KR20230059602A - 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반 - Google Patents

인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 맨홀펌프장 및 가압펌프장등에 설치되는 원격감시제어반의 기능을 발전시켜 서버와 연결되지 않은 상황에서도 비상시(펌프의 미가동)에 펌프의 운전이 가능한 원격 감시제어 기능을 제공할 수 있는 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 펌프에 대한 강제적 비상운전 기능을 제공함으로써, 펌프가 동작하지 않아 발생하는 사고 및 민원을 방지함으로써 수처리 현장의 운전의 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반{Smart pump control panel with artificial intelligence function}
본 발명은 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 맨홀펌프장 및 가압펌프장등에 설치되는 원격감시제어반의 기능을 발전시켜 서버와 연결되지 않은 상황에서도 비상시(펌프의 미가동)에 펌프의 운전이 가능한 원격 감시제어 기능을 제공할 수 있는 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반에 관한 것이다.
상수처리, 하수처리, 우수처리, 오수처리 등 각종 수처리 시설 등에 유체를 저장하는 수조가 있으며, 해당 수조는 일반적으로 최저 수위와 최대 수위 사이에서 수위를 유지하도록 관리되고 있다.
이를 위해, 수조에 유체를 채우거나, 수조로부터 유체를 배출시키는 펌프가 설치될 수 있다.
수조의 수위를 관리하기 위해서 가장 중요한 것은 수조의 수위를 정확하게 측정하는 것이나, 수위를 측정하는 센서의 고장 등으로 수조의 수위가 적정 범위를 벗어날 경우 심각한 문제를 초래할 수 있다.
또한, 수조와 연결된 펌프의 고장 시에도 수조의 수위 조절이 안 되어 심각한 문제를 초래할 수 있다.
한국등록특허 제10-1758248호에서는 디지털 필터 기능의 수위계를 이용하여 오수펌프장, 배수지의 원격제어진단이 가능한 계측제어시스템이 개시되어 있다.
구체적으로 기존의 펌프장 운전은 수위스위치 및 수위계, 압력계에 의한 운전을 실시하고 있다.
현장 운전일 경우에는 제어반 내부에 구성된 릴레이에 의해 동작되도록 구성되며, 원격 운전일 경우에는 PLC 장치등을 활용하여 동작되도록 구성된다.
현장 운전 및 원격 운전 구분의 현장제어반의 SELECT SWITCH에 의해 선택되어 운전되고 있다.
현장 제어반에서 원격 운전으로 SELECT SWITCH를 선택하고 PLC 장치에 의해 운전이 되고 있을 경우에, 갑작스런 PLC의 고장(CPU이상, 카드류 이상, 전원계통이상)으로 인해 제어가 되지 않는 현상과 수위 스위치의 고장(맨홀 펌프장 오물에 의한 고장), 수위계, 압력계의 고장으로 인해 수위 및 유량이 상승하였음에도 불구하고 펌프가 동작하지 않는 경우가 자주 발생함에 따라 많은 민원이 많이 발생하고 있어 산업현장에서는 이러한 문제점을 해결하고자 하는 고민이 상당하다.
이에 따라 맨홀펌프장 및 가압펌프장등에 설치되는 원격감시제어반의 기능을 발전시켜 서버와 연결되지 않은 상황에서도 비상시(펌프의 미가동)에 펌프의 운전이 가능한 원격 감시제어 기능을 제공할 수 있는 시스템이 필요하게 되었다.
이에 본 발명은 PLC장치의 고장으로 인해 원격 제어가 되지 않거나, 수위감지센서부의 고장으로 인해 수위가 상승하였음에도 불구하고 펌프가 동작하지 않는 경우에 강제로 펌프를 동작시켜 수처리 시설 내의 펌프 운전의 신뢰성을 제공할 수 있는 기술을 제안하게 된 것이다.
(선행문헌 1) 한국등록특허 제10-1758248호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수처리(하수, 상수) 현장에 설치되는 펌프 제어반 및 맨홀 펌프장 현장제어반의 PLC 고장 및 수위스위치 및 수위계 고장으로 인한 펌프의 미동작을 방지하여 수위 상승에 의한 오수 넘침 등의 문제점을 미연에 방지하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반은,
수위를 측정하기 위한 수위감지센서부(100);와
펌프 동작 상태를 감지하기 위한 펌프감지센서부(200);와
수위 상승 혹은 펌프 동작에 대한 연산을 수행하기 위한 인공지능연산부(300);와
상기 인공지능연산부의 연산 결과 정보를 펌프로 제공하기 위한 펌프동작신호출력부(400);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반은,
펌프에 대한 강제적 비상운전 기능을 제공함으로써, 펌프가 동작하지 않아 발생하는 사고 및 민원을 방지함으로써 수처리 현장의 운전의 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반의 개념 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반의 인공지능연산부(300) 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반은,
수위를 측정하기 위한 수위감지센서부(100);와
펌프 동작 상태를 감지하기 위한 펌프감지센서부(200);와
수위 상승 혹은 펌프 동작에 대한 연산을 수행하기 위한 인공지능연산부(300);와
상기 인공지능연산부의 연산 결과 정보를 펌프로 제공하기 위한 펌프동작신호출력부(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 인공지능연산부(300)는,
수위가 설정된 고수위 상태를 설정된 시간 동안 지속되는 지를 판단하고, 해당 시간 동안 펌프가 동작되지 않을 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 고수위이상상태분석부(310);
측정된 수위값이 일정 시간 동안 고정되는 지를 판단하고, 해당 시간 동안 펌프가 동작되지 않을 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 수위값고정상태분석부(320);
PLC 장치로 일정 간격으로 답변 요청 신호를 송출하여 이에 대한 답변 신호를 획득하지 못할 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 PLC고장상태분석부(330);
상기 고수위이상상태분석부(310), 수위값고정상태분석부(320), PLC고장상태분석부(330) 중 어느 하나에서 이벤트 신호를 획득할 경우에 펌프동작신호출력부(400)로 강제 펌프 동작 신호를 생성하여 제공하여 펌프를 강제적으로 동작시키기 위한 펌프강제동작처리부(340);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따라, 상기 펌프강제동작처리부(340)가 강제 펌프 동작 신호를 제공할 경우에 이벤트 정보를 생성하여 알람표시부와 외부모니터링단말기(2000)로 송출하기 위한 강제펌프동작이벤트정보전송부(500)와,
현재 이벤트 정보와 강제 펌프 동작 정보를 표시하기 위한 알람표시부(600)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 스마트 펌프 제어반은,
PLC장치의 고장으로 인해 원격 제어가 되지 않거나, 수위감지센서부의 고장으로 인해 수위가 상승하였음에도 불구하고 펌프가 동작하지 않는 경우에 강제로 펌프를 동작시켜 수처리 시설 내의 펌프 운전의 신뢰성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명인 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반은,
맨홀 펌프장 혹은 가압펌프장 중 어느 하나에 설치 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반의 개념 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반(1000)은 수위감지센서부(100), 펌프감지센서부(200), 인공지능연산부(300), 펌프동작신호출력부(400)를 포함하여 구성하게 된다.
구체적으로 설명하면, 수위감지센서부(100)는 수위를 측정하게 되며, 측정된 수위 정보를 인공지능연산부로 제공하게 되는 것이다.
그리고, 상기 펌프감지센서부(200)는 펌프 동작 상태를 감지하게 되며, 동작 상태 정보를 인공지능연산부로 제공하게 되는 것이다.
이때, 상기 인공지능연산부(300)는 수위 상승 혹은 펌프 동작에 대한 연산을 수행하게 되는데, 일반적으로 수위 상승에 따른 펌프 동작 시간 혹은 펌프 동작 RPM 등을 포함하는 운전 패턴을 인공지능 알고리즘을 이용하여 학습시키게 된다.
따라서, 평상시 수위를 초과할 경우에 자동적으로 펌프를 동작시키는 과정을 인공지능연산부를 통해 수행할 수 있게 된다.
즉, 펌프동작신호출력부(400)에서는 인공지능연산부의 연산 결과 정보를 획득하여 해당 펌프로 제공하게 되는 것이다.
그리고, 본 발명인 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반은,
맨홀 펌프장 혹은 가압펌프장 중 어느 하나에 설치 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 펌프장 내에 설치 구성하여 인공지능을 기반으로 펌프 미가동이라는 심각한 비상 상황을 미연에 방지하게 되는 것이다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 인공지능연산부(300)는,
수위가 설정된 고수위 상태를 설정된 시간 동안 지속되는 지를 판단하고, 해당 시간 동안 펌프가 동작되지 않을 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 고수위이상상태분석부(310);
측정된 수위값이 일정 시간 동안 고정되는 지를 판단하고, 해당 시간 동안 펌프가 동작되지 않을 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 수위값고정상태분석부(320);
PLC 장치로 일정 간격으로 답변 요청 신호를 송출하여 이에 대한 답변 신호를 획득하지 못할 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 PLC고장상태분석부(330);
상기 고수위이상상태분석부(310), 수위값고정상태분석부(320), PLC고장상태분석부(330) 중 어느 하나에서 이벤트 신호를 획득할 경우에 펌프동작신호출력부(400)로 강제 펌프 동작 신호를 생성하여 제공하여 펌프를 강제적으로 동작시키기 위한 펌프강제동작처리부(340);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 설명하자면, 상기 고수위이상상태분석부(310)는 수위가 설정된 고수위 상태를 설정된 시간 동안 지속되는 지를 판단하고, 해당 시간 동안 펌프가 동작되지 않을 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 기능을 수행하게 된다.
예를 들어, 고수위를 5미터로 설정한 상태에서, 1분 동안 지속되는지를 판단하게 되는데, 5미터 상태에서 1분을 초과한다면 당연히 펌프가 동작해야 하는데, 1분을 초과하여도 펌프가 동작하지 않게 되면 '펌프 강제 동작시킬 것'이라는 이벤트 신호를 생성하게 되는 것이다.
그리고, 수위값고정상태분석부(320)는 측정된 수위값이 일정 시간 동안 고정되는 지를 판단하고, 해당 시간 동안 펌프가 동작되지 않을 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 기능을 수행하게 된다.
예를 들어, 수위값이 1시간 동안 고정된 상태를 유지하게 되면, 수위감지센서부에 문제가 발생한 것으로 판단하게 되어 '펌프 강제 동작시킬 것'이라는 이벤트 신호를 생성하게 되는 것이다.
그리고, 상기 PLC고장상태분석부(330)는 PLC 장치로 일정 간격으로 답변 요청 신호를 송출하여 이에 대한 답변 신호를 획득하지 못할 경우에 이벤트 신호를 생성하기 위한 기능을 수행하게 된다.
즉, PLC 장치로 5분 단위로 CLK 신호를 송출하고 이에 따른 답변 신호를 획득하지 못하게 되면, PLC 장치의 고장으로 판단하게 된다.
예를 들어, CPU 이상, 카드류 이상, 전원 계통 이상 중 어느 하나로 인식하여 'PLC장치를 점검할 것'이라는 이벤트 신호를 생성하게 되는 것이다.
그런데, 상기 답변 신호를 획득하지 못하는 시점의 이전에 PLC 제어를 통해 원격 운전을 수행하고 있을 경우에 펌프는 원격 운전 명령에 따라 설정된 RPM으로 동작되고 있는 상태일 것이다.
따라서, PLC고장상태분석부(330)는 이벤트 신호를 생성할 경우에 PLC 제어에 의해 펌프를 동작시키는 원격 운전 모드 상태일 경우에 펌프 동작 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
즉, '펌프 강제 동작시킬 것'이라는 이벤트 신호를 생성하게 되는 것이다.
이때, 상기 펌프강제동작처리부(340)는 상기 고수위이상상태분석부(310), 수위값고정상태분석부(320), PLC고장상태분석부(330) 중 어느 하나에서 이벤트 신호를 획득할 경우에 펌프동작신호출력부(400)로 강제 펌프 동작 신호를 생성하여 제공하여 펌프를 강제적으로 동작시키기 위한 기능을 수행하게 된다.
즉, '펌프를 동작시키라'는 신호를 어느 하나의 부로부터 획득하게 되면 강제 펌프 동작 신호를 생성하여 해당 펌프로 제공하여 해당 펌프가 강제적으로 동작되도록 하는 것이다.
한편, 부가적인 양상에 따라, 상기 강제펌프동작이벤트정보전송부(500)는 상기 펌프강제동작처리부(340)가 강제 펌프 동작 신호를 제공할 경우에 이벤트 정보를 생성하여 알람표시부와 외부모니터링단말기(2000)로 송출하기 위한 기능을 수행하게 된다.
따라서, 상기 알람표시부(600)는 현재 이벤트 정보와 강제 펌프 동작 정보를 표시할 수 있게 되는 것이다.
예를 들어, '수위센서 고장으로 제 1번 펌프를 강제 동작시켰습니다.'라는 현재 이벤트 정보와 강제 펌프 동작 정보를 표시하게 되는 것이다.
그리고, 외부모니터링단말기(2000)로 송출하여 외부 관리자가 어느 펌프가 강제 동작 상태인지를 실시간으로 확인할 수 있게 되며, 해당 이벤트 정보를 토대로 현재 고장난 설비를 현장 근로자들이 확인하여 후속 조치를 취할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 구성을 통해, 본 발명인 스마트 펌프 제어반은,
PLC장치의 고장으로 인해 원격 제어가 되지 않거나, 수위감지센서부의 고장으로 인해 수위가 상승하였음에도 불구하고 펌프가 동작하지 않는 경우에 강제로 펌프를 동작시켜 수처리 시설 내의 펌프 운전의 신뢰성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 현장 제어반에서 원격 운전으로 SELECT SWITCH를 선택하고 PLC 장치에 의해 운전이 되고 있을 경우에 갑작스런 PLC 장치의 고장(CPU이상, 카드류 이상, 전원계통 이상)으로 인해 제어가 되지 않는 현상과 수위 스위치의 고장(맨홀펌프장 오물에 의한 고장), 수위계, 압력계의 고장으로 인해 수위 및 유량이 상승하였음에도 불구하고, 펌프가 동작하지 않는 경우가 자주 발생함에 따라 수많은 민원이 발생하고 있어 산업현장에서는 이러한 문제점을 해결하고자 하는 고민이 상당하다.
그러나, 본 발명과 같이 구성하게 되면 PLC장치의 고장으로 인해 원격 제어가 되지 않거나, 수위감지센서부의 고장으로 인해 수위가 상승하였음에도 불구하고 펌프가 동작하지 않는 경우에 강제로 펌프를 동작시켜 수처리 시설 내의 펌프 운전의 신뢰성을 제공할 수 있게 되는 것이다.
즉, 관리 수위가 고수위까지 상승하였음에도 불구하고, 펌프의 동작 상태가 작동하지 않았을 경우, 인공지능 알고리즘을 이용하여 지금까지 운전해왔던 패턴 학습을 통해 PLC 장치 및 판넬 내부 전기적인 시퀀스의 고장 및 오류로 판단하여 강제로 펌프를 동작시킴으로써, 펌프가 동작하지 않아 발생하는 사고 및 민원을 방지함으로써, 수처리 현장의 운전 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 수위감지센서부
200 : 펌프감지센서부
300 : 인공지능연산부
400 : 펌프동작신호출력부
500 : 강제펌프동작이벤트정보전송부
600 : 알람표시부

Claims (3)

  1. 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반에 있어서,
    수위를 측정하기 위한 수위감지센서부(100);와
    펌프 동작 상태를 감지하기 위한 펌프감지센서부(200);와
    수위 상승 혹은 펌프 동작에 대한 연산을 수행하기 위한 인공지능연산부(300);와
    상기 인공지능연산부의 연산 결과 정보를 펌프로 제공하기 위한 펌프동작신호출력부(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스마트 펌프 제어반은,
    PLC장치의 고장으로 인해 원격 제어가 되지 않거나, 수위감지센서부의 고장으로 인해 수위가 상승하였음에도 불구하고 펌프가 동작하지 않는 경우에 강제로 펌프를 동작시켜 수처리 시설 내의 펌프 운전의 신뢰성을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반은,
    맨홀 펌프장 혹은 가압펌프장 중 어느 하나에 설치 구성되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기능을 탑재한 스마트 펌프 제어반.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101758248B1 (ko) 2017-04-14 2017-07-14 (주)리테크 디지털 필터 기능의 수위계를 이용하여 오수펌프장, 배수지의 원격제어진단이 가능한 계측제어시스템

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KR101758248B1 (ko) 2017-04-14 2017-07-14 (주)리테크 디지털 필터 기능의 수위계를 이용하여 오수펌프장, 배수지의 원격제어진단이 가능한 계측제어시스템

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