KR20230068453A - Abnormality detection device and method for heating control system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 이상 검출 장치는 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서 노드로부터 측정된 데이터를 수신하는 통신부 및 수신된 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 과거 시스템 상태가 학습된 학습 모델에 입력하고, 학습 모델로부터 출력된 결과값을 기반으로 현재 시스템 상태에 대한 이상 여부를 진단하여 이상 검출을 하는 제어부를 포함한다.Disclosed is an abnormal detection device and method for a heating control system. The anomaly detection apparatus of the present invention collects the communication unit and the received data that receives data measured from a sensor node including at least one sensor, inputs the collected data to a learning model in which past system states are learned, and learns the learning model. and a control unit that detects abnormality by diagnosing whether or not there is an abnormality in the current system state based on the output result value.
Description
본 발명은 이상 검출 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계학습의 비지도 학습 기법으로 학습된 학습 모델을 이용하여 온도 이상을 검출하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an anomaly detection technology, and more particularly, to an anomaly detection device and method for a heating control system that detects a temperature anomaly using a learning model learned by an unsupervised learning technique of machine learning.
종래의 남방 제어 시스템의 이상 검출은 기 정의된 기준치를 사용하는 진단만을 수행하고 있다. 이러한 기 정의된 기준치를 사용하는 종래의 경우, 난방 제어 시스템의 구성에 따른 개별 특성을 반영하기 어려울 뿐만 아니라, 난방 제어 시스템의 특성에 따라 기준치를 재설정해야 하는 문제가 발생할 수 있다.The abnormality detection of the conventional southern control system is performed only by diagnosis using a predefined reference value. In the conventional case using such a predefined reference value, it is difficult to reflect individual characteristics according to the configuration of the heating control system, and a problem of resetting the reference value according to the characteristics of the heating control system may occur.
특히 종래의 방식은 전문가의 지식과 경험으로 기준치가 설정되고 이로 인해서 성능이 제한될 수 있으므로, 난방 제어 시스템의 특성이 변함에 따라 새로운 기준값을 설정해야 할 필요가 있으며, 효율성 측면에서도 개선이 필요하다.In particular, in the conventional method, since the reference value is set by the expert's knowledge and experience, and performance may be limited due to this, it is necessary to set a new reference value as the characteristics of the heating control system change, and improvement is also required in terms of efficiency. .
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정확한 온도 이상 진단을 하여 시스템의 운영 안정성 및 신뢰성을 증대시키는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an anomaly detection device and method for a heating control system that accurately diagnoses temperature anomalies and increases operational stability and reliability of the system.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치는 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서 노드로부터 측정된 데이터를 수신하는 통신부 및 상기 수신된 데이터를 수집하고, 상기 수집된 데이터를 과거 시스템 상태가 학습된 학습 모델에 입력하고, 상기 학습 모델로부터 출력된 결과값을 기반으로 현재 시스템 상태에 대한 이상 여부를 진단하여 이상 검출을 하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, an anomaly detection device for a heating control system according to the present invention collects the communication unit and the received data for receiving measured data from a sensor node including at least one sensor, and the collected data and a control unit for inputting a past system state into a learned learning model, diagnosing whether or not there is an anomaly in the current system state based on a result value output from the learning model, and detecting an anomaly.
또한 상기 제어부는, 상기 수신된 데이터에 대해 최댓값, 최솟값, 평균, 중앙값, 표준편차, 분산, 이동평균, 왜도 및 첨도 중 적어도 하나의 통계적 기법을 이용하거나, 푸리에 변환(Fourier transform), 웨이브릿 변환(wavelet transform) 중 적어도 하나의 신호처리 기법을 이용하거나, 주성분 분석(Principal component analysis, PCA), t-SNE(t-Stochastic Nearest Neighbor) 중 적어도 하나의 차원축소 기법을 이용하여 전처리를 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit uses at least one statistical technique of maximum value, minimum value, average, median value, standard deviation, variance, moving average, skewness and kurtosis for the received data, Fourier transform, wavelet Performing preprocessing using at least one signal processing technique among wavelet transforms, or at least one dimensionality reduction technique among principal component analysis (PCA) and t-Stochastic Nearest Neighbor (t-SNE) characterized by
또한 상기 제어부는, 오토 인코더(Auto-Encoder)를 이용하여 상기 학습 모델을 모델링되는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is characterized in that the learning model is modeled using an auto-encoder.
또한 상기 오토 인코더는, 인코딩을 통해 상기 과거 시스템 상태의 데이터에 대한 특성을 반영하는 신경망을 구축하고, 디코딩을 통해 모델링된 데이터 및 현재 시스템 상태의 데이터 간의 차이를 산출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the auto-encoder builds a neural network reflecting characteristics of the data of the past system state through encoding, and calculates a difference between the modeled data and the data of the current system state through decoding.
또한 상기 제어부는, 상기 진단을 데이터 재생성시 발생하는 데이터 간 차이를 통해 판별하고, 학습시킨 학습 데이터와의 오차(residuals)의 분포를 이용하여 판별 기준을 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is characterized in that the diagnosis is determined through a difference between data generated during data regeneration, and a discrimination criterion is set using a distribution of residuals with the learned learning data.
또한 상기 제어부는, 기 설정된 특정 기간(△t)에 대한 데이터를 기반으로 판별 기준을 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is characterized in that the determination criterion is set based on data for a predetermined specific period (Δt).
본 발명에 따른 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 방법은 이상 검출 장치가 데이터를 수집하는 단계 및 상기 이상 검출 장치가 상기 수집된 데이터를 과거 시스템 상태가 학습된 학습 모델에 입력하며, 상기 학습 모델로부터 출력된 결과값을 기반으로 현재 시스템 상태에 대한 이상 여부를 진단하여 이상 검출을 하는 단계를 포함한다.An anomaly detection method for a heating control system according to the present invention includes the steps of an anomaly detection device collecting data, and the anomaly detection device inputting the collected data to a learning model in which a past system state has been learned, and outputting from the learning model and diagnosing whether or not there is an abnormality in the current system state based on the obtained result value and detecting an abnormality.
또한 상기 이상 검출을 하는 단계는, 오토 인코더를 이용하여 상기 학습 모델을 모델링하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of detecting the anomaly is characterized in that the learning model is modeled using an auto-encoder.
본 발명의 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치 및 방법은 기계학습의 비지도 학습 기법으로 학습한 학습 모델을 이용하여 온도 이상을 검출함으로써, 기준값과 같은 제한적인 이상 검출이 아닌 데이터에 적응적인 이상 검출을 수행하여 유지보수에 대한 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.An anomaly detection apparatus and method for a heating control system of the present invention detects anomaly adaptive to data rather than a limited anomaly detection such as a reference value by detecting a temperature anomaly using a learning model learned by an unsupervised learning technique of machine learning. It is possible to improve stability and reliability for maintenance by performing
또한 이상 데이터의 취득이 별도로 필요하지 않아 기존 시스템에 손쉽게 적용 가능하고, 데이터 취득에 대한 비용을 절감할 수 있다.In addition, it is not necessary to acquire abnormal data separately, so it can be easily applied to the existing system and the cost of data acquisition can be reduced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 난방 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이상 검출 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오토 인코더를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이상 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모델 학습 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a configuration diagram for explaining a heating control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram for explaining an abnormality detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram for explaining a control unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining an auto encoder according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining an anomaly detection method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart for explaining a model learning method according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function is obvious to those skilled in the art or may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 난방 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.1 is a configuration diagram for explaining a heating control system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 난방 제어 시스템(400)은 정확한 온도 이상 진단을 수행하여 시스템의 운영 안정성 및 신뢰성을 증대시킨다. 난방 제어 시스템(400)은 이상 검출 장치(100), 센서 노드(200) 및 사용자 단말(300)을 포함한다. Referring to FIG. 1 , the
이상 검출 장치(100)는 난방 제어 시스템(400)의 온도 이상을 검출한다. 이상 검출 장치(100)는 수신된 데이터를 기계학습의 비지도 학습 기법으로 학습한 학습 모델에 적용하여 온도 이상에 대한 검출을 수행할 수 있다. 이를 통해 이상 검출 장치(100)는 시스템의 이상 상태를 조기에 인식할 수 있도록 지원함으로써, 시스템의 운영자가 손실 및 추가 피해를 방지하기 위한 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 도와준다. 이상 검출 장치(100)는 랩톱, 데스크톱, 태블릿 PC, 핸드헬드 PC, 서버 컴퓨터, 클러스터 컴퓨터 등을 포함하는 컴퓨팅 시스템일 수 있다.The
센서 노드(200)는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 센서는 난방 제어 시스템(400)이 운영되는 지역에 설치된다. 센서 노드(200)는 센서를 통해 설치된 지역의 환경 정보를 측정한다. 여기서 센서는 온도 센서, 압력 센서, 차압 센서, 습도 센서 등을 포함하고, 환경 정보는 온도, 압력, 차압, 습도 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는 센서 노드(200)는 복수의 센서가 난방 제어 시스템(400)이 운영되는 지역에 고르게 설치되도록 구현될 수 있다. 센서 노드(200)는 측정된 환경 정보가 포함된 데이터를 이상 검출 장치(100)로 전송한다. 이를 위해 센서 노드(200)는 통신 모듈을 포함할 수 있다.The
사용자 단말(300)은 사용자 또는 시스템의 운영자가 사용하는 단말로써, 이상 검출 장치(100)로부터 이상 검출된 결과에 대한 모니터링 정보를 수신한다. 사용자 단말(300)은 수신된 모니터링 정보를 출력한다. 여기서 모니터링 정보는 온도의 이상 유무에 대한 정보를 포함하고, 이상이 발생된 경우 이상이 발생된 지역에 대한 정보를 포함할 수 있다. 사용자 단말(300)은 스마트폰, 랩톱, 데스크톱, 태블릿 PC, 핸드헬드 PC 등을 포함하는 개인용 컴퓨팅 시스템일 수 있다.The
한편 난방 제어 시스템(400)은 이상 검출 장치(100), 센서 노드(200) 및 사용자 단말(300) 간의 통신을 수행하기 위해 통신망(450)을 구축한다. 통신망(450)은 백본망과 가입자망으로 구성될 수 있다. 백본망은 X.25 망, Frame Relay 망, ATM망, MPLS(Multi Protocol Label Switching) 망 및 GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching) 망 중 하나 또는 복수의 통합된 망으로 구성될 수 있다. 가입자망은 FTTH(Fiber To The Home), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), 케이블망, 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), Wireless LAN(IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n), Wireless Hart(ISO/IEC62591-1), ISA100.11a(ISO/IEC 62734), COAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Multi-Client Publish/Subscribe Messaging), WIBro(Wireless Broadband), Wimax, 3G, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 4G 및 5G일 수 있다. 일부 실시예로, 통신망(450)은 인터넷망일 수 있고, 이동 통신망일 수 있다. 또한 통신망(450)은 기타 널리 공지되었거나 향후 개발될 모든 무선통신 또는 유선통신 방식을 포함할 수 있다.Meanwhile, the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이상 검출 장치를 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining an abnormality detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이상 검출 장치(100)는 통신부(10) 및 제어부(30)를 포함하고, 출력부(50) 및 저장부(70)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the
통신부(10)는 센서 노드(200) 및 사용자 단말(300)과 통신을 수행한다. 통신부(10)는 센서 노드(200)로부터 환경 정보가 포함된 데이터를 수신하고, 사용자 단말(300)로 모니터링 정보를 전송한다.The
제어부(30)는 이상 검출 장치(100)의 전반적인 제어를 수행한다. 제어부(30)는 통신부(10)로부터 수신된 데이터를 수집한다. 제어부(30)는 수집된 데이터를 과거 시스템 상태가 학습된 학습 모델에 입력하고, 학습 모델로부터 출력된 결과값을 기반으로 현재 시스템 상태에 대한 이상 여부를 진단한다. 제어부(30)는 진단한 결과를 기반으로 이상을 검출하고, 검출된 결과를 이용하여 모니터링 정보를 생성한다. 제어부(30)는 생성된 모니터링 정보를 출력하도록 제어하거나, 사용자 단말(300)로 전송하도록 제어할 수 있다. 여기서 모니터링 정보는 온도의 이상 유무에 대한 정보를 포함하고, 이상이 발생된 경우 이상이 발생된 지역에 대한 정보를 포함할 수 있다.The
한편 제어부(30)는 수집된 데이터를 기반으로 학습 모델을 학습한다. 이때 제어부(30)는 먼저 시스템의 특성을 가장 잘 나타낼 수 있는 지표를 추출하기 위한 전처리를 수행한다. 제어부(30)는 전처리된 데이터를 기반으로 오토 인코더(Auto-Encoder)를 사용하여 난방 제어 시스템(400)의 과거 시스템 상태를 모델링한다. 즉 제어부(30)는 오토 인코더를 이용하여 학습 모델을 학습시킬 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다양한 학습 기법을 통해 학습 모델을 학습시킬 수 있다.Meanwhile, the
출력부(50)는 통신부(10)로부터 수신된 데이터를 출력하고, 제어부(30)로부터 생성된 모니터링 정보를 출력한다. 이를 위해 출력부(50)는 디스플레이일 수 있으며, 디스플레이는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
저장부(70)는 이상 검출 장치(100)가 구동되기 위한 프로그램 또는 알고리즘이 저장된다. 저장부(70)는 통신부(10)로부터 수신된 데이터가 저장되고, 제어부(30)로부터 생성된 모니터링 정보가 저장된다. 저장부(70)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. The
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오토 인코더를 설명하기 위한 도면이다.3 is a block diagram for explaining a control unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining an auto encoder according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제어부(30)는 데이터 수집부(31), 모델 학습부(33) 및 이상 검출부(35)를 포함한다.Referring to FIGS. 2 to 4 , the
데이터 수집부(31)는 통신부(10)로부터 수신된 적어도 하나의 데이터를 수집한다. 여기서 데이터는 환경 정보를 포함하는 데이터를 의미한다. 데이터 수집부(31)는 수집된 데이터를 저장부(70)에 저장시킨다.The
모델 학습부(33)는 저장부(70)에 저장된 데이터를 전처리한다. 모델 학습부(33)는 최댓값, 최솟값, 평균, 중앙값, 표준편차, 분산, 이동평균, 왜도 및 첨도 중 적어도 하나의 통계적 기법을 이용하거나, 푸리에 변환(Fourier transform), 웨이브릿 변환(wavelet transform) 중 적어도 하나의 신호처리 기법을 이용하거나, 주성분 분석(Principal component analysis, PCA), t-SNE(t-Stochastic Nearest Neighbor) 중 적어도 하나의 차원축소 기법을 이용하여 전처리를 수행할 수 있다. 모델 학습부(33)는 오토 인코더(Auto-Encoder)를 이용하여 학습 모델을 모델링한다. 다시 말해 모델 학습부(33)는 난방 제어 시스템(400)의 운전 특성을 가장 잘 나타낼 수 있는 특징 조합을 검색하고, 검색된 특징 조합을 기반으로 효율적인 이상 진단을 할 수 있는 학습 모델에 대한 모델링을 수행한다. 여기서 오토 인코더는 비지도 학습의 방식으로 차원축소를 위해 데이터에 대한 표현(Encoding)을 학습한다. 오토 인코더는 축소 신경망과 함께 재구성 신경망이 학습되고, 축소된 표현에서 원래 입력에 최대한 가까운 표현을 생성(Decoding)하려고 시도한다. 즉 오토 인코더는 인코딩을 통해 과거 시스템 상태의 데이터에 대한 특성을 반영하는 신경망을 구축하고, 디코딩을 통해 모델링된 데이터 및 현재 시스템 상태의 데이터 간의 차이를 산출한다. The
이상 검출부(35)는 수집된 데이터를 모델 학습부(33)로부터 학습된 학습 모델에 입력하고, 학습 모델로부터 출력된 결과값을 기반으로 현재 시스템 상태에 대한 이상 여부를 진단하여 이상 검출을 한다. 여기서 이상 검출부(35)는 진단을 데이터 재생성시 발생하는 데이터 간 차이를 통해 판별하고, 학습시킨 학습 데이터와의 오차(residuals)의 분포를 이용하여 판별 기준을 설정한다. 바람직하게는 이상 검출부(35)는 판별 기준을 오차 값 중 가장 큰 값을 사용할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 사용자에 따라서 유동적으로 설정할 수 있다. 또한 이상 검출부(35)는 단일 시간에 대한 데이터가 아닌 기 설정된 특정 기간(△t)에 대한 데이터를 기반으로 판별 기준을 설정할 수 있다. 이상 검출부(35)는 검출된 결과를 이용하여 모니터링 정보를 생성한다. 여기서 모니터링 정보는 온도의 이상 유무에 대한 정보를 포함하고, 이상이 발생된 경우 이상이 발생된 지역에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이상 검출부(35)는 생성된 모니터링 정보를 출력하도록 제어하거나, 사용자 단말(300)로 전송하도록 제어할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이상 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart for explaining an anomaly detection method according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 5를 참조하면, 이상 검출 방법은 기계학습의 비지도 학습 기법으로 학습한 학습 모델을 이용하여 온도 이상을 검출함으로써, 기준값과 같은 제한적인 이상 검출이 아닌 데이터에 적응적인 이상 검출을 수행하여 유지보수에 대한 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이상 검출 방법은 이상 데이터의 취득이 별도로 필요하지 않아 기존 시스템에 손쉽게 적용 가능하고, 데이터 취득에 대한 비용을 절감할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 5 , the anomaly detection method detects a temperature anomaly using a learning model learned by an unsupervised learning technique of machine learning, thereby detecting anomaly adaptive to data rather than a limited anomaly detection such as a reference value. It can improve stability and reliability for maintenance by performing The anomaly detection method does not require separate acquisition of anomaly data, so it can be easily applied to an existing system and can reduce the cost of data acquisition.
S110 단계에서, 이상 검출 장치(100)는 데이터를 수집한다. 이상 검출 장치(100)는 실시간으로 센서 노드(200)로부터 환경 정보를 포함하는 데이터를 적어도 하나 수신하여 수집한다. 이때 이상 검출 장치(100)는 수집된 데이터를 저장할 수 있다.In step S110, the
S120 단계에서, 이상 검출 장치(100)는 수집된 데이터를 이용하여 온도의 이상 검출을 한다. 이상 검출 장치(100)는 수집된 데이터를 과거 시스템 상태가 학습된 학습 모델에 입력하며, 학습 모델로부터 출력된 결과값을 기반으로 현재 시스템 상태에 대한 이상 여부를 진단하여 이상 검출을 한다. 여기서 학습 모델은 오토 인코더를 사용하여 난방 제어 시스템(400)의 과거 시스템 상태를 모델링한 모델이다. 이상 검출 장치(100)는 검출된 결과를 이용하여 모니터링 정보를 생성한다. 이상 검출 장치(100)는 생성된 모니터링 정보를 출력하거나, 사용자 단말(300)로 전송한다.In step S120, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모델 학습 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart for explaining a model learning method according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 6을 참조하면, 모델 학습 방법은 오토 인코더를 이용하여 학습 모델을 학습한다. 여기서 모델 학습 방법은 도 5에 도시된 이상 검출 방법보다 선행될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 6 , the model learning method learns a learning model using an auto-encoder. Here, the model learning method may precede the anomaly detection method shown in FIG. 5 .
S210 단계에서, 이상 검출 장치(100)는 데이터를 수집하고, 저장한다. 이상 검출 장치(100)는 실시간으로 센서 노드(200)로부터 환경 정보를 포함하는 데이터를 적어도 하나 수신하여 수집하는 동시에, 수집된 데이터를 저장한다.In step S210, the
S220 단계에서, 이상 검출 장치(100)는 학습 모델을 학습니다. 이상 검출 장치(100)는 저장된 데이터를 전처리한다. 이상 검출 장치(100)는 오토 인코더를 이용하여 학습 모델을 모델링한다. 즉 이상 검출 장치(100)는 난방 제어 시스템(400)의 운전 특성을 가장 잘 나타낼 수 있는 특징 조합을 검색하고, 검색된 특징 조합을 기반으로 효율적인 이상 진단을 할 수 있는 학습 모델에 대한 모델링을 수행한다. In step S220, the
본 발명의 실시 예에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체의 형태로 제공될 수도 있다. 이러한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며, 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media) 및 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The method according to an embodiment of the present invention may be provided in the form of a computer readable medium suitable for storing computer program instructions and data. Such a computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, etc. alone or in combination, and includes all types of recording devices storing data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs (Compact Disk Read Only Memory) and DVDs (Digital Video Disks). Optical media), magneto-optical media such as floptical disks, and program instructions such as ROM (Read Only Memory), RAM (RAM, Random Access Memory), flash memory, etc. and a hardware device specially configured to do so. In addition, the computer-readable recording medium is distributed in computer systems connected through a network, so that computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention belongs.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 이탈함없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. Although the above has been described and illustrated in relation to preferred embodiments for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described in this way, without departing from the scope of the technical idea. It will be readily apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made to the present invention. Accordingly, all such appropriate changes and modifications and equivalents should be regarded as falling within the scope of the present invention.
10: 통신부
30: 제어부
50: 출력부
70: 저장부
100: 이상 검출 장치
200: 센서 노드
300: 사용자 단말
400: 난방 제어 시스템
450: 통신망10: Ministry of Communications
30: control unit
50: output unit
70: storage unit
100: anomaly detection device
200: sensor node
300: user terminal
400: heating control system
450: communication network
Claims (8)
상기 수신된 데이터를 수집하고, 상기 수집된 데이터를 과거 시스템 상태가 학습된 학습 모델에 입력하고, 상기 학습 모델로부터 출력된 결과값을 기반으로 현재 시스템 상태에 대한 이상 여부를 진단하여 이상 검출을 하는 제어부;
를 포함하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치.A communication unit for receiving measured data from a sensor node including at least one sensor; and
Collecting the received data, inputting the collected data to a learning model in which the past system state has been learned, and diagnosing anomaly in the current system state based on the result value output from the learning model to detect anomaly control unit;
Abnormality detection device for a heating control system comprising a.
상기 제어부는,
상기 수신된 데이터에 대해 최댓값, 최솟값, 평균, 중앙값, 표준편차, 분산, 이동평균, 왜도 및 첨도 중 적어도 하나의 통계적 기법을 이용하거나, 푸리에 변환(Fourier transform), 웨이브릿 변환(wavelet transform) 중 적어도 하나의 신호처리 기법을 이용하거나, 주성분 분석(Principal component analysis, PCA), t-SNE(t-Stochastic Nearest Neighbor) 중 적어도 하나의 차원축소 기법을 이용하여 전처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치.According to claim 1,
The control unit,
Using at least one statistical technique of maximum value, minimum value, average, median value, standard deviation, variance, moving average, skewness and kurtosis for the received data, Fourier transform, wavelet transform Heating characterized in that preprocessing is performed using at least one signal processing technique among, or at least one dimensionality reduction technique among principal component analysis (PCA) and t-Stochastic Nearest Neighbor (t-SNE) An anomaly detection device for control systems.
상기 제어부는,
오토 인코더(Auto-Encoder)를 이용하여 상기 학습 모델을 모델링되는 것을 특징으로 하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치.According to claim 1,
The control unit,
An abnormality detection device for a heating control system, characterized in that the learning model is modeled using an auto-encoder.
상기 오토 인코더는,
인코딩을 통해 상기 과거 시스템 상태의 데이터에 대한 특성을 반영하는 신경망을 구축하고, 디코딩을 통해 모델링된 데이터 및 현재 시스템 상태의 데이터 간의 차이를 산출하는 것을 특징으로 하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치.According to claim 3,
The autoencoder,
An anomaly detection device for a heating control system, characterized in that for constructing a neural network reflecting the characteristics of the data of the past system state through encoding, and calculating the difference between the modeled data and the data of the current system state through decoding.
상기 제어부는,
상기 진단을 데이터 재생성시 발생하는 데이터 간 차이를 통해 판별하고, 학습시킨 학습 데이터와의 오차(residuals)의 분포를 이용하여 판별 기준을 설정하는 것을 특징으로 하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치.According to claim 1,
The control unit,
An anomaly detection device for a heating control system, characterized in that the diagnosis is determined through a difference between data generated during data regeneration, and a discrimination criterion is set using a distribution of residuals with the learned learning data.
상기 제어부는,
기 설정된 특정 기간(△t)에 대한 데이터를 기반으로 판별 기준을 설정하는 것을 특징으로 하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 장치.According to claim 5,
The control unit,
An anomaly detection device for a heating control system, characterized in that for setting a discrimination criterion based on data for a predetermined specific period (Δt).
상기 이상 검출 장치가 상기 수집된 데이터를 과거 시스템 상태가 학습된 학습 모델에 입력하며, 상기 학습 모델로부터 출력된 결과값을 기반으로 현재 시스템 상태에 대한 이상 여부를 진단하여 이상 검출을 하는 단계;
를 포함하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 방법.collecting data by an anomaly detection device; and
inputting, by the anomaly detection device, the collected data to a learning model in which a past system state is learned, and detecting an anomaly by diagnosing whether or not there is an anomaly in a current system state based on a result value output from the learning model;
Abnormal detection method for a heating control system comprising a.
상기 이상 검출을 하는 단계는,
오토 인코더를 이용하여 상기 학습 모델을 모델링하는 것을 특징으로 하는 난방 제어 시스템을 위한 이상 검출 방법.According to claim 7,
The step of detecting the abnormality is,
An abnormality detection method for a heating control system, characterized in that for modeling the learning model using an auto-encoder.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020210153508A KR20230068453A (en) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | Abnormality detection device and method for heating control system |
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Citations (1)
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KR102153913B1 (en) | 2019-05-17 | 2020-09-10 | 주식회사 귀뚜라미 | Flame anomaly detection apparatus in premix condensing boiler and method thereof |
-
2021
- 2021-11-10 KR KR1020210153508A patent/KR20230068453A/en unknown
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