근거로 상기 모니터링 장치에 전기적으로 결합된 상기 기계 설비에 대한 이상 증상을 판단하며, 상기 판단 결과에 의해 상기 기계 설비의 가동 상황에 관한 데이터베이스를 갱신하도록 구성된 운영 서버를 포함하며, 여기서, 상기 모니터링 장치는, 상기 단상 또는 상기 삼상의 전력선 중 적어도 하나의 전력선에 전기적으로 결합하고, 상기 하나의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 변화를 감지 (sensing)하며, 상기 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 갖는 감지 신호 (sensing signal)를 발생하도록 구성된 교류 전류 센서 (CT (current transformer) sensor)와, 상기 CT 센서에 의해 발생된 아날로그 타입의 감지 신호를 디지털 타입의 감지 신호로 변환하여 출력하도록 구성된 아날로그/디지털 변환기 (A/D 변환기)와, 상기 소정의 통신 방식을 기반으로 상기 관찰 데이터를 상기 운영 서버로 전송하도록 구성된 통신부 및 상기 CT 센서, 상기 A/D 변환기 및 상기 통신부와 전기적으로 연결되며, 상기 A/D 변환기로부터 출력되는 상기 디지털 타입의 감지 신호를 분석하여 상기 관찰 데이터를 생성하여 상기 통신부를 통해 상기 운영 서버로 전송하기 위한 전반적인 제어를 수행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 측면에 따르면, 하수처리시스템에서 기계 설비의 동작 상태를 모니터링하는 방법은, 모니터링 장치가 상기 기계 설비로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선 중 적어도 하나의 전력선에 전기적으로 결합된 교류 전류 센서 (CT (current transformer) sensor)를 통해 상기 하나의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 변화를 감지 (sensing)하는 동작과, 상기 모니터링 장치가 상기 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 분석하여 상기 기계 설비의 동작 상태에 따른 관찰 데이터를 생성하는 동작과, 상기 모니터링 장치가 상기 생성된 관찰 데이터를 미리 설정된 주기에 따라 소정의 통신 방식을 기반으로 운영 서버로 전송하는 동작과, 상기 운영 서버가 상기 소정의 통신 방식을 기반으로 상기 모니터링 장치로부터 상기 관찰 데이터를 수신하는 동작과, 상기 운영 서버가 상기 수신한 관찰 데이터를 기반으로 상기 기계 설비에서의 정격 소비 전류 패턴을 획득하는 동작과, 상기 운영 서버가 상기 획득한 정격 소비 전류 패턴과 미리 수집된 이상 증상 별 정격 소비 전류 패턴을 비교하는 동작과, 상기 운영 서버가 상기 비교 결과를 근거로 하여 상기 기계 설비에서의 이상 증상을 판단하는 동작 및 상기 운영 서버가 상기 판단 결과에 의해 상기 기계 설비의 가동 상황에 관한 데이터베이스를 갱신하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 각각의 측면들 및 특징들은 첨부된 청구항들에서 정의된다. 종속 청구항들의 특징들의 조합들(combinations)은, 단지 청구항들에서 명시적으로 제시되는 것뿐만 아니라, 적절하게 독립항들의 특징들과 조합될 수 있다.
또한, 본 개시에 기술된 임의의 하나의 실시 예(any one embodiment) 중 선택된 하나 이상의 특징들은 본 개시에 기술된 임의의 다른 실시 예 중 선택된 하나 이상의 특징들과 조합될 수 있으며, 이러한 특징들의 대안적인 조합이 본 개시에 논의된 하나 이상의 기술적 문제를 적어도 부분적으로 경감시키거나, 본 개시로부터 통상의 기술자에 의해 식별될 수 있는(discernable) 기술적 문제를 적어도 부분적으로 경감시키고, 나아가 실시 예의 특징들(embodiment features)의 이렇게 형성된 특정한 조합(combination) 또는 순열(permutation)이 통상의 기술자에 의해 양립 불가능한(incompatible) 것으로 이해되지만 않는다면, 그 조합은 가능하다.
본 개시에 기술된 임의의 예시 구현(any described example implementation)에 있어서 둘 이상의 물리적으로 별개의 구성 요소들은 대안적으로, 그 통합이 가능하다면 단일 구성 요소로 통합될 수도 있으며, 그렇게 형성된 단일한 구성 요소에 의해 동일한 기능이 수행된다면, 그 통합은 가능하다. 반대로, 본 개시에 기술된 임의의 실시 예(any embodiment)의 단일한 구성 요소는 대안적으로, 적절한 경우, 동일한 기능을 달성하는 둘 이상의 별개의 구성 요소들로 구현될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시 예들(certain embodiments)의 목적은 종래 기술과 관련된 문제점 및/또는 단점들 중 적어도 하나를, 적어도 부분적으로, 해결, 완화 또는 제거하는 것에 있다. 특정 실시 예들(certain embodiments)은 후술하는 장점들 중 적어도 하나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에서 제안된 다양한 실시 예들에 따르면, 하수처리시설에서 4차 산업혁명 IoT 융/복합 기술 기반의 소규모 하수처리시설 원격유지관리 솔루션을 통해 사용자의 능동적인 의사결정을 돕고 효율적인 행정을 지원하여 하수처리시설의 건전성을 지속 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 투명한 생태계를 관리 및 조성하고, 수계 환경을 보호할 수 있다. 아울러 고질적인 3D 분야 근로 환경 개선, 디지털 인프라구축과 저비용 고품질 관리 서비스 현실화, 소속 소상공인의 혁신 성장기반 구축, 관리자의 사소한 조작 실수 배제 및 소규모 환경기초시설에 대한 공적 기능 강화와 사회적 가치를 실현할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예들에 따른, 하수처리시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 모니터링 장치의 블록 구성도이다.
도 3a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계설비의 동작 상태를 모니터링하기 위한 CT 센서의 설치에 관한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계설비의 동작 상태를 모니터링하기 위한 CT 센서의 설치에 관한 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템의 CT 센서에서 감지되는 정격 소비 전류 파형의 예시도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템의 CT 센서에서 감지되는 정격 소비 전류 파형의 일 예이다.
도 5a와 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 CT 센서를 통해 획득한 정격 소비 전류 파형의 예시들이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계 설비의 동작을 모니터링하기 위한 신호 처리 절차를 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템을 구성하는 모니터링 장치에서 기계 설비의 동작을 감시하기 위한 제어 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템을 구성하는 운영 서버에서 기계 설비의 동작을 감시하기 위한 제어 흐름도이다.
도 9a와 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서의 장애 발생에 따른 정격 소비 전류 패턴의 예시도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 장애 발생의 원인 및 현상에 대한 예시들을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 모니터링 장치의 블록 구성도이다.
도 3a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계설비의 동작 상태를 모니터링하기 위한 CT 센서의 설치에 관한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계설비의 동작 상태를 모니터링하기 위한 CT 센서의 설치에 관한 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템의 CT 센서에서 감지되는 정격 소비 전류 파형의 예시도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템의 CT 센서에서 감지되는 정격 소비 전류 파형의 일 예이다.
도 5a와 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 CT 센서를 통해 획득한 정격 소비 전류 파형의 예시들이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계 설비의 동작을 모니터링하기 위한 신호 처리 절차를 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템을 구성하는 모니터링 장치에서 기계 설비의 동작을 감시하기 위한 제어 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템을 구성하는 운영 서버에서 기계 설비의 동작을 감시하기 위한 제어 흐름도이다.
도 9a와 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서의 장애 발생에 따른 정격 소비 전류 패턴의 예시도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 장애 발생의 원인 및 현상에 대한 예시들을 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 후술될 설명에서, 상세한 구성 및 구성 요소와 같은 특정 세부 사항은 단지 본 개시의 실시 예들에 대한 전반적인 이해를 돕기 위해 제공될 것이다. 따라서, 본 명세서에 설명된 실시 예들의 다양한 변경 및 수정이 본 개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백해야 할 것이다. 또한, 잘 알려진 기능 및 구성에 대한 설명은 명확성과 간결성을 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예들에 따른, 하수처리시스템(100)의 전체 구성도이다.
도 1을 참조하면, 하수처리시스템(100)은 기계설비(120), 모니터링 장치(110), 운영서버(140), 데이터베이스(DB)(150) 또는 사용자 단말(160)을 포함할 수 있다.
상기 기계설비(120)는 하수를 처리하기 위한 장비로써, 공기주입 송풍기(blower), 수중 펌프, 환기용 송풍기, 흡입 펌프, 수중 믹서에 해당하는 수중 교반기 또는 루츠 블로워 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기계설비(120)는 단상 또는 삼상의 전력선을 통해 구동을 위한 전력을 공급받을 수 있다.
상기 모니터링 장치(110)는 하수처리시설의 전류 감시(monitoring), 온도/습도 측정과 같은 기능을 수행하는 하나 또는 복수의 센서들을 원격으로 모니터링할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 기본적으로 외부 전환 (예: AC, 내부 SMPS)을 사용하여, 정전 시에 알림을 위한 비상 전원을 구비할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는, 예를 들어, TCP/IP 규격을 기반으로 네트워크(130)를 통해 상기 운영 서버(140)와의 연결을 지원할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 주기적 보고를 통해, 온도 및/또는 습도 정보, 센서 정보, 설정 정보를 상기 운영서버(140)로 전달하여, 기존 정보를 갱신할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 비 주기적 보고(예: 이벤트 알람)를 통해, 정전 감지, 점검자 확인, 전류 이벤트, 센서 이벤트 데이터를 수집하여 상기 운영 서버(140)로 전달할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모니터링 장치(110)는 기계 설비(120)로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 파형을 획득할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 상기 획득한 정격 소비 전류의 파형을 분석하여 상기 기계 설비(120)의 동작 상태를 감시할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 상기 기계 설비의 동작 상태에 따른 관찰 데이터를 소정의 통신 방식(예: TCP/IP 표준 규격)을 기반으로 운영 서버(140)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 운영서버(140)는 소정의 통신 방식(예: TCP/IP 표준 규격)을 기반으로 모니터링 장치(110)로부터 전송되는 관찰 데이터를 수신할 수 있다. 상기 운영서버(140)는 상기 모니터링 장치(110)로부터 수신한 관찰 데이터를 근거로 상기 모니터링 장치(110)에 전기적으로 결합된 기계 설비(120)에 대한 이상 증상을 판단할 수 있다. 상기 운영서버(140)는 상기 기계 설비(120)에 대한 이상 증상을 판단한 결과에 의해, 상기 기계 설비(120)의 가동 상황에 관한 데이터베이스(150)를 갱신하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 운영 서버(140)는 통신부와 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 운영 서버(140)에 포함된 통신부는 소정의 통신 방식을 기반으로 네트워크(130)를 통해 모니터링 장치(110)로부터 전송되는 관찰 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 운영 서버(140)에 포함된 프로세서는 통신부를 통해 수신한 관찰 데이터를 기반으로 기계 설비(120)에서의 정격 소비 전류 패턴을 획득할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 획득한 정격 소비 전류 패턴과 미리 수집된 이상 증상 별 정격 소비 전류 패턴을 비교하여 기계 설비(120)에서의 이상 증상을 판단하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 운영 서버(140)의 프로세서는 모니터링 장치(110)로부터 이상 데이터를 수신하면, 상기 이상 데이터를 분석할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 이상 데이터를 분석한 결과를 통신부를 통해 미리 등록된 사용자 단말(160) 또는 상기 모니터링 장치(110) 중 적어도 하나로 보고하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서는 이상 데이터를 분석한 결과를 기반으로 상기 이상 데이터에 포함된 정격 소비 전류 패턴을 해당 이상 증상에 대응하여 DB(150)에 등록하도록 구성될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른, 모니터링 장치(110)의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 모니터링 장치(110)는 센서부(센서 #1(221)……센서 #n(223))(220), 아날로그/디지털 변환기(analog/digital convertor, ADC)(230), 프로세서(210), 메모리(250), 입/출력 인터페이스(260), 통신부(270) 및 전력 공급부(240)를 포함할 수 있다.
상기 센서부(220)는 하나 또는 복수의 교류 전류 센서 (CT (current transformer) sensor), 기계 설비(120)에서의 온도 및/또는 습도를 감지하도록 구성된 온/습도 센서 또는 상기 기계 설비(120)에서의 수위를 감지하도록 구성된 과수위 스위치를 포함할 수 있다. 상기 CT 센서는 기계 설비(예: 도 1의 기계 설비(120)로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선 중 적어도 하나의 전력선에 전기적으로 결합될 수 있다. 상기 CT 센서는 상기 단상 또는 삼상의 전력선 중 전기적으로 결합된 하나의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 변화를 감지(sensing)할 수 있다. 상기 CT 센서는 전기적으로 결합된 하나의 전력선에서 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 갖는 감지 신호 (sensing signal)를 발생할 수 있다.
일 실시예에 따르면, CT 센서는 기계 설비(120)로 전력을 공급하는 삼상 (U, V, W)의 전력선에서 U 라인 또는 W 라인 중 적어도 하나에 전기적으로 결합되도록 구성될 수 있다.
상기 ADC(230)는 상기 센서부(220)에 의해 발생되는 아날로그 타입의 감지 신호가 노이즈로 인해 오염되거나 변형되는 것을 방지할 수 있는 쉴드 케이블(280)에 의해 상기 센서부(220)와 연결될 수 있다. 상기 ADC(230)는 상기 센서부(220)로부터 쉴드 케이블(280)을 통해 전달되는 아날로그 타입의 감지 신호를 디지털 타입의 감지 신호로 변환하여 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서(210)는 상기 ADC(230)에 의해 제공되는 디지털 타입의 감지 신호를 변환, 정제, 비교, 분석 또는 가공하여 출력할 수 있다. 상기 프로세서(210)는 상기 센서부(220), 상기 ADC(230), 상기 메모리(250), 입/출력 인터페이스(260) 및 상기 통신부(270)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 프로세서(210)는 상기 ADC(230)에 의해 출력되는 디지털 타입의 감지 신호를 분석하여 관찰 데이터를 생성할 수 있다. 상기 프로세서(210)는 상기 관찰 데이터를 상기 통신부(270)를 통해 운영 서버(140)로 전송하기 위한 전반적인 제어를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 관찰 데이터를 미리 설정된 기간 동안 수집하고, 상기 미리 설정된 기간 동안 수집한 관찰 데이터를 통신부(270)를 통해 운영 서버(140)로 전송하기 위한 전반적인 제어를 수행하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 ADC(230)로부터 출력되는 디지털 타입의 감지 신호를 분석하여 긴급 상황에 해당하는 이상 증상을 감지할 수 있다. 상기 프로세서(210)는 이상 증상을 감지하면, 상기 감지한 이상 증상에 상응한 이상 데이터를 통신부(270)를 통해 운영 서버(140)로 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 통신부(270)는 소정의 통신 방식(예: LTE, 5G와 같은 면허 대역 통신 방식)을 기반으로 상기 프로세서(210)에 의해 제공되는 관찰 데이터를 네트워크(130)를 통해 운영 서버(140)로 전송하도록 구성될 수 있다.
상기 메모리(250)는 상기 프로세서(210)에 의한 동작을 제어하기 위해 요구되는 프로그램이 저장될 수 있다. 상기 메모리(250)는 상기 프로세서(210)에 의해 판단된 이상 데이터 또는 관찰 데이터와 같은 기계 설비(120)의 구동에 대한 모니터링 결과에 관한 데이터를 저장할 수 있다. 상기 메모리(250)는 운영 서버(140)로부터 보고되는 관찰 데이터 또는 이상 데이터에 응답한 처리 결과 데이터를 저장할 수도 있다.
상기 입/출력 인터페이스(260)는 상기 프로세서(210)의 제어를 받아 기계 설비(120)의 동작 상황을 사용자에게 제공하거나, 사용자로부터 입력되는 정보를 상기 프로세서(210)로 전달할 수 있다.
상기 전력 공급부(240)는 외부 전원(241)을 공급받아 모니터링 장치(110)의 내부 구동 전력인 주 전력(243)을 공급할 수 있다. 상기 전력 공급부(240)에 의해 공급되는 주 전력(243)은 전력선을 통해 기계 설비(120)로도 공급될 수 있다. 상기 전력 공급부(240)는 주 전력(243)의 공급이 원활하게 이루어지고 있는 상황에서 예비 전력을 충전한 후, 상기 주 전력(243)의 공급에 문제가 발생할 시, 미리 마련된 예비 전력을 보조 전력(245)으로 공급할 수 있다. 상기 보조 전력(245)은 상기 모니터링 장치(110)가 필수적인 동작을 수행하기 위한 구동 전력으로 사용될 수 있다.
도 3a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계설비의 동작 상태를 모니터링하기 위한 CT 센서의 설치에 관한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 기계 설비(예: 도 1의 기계 설비(120)로 전력을 공급하는 삼상 (U, V, W)의 전력선 중 두 개의 전력선들 (U, W) 각각에 CT 센서를 전기적으로 결합하기 위한 커넥터들(340, 350)이 구비될 수 있다. 상기 삼상 (U, V, W)의 전력선 각각에는 NFB(310), MG(320) 및 EOCR(330)이 순차적으로 직렬 결합될 수 있다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계설비의 동작 상태를 모니터링하기 위한 CT 센서의 설치에 관한 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3b를 참조하면, 기계 설비(예: 도 1의 기계 설비(120)로 전력을 공급하는 단상의 전력선 중 한 개의 전력선에 CT 센서를 전기적으로 결합하기 위한 커넥터들(390)이 구비될 수 있다. 상기 단상의 전력선 각각에는 NFB(360), MG(370) 및 EOCR(370)이 순차적으로 직렬 결합될 수 있다.
도 4a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템의 CT 센서에서 감지되는 정격 소비 전류 파형의 예시도이다.
도 4a를 참조하면, 삼상의 전력선에서 측정된 정격 소비 전류 파형 (i 1 , i 2 , i 3 )은, 전력선 별로 상이한 위상 (2/3π)을 가짐을 확인할 수 있다. 따라서, 감지된 정격 소비 전력 파형을 기반으로 전력선의 타입 (U, V, W과, 동작 전력이 공급되고 있는 기계 설비의 동작 상태를 확인할 수 있다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템의 CT 센서에서 감지되는 정격 소비 전류 파형의 일 예이다.
도 4b를 참조하면, 정격 소비 전류 파형에서 하나의 주기에 따른 파형은 평균 값(average value), 피크 값(peak value), RMS, P2P(peak to peak)로 정의될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이상 데이터를 수집하는 방안으로써, 초당 60 사이클(cycle)로 16개의 CT 센서들 (CT1……CT16)의 P2P 데이터를 임시로 보관(저장)한 후, 이를 기준으로 파라미터 값과 비교/판단하는 과정을 반복하면서 정상 범위의 데이터를 버리고, 설정 값을 초과하는 피크 (RMS) 값을 취하는 방안이 있을 수 있다. 이때, 상기 피크 (RMS) 값을 취할 수 있는 시간 범위를 0.1 내지 5초 범위로 설정이 가능할 수 있다. 상술한 바에 의해 얻어진 이상 데이터는 즉시 운영 서버로 전송함으로써, 다양한 의사 결정의 근거(예: 베어링 불량, 벨트 손상, 흡입필터 오염, 가동 횟수, 가동 시간, 정지시간, 과부하 등)로 활용되도록 한다.
도 5a와 도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 CT 센서를 통해 획득한 정격 소비 전류 파형의 예시들이다.
도 5a에서 도시된 예는 단상의 전력선을 대상으로 CT 센서가 감지한 정격 소비 전류 파형의 일 예이며, 도 5b에서 도시된 예는 삼상의 전력선을 대상으로 CT 센서가 감지한 정격 소비 전류 파형의 일 예이다. 상기 단상의 전력선의 경우에 1상의 전력선에 CT 센서가 설치될 수 있고, 상기 삼상의 전력선의 경우에 U, V, W 중 U와 W의 전력선에 CT 센서가 각각 설치될 수 있다. 이 경우, 두 개의 CT 센서들을 통해 전력선 U에서의 정격 소비 전류 iu 및 전력선 W에서의 정격 소비 전류 iw를 획득할 수 있다. 상기 획득한 U에서의 정격 소비 전류 iu 및 전력선 W에서의 정격 소비 전류 iw는 240도의 위상 차이를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 순간적인 스파이크와 연속적인 스파이크 특성을 고려할 때, 상기 반복 스파이크 데이터에 대한 효율적인 처리를 위하여 5회 이상 지속 발생하는 이상 데이터는 데이터 발생 사유(예: 기동 정지)를 표기하여 처리하도록 할 수 있다. 아울러, 장비의 사용 목적과 특성 민감도 등을 고려하여 이상 추출 설정 값은 16개 CT 센서들 (CT1……CT16) 각각에 대하여 설정할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 기계 설비의 동작을 모니터링하기 위한 신호 처리 절차를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 동작 610에서, 모니터링 장치(110)는 주기적 또는 비주기적으로 모니터링에 따른 전류 센싱 데이터를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모니터링 장치(110)는 CT 센서를 통해 기계 설비(120)로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선 중 적어도 하나의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 변화를 감지할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 상기 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 분석하여 상기 기계 설비(120)의 동작 상태에 따른 관찰 데이터를 생성할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 전류 센싱 데이터로 상기 생성된 관찰 데이터를 미리 설정된 주기에 따라 소정의 통신 방식을 기반으로 운영 서버(140)로 전송할 수 있다.
동작 620에서, 운영 서버(140)는 소정의 통신 방식을 기반으로 모니터링 장치(110)로부터 전송되는 관찰 데이터인 전류 센싱 데이터를 수신하고, 상기 수신한 전류 센싱 데이터를 분석하며, 상기 전류 센싱 데이터에 대한 분석 결과를 근거로 상기 모니터링 장치(110)에 전기적으로 결합된 기계 설비(120)에 대한 이상 증상을 판단할 수 있다.
동작 630에서 운영 서버(140)는 모니터링 장치(110)에 의해 제공된 전류 센싱 데이터에 대한 분석 결과를 기반으로 분석 데이터를 생성하며, 상기 생성한 분석 데이터를 상기 모니터링 장치(110)로 전송할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 상기 운영 서버(140)로부터 수신한 분석 데이터를 사용하여 사용자에게 기계 설비(120)의 동작 상황을 제공할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는, 예를 들어, 기계 설비(120)의 동작 상황을 그래프의 형태로 모니터를 통해 표시하는 것으로써, 사용자에게 제공할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템을 구성하는 모니터링 장치(예: 도 1의 모니터링 장치(110))에서 기계 설비의 동작을 감시하기 위한 제어 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 동작 711에서, 모니터링 장치(110)는 기계 설비(120)로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선 중 적어도 하나의 전력선에 전기적으로 결합된 CT 센서를 통해 상기 하나의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 변화를 감지할 수 있다. 상기 정격 소비 전류의 변화는 상기 기계 설비(120)의 동작 상황을 간접적으로 확인할 수 있는 정보가 될 수 있다.
동작 713에서 모니터링 장치(110)는 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 분석할 수 있다. 상기 정격 소비 전류가 변화하는 파형에 따른 패턴은 기계 설비(120)의 동작 상태에 따라 다르게 나타날 수 있다.
동작 715에서 모니터링 장치(110)는 분석된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 기반으로 긴급 상황에 해당하는 기계 설비(120)에서의 이상 증상이 감지되는지를 판단할 수 있다. 상기 이상 증상이 감지되는 지에 대한 판단은, 상기 분석된 파형이 미리 알고 있는 이상 증상 별 파형에 해당하는 지를 확인하는 것에 의해 수행될 수 있다.
상기 분석된 파형에 의해 이상 증상이 감지되면, 동작 717에서 모니터링 장치(110)는 상기 감지한 이상 증상에 상응한 이상 데이터를 미리 약속된 데이터 또는 포맷으로 생성한 후, 소정의 통신 방식을 기반으로 운영 서버(140)로 전송할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 상기 운영 서버(140)로 보고된 이상 데이터를 메모리에 기록할 수 있다.
상기 분석된 파형에 의해 이상 증상이 감지되지 않으면, 동작 719에서 모니터링 장치(110)는 기계 설비(120)의 동작 상태에 따른 관찰 데이터를 생성할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 상기 생성한 관찰 데이터를 내부 또는 외부 메모리에 보관할 수 있다.
동작 721에서 모니터링 장치(110)는 관찰 데이터의 주기적인 보고를 위하여 미리 설정된 전송 주기가 도래하는지를 판단할 수 있다. 상기 전송 주기는, 예를 들어, 2시간으로 설정될 수 있다. 상기 전송 주기는 기계 설비(120)의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다. 이 경우, 상기 모니터링 장치(110)는 기계 설비 별로 상이한 전송 주기로 관찰 데이터를 운영 서버(140)로 보고할 수 있다. 예컨대, 장애 발생 가능성이 높거나, 또는 장애 발생 시에 위험성이 높은 주요 기계 설비의 전송 주기를 그렇지 않은 기계 설비에 비해 상대적으로 짧게 설정할 수 있다.
상기 전송 주기가 도래하지 않은 것으로 판단하면, 모니터링 장치(110)는 정격 소비 전류의 변화를 감지하여 관찰 데이터를 생성 및 보관하는 동작 711 내지 동작 719를 반복하여 수행할 수 있다. 이로써, 전송 주기 동안에 생성된 관찰 데이터는 누적하여 보관될 수 있다.
상기 전송 주기가 도래한 것으로 판단하면, 동작 723에서 모니터링 장치(110)는 보관하고 있던 관찰 데이터를 소정의 통신 방식을 기반으로 운영 서버(140)로 전송할 수 있다.
상기 관찰 데이터를 전송한 후, 동작 725에서 모니터링 장치(110)는 상기 관찰 데이터에 대응한 분석 결과가 운영 서버(140)로부터 수신되는지를 판단할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 분석 결과를 수신하는 경우, 동작 727을 수행할 수 있다.
동작 727에서 모니터링 장치(110)는 운영 서버(140)로부터 수신한 분석 결과를 디스플레이를 통해 표시하는 등의 출력 동작을 수행할 수 있다. 상기 모니터링 장치(110)는 상기 분석 결과를 앞서 상기 운영 서버(140)로 보고한 관찰 데이터 또는 이상 데이터에 대응하여 내부 또는 외부 메모리에 저장할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템을 구성하는 운영 서버(예: 도 1의 운영 서버(140))에서 기계 설비의 동작을 감시하기 위한 제어 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 동작 811에서, 운영 서버(140)는 소정 통신 방식을 기반으로 모니터링 장치(110)로부터 관찰 데이터가 수신되는지를 판단할 수 있다. 또한 동작 823에서, 운영 서버(140)는 소정 통신 방식을 기반으로 모니터링 장치(110)로부터 이상 데이터가 수신되는지를 판단할 수 있다.
상기 관찰 데이터를 수신하면, 동작 813에서 운영 서버(140)는 상기 수신한 관찰 데이터를 기반으로 기계 설비(120)에서의 정격 소비 전류 패턴을 획득할 수 있다. 상기 정격 소비 전류의 변화는 상기 기계 설비(120)의 동작 상황을 간접적으로 확인할 수 있는 정보가 될 수 있다.
동작 815에서, 운영 서버(140)는 관찰 데이터로부터 획득한 정격 소비 전류 패턴과 미리 수집된 이상 증상 별 정격 소비 전류 패턴을 비교하여 이상 증상의 발생 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 정격 소비 전류가 변화하는 파형에 따른 패턴은 기계 설비(120)의 동작 상태에 따라 다르게 나타날 수 있으므로, 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 기반으로 긴급 상황에 해당하는 이상 증상이 발생하였는지를 판단할 수 있다. 상기 이상 증상이 감지되는 지에 대한 판단은, 상기 획득한 파형이 미리 알고 있는 이상 증상 별 파형에 해당하는 지를 확인하는 것에 의해 수행될 수 있다.
동작 817에서, 운영 서버(140)는 두 가지 패턴을 비교한 결과를 근거로 하여 기계 설비(120)에서의 이상 증상이 발생하였는지를 판단할 수 있다. 상기 운영 서버(140)는, 예를 들어, 관찰 데이터로부터 획득한 정격 소비 전류 패턴이 이상 증상 별로 미리 설정된 패턴과 동일하거나, 또는 일정 임계 범위에서 유사할 경우에 이상 증상이 발생하였거나 의심된다고 판단할 수 있다.
상기 이상 증상이 발생한 것으로 판단하면, 동작 819에서 운영 서버(140)는 판단 결과에 의해 기계 설비(120)의 가동 상황에 관한 DB를 갱신할 수 있다. 상기 운영 서버(140)는 상기 DB의 갱신을 통해 판단 결과를 누적하여 관리하거나, 또는 신규 판단 결과만을 유지할 수도 있다.
동작 821에서, 운영 서버(140)는 판단 결과를 기반으로 기계 설비(120)의 동작 상태를 그래프의 형식으로 화면을 통해 표시할 수 있다. 상기 운영 서버(140)는 기계 설비(120)의 동작 상태를 미리 설정된 정보를 기반으로 네트워크를 통해 사용자 단말 또는 모니터링 장치(110)로 전달할 수도 있다.
동작 823에서 이상 데이터를 수신하면, 동작 825에서 운영 서버(140)는 수신한 이상 데이터를 분석하고, 상기 분석한 결과를 기반으로 분석 결과 데이터를 생성하며, 상기 생성한 분석 결과 데이터를 소정의 통신 방식을 기반으로 모니터링 장치(110)로 보고할 수 있다. 상기 이상 데이터에 대한 분석은, 상기 이상 데이터에 포함된 정격 소비 전류 패턴이 미리 알고 있는 이상 증상 별 정격 소비 전류 파형에 해당하는 지를 확인하는 것에 의해 수행될 수 있다.
동작 827에서, 운영 서버(140)는 분석에 따른 이상 증상에 대응한 정격 소비 전류 패턴을 해당 이상 증상에 대응한 정격 소비 전류 패턴으로 등록할 수 있다. 이렇게 등록된 정격 소비 전류 패턴은 이후 이상 증상을 판단하기 위한 자료로 활용될 수 있을 것이다.
동작 821에서, 운영 서버(140)는 이상 데이터를 분석한 결과를 기반으로 기계 설비(120)의 동작 상태를 그래프 형식으로 화면을 통해 출력할 수 있다.
도 9a와 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서의 장애 발생에 따른 정격 소비 전류 패턴의 예시도이다.
도 9a에 도시된 파형은 표준 정격 전류 값과 비하여 -30% 낮은 이상 상태 RMS 값을 수집하여 운영 서버가 이를 그래프 형식으로 시각화한 이미지이고, 도 9b에 도시된 파형은 표준 정격 전류 값과 비하여 0% 낮은 이상 상태 RMS 값을 수집하여 운영 서버가 이를 그래프 형식으로 시각화한 이미지이다. 예컨대, 도 9a에 도시된 파형의 경우에는 벨트 끊김으로 판단할 수 있고, 도 9b에 도시된 파형의 경우에는 비정상 가동으로 판단할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 하수처리시스템에서 장애 발생의 원인 및 현상에 대한 예시들을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 예시 1 (a)에서의 예시는 하위 레벨 스위치 위치에서 배수 펌프가 온/오프 동작을 반복하는 장애에 따른 패턴 예에 해당하고, 예시 2 (b)에서의 예시는 중위 레벨 스위치의 가동 신호가 없어 과수위 경보가 발생한 장애에 따른 패턴 예에 해당하며, 예시 3 (c)에서의 예시는 하위 레벨 스위치 위치에서 배수펌프 정지 신호를 받을 수 없어 배수 펌프가 계속하여 가동하거나 공회전하는 장애에 따른 패턴 예에 해당하고, 예시 4 (d)에서의 예시는 수위 변화에 중위 레벨 스위치가 온되지만 배수 펌프 가동 신호가 없어 과수위 경보가 발생한 장애에 따른 패턴 예에 해당하며, 예시 5 (e)에서의 예시는 배수 펌프와 레벨 스위치의 정상적인 작동 타임 차트에 따른 패턴 예에 해당한다.
일 실시예에 따르면, 모니터링 장치 및/또는 운영 서버는 도 10에 도시한 다양한 패턴들을 기반으로 획득한 패턴이 기계 설비에서의 어떠한 동작 상황을 말하고 있는지를 판단할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: read only memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: electrically erasable programmable read only memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: compact disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: digital versatile discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WLAN(wide LAN), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
보호 범위는 첨부되는 독립 청구항에 의해 정의된다. 추가적인 특징들은 첨부되는 종속 청구항에 의하여 특정된다. 예시 구현들(Example implementations)은 임의의 청구항으로부터, 임의의 그리고 모든 순열(permutation)들로, 공동으로 그리고 개별적으로 취해진(taken) 하나 이상의 특징들을 포함함으로써 실현될 수 있다.
본 개시에서 기술된 예시들(examples)은, 첨부되는 독립 청구항들에 의해 특정된 하나 이상의 특징들에 대응하는 구성 요소들의 비제한적인 예시 구현들(example implementations)을 포함하며, 이들 특징들(또는 이들의 대응하는 구성 요소들)은, 개별적으로 또는 조합하여, 본 개시로부터 통상의 기술자에 의해 추론될 수 있는 하나 이상의 기술적 문제를 개선하는데 기여할 수 있다.
또한, 본 개시에서 기술되는 임의의 하나의 예시(example) 중 하나 이상의 선택된 구성 요소는, 본 개시에서 기술되는 다른 하나 이상의 예시(example)의 하나 이상의 선택된 구성 요소들과 조합될 수 있고, 또는 대안적으로 첨부되는 독립항의 특징들과 조합되어 추가적인 대체 예(example)를 형성할 수 있다.
추가적인 예시 구현들(example implementations)은, 본 개시에서 기술된 임의의 구현으로부터(of any herein described implementation), 임의의 그리고 모든 순열들로, 공동으로 그리고 개별적으로 취해진(taken) 하나 이상의 구성 요소들을 포함함으로써 실현될 수 있다. 또 다른 예시 구현들(example implementations)은, 첨부되는 청구항들의 하나 이상의 특징들을 본 개시에서 기술되는 임의의 예시 구현(example implementation) 중 선택된 하나 이상의 구성 요소들과 조합함으로써, 역시 실현될 수 있다.
그러한 추가적인 예시 구현들(example implementations)을 형성함에 있어서, 본 개시에서 기술되는 임의의 예시 구현(any example implementation) 중 일부 구성 요소들(some components)은 생략될 수 있다. 생략될 수 있는 하나 이상의 구성 요소들은, 통상의 기술자가 본 개시로부터 식별 가능한(discernible) 기술적 문제에 비추어 본 기술의 기능에 그렇게 필수적이지 않은 것이라고 직접적이고 명백하게 이해할 수 있는(would recognize) 구성 요소이다. 통상의 기술자는, 이러한 생략된 구성 요소들을 교체 또는 제거하더라도, 그 변경(change)을 보상하기 위하여 추가적인 대체 예(the further alternative example)의 다른 구성 요소들 또는 특징들을 수정(modification)할 필요가 없다는 점을 이해할 것이다(would recognize). 따라서, 추가적인 예시 구현들은(further example implementations), 본 기술에 따라서, 비록 그 특징들 및/또는 구성 요소들의 선택된 조합이 구체적으로 언급되지 않더라도, 본 개시 내에 포함될 수 있다.
본 개시에 기술된 임의의 예시 구현(any described example implementation)의 둘 이상의 물리적으로 별개의 구성 요소들은 대안적으로, 그 통합이 가능하다면 단일 구성 요소로 통합될 수도 있으며, 그렇게 형성된 단일한 구성 요소에 의해 동일한 기능이 수행된다면, 그 통합은 가능하다. 반대로, 본 개시에 기술된 임의의 예시 구현(any example implementation)의 단일한 구성 요소는, 대안적으로, 적절한 경우, 동일한 기능을 달성하는 둘 이상의 별개의 구성 요소들로 구현될 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시예에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (15)
- 하수처리시스템에 있어서,
하수를 처리하도록 구성된 기계 설비;
상기 기계 설비로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 파형을 획득하고, 상기 획득한 정격 소비 전류의 파형을 분석하여 상기 기계 설비의 동작 상태를 감시하며, 상기 기계 설비의 동작 상태에 따른 관찰 데이터를 소정의 통신 방식을 기반으로 전송하도록 구성된 모니터링 장치; 및
상기 소정의 통신 방식을 기반으로 상기 모니터링 장치로부터 전송되는 상기 관찰 데이터를 수신하고, 상기 수신한 관찰 데이터를 근거로 상기 모니터링 장치에 전기적으로 결합된 상기 기계 설비에 대한 이상 증상을 판단하며, 상기 판단 결과에 의해 상기 기계 설비의 가동 상황에 관한 데이터베이스를 갱신하도록 구성된 운영 서버를 포함하며,
여기서, 상기 모니터링 장치는,
상기 단상 또는 상기 삼상의 전력선 중 적어도 하나의 전력선에 전기적으로 결합하고, 상기 하나의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 변화를 감지 (sensing)하며, 상기 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 갖는 감지 신호 (sensing signal)를 발생하도록 구성된 교류 전류 센서 (CT (current transformer) sensor);
상기 CT 센서에 의해 발생된 아날로그 타입의 감지 신호를 디지털 타입의 감지 신호로 변환하여 출력하도록 구성된 아날로그/디지털 변환기 (A/D 변환기);
상기 소정의 통신 방식을 기반으로 상기 관찰 데이터를 상기 운영 서버로 전송하도록 구성된 통신부; 및
상기 CT 센서, 상기 A/D 변환기 및 상기 통신부와 전기적으로 연결되며, 상기 A/D 변환기로부터 출력되는 상기 디지털 타입의 감지 신호를 분석하여 상기 관찰 데이터를 생성하여 상기 통신부를 통해 상기 운영 서버로 전송하기 위한 전반적인 제어를 수행하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 하수처리시스템. - 제1항에 있어서,
상기 모니터링 장치에 포함된 상기 프로세서는,
상기 관찰 데이터를 미리 설정된 기간 동안 수집하고, 상기 미리 설정된 기간 동안 수집한 관찰 데이터를 상기 통신부를 통해 상기 운영 서버로 전송하도록 구성됨을 특징으로 하는, 하수처리시스템. - 제1항에 있어서,
상기 운영 서버는,
상기 소정의 통신 방식을 기반으로 상기 모니터링 장치로부터 전송되는 상기 관찰 데이터를 수신하도록 구성된 통신부;
상기 통신부를 통해 수신한 관찰 데이터를 기반으로 상기 기계 설비에서의 정격 소비 전류 패턴을 획득하고, 상기 획득한 정격 소비 전류 패턴과 미리 수집된 이상 증상 별 정격 소비 전류 패턴을 비교하여 상기 기계 설비에서의 이상 증상을 판단하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 하수처리시스템. - 제3항에 있어서,
상기 모니터링 장치에 포함된 상기 프로세서는,
상기 A/D 변환기로부터 출력되는 상기 디지털 타입의 감지 신호를 분석하여 긴급 상황에 해당하는 이상 증상을 감지하면, 상기 감지한 이상 증상에 상응한 이상 데이터를 상기 통신부를 통해 상기 운영 서버로 전송하도록 구성된, 하수처리시스템. - 제4항에 있어서,
상기 운영 서버에 포함된 상기 프로세서는,
상기 모니터링 장치로부터 상기 이상 데이터를 수신하면, 상기 이상 데이터를 분석하고, 상기 분석에 따른 결과를 상기 통신부를 통해 미리 등록된 사용자 단말 또는 상기 모니터링 장치 중 적어도 하나로 보고하도록 구성된, 하수처리시스템. - 제5항에 있어서,
상기 운영 서버에 포함된 상기 프로세서는,
상기 분석에 따른 결과를 기반으로 상기 이상 데이터에 포함된 정격 소비 전류 패턴을 해당 이상 증상에 대응하여 등록하도록 구성된, 하수처리시스템. - 제1항에 있어서,
상기 기계 설비로 전력을 공급하는 상기 삼상 (U, V, W)의 전력선에서 U 라인에 제1 CT 센서가 전기적으로 결합하도록 구성되고, 상기 삼상 (U, V, W)의 전력선에서 W 라인에 제2 CT 센서가 전기적으로 결합하도록 구성된, 하수처리시스템. - 제1항에 있어서,
상기 모니터링 장치는,
상기 기계 설비에서의 온도 및/또는 습도를 감지하도록 구성된 온/습도 센서; 및
상기 기계 설비에서의 수위를 감지하도록 구성된 과수위 스위치를 더 포함하는, 하수처리시스템. - 하수처리시스템에서 기계 설비의 동작 상태를 모니터링하는 방법에 있어서,
모니터링 장치가 상기 기계 설비로 전력을 공급하는 단상 또는 삼상의 전력선 중 적어도 하나의 전력선에 전기적으로 결합된 교류 전류 센서 (CT (current transformer) sensor)를 통해 상기 하나의 전력선에 흐르는 정격 소비 전류의 변화를 감지 (sensing)하는 동작;
상기 모니터링 장치가 상기 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 분석하여 상기 기계 설비의 동작 상태에 따른 관찰 데이터를 생성하는 동작;
상기 모니터링 장치가 상기 생성된 관찰 데이터를 미리 설정된 주기에 따라 소정의 통신 방식을 기반으로 운영 서버로 전송하는 동작;
상기 운영 서버가 상기 소정의 통신 방식을 기반으로 상기 모니터링 장치로부터 상기 관찰 데이터를 수신하는 동작;
상기 운영 서버가 상기 수신한 관찰 데이터를 기반으로 상기 기계 설비에서의 정격 소비 전류 패턴을 획득하는 동작;
상기 운영 서버가 상기 획득한 정격 소비 전류 패턴과 미리 수집된 이상 증상 별 정격 소비 전류 패턴을 비교하는 동작;
상기 운영 서버가 상기 비교 결과를 근거로 하여 상기 기계 설비에서의 이상 증상을 판단하는 동작; 및
상기 운영 서버가 상기 판단 결과에 의해 상기 기계 설비의 가동 상황에 관한 데이터베이스를 갱신하는 동작을 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 모니터링 장치가 상기 미리 설정된 주기가 도래할 때까지 상기 관찰 데이터를 수집하는 동작을 더 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 모니터링 장치가 상기 감지된 정격 소비 전류의 변화에 따른 파형을 분석하여 긴급 상황에 해당하는 이상 증상을 감지하는 동작; 및
상기 모니터링 장치가 상기 감지한 이상 증상에 상응한 이상 데이터를 상기 소정의 통신 방식을 기반으로 상기 운영 서버로 전송하는 동작을 더 포함하는, 방법. - 제11항에 있어서,
상기 운영 서버가 상기 모니터링 장치로부터 상기 이상 데이터를 수신하면, 상기 이상 데이터를 분석하는 동작; 및
상기 운영 서버가 상기 분석에 따른 결과를 미리 등록된 사용자 단말로 보고하는 동작을 더 포함하는, 방법. - 제12항에 있어서,
상기 운영 서버가 상기 분석에 따른 결과를 상기 모니터링 장치로 보고하는 동작을 더 포함하는, 방법. - 제13항에 있어서,
상기 운영 서버가 상기 분석에 따른 결과를 기반으로 상기 이상 데이터에 포함된 정격 소비 전류 패턴을 해당 이상 증상에 대응하여 등록하는 동작을 더 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 운영 서버가 상기 획득한 정격 소비 전류 패턴을 사용하여 상기 기계 설비의 동작 상태를 그래프 형식으로 디스플레이를 통해 표시하는 동작을 더 포함하는, 방법.
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| KR1020210118086A KR20230035734A (ko) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 하수처리시설에서 운전 모니터링 장치 및 그 방법 |
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